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1、山东建筑大学毕业设计开题报告班级： 车辆082班 姓名： 设计题目电动汽车传动系统主减速器结构设计与计算一、 选题背景和意义：随着环境污染程度的加深，化石能源的枯竭，电动汽车的发展倍受关注，自电动汽车研发并投入市场以来，逐渐取代传统动力的汽车，发展势头十分迅猛。主减速器是汽车驱动桥最重要的组成部分，其功用是改变万向传动装置高转速的旋转方向并传递给差速器进而驱动车轮，更是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件。主减速器可根据齿轮类型、减速形式以及主、从动齿轮的支承形式分类。主减速器的齿轮有弧齿锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。一般中小型汽车仅用有一对不同齿数的锥齿轮组成的单级主减速
2、器即可满足要求。目前汽车主减速器中基本上不用直齿圆锥齿轮。这是为了减小驱动桥的外廓尺寸。当选定车轮规格后，驱动桥中间部分在高度方向的尺寸H，对上影响车身底板高度，对下决定了汽车最小离地间隙h；离地间隙太小，将使驱动桥易与路面凸起的障碍物碰撞，因而降低了汽车在坏路上的通过能力。而驱动桥在高度方向上的尺寸主要决定于主减速器从动锥齿轮直径的大小。在同样的主传动比io情况下，若主动锥齿轮齿数愈多，相应的从动锥齿轮齿数愈多，其直径也愈大。因此在保证所要求的传动比以及足够的齿轮强度、刚度条件下，应尽可能较少主动齿轮的齿数，从而减小从动齿轮的直径，以保证足够的离地间隙。但每一种齿轮其最少齿数都有一定限制，齿
3、数过少时在加工中要产生轮齿根部被切薄的现象（即“根切”现象），而大大降低了齿轮强度。实践和理论分析证明，螺旋锥齿轮不发生根切的最小齿数比直齿的最小齿数要少，显然采用螺旋锥齿轮在同样传动比下主减速器结构就比较紧凑。由于螺旋锥齿轮的啮合特点，使其工作过程中的噪声也比较小，因而在汽车上获得广泛采用1。 汽车主减速器在正常条件下工作应满足如下基本要求:工作平稳，噪声小，并具有足够的刚度、强度和高的传动效率。而所说的正常条件是指汽车主减速装配时各个部件应能够正确的装配，其中关键的是要保证主减速器能传递正确的扭矩转速及功率2。由于主减速器转速较高，转距较大，且转速转距变化幅度较大，对齿轮副啮合精度要求较高
4、，尤其主减速器螺旋锥齿轮副，齿顶稍有不吻合便使工作条件急剧变坏，随之而来的就是齿轮齿面的磨损加剧，噪声增大，齿轮副使用寿命降低，进而影响到整个主减速器的使用寿命，因此对主减速器的设计要求很高。二、 课题关键问题及难点： 1、 主减速器比和齿轮计算载荷及基本参数的确定；2、 准双曲面齿轮强度计算；3、 轴承的选择和校核计算；4、 能源高效回收装置的设计与校核；5、 用VB进行基本参数选择与计算载荷、齿轮强度和锥齿轮轴承载荷编程，若设计结果不理想则重复以上四步；6、 进行后期处理，检查分析结果；7、装配图、零件图的绘制三、 调研报告（或文献综述）：现在世界某些能源聚集地战争不断，深层分析不难看出发
5、动战争旨在争夺能源，因此随着环境污染程度的加深，化石能源的枯竭，新能源汽车投入使用迫在眉睫，电动汽车也应运而生。我国电动汽车在自主创新过程中，坚持了政府支持，以核心技术、关键部件和系统集成为重点的原则，确立了以混合电动汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车为“三纵”，以整车控制系统、电机驱动系统、动力蓄电池/燃料电池为“三横”的研发布局，通过产学研紧密合作，我国电动汽车自主创新取得了重大进展。中国加入WTO以后，汽车市场对外开发，汽车工业逐渐成为世界汽车整体市场的一个重要组成部分。车用减速器也随着整车的发展不断成长和成熟起来。随着高速公路网状况的改善和国家环保法规的完善，环保、舒适、快捷成为货车市场的
6、主旋律。对整车主要总成之一的主减速器，其功用是将万向传动装置传来的发动机转矩传递给驱动车轮，在汽车传动系中减小转速、增大扭矩。目前，对于轿车和一般轻、中型货车，采用单级主减速器即可满足汽车动力性要求。他具有结构简单、体积小、质量小和传动效率高等优点3。产品上，国内货车市场用户主要以承载能力强、齿轮疲劳寿命高、结构先进、易维护等特点的产品为首选。目前已开发的产品，如陕西汉德引进德国撇N公司技术的485单级减速驱动桥，大都是有效吸收国外同类产品新技术的基础上，针对国内市场需求通过整合和平台化开发出来的高性能、高可靠性、高品质的车桥产品。这些产品基本代表了国内车用减速器发展的方向，并被用户广泛认可和
7、使用。设计开发上，CAD、CAE、VB等计算机应用技术，以及AUT优AD、UG16、CATIA、PRUE等设计软件先后应用于主减速器的结构设计和齿轮加工中，有限元分析、数模建立、虚拟试验分析等也被采用;齿轮设计也初步实现了计算机编程的电算化。 新一代减速器设计开发的突出特点是:不仅在产品性能参数设计上进一步遵从模块化设计原则，产品配套实现车型的平台化，造型和结构更加合理，更宜于组织批量生产，更适应现代工业不断发展，更能应对频繁的车型换代和产品系列化的特点，这些都对基础件产品提出愈来愈高的配套要求，需要在产品设计上不断地进行二次开发和持续改进，以满足快速多变的市场需求。与国外相比，我国的车用减速
8、器开发设计不论在技术上、制造工艺上，还是在成本控制上都存在不小的差距，尤其是齿轮制造技术缺乏独立开发与创新能力，技术手段落后(国外己实现计算机编程化、电算化)。目前比较突出的问题是，行业整体新产品开发能力弱、工艺创新及管理水平低，企业管理方式较为粗放，相当比例的产品仍为中低档次，缺乏有国际影响力的产品品牌，行业整体散乱情况依然严重。这需要我们加快技术创新、技术进步的步伐，提高管理水平，加快与国际先进水平接轨，开发设计适应中国国情的高档车用减速器总成，由仿制到创新，早日缩小并消除与世界先进水平的差距。总体来说，车用减速器发展趋势和特点是向着六高、二低、二化方向发展，即高承载能力、高齿面硬度、高精
9、度、高速度、高可靠性、高传动效率，低噪声、低成本，标准化、多样化，计算机技术、信息技术、自动化技术广泛应用。从发动机的大马力、低转速的发展趋势以及商用车的最高车速的提升来看，公路用车桥减速器应该向小速比方向发展:在最大输出扭矩相同时齿轮的使用寿命要求更高(齿轮疲劳寿命平均可达50万次以上);在额定轴荷相同时，车桥的超载能力更强;主减速器齿轮使用寿命更长、噪音更低、强度更大，润滑密封性能更好；整体刚性好，速比范围宽。另外，本设计选用双曲面齿轮作为传动齿轮，准双曲面齿轮是一种特殊的锥齿轮，与普通锥齿轮相比具有重迭系数大、传动平稳、冲击和噪音小、可降低汽车的重心、承载能力高和寿命长等优点,在汽车主减
10、速器中得到广泛的应用。准双曲面齿轮传动中,偏置距是一个重要参数,偏置距的存在,使主从动齿轮轴有相对偏移,使得准双曲面齿轮可用于传递空间两垂直相错轴之间的回转运动。主减速器是汽车传动系的重要组成部分,准双曲面齿轮应用在汽车主减速器中能降低传动轴的安装高度,从而降低汽车底盘的高度,提高汽车行驶的平稳性,并给汽车的总体布置带来很大方便。主减速器的噪声是汽车噪声的一个重要来源,减小主减速器噪声对于提高汽车乘坐的舒适性具有十分重要的意义。因此,分析设计准双曲面齿轮的设计参数和计算能改进主减速器的设计，优化主减速器的性能，对于主减速器的设计计算具有非常重要的意义。 当今社会信息化程度日益加深，各行各业都在
11、利用计算机处理信息。信息化和数字化带来的收益是巨大的，许多原本要耗费大量人力物力的工作现在可以轻而易举的完成。VB是一种可视化的、面向对象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言，可用于开发Windows环境下的各类应用程序【4】 。它简单易学、效率高，且功能强大可以与Windowsr专业开发工具SDK相媲美。在Visual Basic环境下，利用事件驱动的编程机制、新颖易用的可视化设计工具，使用Windows内部的广泛应用程序接口（API）函数，以用动态链接库（DLL）、对象的链接与世隔嵌入（OLE）、开放式数据连接（ODBC）等技术，可以高效、快速地开发Windows环境下功能强大、图形
12、界面丰富的应用软件系统【5】。应用VB可以进行编程计算，解决设计中的载荷计算等问题。 因此，在设计过程之中对齿轮的选取和计算是至关重要，应用VB的编程计算也是对以后主减速器设计的一种简单化的一条路。 参考文献：1 赵学敏主编. 汽车底盘构造与维修.北京：国防工业出版社，2003.2 王望予主编. 汽车设计.北京：机械工业出版社，2004.83 陈家瑞主编.汽车构造（下）.北京: 机械工业出版社,2005.14 张树兵等主编 . Visual Basic 6.0入门与提高 . 清华大学出版社，20015 陈桂英主编 . 机械制图及计算机绘图 . 机械工业出版社，20056张青、王晓伟.工程软件开
13、发技术.北京：国防工业出版社，2006.117程乃士.减速器和变速器设计与选用手册.北京：机械工业出版社，2006.108 机械设计手册编委会.机械设计手册.北京：机械工业出版社，20049王旭，王积森.机械设计课程设计.北京: 机械工业出版社,2004.610余志生主编. 汽车理论.北京：机械工业出版社，200111刘惟信编著.圆锥齿轮与双曲面齿轮传动.北京：人民交通出版社，198012机械设计手册编委会.机械设计手册（新版）：第三卷.第三版.北京：机械工业出版社，200413 FENG Neng-lian,ZHENG Mu-qiao,MA Biao. Dynamic Performance
14、 Simulation of Power Shift Clutch During Shift，2000,Vol.9,No.414 Y.KANG, G.-J. SHEEN AND M.-H. TSENG. MODAL ANALYSES AND EXPERIMENTS FOR ENGINE CRANKSHAFTS，1998，214（3）413-43015 SCIENCE CHINA .Technological Sciences. January 2010.Vol.53 No.1: 6974 doi: 10.1007/s11431-009-0421-9四、 方案论证：本方案的具体步骤如下：1、 主
15、减速器结构形式的分析与选择；2、 锥齿轮参数的选择和计算编程；3、 锥齿轮轴承的选择、校核；4、 锥齿轮材料的选择；5、 能源高效回收装置的设计及其与其他部件之间的配合；6、 进行综合的匹配、校核以及修改、调整；7、 绘制主减速器的结构图和零件图；8、 完成毕业设计说明书。在本方案中按照扭矩和力传递的路径进行设计，便于进行零件的修改和整体的匹配。尤其要强调的是：在此设计中添加两套特殊装置，此两套特殊装置不仅可以将能源高效回收，而且还是电动汽车刹车系统的重要组成部分。本方案设计、计算中穿插的VB计算编程对于整体的设计至关重要，尤其大大简化了结果的分析处理以及调整改进，使设计一个优化的减速器过程更
16、加方便。综上所述可知本方案具有较好的可行性。五、 进度安排：第5-6周：专业实习。调研，查资料。第7-8周：调研，查资料。主减速器初步方案设计，完成开题报告。第9-10周：外文翻译。主减速器结构形式的选择和分析，包括主减速器的齿轮类型、减速形式、主从动齿轮的支承方案选择和设计。能源高效回收装置的机构设计。第11-12周：主减速器基本参数选择与计算载荷的确定。第13-14周：主减速器齿轮强度计算；主减速器锥齿轮轴承载荷计算。第15-16周：主减速器各个结构图和零件图绘制。完成毕业设计说明书。第17周：完成毕业设计说明书。设计审查及答辩。六、 指导教师意见： 签字： 年 月 日七、 教研室（或开题审查小组）意见： 签字： 年 月 日