电动自行车新型传动装置设计

ee电动自行车新型传动装置设计摘要随着全球可持续发展的呼声不断，环保节能成为时代主题。低碳、低耗的的出行工具成为新时代下全世界人民的宠儿。根据目前电动自行车的现状和发展趋势，开发一种合理的新型电动自行车的传动方案；采用一种叠加式双向单作用超越离合器，从而巧妙的实现运动的传递；针对少齿数渐开线齿轮副啮合的特点，找出符合实际的应力计算点，由此建立了接触强度计算公式，公式中定量计入了综合滚动速度和齿面相对滑动系数的影响；应用少齿数齿轮接触强度公式对其进行简单的强度计算。结合所有设计一种可以限速在 20KM/H 以下，减少事故发生，更加安全出行的电动自行车传动装置。关键词 电动自行车 新型传动装置设计 少齿数齿轮 应力计算点 接触强度计算 强度校核eeGear design of electric bicycleAbstract：According to the electric bicycle present situation and development trend of our country, the author puts forward a transmission technology of gear with few teach used in electric bicycle, developing a reasonable electric bicycle transmission device; Adopting a superposition type two-way single function overrunning clutch, and skillful implement movement transmission; According to gear with few teach of engagement of characteristics, and find out the actual stress calculation point, creating the contact strength calculation formula, the formula the comprehensive quantitative included in rolling speed and tooth face relative sliding coefficient influence; Apply the gear with few teach contact strength formula of the simple calculation of the intensity.Key words：electric bicycle gear design gear with few teach stress calculation points contact strength calculation strength check eeI目 录1 引言 .12 传动方案设计 .32.1 蓄电池的选择 .32.1.1 蓄电池的选择的类型 .32.1.2 蓄电池的选择 .32.2 电动机的选择 .32.2.1 电动机类型的选择 .32.3 联轴器的选择 .42.3.1 联轴器类型的选择 .42.3.2 载荷的计算 .42.3.3 型号选择 .42.4 传动方案的确定 .53 渐开线少齿数圆柱齿轮传动设计计算 .63.1 设计的意义 .63.2 主要参数的制定 .63.2.1 齿轮齿数的确定 .63.2.2 齿轮模数的确定 .63.2.3 齿轮端面压力角的确定 .83.2.4 齿轮端面啮合角的确定 .83.2.5 端面齿顶高系数及顶隙系数的确定 .83.3 少齿数齿轮副设计计算结果 .8eeII3.3.1 齿轮副 .83.3.2 小齿轮（齿轮轴） .93.3.3 大齿轮（齿圈） .93.3.4 刀具 .93.4 设计结果校核计算 .103.4.1 齿轮副有关的参数验算 .103.4.2 小齿轮的几何尺寸验算 .113.4.3 大齿轮（齿圈）几何尺寸计算 .143.5 修正设计结果 .163.5.1 修正设计结果 .164 自行车牙盘的设计 .195 离合器设计 .226 轴的设计计算及校核 .236.1 计算各轴的动力参数及运动参数 .236.1.1 小齿轮轴 .236.1.2 大齿轮 .236.1.3 齿轮轴上齿轮所受的力 .246.1.4 大齿轮所受的力 .246.2 轴的结构设计 .246.2.1 齿轮轴的结构设计 .256.2.2 低速轴的结构设计 .266.3 齿轮轴的强度校核计算 .27eeIII7 轴承的选择及校核 .297.1 轴承的选择 .297.2 轴承的校核 .297.2.1 对齿轮轴上轴承的校核 .298 键的选择 .318.1 类型的选择 .318.2 键的尺寸 .319 箱体的结构设计 .329.1 箱体要具有足够的刚度 .329.1.1 确定箱体的尺寸与形状 .329.1.2 合理设计肋板 .339.1.3 合理选择材料及毛坯制造方法 .339.2 箱体的密封 .339.3 箱体的结构工艺性 .339.3.1 铸造工艺性 .339.3.2 机械加工工艺性 .349.4 箱体形状应力求均匀、美观 .3410 润滑与密封 .3510.1 减速器内各处的润滑 .3510.2 密封方式的确定 .3511 其它 .3612 接触强度公式的建立及校核 .37eeIV12.1 接触强度的应力计算点 .3712.1.1 应力计算点的确定 .3712.1.2 计算点的综合曲率半径 .3712.2 少齿数齿轮副滑动系数和综合滚动速度的计算 .3912.2.1 应力计算点滑动系数的计算 .3912.2.2 应力计算点综合滚动速度的计算 .4012.3 少齿数齿轮副齿面接触强度计算 .4112.3.1 少齿数齿轮副齿面接触强度条件 .4112.3.2 少齿数齿轮副接触应力的计算 .4112.3.3 许用接触应力的计算 .4213 总结 .47致谢 .48参考文献 .49 ee第 1 页 共 48 页1 引言电动自行车是指以蓄电池作为辅助能源，具有两个车轮，能实现人力骑行，电动或电助动功能的特种自行车。随着人们生活水平的提高和交通工具的迅速发展，电动自行车作为简便型绿色交通工具以其轻便、无污染、低噪音等优点逐渐被消费者所接受，并备受政府部门和商家的重视，有望替代摩托车而成为一大朝阳产业，大力发展电动自行车产业已成为许多省市的重要目标。作为电动自行车的重要部分传动装置，将直接影响其结构和性能。为此，我们提出在原有的传动系统上加入少齿数齿轮传动技术，以实现机构紧凑、传动比大、承载能力高等优点。少齿数齿轮指齿数介于 210 之间的齿轮，是一种变位齿轮,含有少齿数齿轮的齿轮传动称为少齿数齿轮传动。随着科学技术的不断进步,机械传动装置向小型化、轻量化方向发展,少齿数齿轮传动已经得到了越来越多的研究和应用。在少齿数齿轮传动中,由于大幅度减少了小齿轮的齿数,故其单级传动比大;在传动比一定的情况下可显著减小传动装置的体积,或在体积一定的条件下可增大齿轮模数,提高轮齿的弯曲强度;在保持较大单级传动比的同时,降低传动装置的成本,提高传动效率;当今，动力齿轮传动装置正沿着小型化、轻型化等方向发展。为达到齿轮装置小型化的目的，通常采用像蜗杆传动,行星齿轮传动,少齿差齿轮传动,谐波齿轮传动等单级传动比大的装置,以减少齿轮装置的体积。尽管采用蜗杆,行星齿轮传动等可以提高单级传动比,减少齿轮传动的体积。然而它们同渐开线圆柱齿轮传动比较起来,又有一些明显的不足之处,普通单头蜗杆传动效率低，只有 70%左右,带自锁的蜗杆传动效率只有 40%-50%，而且因为蜗轮齿圈需采用贵金属,所以造价较高。齿轮行星传动结构复杂,制造成本高。少齿差传动效率低,一般 80-90%；摆线少齿差传动制造成本高,主要零部件加工精度要求高；活齿少齿差不但传动效率低。而且制造复杂。又因为在齿轮传动中，普通齿轮单级传动比较小；而在传动比一定的情况下,相对于少齿数齿轮传动装置的体积大的多,或在体积一定的条件下,齿轮的模数比较小,而且齿轮的弯曲强度也降低了；要保持较大的单级传动比,传动装置的成本较高，传动效率却较低。 多年来，人们一直在探索提高其承载能力、效率、速度、传动比，减小噪声、尺寸、重量、成本，以提高性能价格比的途径。变位齿轮传动具有一系列优点：设计合理的变位齿轮，其综合承载能力比标准齿轮提高 20%以上；在满足一定传动比要求时，应用正变位齿轮可以减小小齿轮的齿数，从而在整体上减小齿轮机构的尺寸、效率低的缺点。为改善多齿数齿轮传动中存在的这些缺点与不足，进而对少齿数齿轮传动进行研究。而实践表明，少齿数齿轮传动确实能够克服以上缺点与不足。鉴于少齿数齿轮传动有着普通齿轮传动所无法代替的一系列优点,所以将少齿数齿轮传动应ee第 2 页 共 48 页用到电动自行车中有着非常重大的意义。本次设计