纯电动商用车电驱桥设计毕业论文
2021-11-01 10:11
摘 要
近年来，我国大规模出现“雾霾”现象，引起了世界各国对能源消耗问题和环境污染问题的高度重视，人们把目光投向了新能源汽车。其中，纯电动汽车以其最佳的节能减排效果受到广泛关注。电驱桥具有增大扭矩、降低转速、改变转矩传递方向、承受各种力和力矩的功能，汽车的整体结构和质量都受到其性能的影响。因此，本文提出了“纯电动商用车电驱桥设计”这一研究课题。
本文简要介绍了纯电动汽车的起源和发展，引出了对纯电动商用车电驱桥进行研究的必要性和其重要意义，并分析了国内外研究电驱桥的大致技术进程和电驱桥常见的结构。电驱桥将电机与主减速器、差速器等部件集成一体，本文根据换挡需要加入了变速器。随后，根据本次设计的性能要求，分别设计了变速器、主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳，并分别对各部件进行强度检验。最后，根据CATIA V5 R20对上述部件进行建模和组装，并绘制了相应的二维图纸。最终设计出了目标车型为18吨重型商用车的电驱桥。
关键词：纯电动商用车；电驱桥；设计；CATIA软件
Abstract
In recent years, "Smog" phenomenon appeared in a large scale in China, which aroused great attention to energy consumption and environmental pollution in various countries around the world, and people turned their attention to new energy vehicles.Pure electric vehicles have the best energy-saving and emission-reducing effects, so it has received widespread attention. The electric drive axle has the functions of the traditional drive axle, such as increasing torque, reducing speed, changing the transmission direction of torque and bearing various forces and moment. The overall structure and quality of the car are affected by its performance. Therefore, this paper presents the research topic of electric drive axle design for pure electric commercial vehicles.
This article first briefly introduces the origin and development of pure electric vehicles, which leads to the necessity and significance of research on electric drive bridges for pure electric commercial vehicles, and the general technical process and common structure of electric drive bridges at home and abroad are analyzed. The electric drive axle integrates the motor with the main reducer, differential and other components.This paper adds a transmission according to shifting needs. Subsequently, according to the performance requirements of this design, the transmission, the final drive, the differential, the half shaft and the axle housing were designed separately, and the strength of each component was tested. Finally, the above components were modeled and assembled according to CATIA V5 R20, and corresponding 2D drawings were drawn.Finally, the electric drive axle with the target model of 18-ton heavy commercial vehicle was designed.
Key Words: Pure electric commercial vehicle; electric drive axle; design; CATIA software
目 录
第1章 绪论 6
1.1 研究背景及意义 6
1.2 国内外研究现状分析 6
1.3 本次设计的主要内容和技术路线 7
第2章 结构方案确定和动力参数匹配 9
2.1 电驱桥的结构形式及布置 9
2.2 动力参数匹配 10
2.2.1电机参数确定 10
2.2.2传动比参数确定 12
第3章 变速器设计 14
3.1 变速器的主要参数及其方案的确定 14
3.1.1汽车的基本参数 14
3.1.2变速器轴数的选择 14
3.1.3零部件结构的分析与选择 14
3.2变速器主要参数的选择 15
3.2.1挡数的选择 15
3.2.2传动比的确定 15
3.2.3中心距A 15
3.2.4变速器外形尺寸 16
3.2.5齿轮参数 16
3.2.6各档齿轮齿数的分配 17
3.3变速器的设计与计算 19
3.3.1齿轮具体参数 19
3.3.2变速器齿轮强度校核 20
3.3.3轴的结构和尺寸设计 25
3.3.4轴的强度计算 27
3.3.5轴承选择与寿命计算 35
3.4同步器设计 37
3.4.1摩擦材料的选择 38
3.4.2同步环主要尺寸的确定 38
可得： 39
3.5变速器三维模型的建立和装配 41
第4章 主减速器设计 45
4.1 计算总传动比及分配各级的传动比 45
4.2轴的运动及动力参数计算 45
4.2.1计算各轴的转速 45
4.2.2计算各轴的功率 45
4.2.3计算各轴的扭矩 45
4.3齿轮设计计算 46
4.3.1齿轮的类型、精度等级、材料及齿数选择 46
4.3.2按齿面接触强度设计 47
4.3.3按齿根弯曲强度设计 48
4.3.4齿轮的圆周速度 48
4.3.5齿轮几何尺寸的确定 48
4.4轴的设计计算 49
4.5主减速器三维模型的建立和装配 49
第5章 对称式圆锥行星齿轮差速器设计 52
5.1差速器齿轮的基本参数的选择 52
5.1.1 行星齿轮数目的选择 52
5.1.2行星齿轮球面半径RB的确定 52
5.1.3行星齿轮与半轴齿轮的选择 52
5.1.4齿轮模数及直径的初步确定 53
5.1.5压力角 53
5.1.6行星齿轮安装孔的直径φ及其深度L 53
5.2差速器齿轮的几何计算 54
5.3差速器齿轮的强度计算 56
5.4差速器齿轮的材料 57
5.5差速器三维模型的建立和装配 57
第6章 半浮式半轴设计 59
6.1 半轴的设计计算 59
6.1.1计算载荷的确定 错误！未定义书签。
6.1.2第一工况计算 59
6.1.3第二工况计算 60
6.1.4第三工况计算 61
6.2半轴杆径初选 61
6.3半轴强度计算 62
6.3.1扭转应力的计算 62
6.3.2弯曲应力的计算 62
6.3.3合成应力的计算 62
6.3.4最大扭转角的计算 62
6.3.5半轴花键剪切应力和挤压应力的计算 63
6.4半轴结构材料选择及热处理 64
6.5半轴三维模型的建立和装配 64
第7章 整体式桥壳设计 66
7.1 桥壳的受力分析与强度计算 66
7.1.1桥壳的静弯曲应力计算 66
7.1.2在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算 67
7.1.3汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算 68
7.1.4汽车紧急制动时的桥壳强度计算 70
7.2桥壳材料的选择 71
7.3桥壳三维模型的建立和装配 71
结 语 74
参考文献 75
致 谢 77
附 录 79
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
自从第一台汽油发动机诞生以来，100多年过去了，其创建和发展不仅使汽车的动力性、经济性、操作稳定性和舒适性等多重性能得以平衡，而且也使其进入成千上万的家庭，成为不可或缺的交通工具。随着经济的快速发展，“世界上最大的汽车产销市场”这一称号已被中国纳入囊中。根据我国公安部的统计，到2017年底，中国已有2.17亿的汽车保有量，是汽车保有量第一大国[1]。随着我国工业化的迅速推进、环境问题的恶化以及汽车保有量的增加，能源消耗和排放，逐渐成为我国的主要问题[2]。为此，汽车工业正逐步向新能源方向快速发展和转型[3]。
在汽车技术领域，纯电动车辆占有重要地位。混合动力汽车比传统汽车更经济节油，但这只是汽车开发的过渡阶段，纯电动汽车才是最终目标[4]。纯电动汽车是中国新兴战略产业的重要组成部分，其经济性良好，且具有很好的环境和社会效益，并日益成为应对全球变暖和实现低碳转型的战略选择[5-6]。与发达国家相比，我国在传统内燃机的研发和进程方面差距很大，在短期内几乎不可能弥补这一差距，但由于多年来积累的经验，我国已成为电动汽车领域的翘楚。因此，我们必须更加重视纯电动汽车的设计和开发，以保持在纯电动汽车市场的主导地位[7]。
