現(xiàn)在的純電動乘用車多采用單擋減速器，減速器結(jié)構(gòu)一般是二級減速，三軸布置。最大輸入轉(zhuǎn)矩在70～350N·m，轉(zhuǎn)速6 000～9 000r/min。隨著國家對純電動乘用車的續(xù)駛里程要求越來越高，各純電動乘用車主機(jī)廠千方百計節(jié)能降噪，純電動乘用車所用電動機(jī)的轉(zhuǎn)速越來越高，功率越來越大。譬如某主機(jī)廠的5座SUV乘用車要求減速器的輸入轉(zhuǎn)矩達(dá)到400N·m，轉(zhuǎn)速達(dá)到12 000r/min。

下面介紹一種解決純電動乘用車減速器在大載荷、高轉(zhuǎn)速情況下軸承選用的方法。

純電動乘用車減速器設(shè)計輸入?yún)?shù)

適用車型：SUV，5座；最大輸入轉(zhuǎn)矩：360N·m；最高轉(zhuǎn)速：12 000r/min；傳動比：9.140；電壓范圍：320～450V，額定375V；噪聲性能：≤78dB；產(chǎn)品壽命：8年/100萬km。

純電動乘用車減速器的高速級軸承的設(shè)計

1.減速器傳動比計算

采用兩級減速，總傳動比為9.138，采用T.D.Analysis軟件，按輕量化的原則進(jìn)行傳動比分配。一級傳動比為2.957，二級傳動比為3.091。

2.齒輪參數(shù)和中心距計算

1）確定齒輪材料：20CrMnTi

2）計算低速級大輪輸入轉(zhuǎn)速：

n22=16000/9.140=1751r/min

3）計算低速級大輪輸入轉(zhuǎn)矩：T22=360×9.140×1000=3290400N·mm

3）通過計算，確定高速級和低速級齒輪幾何參數(shù)。兩級減速齒輪中心距分別是：高速級中心距為95mm，低速級中心距為140mm。齒輪彎曲強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度滿足設(shè)計要求。

4）其他參數(shù)選用如圖1所示。

3.軸承設(shè)計

1）計算減速器最大輸入轉(zhuǎn)矩時的軸向力。

2）輸入軸軸承選擇。選擇軸承的輸入條件：最高轉(zhuǎn)速16 000r/min，最大軸向力7 752N；

計算得實際輸入軸最小軸徑為40mm。

圖1 基本參數(shù)選擇

如果將軸的最小軸徑作為軸承的內(nèi)徑，按軸承承受的最高轉(zhuǎn)速和最大軸向力，可以選擇軸承型號為：角接觸軸承7208；深溝球軸承6208。

4.軸承布局設(shè)計

以減速器輸入軸軸承布局為例。

（1）角接觸軸承的安裝方法背對背裝配：可承受較大傾覆力矩，預(yù)緊調(diào)內(nèi)圈——可用鎖緊螺母預(yù)緊（見圖2）。

圖2 背對背安裝

面對面裝配：承受較小傾覆力矩，預(yù)緊調(diào)外圈——可用調(diào)整墊片調(diào)整外圈預(yù)緊（見圖3）。這種安裝方式的軸承，供應(yīng)商已經(jīng)配對，一對軸承配好，一起包裝，保證了一對軸承的精度，但仍需在裝配時調(diào)整來保證軸向游隙。

圖3 面對面安裝

（2）減速器輸入軸軸承布局方案 本方案采用：1個深溝球軸承，2個角接觸軸承，如圖4所示的布置結(jié)構(gòu)。角接觸軸承采用面對面裝配：外圈通過控制殼體孔深度尺寸公差，實現(xiàn)一定預(yù)緊，壓板固定；內(nèi)圈：軸上安裝卡環(huán)固定。

圖4 面對面安裝

5.軸承承載能力校核

（1）校核依據(jù) 采用MASTA傳動系統(tǒng)分析軟件，依據(jù)1022-2015減速器總成試驗規(guī)范，工況依據(jù)輸入峰值轉(zhuǎn)矩300N·m，電動機(jī)峰值功率125W。軸承基本損傷率要求應(yīng)滿足表1要求。

（2）校核參數(shù)設(shè)定

1）基本損傷率校核載荷按照QC/T1022-2015試驗規(guī)范。

2）潤滑相關(guān)參數(shù)的確定見表2。

3）確定軸承基本參數(shù)。

4）計算損失率。通過采用MASTA傳動系統(tǒng)分析軟件進(jìn)行建模計算，軸承損失率見表3。

5）軸承承載能力校核結(jié)論。將表3計算結(jié)果與表1要求比較可知：按1022-2015疲勞試驗工況試驗分析，該純電動乘用車減速器高速級軸承滿足承載能力要求。

純電動乘用車減速器的高速級角接觸軸承的裝配

角接觸球軸承在純電動乘用車減速器的高速級輸入軸上裝配方式如圖5所示。2個角接觸軸承面對面安裝，內(nèi)圈端面相互并緊無間隙，內(nèi)圈與輸入軸過盈配合，外圈與殼體采用過渡配合。

壓板用螺釘固定在殼體上，通過壓板壓緊角接觸軸承外圈，壓緊力200～250N。2個角接觸軸承外圈端面間隙＜0.013mm。

壓緊力不能太大，太大則軸承滾珠變形，造成損傷；太小，則不能保證2個角接觸軸承端面的間隙，軸承沒有預(yù)緊力，不能正常運轉(zhuǎn)。

表1 軸承額定基本損傷率要求

表2 潤滑相關(guān)參數(shù)

表3 軸承損傷率計算

圖5 軸承裝配示意

1—深溝球軸承 2—輸入軸 3—壓板4—螺釘 5—殼體 6—角接觸軸承

結(jié)語

本文通過對一款純電動乘用車減速器高速級軸承的設(shè)計和應(yīng)用，提出了一種在純電動乘用車減速器高速級采用角接觸軸承來解決大載荷高轉(zhuǎn)速難題的方案。

該方案克服了采用深溝球軸承不能解決的問題，同時，解決了角接觸球軸承裝配性能低，不適應(yīng)批量快速裝配的難題。降低了制造成本，滿足了客戶需求。