纯电动乘用车减速器效率研究

器齿轮、轴承、油封的效率损失；并通过台架试验，采集实际效率数据，将理论计算与试验数据结合，提出提高纯电动乘用车减速器效率的方法。关键词：高速低扭；低速高扭；减速器；效率随着生活水平的不断提高，人们对生活的质量越来越重视，拥有在此情况下，人们对能源的需求越来越大。化石能源是不可再生能源，随着石油、天然气的不断开采，地球化学能源供应越来越紧张，因此人们越来越关注能源的节约。为了减少国家对化石能源的依赖，电力、风力等能源在汽车行业最近几年，纯电动汽车的销量快速增长。本文针对某款纯电动汽车减速器进行了效率研究分析，为纯电动汽车减速器效率提升展开研究，并寻找解决方法。输入参数采用表1中最高转速和最大扭矩的工况计算齿轮箱效率。表1输入载荷参数扭矩/N·m转速/(r/min)功率/kW2.润滑相关参数润滑相关参数见表2。表2润滑相关参数润滑油40˚C运动黏度/(mm2/s)νν40润滑油100˚C运动黏度/(mm2/s)νν3.齿轮几何参数高速级齿轮副几何参数见表3，低速级齿轮副几何参数见表4。表3高速级齿轮副几何参数z法向压力角(°)αn螺旋角(°)βb/mm表4低速级齿轮副几何参数z法向压力角(°)αn螺旋角(°)βbm4.齿轮浸油深度齿轮箱中除高速级小齿轮未浸油，其他齿轮都有浸油，浸油深度如下：高速级大齿轮68mm；低速级小齿轮30mm；低速级大齿轮98.9mm。5.轴承基本参数轴承基本参数见表5。图1某纯电动汽车减速器结构及轴承布置表5轴承基本参数内径/mm外径/mm宽度/mm基本额定静载荷/N计算过程1.齿轮啮合损失齿轮啮合损失PMLE计算如下：式中μ——工作油温下的润滑油运动黏度，单位为mm2/s；Ke——载荷强度，其计算见式4，单位为N/mm2；Ve——节线速度，单位为m/s。式中awe——端面工作压力角，单位为°；Hse——啮入处的滑动比，其计算见式5；Hte——外啮合啮出处的滑动比，其计算见式6。中z1——小齿轮齿数；bwe——有效啮合齿宽，单位为mm；rws——小轮工作节圆半径，单位为mm。式中ue——齿数比，即大齿轮齿数z1与小齿轮齿数z2之比；ro2——大齿轮外圆半径，单位为mm；rw2——大齿轮工作节圆半径，单位为mm。式中ro1——小齿轮外圆半径，单位为mm；rw1——小齿轮工作节圆半径，单位为mm。2.齿轮风阻搅油损失W式中PGWi——单个元件功率损失，单位为kW，其中光滑的外径处损失PGW1：式中fg——齿轮浸油系数，当齿轮不浸入油中时取0，全部浸入取1，部分浸入时根据浸入深度和齿轮外径在0~1线性插值；n——油封轴转速，单位为r/min；D——元件外径，单位为mm；Ag——布置常数，取值0.2；L——元件长度，单位为mm。光滑的侧面处损失PGW2：齿面处损失PGW3：式中F——总齿宽，单位为mm；β——螺旋角，单位为°，小于10°时取10°；3.轴承功率损失轴承功率损失PB：式中M0——轴承空载摩擦力矩，单位为N·m；nB——轴承转速，单位为r/min。空载摩擦力矩M0：式中f0——空载摩擦系数；dm——轴承中径，单位为mm。负载摩擦力矩M1：式中f1——负载摩擦系数；P1——摩擦力矩决定载荷，单位为N。4.油封功率损失接触式油封的油封功率损失PS为：式中TS——油封扭矩，单位为m。对氟橡胶TS＝3.737×10－3DS(DS为油封轴直径)；对丁腈橡胶TS＝2.429×10－3DS。分析结果通过计算可知，减速器在高扭矩低转速(扭矩－360N·m，转速3261r/min)的工况下效率较高，效率为98.89%，在高转速低扭效率为95.45%。具体见表6。表6不同工况齿轮箱功率损失及效率 (高扭矩低转速) (高转速低扭矩)5060.09203880.00005964.00334672损失级5650.001484140.0832851损失0.00689153搅油损失006257.000351229轴承2135010.06752150.07213210.06365360.01780230.028970743.6293961纯电动减速器效率的台架试验在试验温度为20℃的条件下，利用台架对计算对象的样箱进行了不同转速和输入扭矩情况下的效率试验，以验证计算的有效性。图2所示。可见：输入扭矩越小、转速越高，效率越低；相反输入扭矩越大、转速越低，效率越高；试验的数据和理论计算基本一致。提高纯电动乘用车用减速机效率的方法通过计算和试验可知，纯电动乘用车用减速器的效率损失，在高速低扭区间损失比较大，而在此区间的效率损失主要在搅油损失、所以，可以从以下几个方面来提升效率。1)减少齿轮啮合摩擦损失。2)减少齿轮搅油损失，即减小齿轮外径、减小齿轮宽度。3)降低轴承摩擦损失。4)降低