电动自行车传动系统设计

电动自行车传动系统设计摘要根据目前国内外电动自行车的现状和发展趋势，我们提出把少齿数齿轮传动技术应用到电动自行车上，开发一种符合国家标准的的电动自行车传动装置；将叠加式双向单作用超越离合器应用到电动自行车上，从而实现运动的传递；根据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，然后建立接触强度计算公式，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它进行接触强度计算。关键词电动自行车传动系统设计少齿数齿轮应力计算点接触强度计算GeardesignofelectricbicycleAbstract：Accordingtotheelectricbicyclepresentsituationanddevelopmenttrendofourcountry,Weputforwardatransmissiontechnologyofgearwithfewteachusedinelectricbicycle,developingareasonableelectricbicycletransmissiondevice;Thesuperpositiontypebidirectionalsingleoverrunningclutchisappliedtotheelectricbicycle,andskillfulimplementmovementtransmission;Accordingtogearwithfewteachofengagementofcharacteristics,andfindouttheactualstresscalculationpoint,creatingthecontactstrengthcalculationformula,theformulathecomprehensivequantitativeincludedinrollingspeedandtoothfacerelativeslidingcoefficientinfluence;Applythegearwithfewteachcontactstrengthformulaofthesimplecalculationoftheintensity.Keywords：electricbicycleThetransmissionsystemdesigngearwithfewteachstresscalculationpointscontactstrengthcalculation-I-目录1引言.12传动方案设计.32.1电动自行车动力电池的选择.42.2电动机的选择.42.2.1电动机类型的选择.42.2.2电动机功率的选择.42.3传动方案的确定.42.4传动原理.73渐开线少齿数圆柱齿轮传动设计计算.93.1本次设计的意义.93.2主要参数的制定.93.2.1齿轮齿数的确定.93.2.2齿轮模数的确定.103.2.3齿轮端面压力角的确定.103.2.4齿轮端面啮合角的确定.103.2.5端面齿顶高系数及顶隙系数的确定.103.3少齿数齿轮副设计计算结果.103.3.1齿轮副.103.3.2小齿轮（齿轮轴）.113.3.3大齿轮（齿圈）.113.3.4刀具.113.4设计结果校核计算.123.4.1齿轮副有关的参数验算.123.4.2小齿轮的几何尺寸验算.133.4.3大齿轮（齿圈）几何尺寸计算.163.5修正设计结果.18-II-3.5.1修正设计结果.184自行车牙盘的设计.215联轴器及离合器设计.245.1联轴器的选择.245.1离合器的设计.256轴的设计计算及校核.276.1计算各轴的动力参数及运动参数.276.1.1小齿轮轴.276.1.2大齿轮.276.1.3齿轮轴上齿轮所受的力.286.1.4大齿轮所受的力.286.2轴的结构设计.286.2.1齿轮轴的结构设计.296.2.2低速轴的结构设计.306.3齿轮轴的强度校核计算.307轴承的选择及校核.337.1轴承的选择.337.2轴承的校核.337.2.1对齿轮轴上轴承的校核.338键的选择.358.1类型的选择.358.2键的尺寸.359箱体的结构设计.369.1箱体要具有足够的刚度.369.1.1确定箱体的尺寸与形状.369.1.2合理设计肋板.36-III-9.1.3合理选择材料及毛坯制造方法.369.2箱体的密封.379.3箱体的结构工艺性.379.3.1铸造工艺性.379.3.2机械加工工艺性.379.4箱体形状应力求均匀、美观.373710润滑与密封.3810.1减速器内各处的润滑.3810.2密封方式的确定.3811其它.3912接触强度公式的建立及校核.4012.1接触强度的应力计算点.4012.1.1应力计算点的确定.4012.1.2计算点的综合曲率半径.4012.2少齿数齿轮副滑动系数和综合滚动速度的计算.4212.2.1应力计算点滑动系数的计算.4212.2.2应力计算点综合滚动速度的计算.4312.3少齿数齿轮副齿面接触强度计算.4312.3.1少齿数齿轮副齿面接触强度条件.4312.3.2少齿数齿轮副接触应力的计算.4412.3.3许用接触应力的计算.4513总结.49致谢.50参考文献.51-1-1引言电动自行车以其特有的电力驱动技术、高效环保节能的控制技术、人性化的操作方法，受到用户的欢迎，正日益成为中国广大普通消费者出行的重要交通工具之一。因为它经济、实惠、便捷、实用，同时也是国家解决交通拥堵、环境污染、石油短缺的极为有效的手段。大力发展电动自行车产业已成为许多省市的重要目标。作为电动自行车的关键部分传动装置，将直接影响它的结构和性能。因此，我们提出将少齿数齿轮传动应用到电动自行车上，从而实现机构紧凑、传动比大、承载能力高等优点。少齿数齿轮指的是齿数在210之间的齿轮，是一种变位齿轮,少齿数齿轮传动是指含有少齿数齿轮的齿轮传动。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被广泛的研究和应用。在少齿数齿轮传动中大幅度减少了小齿轮的齿数,所以其单级传动比大;在传动比一定时可明显减小传动装置的体积,或在体积一定时可以增大齿轮模数,提高轮齿的弯曲强度;在保持较大单级传动比的同时,还可以降低传动装置的成本,提高传动效率;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用到电动自行车中有着非常重大的意义。本次设计的任务是:首先，