基于UG电动汽车传动系统减速器方案优化设计
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主动锥齿轮.dwg
从动锥齿轮.dwg
基于UG电动汽车传动系统减速器方案优化设计答辩稿.ppt
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汽车驱动桥主减速器装配图.dwg
行星齿轮.dwg
摘要
环保与节能是当前全世界发展的一大主题。我国也提出建设节约型社会的基本国策，实现这一目标的重要手段就有电动汽车。由于国家的支持，社会的需要，电动汽车正处于发展的上升期。但是也面临着许多难以解决的问题。电池、电机、控制系统的性能与价格问题，使得电动汽车的发展遇到难题。本文主要介绍了电动汽车的控制系统，电动机，汽车主减速器等电动汽车汽车核心部件的发展状况，未来电动汽车控制系统的发展趋势，并指出了研究的重点与难点。
汽车主减速器和差速器是汽车传动中的最核心的部件之一。它能够将传动装置产生的发动机转矩传给驱动车轮，以实现降低速度增大扭矩。本次设计的是有关家用轿车汽车的传动系统以及主减速器总成。并使其具有通过性。本次设计通过对市面上各种不同形式样式的控制系统，电机，减速器的对比后，参考实际家用轿车为原始设计参数，对比不同类型的控制系统、电机、减速器后。确定主传动比，并对其中主要的齿轮进行齿面接触强度和齿轮弯曲强度进行校核。对轴承的选用在满足需求的基础上，力求结构简单，寿命长，经济实惠。对轴的设计过程中，着重于齿轮的安置，并对其所受最大载荷的危险截面进行了强度校核。最终设计出一种合理可靠，经济实惠的电动汽车减速器。希望能对电动汽车发展尽绵薄之力，让世界生态环境越来越好。
关键词：电动汽车，控制系统，主减速器，电机，轴承，传动比
Abstract
Environmental protection and energy conservation is a major theme of the current development of the world. China also put forward the construction of a conservation oriented society, the basic national policy, to achieve this goal is an important means of electric vehicles. Due to the support of the state, the needs of the community, electric vehicles are in the development of the rising period. But there are many difficult problems to solve. Battery, motor, control system performance and price issues, making the development of electric vehicles encountered problems. This paper mainly introduces the control system of electric vehicle, motor vehicle main reducing gear for electric vehicles, such as core auto parts development, the future electric vehicle control system development trend, and points out the emphases and difficulties of the research.
Automobile main reducer and differential is one of the most important parts in automobile transmission. The engine torque of the transmission device can be transmitted to the driving wheel to realize the reduction of the speed increasing torque. This design is about the car's drive system and the main reducer assembly. And make it through sex. This design through to market a variety of different forms of control system, motor, reducer after contrast, reference actual domestic car as the original design parameters, comparison of different types of control system, a motor, a speed reducer. Determine the main transmission ratio, and the main gear tooth contact strength and gear bending strength to check. Bearing selection on the basis of meeting the needs, and strive to simple structure, long life, economic benefits. In the design process of the shaft, the gear placement is emphasized, and the strength check of the dangerous section of the maximum load is carried out. Finally, the design of a reasonable and reliable, affordable electric vehicle reducer.We hope to contribute the development of electric vehicles, to make the world better ecological environment.
Key words: electric vehicle, control system, main reducer, motor, bearing, transmission ratio
目 录
引言 1
第一章绪 论 1
1.1课题研究背景 1
1.2研究的意义 1
1.3电动汽车发展状况 2
1.3.1国外电动汽车的发展概况 3
1.3.2我国电动汽车的研究开发 3
1.4研究内容 4
第二章整体设计方案 5
2.1驱动方式简介 5
2.2电动汽车驱动系统的比较 5
2.3驱动系统的确定 6
2.4纯电动汽车整车参数及性能指标确定 7
第三章驱动电机和电池匹配 9
3.1驱动电动机种类比较及选择 9
3.2 驱动电机型号的确定及参数 10
3.3传动比的确定 12
3.4蓄电池的参数匹配 13
第四章汽车主减速器设计 16
4.1汽车主减速器概述 16
4.1.1主减速器的作用 16
4.2主减速器分类及介绍 17
4.2.1按数目分类 17
4.2.2按传动比档数分 17
4.2.3按结构型式分 17
4.2主减速器结构的设计 17
4.3.1主减速器类型确定 18
4.3.2主减速器主动锥齿轮的支承型式及安置方法 18
4.3.3主减速器从动锥齿轮的支承型式及安置方法 19
第五章主减速器的基本参数选择与计算载荷的确定 20
5.1齿轮计算载荷的确定 20
5.2主减速器齿轮基本参数的选择 21
5.2.1齿数的选择 21
5.2.2节圆直径的选择 22
5.2.3齿轮端面模数的选择 23
5.2.4齿面宽的选择 23
5.2.5双曲面齿轮的偏移距E值 23
5.2.6齿轮螺旋方向 24
5.2.7螺旋角β的选择 24
5.2.8齿轮法向压力角的选择 26
5.3螺旋锥齿轮几何尺寸计算 27
5.4主减速器螺旋锥齿轮强度计算 29
5.4.1计算圆周力 29
5.4.2轮齿弯曲强度： 31
5.4.3轮齿接触强度： 32
5.5齿轮的材料及热处理： 33
第六章轴承的选用 35
6.1锥齿轮齿面上的作用力 35
6.2齿宽中点处的圆周力 36
6.3齿轮的轴向力和径向力 37
6.4主减速器轴承载荷的计算 38
6.4.1齿轮轴承径向载荷的计算 38
6.4.2轴承的校核 39
6.5本章小结 42
第七章轴的设计与校核 43
7.1主动齿轮轴的机构设计 43
7.2主动锥齿轮轴的校核 43
7.3本章小结 46
第八章绘图 47
结 论 47
参考文献 47
致谢 47
引言
环境污染日益严峻，能源危机日益逼近。汽车行业正面临着极为严峻的挑战。为了实现汽车行业的可持续发展，以电能为主的电动汽车正逐步成为各国汽车研发的重点。汽车的主减速器作为汽车驱动系统中非常重要的传力部件，是汽车的关键的部件之一，也是研发的重中之重。
随着科技的发展，汽车的驱动系统结构多种多样。汽车减速器也出现许多不同种类，主要是根据其齿轮类型、主、从动齿轮的安置方法和减速型式的不同而异。本文进行了汽车驱动系统的整体系统构型设计，以及电动机的设计和电池匹配，在其基础之上主要进行了主减速器的设计。主减速器设计的好坏关系到汽车的动力性、经济性以及噪声、寿命等诸多方面。协调好各方关系以达到满足使用要求的最佳目标非常重要。希望本设计方案能为电动汽车减速器的发展尽微薄之力。
第一章 绪 论
1.1课题研究背景
环保与节能是二十一世纪全世界发展的主题。自世界上第一辆汽车由德国人卡尔本茨（1844～1929）于1885年10月研制成功，到今天各式各样的汽车，有100多年的历史，汽车已成为人们生活中不可缺少的代步工具。截至2016年3月底，全国机动车保有量达2.83亿辆，其中汽车1.79亿辆。2015年全球汽车保有量12.36亿辆左右，新能源汽车连零头都达不到。按平均每辆汽车年消耗10-15桶石油制品计算，汽车的石油消耗量每年达到120-180亿桶，占世界石油产量的一半以上。石油资源经过长时期的现代化大规模地开采，石油资源已日渐枯竭，按科学家预测，地球上的石油资源如果按耳前的消耗水平，石油资源仅仅可以维持60-100年。石油价格的不断上涨已对世界经济的发展形成巨大的威胁，人类将面临更加严峻的石油资源的危机和挑战。据估计汽车的 排量可达 总排放量的15%以上，另外汽车排放的：一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒（某些重金属化合物、铅化合物、黑烟及油雾）、臭气（甲醛等）等有害气体危及人的生命，对人体造成严重伤害。由于技术水平和汽车排放标准的不规范，在我国由汽车排放导致的污染更甚。因此，开发清洁、环保、智能的电动汽车，才能是汽车行业的可持续发展，也是解决能源紧张和环境污染的有效途径[1]。电动汽车的优势表现为：无污染、能源利用率高、结构简单、噪音小、经济实惠 。
汽车主减速器是汽车中的重要传力的部件。它能够将万向传动装置产来的发动机转矩传给驱动车轮，以实现降速增扭。主减速器对提高汽车行驶平稳性和其通过性有着不可或缺的作用，是汽车设计重点。
1.2研究的意义
1、有利于摆脱对石油资源的过度依赖，保障国家能源和经济安全；
2、有利于减少污染物和温室气体排放；
3、有利于实现中国汽车产业的跨越式发展；
4、可以带动相关产业发展，培育新的支柱产业；
5、保证汽车在给定的条件下有最佳动力性；
6、保证汽车足够的离地间隙，以满足通过性要求；
7、在各种载荷和工况下有较高的传动效率；
1.3电动汽车发展状况
1839年苏格兰的罗伯特安德森给四轮马车装上了电池和电动机，将其成功改造为世界上第一辆靠电力驱动的车辆。，比1885年诞生的汽车要早半个世纪。第一台可以反复充电的电动汽车是法国人乔伍(M.Gustave Trouve)发明的[2]。
电动汽车历经了三次发展浪潮。
第一次浪潮：在1899年和1900年期间，电动汽车的销量要比其他类型的汽车销量都要好。实际上，根据全美人口调查局的调查显示，1900年，电动汽车生产量占到美国汽车总产量的28%份额，所出售的电动汽车总价值超过了当年汽油和蒸汽汽车总和。电动汽车制造商在进入上世纪20年代，迎来了自己的春天，电动汽车生产在1912年达到顶峰。当时，福特生产的燃油汽车价格要比电动汽车价格便宜很多。比如，1912年，一款电动敞篷车的售价高达1750美元，而一款燃油汽车售价仅有650美元。并且，当时新一代的燃油汽车获得了改进，其中包括电启动，这样使得燃油汽车操作难度大大降低。到1935年，电动汽车就变得很“罕见”了。
第二次浪潮：在1970年，美国颁布了《清洁空气法案》，再加上1973年爆发的第一次石油危机，燃起了人们开发燃油汽车替代品的兴趣。到1976年，美国国会采取措施，通过了电动和混合动力汽车研究开发和示范法案，该法案由美国能源部授权，用于支持和开发电动汽车和混合动力汽车。
结 论
本文通过对电动汽车传动系统各参数的计算，主要对主减速器进行设计，计算出合理的主传动比，为了满足主减速器的主传动比，并能保证足够的汽车离地间隙，设计成单级的主减速器。通过参考文献经验公式对各个齿轮和轴进行设计、校核，使其满足要求。最终得到了可以满足要求，并能平稳安全的工作的电动汽车主减速器。
在此设计中有如下总结：
1.如何计算出合理传动比，如何保证车辆的足够大离地间隙，解决的方法主要是通过经验和参考现有车型参数的对比设计出；
2.对齿轮和轴设计计算，选择合理的材料，保证较小的质量，对汽车的各方面的性能有一定的好处；
3.设计完齿轮和轴后，选择合适的轴承，保证足够的强度，满足零件的装配；
4.设计要力求简单可靠，运行安全，方便维修，经济实惠。
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致 谢
时光荏苒，一去不回，匆匆那年，四个春秋。在最后毕业设计阶段，从论文资料收集、提纲拟定、内容修改直至最终定稿，老师给与我很大帮助。老师总能在我们每个同学需要的时候无私的对我们基于帮助，老师对每个同学都耐心的指导指点，有时午休时间都用来给我们看论文。在论文批改的时候有不对的地方，老师总能清晰的指出并且标注好，并指明改进方向。有时在老师下班后还在家通过网络的方式与我们联系，总是不厌其烦的指导我们鼓励我们。老师在我们论文写作期间，为我们倾注了大量心血，以便使我们的论文能够顺利完成。在此我由衷的说一声，“老师，谢谢您！”
我也非常感谢帮助过我的同学和朋友，大家相亲相爱，互相帮助、鼓励和支持，共同走过了令人难忘的时光！在以后的日子里，我也会更加努力脚踏实地，我相信，有志者事竟成，破釜沉舟，百二秦关终属楚；苦心人天不负，卧薪尝胆，三千越甲可吞吴。
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