減速器的設計輸入/輸出和主要工作內(nèi)容

減速器在設計開發(fā)過程中與MT大同小異，差別是電機轉(zhuǎn)速相對于發(fā)動機會高很多，這就對減速器軸的軸承支撐起到的更高的要求，整個設計開發(fā)要求以及相關(guān)的試驗規(guī)范也有很多可以參考，載荷譜需要重新開發(fā)，具體細節(jié)請見下圖1：

圖1. 減速器開發(fā)過程要求

1.1設計輸入

1)  驅(qū)動電機額定功率/Kw；

2)  驅(qū)動電機峰值功率/Kw；

3)  驅(qū)動電機額定扭矩/Nm；

4)  驅(qū)動電機峰值扭矩/Nm；

5)  驅(qū)動電機最高轉(zhuǎn)速/rpm；

6)  整車整備質(zhì)量/Kg；

7)  最高車速要求Km/h；

8)  整車參數(shù)設計輸入（見下表1，整車參數(shù)列表）；

表1整車參數(shù)列表

1.2設計輸出

1)  減速器設計方案；

2)  減速器擋位數(shù)；

3)  齒輪軸系布置方案；

4)  P擋設計方案；

5)  換擋系統(tǒng)設計方案；

6)  齒輪軸系設計計算及強度校核報告；

7)  殼體結(jié)構(gòu)設計及強度校核報告；

8)  繪制總成圖紙以及各零部件的圖紙；

9)  差速器半軸齒輪花鍵參數(shù)輸出用于半軸花鍵設計；

1.3技術(shù)參數(shù)模板展示Technicalproduct data

1.4主要工作內(nèi)容

1)  邊界分析和整車布置分析，確保周邊預留足夠的設計間隙；

2)  齒輪箱內(nèi)部布置設計；

3)  齒輪軸/殼體/軸承/油封等零部件設計；

4)  CAE分析：齒輪/軸承強度壽命分析，殼體結(jié)構(gòu)分析，油量/潤滑分析，傳遞誤差分析，接觸斑分析，連接強度分析，模態(tài)分析等；

5)  減速器開發(fā)程序：具體開發(fā)程序如下圖2所示，減速器開發(fā)過程中需要綜合考慮開發(fā)難度，以及系統(tǒng)匹配開發(fā)的難度要求，同時需要做好技術(shù)資料的積累，為新項目提供技術(shù)基礎；

圖2. 減速器開發(fā)程序

2

 關(guān)鍵細節(jié)設計

2.1 擋位數(shù)的選擇及齒輪軸系的設計

目前市場上用一擋和二擋減速器的OEM比較多，但是二擋減速器的優(yōu)勢明顯，主要體現(xiàn)在最高車速以及能效方面，當然開發(fā)難度較一擋存在較大的難度，另外就是換擋方式的選擇（同步器換擋還是行星齒輪機構(gòu)，液壓驅(qū)動還是電力驅(qū)動，本文不再贅述），同時會伴隨著傳統(tǒng)燃油車的換擋質(zhì)量的問題。下邊就單擋減速器進行說明，主要介紹目前市場上主流的兩個技術(shù)路線——同軸式結(jié)構(gòu)以及三軸式的結(jié)構(gòu)設計：

同軸式的結(jié)構(gòu)設計即輸入輸出軸同軸，多采用行星齒輪結(jié)構(gòu)，優(yōu)點是有很大的空間優(yōu)勢，便于布置。缺點是設計方需要擁有行星齒輪機構(gòu)即AT變速器的設計經(jīng)驗，這在國內(nèi)是寥寥無幾的供應商可以做的。

圖3. 同軸結(jié)構(gòu)設計

三軸式結(jié)構(gòu)設計即采用平行軸結(jié)構(gòu)設計，此設計的優(yōu)點是能更大的利用手動變速器的設計經(jīng)驗以及供應鏈資源進行設計優(yōu)化，缺點是布置空間相對要求更高。

圖4. 三軸式結(jié)構(gòu)設計

各主機廠或者供應商可以基于自己的設計經(jīng)驗以及設計經(jīng)費，選擇適合自己體系的方案進行，下方以單擋減速器為例進行詳細設計說明。

2.2傳動比的選擇

傳動比作為動力系統(tǒng)的重要參數(shù)，選設計一般有兩個原則：

2.2.1電機的轉(zhuǎn)速與速比匹配需要滿足最高車速的要求，如下式所示：

傳動比的上限應與電機的最高轉(zhuǎn)速相匹配，如電機的最高轉(zhuǎn)速為15000rpm，設計最高車速為180km/h,則可計算出動力系統(tǒng)的最大傳動比。
2.2.2 由功率平衡決定的最高車速，車輛在平直路面上勻速行駛時的阻力功率為：

功率平衡方程式可簡化為：

由以上公式計算結(jié)果可分析，若電機最大功率給定120KW的情況下，以此可以反推出動力系統(tǒng)的最大傳動比。
綜上，基于最大車速計算出的最大傳動比和基于電機最大功率計算出的傳動比，兩者取最小值，即為滿足系統(tǒng)設計要求的傳動比。

2.3減速器油封設計注意事項

電驅(qū)動系統(tǒng)的密封零件需要選擇能承受比燃油車更高的轉(zhuǎn)速的油封，油封唇口處的油溫相比于殼體內(nèi)部的油溫大概高出30-50℃，在選型設計過程中，除了考慮唇口結(jié)構(gòu)的設計，唇口溫度的影響，還需要考慮高轉(zhuǎn)速做帶來的影響。

2.4減速器支撐軸承的注意事項

高速軸承需采用高速潤滑脂，這類潤滑脂具有低粘度、適用溫度范圍廣、發(fā)熱量低等特點，可以有效避免在高速運轉(zhuǎn)過程中因產(chǎn)生大量熱量而造成過熱的問題。軸承保持架采用耐高溫，高速的樹脂材料。鋼球采用特殊熱處理的鋼球。

2.5齒輪潤滑油的選擇

選擇潤滑油時需要滿足齒輪軸系以及軸承的潤滑冷卻要求。潤滑時，只要保證在運動接觸表面上有能夠形成油膜的潤滑劑并且達到潤滑油達成理想的工作溫度就可以了。

國內(nèi)主機廠基本都是進行潤滑油的選擇，潤滑油的選擇主要考慮運行環(huán)境，工況，以及具體的機械結(jié)構(gòu)來進行選擇，具體的油品設計由潤滑油供應商lead, 純電動減速器潤滑油可以借用燃油車變速器的潤滑油，如果采用三合一設計的話就需要單獨考慮下電機導熱性以及電氣安全特性要求，這是有別于燃油車的設計輸入。汽車電氣化的浪潮正在向我們涌來，潤滑油和添加劑公司必須清醒地認識到該趨勢對潤滑油帶來的全新技術(shù)挑戰(zhàn)。