汽车电动轮行星牵引减速轴承设计分析与试验研究

发布时间：2020-05-05 05:42

【摘要】：针对汽车高功率密度电动轮对高效高功密减速器的迫切需求,结合自行设计的汽车电动轮和牵引传动的传动特点,提出了一种同时具有减速器降速增扭和轴承径向支撑的轴承装置—行星牵引减速轴承。本文从理论计算、仿真分析和试验研究三个方面对其展开设计和研究,为行星牵引减速轴承应用在汽车高功率密度电动轮展开可行性探讨。本文主要完成了以下研究工作:(1)结合自行设计的汽车电动轮和牵引传动的传动特点,在过盈配合式牵引传动装置基础之上,创新提出了一种同时具有减速器降速增扭和轴承径向支撑的轴承装置—行星牵引减速轴承,并对其进行初步设计。(2)为防止产生点蚀疲劳和为精确计算过盈量,展开了行星牵引减速轴承有限元接触特性分析,提出了其有限元接触特性分析一般方法。并在有限元接触算法验证的基础之上,精确计算出牵引副的接触特性,并对计算结果进行分析。(3)为提高行星牵引减速轴承的可靠性以及协调大过盈量和疲劳寿命之间的矛盾,展开了行星牵引减速轴承过盈量设计,得到外圈、滚动体壁厚对径向变形量(即过盈量)及应力的影响规律,并最终确定一个合理的过盈量,防止发生弯曲疲劳断裂和接触疲劳破坏。(4)展开了行星牵引减速轴承有限元强度分析,校核得到其在额定工况下满足疲劳强度要求。展开了行星牵引减速轴承有限元静态径向刚度分析,得到在1~10倍额定径向静载荷下其静态径向刚度值基本保持不变,并且输入轴具有极高的回转精度;展开了行星牵引减速轴承有限元模态分析,得到其固有频率远大于系统工作特征频率,不会产生共振现象。(5)展开了行星牵引减速轴承传动特性研究,在研究了行星牵引减速轴承传动机理的基础之上,结合等温弹流润滑理论和Evans-Johnson流变模型,建立了精确计算其传动特性的数学模型和分析方法。得到其在额定工况下牵引副满足全油膜润滑条件,避免传动件直接接触产生摩擦磨损。揭示了传动功率和效率随滑动率的变化规律,以及探讨了牵引副长度对其传动特性的影响。(6)展开了行星牵引减速轴承传动效率试验,得到其传动效率随转速转矩的变化规律。验证了本文传动特性理论计算模型在传动功率小、散热良好下具有较高的精度并进行结果偏差分析,同时得到行星牵引减速轴承最佳牵引油。
【图文】：

电动轮驱动,电动汽车,电动轮,研发能力

采用双边混合式磁路结构式永磁式电机同时具有同步电机和异步机的双重特性，额定功率达到 6.8kW，最大功率 15kW，最大转矩可以达到 25Nm比亚迪公司研发的 ET 直驱式电动轮，其电机最高转速可以达到 5500r/min，所用的纯电动汽车时速最高可达 165km/h。虽然国内汽车制造商和科研单位对汽车电动轮的研发能力不断提高，但是国外先进技术相比还是有较大的差距[16-17]。因此，大力发展纯电动汽车电动轮动技术，对提高我国纯电动汽车核心基础部件的研发能力，，促进我国纯电动汽产业飞速发展具有重要的实际意义。电动轮驱动技术由于某些关键技术尚未完全突破，研发出新型高功率密度动轮是未来电动轮驱动技术的主要研究方向之一[18-19]，从而降低纯电动汽车的簧载质量，提高其平顺性、舒适性和轮胎附着性能。在电动轮驱动技术领域，往采用高速电机和增大电机电磁负荷两种方式来提高电动轮功率密度。目前，内外研究人员有偏向于采用高速电机的趋势，并为其匹配效率高、结构紧凑和量轻的高性能减速装置[4]。

示意图,圆柱,弹性,示意图

车电动轮行星牵引减速轴承总体设计2 21 2'1 21 1 1 1E 2E E 半空间理论为基础，在三个赫兹假以及边界大小的理论解，之后又在以及边界大小。赫兹假设：①接触的物体可被看作是弹性半空间，接假设的接触称为赫兹接触。两弹性圆柱体在外载荷 Q 作用下轴向长度 L，接触半宽 b 和接触
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72

【参考文献】