轮边驱动系统轮边减速器设计.doc

轮边驱动系统轮边减速器设计———————————————————————————————— 作者：———————————————————————————————— 日期： 目录摘要 3Abstract. 40文献综述 5轮边驱动系统开展背景 5轮边驱动系统国内外开展现状 51引言 72研究根本内容 73轮边驱动系统方案设计 7驱动系统方案选定 7减速装置方案选定 84轮边驱动系统齿轮传动设计 10轮边减速器的传动啮合计算 10确定齿轮满足条件，进展配齿计算 10齿轮材料及热处理工艺确实定 11齿轮配合模数m计算 12几何尺寸计算 13齿轮传动啮合要素计算 13齿轮强度校核 145轮边减速器行星齿轮传动的均载机构选取 216各传动轴的构造设计与强度校核 23电机轴设计 23行星轴设计 23输出轴设计 247减速器润滑与密封 248轮边驱动系统三维建模与仿真 25驱动系统齿轮零件建模 25行星架建模 27壳体与端盖建模 28总装配爆炸模型 30轮边驱动系统运动仿真 31运动仿真建模 319总结 32参考文献 33致谢 35基于Pro/E的小型电动车轮边驱动系统设计与运动仿真摘要：电动汽车一般使用可再生能源，其能源多元化与高效化，在城市交通中，可以实现极低排放，甚至零排放。

目前电动车能源主要来自电力，在众多的驱动系统形式中，采用轮边减速驱动系统构造形式是目前的主要开展方向目前轮边驱动系统主要采用的是轮毂电机，这种电机本钱较高，制造过程复杂，并且主要应用于大型电动轿车上，在小型电动车上采用构造简单的轮边驱动系统还较少，本文提出了由一级2K-H (NGW)型行星传动组成的小型电动汽车用轮边驱动系统，并按照齿根弯曲强度和齿面接触强度计算公式对各级齿轮进展了设计；对各级齿轮、轴、轴承等进展了强度和寿命校核；对行星架的构造、齿轮箱的构造进展设计，并根据设计结果画出小型电动汽车轮边驱动系统零件图和总装图关键词：行星齿轮减速器；轮边驱动系统；轮边减速器；NGW；轮毂电机；Based on the Pro/E small electric wheel driving system design and simulationAbstract：Electric vehicles generally use of renewable energy,In the urban transport,the energy diversification and efficiency can achieve very low emissions, or even zero emission.Now EV energy mainly from electricity.In the form of different drive systems,The Reducer Beside the Wheels is the main development direction.In-wheel motor is mainly used in Direct Wheel Drives System.Because the high cost of this motor, difficult to manufacture and mainly used in large-scale electric car,The simple structure side-wheel drive system is less in the small electric car.This paper presents a Small electric vehicle using the side-wheel drive system that consisting of Principle of 2K-V Type Planetary Transmission.and design all the gears according to formulas of bending fatigue strength of the tooth root and the surface contact fatigue strength of the gears; And checking the life and strength of all the gears, shafts, bearings and so on; And design the structure of planet shelf, gears box and shafts. And draw the part drawings and assembly drawing of the side-wheel drive system according to the results of the design .Key Words: Planetary gear reducer;side-wheel drive system; Reducer Beside the Wheels; NGW;In-wheel motor ;0文献综述随着世界经济的开展，环境与能源的冲突现象越来越明显。

据统计，石油预计将在五十年左右消失殆尽，煤也只能维持一百年左右，然而，汽车行业的耗能却占石油资源的三分之二为了改善人文环境，降低能耗，各国都在寻找不同的解决方法，这使得具有节能环保汽车有了进一步的开展电动汽车一般使用可再生能源，其能源多元化与高效化，在城市交通中，可以实现极低排放，甚至零排放目前电动车能源主要来自动力，在众多的驱动系统形式中，采用轮边减速驱动系统构造形式是目前的主要开展方向轮边减速驱动系统广泛运用于各种交通系统中，例如：电动自行车、电动摩托车、电动轮椅、矿用车辆、电动轿车等；图0.1 轮毂电机应用领域Fig0.1 In-wheel motor applications不同的应用场合对轮边驱动系统的构造形式和技术性能等都提出了不同的要求，相应的产生了各种轮毂电机系统及其特色技术本文主要的研究方向是小型电动汽车用轮边驱动系统电动汽车的创造由来已久，但是真正意义上采用轮边减速驱动系统的电动汽车，是20世纪初保时捷制造的随着电动汽车技术的开展，电机控制与机械制造工艺不断完善，轮边驱动系统已经有了长足进步在国外，很多国家都在研究采用轮边驱动系统的电动汽车，其中日本为主要研究国家。

1991年与东京电力公司共同开发的4座电动汽车IZA，采用Ni2Cd电池为动力源，以4个额定功率为6.8kW、峰值功率到达25kW 的外转子式永磁同步轮毂电机驱动， 最高速度可达176km /h；1996年，该小组联合日本国家环境研究所研制了采用轮边驱动系统的后轮驱动电动汽车ECO，该车的轮边驱动系统选用永磁直流无刷电动机，额定功率为6.8kW，峰值功率为20kW，并匹配一行星齿轮减速机构；2001年，该小组又推出了以锂电池为动力源，采用8个大功率交流同步轮毂电机独立驱动的电动轿车KAZ该车充分利用电动轮驱动系统布置灵活的特点，打破传统，安装了8个车轮，大大增加了该车的动力，从而使该车的最高速度可以到达311km /hKAZ的轮边驱动系统采用高转速、高性能内转子型电动机，其峰值功率可达55kW， 0～100km/h 加速时间到达8s为了使电动机输出转速符合车轮的实际转速要求，KAZ的电动轮系统匹配了一行星齿轮减速机构法国TM4公司设计的一体化轮边驱动系统采用外转子式永磁电动机，将电动机转子外壳直接与轮辋相连，将电动机外壳作为车轮的组成局部，并且电动机转子外壳集成为鼓式制动器的制动鼓，制动蹄片直接作用在电动机外壳上，省却制动鼓的构造，减小了轮边驱动系统的质量，集成化设计程度相当高。

该轮边驱动系统所使用的永磁无刷直流电动机的性能非常高，其峰值功率可到达80kW，峰值扭矩为670Nm，最高转速为1385r/min，额定功率为18.5kW，额定转速为950r/min，额定转矩为180Nm额定工况下的平均效率可到达96.3%在国内，虽然对于轮边减速系统的研究起步较晚，但是也取得了一定进展比亚迪在04年在北京车展上展出了ET概念车，采用轮边减速驱动系统由四个轮边电机独立驱动同济大学也自主研制了“春晖〞系列燃料电池概念车哈尔滨工业大学爱英斯电动汽车研究所研制开发的EV96-1型电动汽车也采用外转子型轮毂电机驱动系统，选用一种称为“多态电动机〞的永磁式电动机，兼有同步电动机和异步电动机的双重特性，其额定功率为6.8kw，峰值功率为15kw，集成盘式制动器，风冷散热1引言电动汽车一般使用可再生能源，其能源多元化与高效化，在城市交通中，可以实现极低排放，甚至零排放目前电动车能源主要来自电力，在众多的驱动系统形式中，采用轮边减速驱动系统构造形式是目前的主要开展方向本设计在充分了解了轮边驱动系统的构造形式、工作原理、实际应用等情况的根底上，从齿轮箱的强度和动力学等方面考虑，按照本科阶段所学习到的机械设计的相关设计方法，先全面的分析了各齿轮的受力情况，再按照任务书中功率、传动比、寿命、可靠性、大体的尺寸等条件，从齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度两个方面设计、选取和校核了该轮边驱动系统传动齿轮箱的主要零部件。

2研究根本内容目前轮边驱动系统主要采用的是轮毂电机，这种电机本钱较高，制造过程复杂，并且主要应用于大型电动轿车上，在小型电动车上采用构造简单的轮边驱动系统还较少，所以本文提出解决方案，主要研究内容：（1） 对小型电动汽车整体驱动系统分析，从而确定具体驱动电机要求、整体构造、悬架构造2） 细节设计：根据驱动电机的参数，确定系统参数—传动比、转速、零件尺寸等，从而确定轮边驱动系统的机械构造3） Pro/E参数建模仿真：将设计系统进展参数化建模，并运用pro/E进展运动仿真3轮边驱动系统方案设计轮边驱动系统方案首先要考虑轮毂电机的构造形式，目前轮毂电机的主要构造形式有两种：内转子型和外转子型大多数电动汽车当前都是外转子型构造形式，其主要采用的是低转速电机，电机一般转速不高，所以这种外转子型轮毂电机无需减速装置但因其外转子一般都与电动汽车轮毂相连，所以构造比拟紧凑，同时带来的缺点就是制造本钱的增加相比外转子型轮毂电机，内转子型轮毂电机一般采用带有减速装置的高转速电机，这种驱动系统构造简单，制造本钱低，维护方便，非常适合选择作为小型电动汽车的轮边驱动系统因此本设计采用带有减速装置的高转速内转子型驱动系统。

电动机作为电动汽车的驱动局部，其参数直接影响所驱动电动汽车的最高行驶速度、爬坡能力和加速能力根据要求，首先确定电动机参数要求，本设计所设计的电机参数如下表格：表3.1 电机特性参数Tab.3.1 Motor parameters电机额定功率电机峰值功率电机额定转矩电机峰值转矩电机额定转速电机最高转速15KW10Nm50Nm3500rpm12000rpm具有减速的齿轮装置很多，但是目前多数轮毂电机的减速机构都采用行星齿轮传动方式，主要是因为其具有重量轻、构造紧凑、传动比高等优点；在行星齿轮传动。