輪邊驅(qū)動系統(tǒng)-輪邊減速器設(shè)計(jì)

.z.-----總結(jié)資料目錄摘要⑧彎曲強(qiáng)度平安系數(shù)5輪邊減速器行星齒輪傳動的均載機(jī)構(gòu)選取在行星齒輪傳動構(gòu)造中，因?yàn)椴捎昧硕鄠€〔np≥2〕的行星輪傳動，所以使其具有構(gòu)造緊湊、質(zhì)量輕、體積小、承載能力大等優(yōu)點(diǎn)，但是因?yàn)檩斎臊X輪，即太陽輪傳到每個行星輪的載荷分布不均勻，這可能有時在行星齒輪傳動過程中，載荷集中在*一個行星輪上，而其他行星輪閑置，從而造成傳動出現(xiàn)事故，為了解決這種載荷分配不均勻性的問題，在設(shè)計(jì)制造過程中出現(xiàn)了多種均載機(jī)構(gòu)。所謂行星齒輪間載荷分布均勻，就是指輸入的中心轉(zhuǎn)輪傳遞給行星輪的嚙合作用力的大小相等，目前國內(nèi)外采用較多的均載機(jī)構(gòu)主要由以下幾種：1.根本構(gòu)件浮動的均載機(jī)構(gòu)中心輪浮動中心輪浮動一般采用齒輪聯(lián)軸器作為均載機(jī)構(gòu)，在傳動過程中，由于齒輪聯(lián)軸器可以對中心論在徑向上自動補(bǔ)償作用，從而可以使其在傳動過程中各個嚙合作用力相等。內(nèi)齒輪浮動內(nèi)齒輪浮動實(shí)現(xiàn)方式是通過雙齒聯(lián)軸器將機(jī)體與內(nèi)齒輪連接，從而使內(nèi)齒輪浮動。行星架浮動行星架浮動一般一般也是通過雙齒聯(lián)軸器將行星架與上下速連接實(shí)現(xiàn)浮動。圖5.1太陽輪浮動Fig5.1Sunwheelfloating圖5.2內(nèi)齒輪浮動Fig5.2Internalgearfloating比照分析三種浮動方式的特點(diǎn)，采用太陽輪浮動，均載機(jī)構(gòu)易于制造，且構(gòu)造相對簡單，在行星齒輪np=3時其均載效果較好；采用內(nèi)齒輪浮動，可以使均載機(jī)構(gòu)構(gòu)造緊湊，軸向尺寸小；采用行星架浮動，雖然因受力較大而有利于浮動，但是由于自重過大，產(chǎn)生離心力較大，影響浮動效果，所以不適合本設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用軸向尺寸小的內(nèi)齒輪浮動，并用彈性銷與機(jī)體連接。如下列圖：圖5.3內(nèi)齒輪浮動Fig5.3Internalgearfloating6各傳動軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核6.1電機(jī)軸設(shè)計(jì)根據(jù)輪邊減速器構(gòu)造特點(diǎn)，對電機(jī)軸材料，構(gòu)造有一定要求，首選按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算電機(jī)軸直徑，這里選電機(jī)軸材料為40Cr，則電機(jī)軸直徑其中：—與材料有關(guān)的系數(shù)，查表15-3，。P—電機(jī)額定功率，P=3.5KW。n—電機(jī)額定轉(zhuǎn)速，n=3500r/min。則考慮電機(jī)軸與太陽輪采用花鍵連接，對電機(jī)軸適當(dāng)放大，取d=14mm。6.2行星軸設(shè)計(jì)行星軸的軸徑與行星輪的軸承選取有關(guān)，而行星輪的孔內(nèi)徑直徑也與軸承有關(guān)，但孔內(nèi)徑邊緣距離齒根的最小厚度一般不小于全齒高的1.2-1.4倍，即模數(shù)的3倍左右。初算內(nèi)孔邊緣最小直徑d，，則d=39.38mm。則。由計(jì)算結(jié)果可以確定所選軸承最小外徑應(yīng)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊深溝球軸承的根本尺寸與數(shù)據(jù)，滿足的軸承有較多，但考慮軸承還要受彎矩作用，所以在滿足條件的情況下，應(yīng)盡量選擇較大的軸承。根據(jù)工業(yè)應(yīng)用實(shí)踐，行星輪內(nèi)孔設(shè)置的軸承直徑一般滿足一下范圍：0.3*行星齒輪分度圓直徑，則。0.7*行星齒輪分度圓直徑，則。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊6，選用軸承代號為61902的深溝球軸承，其中，，。按行星軸的心軸彎矩進(jìn)展校核，最小軸徑滿足。其中：M—心軸彎矩值，因?yàn)樵谳S上齒輪為直齒輪，不受軸向力，所以彎矩?！S用彎曲應(yīng)力，對于材料為40Cr的心軸，。則，所以行星輪心軸滿足強(qiáng)度要求。6.3輸出軸設(shè)計(jì)輸出軸承載的轉(zhuǎn)矩較大，其強(qiáng)度要求也較高，首先根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度強(qiáng)度條件，估算輸出軸最小軸徑。其中：—與材料有關(guān)的系數(shù)，查表15-3，軸用材料為38SiMnMo,。P—輸出軸功率，P=3.5KW。n—輸出軸轉(zhuǎn)速，。則?？紤]沖擊，花鍵等因素，將軸尺寸適當(dāng)放大，取。7減速器潤滑與密封由于輪邊驅(qū)動系統(tǒng)工作平穩(wěn)要求較高；工作環(huán)境差，驅(qū)動系統(tǒng)承受沖擊載荷，常年經(jīng)受酷暑嚴(yán)寒和極端溫差的影響，加之所處自然環(huán)境交通不同，以及設(shè)計(jì)上要求使用壽命長等工作特點(diǎn)，所以保證充分潤滑條件對輪邊驅(qū)動系統(tǒng)傳動齒輪箱具有十分重要的意義。良好的潤滑能夠?qū)X輪和軸承起到足夠的保護(hù)作用，從而保證齒輪和軸能正常的工作和具有較高的壽命，所以在設(shè)計(jì)齒輪箱時，其的潤滑方式也非常重要，不容無視。同時良好的密封，也起到關(guān)鍵作用。輪邊驅(qū)動系統(tǒng)在工作過程中，齒輪由于工作環(huán)境的不同，常發(fā)生點(diǎn)蝕、齒輪折斷和膠合等失效形式；通常，閉式齒輪傳動的潤滑方式有浸油潤滑和噴油潤滑兩種，一般根據(jù)齒輪的圓周速度來確定采用哪種潤滑方式。一般來說，當(dāng)齒輪的圓周速度小于12m/s時，常將齒輪浸入油池進(jìn)展?jié)櫥?。由于行星齒輪傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速較低，且齒輪的半徑較小，轉(zhuǎn)速低，因此采用浸油潤滑，為了減少潤滑油更換次數(shù)，適當(dāng)?shù)卦黾育X輪浸油深度，使其在10-20mm之間。同時由于所設(shè)計(jì)的行星齒輪傳動系統(tǒng)所承受的載荷較低，所以采用中載荷工業(yè)齒輪油。8輪邊驅(qū)動系統(tǒng)三維建模與仿真Pro/ENGINEER三維實(shí)體建模設(shè)計(jì)系統(tǒng)是美國參數(shù)技術(shù)公司〔簡稱PTC〕的產(chǎn)品，PTC公司提出的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化。基于特征和完美關(guān)聯(lián)的概念從根本上改變了機(jī)械CAD/CAE/CAM的傳統(tǒng)概念，這種全新的設(shè)計(jì)理念已經(jīng)成為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)。使用計(jì)算機(jī)仿真的好處在于完善設(shè)計(jì)，防止出現(xiàn)錯誤，是設(shè)計(jì)師用來檢驗(yàn)自己的設(shè)計(jì)是否正確的手段之一，另外運(yùn)動方針也可以用來模擬運(yùn)動，以及進(jìn)展相關(guān)的力學(xué)性能分析等，同時運(yùn)動仿真還能相當(dāng)程度的減少產(chǎn)品試加工時的本錢投入，縮短設(shè)計(jì)周期。8.1驅(qū)動系統(tǒng)齒輪零件建模在Pro/ENGINEER實(shí)體建模中，對于齒輪建模，已經(jīng)參數(shù)化，這樣的優(yōu)點(diǎn)在于：對于不同的齒輪，假設(shè)只是改變齒輪齒數(shù)，模數(shù)等參數(shù)，則只需在軟件中改變相應(yīng)的參數(shù)即可得到新的模型，而不需要重新建模，大大減少設(shè)計(jì)時間。齒輪建模過程大致如下：單擊菜單欄中"工具〞-參數(shù)，在參數(shù)對話框里填入如下參數(shù)圖8.1.1參數(shù)對話框Fig8.1.1Parametersdialogbo*完成齒輪根本圓繪制后，為齒輪添加"關(guān)系〞，單擊菜單欄"工具〞-關(guān)系圖8.1.2關(guān)系對話框Fig8.1.2Relationshipdialogbo*在對話框中添加分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑和基圓直徑關(guān)系式，并與圖形上尺寸關(guān)聯(lián)，確定后再生，即可得到新的根本圓尺寸。然后再分別創(chuàng)立齒輪輪廓線、齒頂圓實(shí)體特征、齒廓曲線等特征，完成一個齒廓后圓周陣列即可得到一個完整的齒輪模型。下列圖分別為太陽輪模型、行星輪模型和內(nèi)齒圈模型。圖8.1.3太陽輪Fig8.1.3Sunwheel圖8.1.4行星輪Fig8.1.4Planetarywheel圖8.1.5內(nèi)齒輪Fig8.1.5Internalgear8.2行星架建模分析行星架主要是旋轉(zhuǎn)體，所以首先利用旋轉(zhuǎn)特征來完成主要外形建模，首先建立旋轉(zhuǎn)草圖，草圖尺寸如下圖8.2.1行星架草圖Fig8.2.1Theplanetaryframesketch旋轉(zhuǎn)成型后，要將模型內(nèi)部多余局部切除，利用拉伸切除命令，分別將行星軸孔、內(nèi)部多余材料切除，然后拉伸出花鍵，最后倒角，完成建模，行星架模型如下圖8.2.2行星架Fig8.2.2Planetaryframe8.3殼體與端蓋建模輪邊驅(qū)動系統(tǒng)殼體、端蓋、行星軸主要是旋轉(zhuǎn)體，所以可以按上述方法，分別首先建立草圖，然后旋轉(zhuǎn)得到所需模型。圖8.3.1殼體Fig8.3.1Shell圖8.3.2左端蓋Fig8.3.2Theleftendcover圖8.3.4右端蓋Fig8.3.4Therightendcover圖8.3.5軸承端蓋Fig8.3.5Bearingendcover圖8.3.6行星軸Fig8.3.6Planetaryshaft8.4總裝配爆炸模型輪邊減速器的裝配根本上都是軸向安裝，在對裝配模型進(jìn)展爆炸處理時，首選軸向爆炸，其爆炸圖如下：圖8.4.1爆炸圖Fig8.4.1E*plosion8.5輪邊驅(qū)動系統(tǒng)運(yùn)動仿真對于輪邊驅(qū)動系統(tǒng)運(yùn)動仿真，主要的目的是查看系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)造是否合理，零件是否存在干預(yù)，是否能夠到達(dá)初期運(yùn)動要求。8.5.1運(yùn)動仿真建模輪邊驅(qū)動系統(tǒng)主要運(yùn)動部件是NGW型行星齒輪的嚙合傳動，所以運(yùn)動仿真的建模，主要是行星齒輪傳動的齒輪嚙合建模，在pro/E中，齒輪嚙合仿真，是通過定義齒輪連接完成的。在翻開裝配模型后，選擇應(yīng)用程序-機(jī)構(gòu)，翻開運(yùn)動仿真界面，然后選擇定義齒輪副連接，如下列圖。圖8.5.1齒輪副定義Fig8.5.1Geardefinition分別按要求對相嚙合的齒輪副定義要素，同時注意旋轉(zhuǎn)方向，定義完成后定義電機(jī)運(yùn)動參數(shù)，即可進(jìn)展運(yùn)動仿真。仿真如下：圖8.5.2運(yùn)動仿真Fig8.5.2Motionsimulation通過運(yùn)動仿真，可以觀察各零件并沒有發(fā)生干預(yù)等問題，滿足初期運(yùn)動條件，說明設(shè)計(jì)相對合理。9總結(jié)本文首先介紹了電動汽車輪邊驅(qū)動系統(tǒng)的開展背景、意義和輪邊驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)在國內(nèi)外開展現(xiàn)狀；對輪邊驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)造形式做了簡要介紹。本小型電動車用輪邊減速器設(shè)計(jì)中采用一級NGW行星齒輪傳動設(shè)計(jì)方案，對傳動系統(tǒng)的主要零部件〔齒輪、軸、軸承〕進(jìn)展了的嚴(yán)格設(shè)計(jì)、選擇和校核。并對設(shè)計(jì)方案建立模型，運(yùn)用Pro/ENGINEER進(jìn)展運(yùn)動仿真。在歷時幾月的時間里本人主要為本論文做了以下工作：查閱相關(guān)文獻(xiàn)，充分了解電動汽車用輪邊減速器的開展背景，當(dāng)前國內(nèi)外開展現(xiàn)狀和開展方向。2〕根據(jù)的輸入輸出轉(zhuǎn)速計(jì)算出總的傳動比，并對傳動比進(jìn)展了分配；根據(jù)功率計(jì)算出各軸傳遞的轉(zhuǎn)矩；根據(jù)輪邊減速器的工作要求確定了減速器的傳動形式為一級NGW行星齒輪傳動；根據(jù)強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)了輪邊減速系統(tǒng)的各詳細(xì)參數(shù)；3〕進(jìn)展了各級齒輪的構(gòu)造設(shè)計(jì)，各級軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)，各級軸承的選取，潤滑系統(tǒng)的選取，還有各主要零部件強(qiáng)度校核并進(jìn)展建模運(yùn)動仿真；4〕根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果繪制了小型電動車用輪邊減速驅(qū)動系統(tǒng)零件圖和總裝配圖。以上內(nèi)容為本學(xué)期畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要工作，由于時間和本人知識的限制，內(nèi)容**有一些不完善的地方，懇請教師提出指正。參考文獻(xiàn)[1]吳宗澤，羅圣國.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊[M].：高等教育，2006.5.[2]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].：高等教育，2006.5.[3]江先寶.微型電動汽車用輪邊驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[A],2009.03.[4]饒振剛.行星齒輪傳動設(shè)計(jì)[M].：化學(xué)工業(yè)，2003.7.[5]馬從謙.漸開線行星齒輪傳動設(shè)計(jì)[M].：機(jī)械工業(yè)，1987.10.[6]數(shù)字化手冊編委會.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊〔新編軟件版〕.[7]李征，周榮.電動汽車驅(qū)動電機(jī)選用方法[J].汽車技術(shù)，2007.03.04.[8]*桓，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理(第七版)[M].：高等教育，2006.3[9]陳樺，范曉斌，*文杰．基于Pro／E二次開發(fā)的零件參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究[J]．機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2009(11)：73-75．[10]王玉新．三維虛擬環(huán)境下的機(jī)械產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)[J]．中國機(jī)械工程，2001，(12)：24-27.[11]高秀華．機(jī)構(gòu)三維動態(tài)設(shè)計(jì)仿真技術(shù)[M]．：化學(xué)工業(yè)，2003.[12]廖華美．基于Pro／E的虛擬樣機(jī)技術(shù)在半自動裝訂機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]．機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2005，(8)：l38～139.[13]SHIMIZU，H，TransportationandsafetyinJapan：Multi-purposeelectricvehicle"KAZ〞,InternationalAssociationofTraffic&SafetySciences.V01.25No