电动车轮边驱动系统设计

摘 要随着能源危机的日益严重以及人们环保意识的不断增强，研究开发清洁、节能和安全的汽车成为汽车工业发展的方向。其中电动汽车具有行驶过程中零排放、能源利用多元化和高效化以及方便实现智能等优点，使之成为新型汽车研发的重点之一。本文以减速型电动轮驱动电动汽车的优势为出发点，设计了利于电动汽车使用减速型电动轮的轮边减速装置，对轮边减速器的结构进行了设计、研究，增强了电机内转子驱动型电动轮在电动汽车上的应用能力。以行星齿轮系为轮边减速器的减速传动形式，在减速传动链的设计中，引入了均载设计来提升行星齿轮传动的优势；出于减小轮边减速器的重量及体积、节省材料的目的，对轮边减速器的行星传动系统进行了以体积为目标的优化设计；为便于制动装置及轮毂与轮边减速器安装，设计了轮毂支承件，在满足功能的同时也减少了零件数目；轮边减速器桥壳的巧妙设计使减速器及其轮毂支承件的安装变得更容易、受力也更合理，为前后轮悬架导向机构、转向拉杆及横向稳定杆提供了支点，更进一步保证所设计的轮边减速器能够精确地实现与电动汽车其它零部件的安装及联接, 保证所设计的轮边减速器满足整车行驶工况要求。关键词：轮边减速器；电动汽车；电动轮；行星齿轮减速器；电动机of of is to of in a on as of in to of of n to or to a is he is as as of 摘要.论. 课题的来源和背景. 国内外研究现状. 本文的研究思路与内容.边减速器设计. 电动轮的类型及选择. 轮边减速器的传动方案. 本章小结.边驱动的参数确定及关键零部件的设计. 驱动电机性能参数的确定.车性能要求.动电机参数计算(两轮驱动). 减速器关键零部件的设计.星齿轮传动齿数分配应满足的条件.轮受力分析和强度设计计算.面接触强度的校核计算.他相关零部件的设计计算. 轮边减速器的润滑. 轮边减速器零部件之间的装配关系. 本章小结.星齿轮传动的传动结构的设计. 行星齿轮传动的均载机构. 行星齿轮传动的齿轮结构设计. 本章小结.题的来源和背景随着汽车工业的高速发展，全球汽车总保有量不断增加，汽车所带来的环境污染、能源短缺，资源枯竭等方面的问题越来越突出。为了保护人类的居住环境和保障能源供给，各国政府不惜投入大量人力、物力寻求解决这些问题的途径。而电动汽车(包括纯电动汽车、混合动力电动汽车以及燃料电池汽车)，即全部或部分用电能驱动电动机作为动力系统的汽车，具有高效、节能、低噪声、零排放等显著优点，在环保和节能方面具有不可比拟的优势，因此它是解决上述问题的最有效途径。在这个大背景下，上海科委协同同济大学展开了“氢能源微型汽车用轮毂电机及其驱动器的开发一项目。本论文来源于该项目中“全浮式支承结构轮边减速器的研制一课题。电动汽车驱动系统布置比传统燃油汽车有着更大的灵活性，由驱动电动机所在位置以及动力传递方式的不同，通常可以分为集中单电机驱动、多电机驱动以及电动轮驱动等型式。其中独立电动轮驱动的电动汽车由于其控制方便、结构紧凑等优点，成为电动汽车驱动型式研究的新方向。以独立轮毂电机驱动的电动汽车最大的特点在于：(1)使得传动系统简化，提高传动效率的同时，有利于整车布置。电动轮将电动机和减速装置直接与车轮集合在一体，可以取消减速器、差速器甚至于取消传动轴，对于全轮驱动车辆，电动轮可以单独控制，不必采用复杂的分动器结构，简化了传动系统，提高了传动效率。同时，减少了传动系统占用的车内空间，可以为其它零部件的安装提供更多空间，有利于整车布置。(2)提高车辆的通过性能。这主要来自于两方面，其一是简化的传动系统可以提高车辆的离地间隙；另一方面，采用全轮驱动和驱动轮单独控制的措施，可以最大限度地利用地面的附着能力。(3)降低对电气以及机械传动零部件的要求，适合传递大传矩。采用电动轮技术，在同样功率需求的情况下，可以将单个电动机的功率分配给多个电动机，相应地，对电机和机械传动零部件的要求都可以降低，便于设计与生产。在己研制成功的“春晖系列电动车上，前后轮均采用了由双横臂独立悬架和外转子轮毂电机等构成的具有相同结构的悬架电动轮模块，它集成了导向、承载、驱动、测速和制动等多项功能。这样减少了整车关键零部件种类，也有利于降低零部件制造成本。但是由于外转子轮毂电机在使用中具有其局限性，比如汽车在起步阶段需要轮毂电机提供要具备较大的转矩，以及较宽的转速和转矩的调节范围，这样就会增加电动机的轮廓尺寸，也会使簧下质量偏大，降低了车辆行驶平顺性。为了改善类似缺陷，有必要寻求更好的电动轮驱动型式，来改善直接驱动型电动轮所固有的缺点。设想，采用减速型电动轮驱动，增加轮边减速装置，则可以最大限度地改善上述缺陷，并可以降低对电机性能的苛求。经论证，这是一个极有研究意义的课题。带着这样的问题，本文将设计与减速型电动轮轮边减速装置，解决外转子轮毂电机的驱动缺陷，并对轮边减速器的结构、轻量化等内容进行分析研究。内外研究现状随着电动汽车技术得到了不断的发展，作为电动汽车关键技术之一的电力驱动系统(包括电气系统、变速装置和车轮)出现了许多新的技术方案，其中，轮毂式电力驱动是一种极有发展前景的驱动形式。它直接将电动机安装在车轮轮毂中，省略了传统的离合器、变速器、主减速器及差速器等部件，大大简化了整车结构、提高了传动效率。通过控制技术实现对电动轮的电子差速控制，可以改善车辆驱动性能和行驶性能，且有利于整车的布置等优点。将这样的结构称为电动轮(本文研究的问题就是以电动轮驱动技术作为背景的。在电动轮研究与应用方面，目前国外电动轮的研究、应用主要以日本、美国为主，如日本庆应大学环境信息学部清水浩教授领导的电动汽车研究小组在过去的十几年中，一直以轮毂电机驱动的电动汽车作为理想的研发目标，至今已试制了五种不同形式的样车。其中，1991年与东京电力公司共同开发的四座电动汽车用值功率达到25高时速可达176km/h；2001年，该小组又最新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大轿车车充分利用电动轮驱动系统布置灵活的特点，打破传统在大增加了动力，从而使该车的最高时速可以达到惊人的311kmh。性能的内转子电动机，其峰值功率可达55大提高了其0100图 外，庆应大学电动汽车研究团队与38家同本民营企业联合开发了时速达到400km车以充电锂电池为能源，并对8个车轮配有8个独立的驱动电机，如图 本丰田汽车公司开发的轮独立驱动控制搭配内置于四轮内的电动马达，四轮轮边驱动技术使该车具有报高的机动性及动力1。美国通用公司2001年试制的全新线控四轮驱动燃料电池概念车图 加拿大用外转予永磁电动机。将电动机转子外壳直接与轮毂相连，将电动机外壳作为车轮的组成部分，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，省去制动鼓的结构，减轻了电动轮系统的质量集成化设计程度相当高,电动轮结构如图 峰值功率可咀达到80值扭矩为670高转速为1385定转速为950国内，哈尔滨工业大学一爱英斯电动汽车研究所研制开发的电动机选用的是一种“多态电动机”的永磁电动机，兼有同步电动机和异步电动机的双重特性，集成盘式制动嚣，采用风净敖热系统。同济大学汽车学院试制的四轮驱动电动汽车“春晖一号”、“春晖二号一和“春晖三号均采用四个直流无刷轮毂电动机，外置式盘式制动器。比亚迪于2004年在北京车展上展出的国科学院北京三环通用电气公司研制的电动轿车用直流无刷轮毂电机，又称电动车轮。压264V，双后轮直接驱动。国内，哈尔滨工业大学一爱英斯电动汽车研究所研制开发的电动机选用的是一种“多态电动机”的永磁电动机，兼有同步电动机和异步电动机的双重特性，集成盘式制动嚣，采用风净敖热系统。同济大学汽车学院试制的四轮驱动电动汽车“春晖一号”、“春晖二号一和“春晖三号均采用四个直流无刷轮毂电动机，外置式盘式制动器。比亚迪于2004年在北京车展上展出的国科学院北京三环通用电气公司研制的电动轿车用直流无刷轮毂电机，又称电动车轮。压264V，双后轮直接驱动。图 要合适的减速器作为电动轮的减速装置。原则上既可以选择可变速比齿轮减速器，也可以选择固定速比齿轮减速器。虽然可变速比齿轮减速器传动具有以下优点：应用常规驱动电动机系统可以在低档位得到较高的启动转矩，在高档位得到较高的行驶速度，但是缺点就是体积大、质量大、成本高、可靠性低、结构复杂。实际上，现在所有电动车都采用了固定速比齿轮变速器作为减速装置。并把安装在电动轮轮毂内的定减速比减速器称为轮边减速器(带轮边减速器电动轮电驱动系统能适应现代高性能电动汽车的运行要求。轮边减速器将动力从原动机(此研究中即为轮毂驱动电机)直接传递给车轮，其主要功能是降低转速、增加转矩，从而使原动机的输出动力能够满足电动轿车的行车动力需求。按照齿轮及其布置型式，轮边减速器有行星齿轮式及普通圆柱齿轮式两种结构。这两种结构形式在工程中都已有成功应用，例如在奥地利微型越野汽车“断开式后驱动桥中就采用了普通圆柱齿轮式轮边减速器；在某些双层公交汽车的驱动桥中，为了降低车厢与地板的高度，有时也采用普通圆柱齿轮式轮边减速器作为汽车的第二级减速装置；日本开发的轻型轮式电机电动汽车用的是内转子高速无刷直流电动机行星齿轮应用了轮边减速器；“太脱拉111R”重型汽车的贯通式中桥、法国索玛太尔汽车后驱动桥等都采用了行星齿轮式轮边减速器；在电动汽车领域，在轮边减速器的应用上，主要以日本应庆大学开发研制的八轮轮边驱动电动汽车“为成功，为了使得电动机输出转速符合实际转速要求， 电动轮系统的结构图，从图中可以看见行星减速器为传动主题的轮边减速装置。（a） 前轮（b） 后轮图 文的研究思路与内容在对电动汽车轮边减速器的设计与研究中，将紧密结合整车性能的要求，并考虑与轮边减速器相匹配的制动系统、悬架、轮毂电机等装置的布局与设计问题，借鉴不同型式的轮边减速器结构上的优点及参数选择的合理性，对微型电动汽车的轮边减速器进行设计与研究。第2章对适合轮边减速器的传动形式作归类、比较各自优缺点，找出适合本课题背景的传动形式。第3章对关键零部件进行了研究和设计。第4章行星齿轮传动的齿轮结构设计。动轮的类型及选择在20世纪50年代，美国科学家罗伯特发明了电动汽车轮毂。其设计是将电动机、减速器、传动系统和制动系统融为一体。1968年，通用电气公司将这种电动轮毂装置运用到大型矿用自卸车上，并取名为“电动轮”，这是第一次在汽车上采用电动轮结构。近年来，随着电动汽车的兴起轮毂电机驱动又得到重视。轮毂电机驱动系统的布置非常灵活直接将电动机安装在车轮轮毅中，省略了传统的离合器、变速箱、主减速器及差速器等部件，因而简化整车结构、提高了传动效率、同时能借助现代计算机控制技术直接控制各电动轮实现电子差速无论从体积、质量，还是从功率、载重能力看，电动轮相较于传统汽车动力传动系统其结构更加简单、紧凑，占用空间更小，更容易实现全轮驱动。这些突出优点，使电动轮驱动成为电动汽车发展的一个独特方向。而轮边减速器，作为轮边驱动的一个选择装置，在传统动力汽车上已获得了较多的应用。一些矿山、水利等大型工程所用的重型车、大型公交车等，常要求具有高的动力性，而车速则可相对较低，因此其低档传动比就会很大，为了避免变速器、分动器、传动轴等总成因需承受过大的转矩而使尺寸及质量过大，则应将传动系的传动比尽可能多地分配给驱动桥，这就导致了这些重型车辆驱动桥的主减速比很大。当其值大于12时，则需要采用单级(或双级)主减速器附加轮边减速器的结构型式，不仅使驱动桥中间部分主减速器的轮廓尺寸减小，加大了离地问隙，并可得到大的驱动桥减速比，而且半轴、差速器及主减速器从动齿轮等零件的尺寸也可减小。对于新兴的电动汽车，由于电动轮的应用，轮边减速器也得到越来越多的应用。前文曾提到过的罗伯特发明的电动轮，就应用了减速装置，其实质也属于轮边减速器；日本应庆大学开发研制的八轮轮边驱动电动汽车“照驱动方式分类，电动轮可分为直接驱动和减速驱动两大类，两类电动轮结构示意图如图 1)直接驱动型电动轮，如图 2.1(a)所示的传动结构。此类电动轮多采用外转子电动机，直接将电动机外转子安装在轮辋上驱动车轮转动。这种结构中电动轮质量完全成了非簧载质量，且不需要减速装置，结构相应地也较简单，轴向尺寸小，效率较高，但是由于要求电动汽车具有较好的动力性，所以此类电动机要具备较大的转矩供汽车在起步阶段需要，以及较宽的转速和转矩的调节范围，同时由于电动机工作产生一定的冲击和振动，还要求车轮轮辋和车轮支承必须坚固、可靠，要求对悬架系统弹性元件和阻尼元件进行优化设计，电动机输出转矩和功率也受到车轮尺寸的限制，系统成本高。因此电动机成本较高，噪声也很大15。下面列举了采用外转子电动机直接驱动的一些最新实例：加拿大研制的本开发的尔滨工业大学研制了外转子电动机直接驱动电动轮：同济大学汽车学院在20022005年相继推出了独立研制的“春晖”系列微型电动车该系列车均采用4个低速永磁无刷轮毅电机直接驱动，匹配相应的盘式制动器，如图 a)直接驱动型 (b)减速驱动型图 晖二号”轮边驱动系统(2)内转子驱动型电动轮，如图 2.1(b)所示的传动路线。它起源于矿用车的传统电动轮，其运用环境允许电动机的高速运行为了能够获得较高的比功率，通常电动机的最高转速设计在4000r0000r目的是为了能够获得较高的比功率，而对电动机的其他性能没有特殊要求，因此可采用普通的内转子高速电动机。其优点主要表现在转速高、有较高的比功率、质量轻、效率高、噪声小、成本低；不利因素主要在于因为电动机转速高，必须设计专门的减速机构来降低转速以获得较大的转矩，并且要在设计中克服减速弹簧的润滑以及产生的噪声、振动等问题。总的来说，减速型驱动电动轮比直接驱动型电动轮具有更多的优点。如前所述，作者所在的课题组曾经将直接驱动型电动轮多次应用于“春晖”系列电动汽车，即四个独立的低速外转子型直接驱动电动轮模块，从在使用中所反馈的信息分析，这种驱动模式的确存在加速性能不好、电机成本高、噪声大、振动严重等缺陷。为了改善这些不足，并结合减速型驱动电动轮的相对优势，尤其是在同等行驶工况下降低对驱动电动机的性能要求，故在新的实验方案中采用减速型电动轮15。通过查询相关文献，电动轮的电动机、减速装置和车轮之间的结构布置关系大致有如下这两种方法，其结构如图 1)电动轮与固定速比减速器制成一体，而减速器的输出轴经过传动轴驱动车轮，如图 2.3(a)所示，这种结构可以借助万向节将传动轴倾斜布置，可以将电动机安装在车架上，使电动机和减速装置的质量全部或者部分成为簧载质量，达到减小非簧载质量的目的，利用改善车辆的操纵性和平顺性。(2)电动机与固定速比减速装置同轴制成一体，并在其中安装制动器、车轮轴承等零部件，轮胎直接安装在减速装置的输出端上，如图 2.3(b)所示，电动轮质量全部是非簧载质量。这种结构可以提供较大的减速比，因此对电动机的转矩特性要求比较低，同时从电动机到车轮的动力损失较小，且增加了车厢的有用空间。目前这种结构应用最为广泛。(a) (b)图 ：电动机速装置)综合分析这两种结构的优缺点，尤其是在对空间的利用优势上，本文研究采用上述的第二种结构，同时，这样的布置方式对于制动装置、承载装置的安装也更为有利。边减速器的传动方案在探寻轮边减速器结构方案之前，首先分析对使用于微型电动汽车电动轮模块的轮边减速器的要求。鉴于微型电动轿车在动力性能上的要求以及整车布置情况，可以大致对此轮边减速器提出如下的设计要求：(1)从技术先进性、生产合理性和实用要求出发，正确地选择性能指标(如传动比、传动效率等)、重量和主要尺寸，提出整体设计方案，并在整体方案下对各零部件设计提供参数和设计要求；(2)要求所设计的轮边减速器结构紧凑、重量轻、安全可靠性高、造型美观、维修方便、运动协调等；(3)零部件布置合理，方便制动器、悬架、转向拉杆、横向稳定杆等与减速器相匹配零部件的设计与安装；(4)具有较强的抗冲击和抗振动的能力，运动较平稳14。在常见的机械传动中，可以作为减速传动的传动型式有：齿轮传动、涡轮蜗杆传动、带传动、链传动、液力传动以及一些特殊的连杆机构等。而涡轮蜗杆传动是垂直方向的传动，对于驱动电机的布置以及轮毂空间的利用都极为不利；从传动效果来看，液力传动装置(如液力耦合器)是能够实现轮边减速要求的，并且能实现无级变速，但是液力传动不仅需要与动力机有很好的匹配，同时还要配备相应的供油、冷却和操作控制系统，这使减速系统变得复杂，不可取。而齿轮传动具有其传动可靠、传动效率高、所占空间小等优点，而成为轮边减速装置的一种理想选择。齿轮传动应用于轮边减速装置，其工程实例已经很广泛。其中普通圆柱齿轮式轮边减速器是由一对圆柱齿轮构成，可以将主动齿轮置于从动齿轮的垂直上方或者将主动齿轮置于从动齿轮的垂直下方等两种方案。第一种方案可以提高汽车的离地间隙，某些双层公交车，为了降低汽车的质心高度和车厢的地板高度，提高汽车的稳定性和乘客上下车的方便性，便将圆柱齿轮减速器的主动轮置于从动轮的下方。普通圆柱齿轮轮边减速器结构型式简单，零部件少，但是如果将其作为微型电动汽车电动轮减速装置，其不足之处很明显：为了保证传动比，即使将驱动电机输出轴端的齿轮直径尽量减小，但是与之啮合的齿轮的直径仍然较大，如果将驱动电机轴置于轮毂从动齿轮上方，则会使驱动电机质心位置升高，不利于汽车的稳定性；相反地，如果将驱动电机轴置于轮毂从动齿轮下方，由于电动汽车车轮直径较小，就必然会使电机的离地间隙较小很多，从而降低了汽车的通过性。这都不是理想的设计目标14。而齿轮减速传动的另一种型式行星齿轮传动，则很适合于如前所述的设计要求。其依据是行星齿轮传动有如下主要特点：(1)结构紧凑、重量轻、体积小。由于行星齿轮传动具有功率分流和动轴线的运动特性，而且各中心轮成共轴线式的传动，以及合理地应用内啮合。因此，可使其结构非常紧凑。由于在中心轮的周围均匀地分布着数个行星轮来共同分担载荷，故使得每个齿轮受到的载荷较小，所以，可采用较小的模数。此外，在结构上充分采用了内啮合承载能力大和内齿圈本身的可容体积，从而有利于缩小其外廓尺寸，使其结构紧凑、重量轻，而承载能力却很大。一般，行星齿轮传动的外廓尺寸和重量约为普通齿轮传动的1/21/6；(2)传动比较大。只需要选择适当的行星传动的类型及配齿方案，便可以用少数几个齿轮而得到很大的传动比。应该指出，即使在其传动比很大时，仍然可保持结构紧凑、重量轻的优点;(3)传动效率高。由于行星齿轮传动的对称性，即它具有数个均匀分布的行星轮，使得作用于中心轮和转臂轴承中的反作用力能相互平衡，从而有利于提高传动效率。在传动类型选择适当、结构布置合理的情况下，4)运动平稳、抗冲击和震动的能力强，由于采用了数个相同的行星轮，均匀地分布于中心轮的周围，从而可使行星轮与转臂的惯性力相互平衡。同时，也使参与啮合的齿数增多，故行星齿轮传动的运动平稳，抵抗冲击和震动的能力强，工作较可靠。虽然行星齿轮传动需要优质材料、结构复杂、制造和安装也较困难。但是随着人们对行星齿轮传动技术进一步深入地了解和掌握，以及对国外行星齿轮传动技术的引进和消化吸收，从而使其传动结构和均载方式都不断完善，同时生产工艺水平也不断提高。因此，对于它的制造安装问题，目前已不再视为一件困难的事情。实践表明，在具有中等技术水平的工厂也是完全可以制造出比较好的行星齿轮机构的。从以上论述可以看出，无论是从传动型式上，还是从制造加工的可操作性上，行星齿轮作为此减速驱动型电动轮的减速器都是可行的。因此轮边减速器采用行星齿轮传动结构。行星齿轮传动的类型很多，分类方法也不少。的略夫采夫提出的按照行星齿轮传动机构的基本构件分类的方式。把行星齿轮传动的基本代号设为：K中心轮，H转臂，v输出轴。行星齿轮的分类有：2KH、3其他结构型式的行星齿轮传动大都是以上三种结构的演化型式或组合形式。同时，2K装方便、外形尺寸小，重量轻、传动效率高等特点，虽然3率高等特点，但考虑到外形尺寸、重量以及制造的难易程度等因素，在此设计中选择2K综合考虑2此设计中采用2KH(A)型负号机构，因为型行星齿轮传动的特点，并且传动比不受限制、不受工作制度和使用功率的限制。所谓2K指当转臂固定时，行星齿轮的中心轮与外齿圈的转向相反，或者表示为转臂固定时的传动比了应满足同心条件和邻接条件外，其余各轮的齿数还必须满足安装条件，对于本论文中的2)型行星齿轮传动而言，其安装条件为：两中心轮za+为行星轮数合考虑上述情况，当中心距一定时，齿数取多，则重合度 增大，改善了传动的平稳性。同时，齿数多则模数小、齿项圆直径小，可使滑动比减小，因此磨损小、胶合的危险性也小；并且又能减少金属的切削量，节省材料，降低是齿数增多则模数减少，轮齿的抗弯强度降低，因此，在满足抗弯强度的条件下，宜取较多的齿数。根据上述条件，根据文献33，本文确定的各个数据如下：19， 29， 77。故而，传动比 齿轮受力分析和强度设计计算小齿轮选择材料为40质)，硬度为280齿轮材料为45钢(调质)，硬度为240作寿命63008601450=o=1001 =d 2 （中：于钢对钢配对的齿轮副，直齿轮传动68。文献17结合实际工况，表67查得综合系数，由文献17，表65查得 计算齿轮强度的行星轮载荷分布不均匀系数，由文献17，,图7d 齿宽系数，由文献18，表107查得 d =0.6。u齿数比，即 =一试验齿轮的接触疲劳强度，由文献17，表613查得 700中质)，质)。且齿轮材料和热处理均达到中等要求。计算得:们取82)按齿根弯曲强度初算齿轮的模数 1d z （中：文献17对于直齿轮传动，文献33，表67查得+文献17，表65查得文献18，表105查得d 一齿宽系数，由文献18，表107查得 d =0.6。一试验齿轮的弯曲疲劳强度，由文献17表628，结合 和 较小的，得 =300算得：m=虑到汽车行驶的不同工况，为了使其具有足够的弯曲疲劳极限以及合适的接触疲劳强度，我们取m=2。面接触强度的校核计算(1)齿面接触疲劳强度的校核计算 01 （10 （中：使用系数，由文献17，表67查得 K 一动载系数，由文献17，表66查得 计算接触强度的齿向载荷分布系数，由于本设计中的内齿轮宽度与行星轮分度圆直径的比值小于l，故 1。计算接触强度的齿间载荷分配系数，由文献17，表69查得 计算接触强度的行星轮间载荷分配不均匀系数，由文献17，1d 一小齿轮分度圆直径。752000F 11t b=d=u= 文献17，公式661算得文献17，表610查得，由文献17，式663计算得Z 一螺旋角系数，对于直齿轮， Z =1。计算得： 0H p （中： 一试验齿轮的接触疲劳极限，由文献17，表613查得 =700计算接触强度的最小安全系数，由文献17，表6计算接触强度的寿命系数，由文献17，图616查得， Z 一润滑剂系数。速度系数。粗糙度系数。为了简化计算，按照文献17的建议，取 Z 一工作硬化系数，由文献17，图620查得， Z 一接触强度计算的尺寸系数，由文献17，表615查得， 算得=536 0 （ 0 （中:K , 意义同前。计算弯曲强度的齿向载荷分布系数，由文献17，式673，有 l。计算弯曲疲劳强度的齿间载荷分配系数， 1 K 。计算弯曲强度的行星轮间载荷分配不均匀系数， 1 K 。0F 一齿根应力的基本值，对大小齿轮应分别计算。载荷作用于齿顶时的齿形系数，由文献18，表105查得 1载荷作用于齿顶时的应力修正系数，由文献18，表105查得 1Y 一计算弯曲强度的重合度系数，由文献17，式675，有 Y =1。Y 一计算弯曲强度的螺旋角系数，由文献17，式676，有 Y =1。计算得：对于小齿轮， 0F F 于大齿轮， F F 用齿根应力为Y （一试验齿轮的弯曲疲劳极限。大齿轮 =196齿轮 =300试验齿轮的应力修正系数，对于大小齿轮，均有 弯曲强度计算的寿命系数。大齿轮 齿轮 弯曲强度计算的尺寸系数，由文献18，表617查得，对于大小齿轮均有 .0。一相对齿根圆角敏感度系数，由文献18，图633粗略估算对于大小齿轮均有 =1。相对齿根表面状况系数，由文献18，表618粗略估算对于大小齿轮均有 算得：大齿轮 =125齿轮 =378考前面的计算，弯曲强度满足设计要求。他相关零部件的设计计算(1)电机输出轴平键的计算结合设计的实际，本文选用平头平键联接，规格为6度校核：对于采用常见的材料组合和按标准选取尺寸的普通平键联接(静联接)，其主要失效形式是工作面被压溃。除非有严重过载，一般不会出现键的剪断。因此一般只按照挤压应力进行强度校核计算。工作面上的应力为：102 （中：为车辆要经常的停车，启动，故本计算用电机的最大扭矩计算，T =60Nm。=l=20mm。d =20算得：p =100文献18，表62，设计满足要求。(2)半轴的设计计算半轴的主要尺寸是它的直径，设计与计算时首先应合理的确定其计算载荷。半轴的计算应考虑到以下三种可能的载荷工况：纵向力驱动力或制动力)最大时( 22 )，附着系数有侧向力作用。侧向力 2Y 最大时，其最大值发生在侧滑时，为 12Z ，侧滑时轮胎与地面的侧向滑动系数 1 有纵向力作用18。垂向力最大时，这发生在汽车以可能的高速通过不平路面时，其值为 dw 2 ， 动载荷系数，这时没有纵向力和侧向力作用。由于车轮承受的纵向力Z，侧向力有22222 （纵向力最大是不会有侧向力作用，侧向力最大是不会有纵向力作用。全浮式半轴的设计计算时，纵向力按照最大附着系数计算，即L 340022 对于驱动车轮来说，按照驱动电机折算到轮边的转矩计算： r （中：驱动电机的最大转矩(由于车辆要经常性的停车启动，故我们这里计算时采用电机的最大转矩值)。 60 一电机到轮边的传动效率。由文献机械原理T =减速器传动比。 r= 1089N。故轮边计算转矩为 R 22 294，其扭转许用应力可取 =490588合结构设计，校核过程如下：33 =3)半轴花键挤压应力的校核本设计选用30度标准压力角渐开线平底花键联接。mp 3102 （中：一载荷分配不均匀系数，与齿数的多少有关，由文献180.8。计中取20。l=20mm。h=m=花键的平均直径， 0 。由文献18，表63查得， p =100140p =4)行星齿轮销的校核计算图