減速器的設(shè)計(jì)輸入/輸出和主要工作內(nèi)容

減速器在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中與MT大同小異，差別是電機(jī)轉(zhuǎn)速相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)高很多，這就對(duì)減速器軸的軸承支撐起到的更高的要求，整個(gè)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)要求以及相關(guān)的試驗(yàn)規(guī)范也有很多可以參考，載荷譜需要重新開(kāi)發(fā)，具體細(xì)節(jié)請(qǐng)見(jiàn)下圖1：

圖1. 減速器開(kāi)發(fā)過(guò)程要求

1.1設(shè)計(jì)輸入

1)  驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率/Kw；

2)  驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值功率/Kw；

3)  驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定扭矩/Nm；

4)  驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值扭矩/Nm；

5)  驅(qū)動(dòng)電機(jī)最高轉(zhuǎn)速/rpm；

6)  整車整備質(zhì)量/Kg；

7)  最高車速要求Km/h；

8)  整車參數(shù)設(shè)計(jì)輸入（見(jiàn)下表1，整車參數(shù)列表）；

表1整車參數(shù)列表

1.2設(shè)計(jì)輸出

1)  減速器設(shè)計(jì)方案；

2)  減速器擋位數(shù)；

3)  齒輪軸系布置方案；

4)  P擋設(shè)計(jì)方案；

5)  換擋系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案；

6)  齒輪軸系設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核報(bào)告；

7)  殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核報(bào)告；

8)  繪制總成圖紙以及各零部件的圖紙；

9)  差速器半軸齒輪花鍵參數(shù)輸出用于半軸花鍵設(shè)計(jì)；

1.3技術(shù)參數(shù)模板展示Technicalproduct data

1.4主要工作內(nèi)容

1)  邊界分析和整車布置分析，確保周邊預(yù)留足夠的設(shè)計(jì)間隙；

2)  齒輪箱內(nèi)部布置設(shè)計(jì)；

3)  齒輪軸/殼體/軸承/油封等零部件設(shè)計(jì)；

4)  CAE分析：齒輪/軸承強(qiáng)度壽命分析，殼體結(jié)構(gòu)分析，油量/潤(rùn)滑分析，傳遞誤差分析，接觸斑分析，連接強(qiáng)度分析，模態(tài)分析等；

5)  減速器開(kāi)發(fā)程序：具體開(kāi)發(fā)程序如下圖2所示，減速器開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要綜合考慮開(kāi)發(fā)難度，以及系統(tǒng)匹配開(kāi)發(fā)的難度要求，同時(shí)需要做好技術(shù)資料的積累，為新項(xiàng)目提供技術(shù)基礎(chǔ)；

圖2. 減速器開(kāi)發(fā)程序

2

 關(guān)鍵細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

2.1 擋位數(shù)的選擇及齒輪軸系的設(shè)計(jì)

目前市場(chǎng)上用一擋和二擋減速器的OEM比較多，但是二擋減速器的優(yōu)勢(shì)明顯，主要體現(xiàn)在最高車速以及能效方面，當(dāng)然開(kāi)發(fā)難度較一擋存在較大的難度，另外就是換擋方式的選擇（同步器換擋還是行星齒輪機(jī)構(gòu)，液壓驅(qū)動(dòng)還是電力驅(qū)動(dòng)，本文不再贅述），同時(shí)會(huì)伴隨著傳統(tǒng)燃油車的換擋質(zhì)量的問(wèn)題。下邊就單擋減速器進(jìn)行說(shuō)明，主要介紹目前市場(chǎng)上主流的兩個(gè)技術(shù)路線——同軸式結(jié)構(gòu)以及三軸式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

同軸式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)即輸入輸出軸同軸，多采用行星齒輪結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)是有很大的空間優(yōu)勢(shì)，便于布置。缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)方需要擁有行星齒輪機(jī)構(gòu)即AT變速器的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，這在國(guó)內(nèi)是寥寥無(wú)幾的供應(yīng)商可以做的。

圖3. 同軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

三軸式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)即采用平行軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是能更大的利用手動(dòng)變速器的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及供應(yīng)鏈資源進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，缺點(diǎn)是布置空間相對(duì)要求更高。

圖4. 三軸式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

各主機(jī)廠或者供應(yīng)商可以基于自己的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及設(shè)計(jì)經(jīng)費(fèi)，選擇適合自己體系的方案進(jìn)行，下方以單擋減速器為例進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明。

2.2傳動(dòng)比的選擇

傳動(dòng)比作為動(dòng)力系統(tǒng)的重要參數(shù)，選設(shè)計(jì)一般有兩個(gè)原則：

2.2.1電機(jī)的轉(zhuǎn)速與速比匹配需要滿足最高車速的要求，如下式所示：

傳動(dòng)比的上限應(yīng)與電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速相匹配，如電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為15000rpm，設(shè)計(jì)最高車速為180km/h,則可計(jì)算出動(dòng)力系統(tǒng)的最大傳動(dòng)比。
2.2.2 由功率平衡決定的最高車速，車輛在平直路面上勻速行駛時(shí)的阻力功率為：

功率平衡方程式可簡(jiǎn)化為：

由以上公式計(jì)算結(jié)果可分析，若電機(jī)最大功率給定120KW的情況下，以此可以反推出動(dòng)力系統(tǒng)的最大傳動(dòng)比。
綜上，基于最大車速計(jì)算出的最大傳動(dòng)比和基于電機(jī)最大功率計(jì)算出的傳動(dòng)比，兩者取最小值，即為滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的傳動(dòng)比。

2.3減速器油封設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的密封零件需要選擇能承受比燃油車更高的轉(zhuǎn)速的油封，油封唇口處的油溫相比于殼體內(nèi)部的油溫大概高出30-50℃，在選型設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了考慮唇口結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，唇口溫度的影響，還需要考慮高轉(zhuǎn)速做帶來(lái)的影響。

2.4減速器支撐軸承的注意事項(xiàng)

高速軸承需采用高速潤(rùn)滑脂，這類潤(rùn)滑脂具有低粘度、適用溫度范圍廣、發(fā)熱量低等特點(diǎn)，可以有效避免在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中因產(chǎn)生大量熱量而造成過(guò)熱的問(wèn)題。軸承保持架采用耐高溫，高速的樹(shù)脂材料。鋼球采用特殊熱處理的鋼球。

2.5齒輪潤(rùn)滑油的選擇

選擇潤(rùn)滑油時(shí)需要滿足齒輪軸系以及軸承的潤(rùn)滑冷卻要求。潤(rùn)滑時(shí)，只要保證在運(yùn)動(dòng)接觸表面上有能夠形成油膜的潤(rùn)滑劑并且達(dá)到潤(rùn)滑油達(dá)成理想的工作溫度就可以了。

國(guó)內(nèi)主機(jī)廠基本都是進(jìn)行潤(rùn)滑油的選擇，潤(rùn)滑油的選擇主要考慮運(yùn)行環(huán)境，工況，以及具體的機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行選擇，具體的油品設(shè)計(jì)由潤(rùn)滑油供應(yīng)商lead, 純電動(dòng)減速器潤(rùn)滑油可以借用燃油車變速器的潤(rùn)滑油，如果采用三合一設(shè)計(jì)的話就需要單獨(dú)考慮下電機(jī)導(dǎo)熱性以及電氣安全特性要求，這是有別于燃油車的設(shè)計(jì)輸入。汽車電氣化的浪潮正在向我們涌來(lái)，潤(rùn)滑油和添加劑公司必須清醒地認(rèn)識(shí)到該趨勢(shì)對(duì)潤(rùn)滑油帶來(lái)的全新技術(shù)挑戰(zhàn)。