畢業(yè)論文-電動汽車的行星傳動箱設(shè)計(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 3?m 下面要對設(shè)計好的齒輪進行校核，也是從接觸疲勞強度跟彎曲強度兩個方面進行。 按接觸疲勞強度進行校核，其校核公式為 [21]： uubd TZZZ EHH 1** *2022 20 ?? ?? （ ） HpHHUAHH KKKKK ???? *0? （ ） XWRVCNThHHp ZZZZZZS *limlim?? ? （ ） 其中： 0H? 計算接觸應(yīng)力的基本值； H? 齒面接觸應(yīng)力； H? 許用翅根應(yīng)力； HZ 節(jié)點區(qū)域系數(shù)； EZ 彈性系數(shù)； ?Z 重合度系數(shù)； b 齒寬； VK 動載系數(shù)； ?HK 接觸強度的齒向載荷分布系數(shù)； ?HK 計算接觸強度的齒間載荷分配系數(shù)； HpK 計算接觸強度的行星輪間載荷分配不均勻系數(shù)； limHS 計算接觸疲勞強度的最小安全系數(shù)； NTZ 計算接觸強度的壽命系數(shù)； CZ 潤滑劑系數(shù)； VZ 速度系數(shù)； RZ 粗糙度系數(shù)； WZ 工作硬化系數(shù)； XZ 接觸強度計算的尺寸系數(shù)。 式（ ） ,(),（ ）中各參數(shù)的值如表 6 所示： 表 8 所 查 得 的 數(shù)據(jù) 13 將表 8 中的數(shù)據(jù)代入式（ ）（ ）（ ）中可得： 5840 ?H? , 1012?H? , 1251?HP? 因此，滿足接觸強度要求。 按彎曲強度進行校核，其校核公式為： ??? YYYYd bm T SaFaF 2 00 00 ? （ ） FpFFVAFF KKKKK ???? 0? （ ） limlim / SYYYYY XR r e l Tr e l TNTSTFFp ??? ? （ ） 其中： 0F? 齒根應(yīng)力的基本值； F? 齒根應(yīng)力； Fp? 許用齒根應(yīng)力；FaY 載荷作用于齒頂時的齒形系數(shù)； SaY 載荷作用于齒頂時的應(yīng)力修正系數(shù)； ?Y 計算彎曲強度的重合度系數(shù)； ?Y 計算彎曲強度的螺旋角系數(shù)； ?FK 計算彎曲強度的齒向載荷分布系數(shù)； ?FK 計算彎曲強度的齒間載荷分配系數(shù)； FpK 計算彎曲強度的行星輪間載荷分配系數(shù)； STY 試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)； NTY 計算彎曲強度的壽命系數(shù)； relTY? 相對齒根圓角敏感系數(shù)； RrelTY 相對齒根表面狀況系數(shù)； XY 計算彎曲強度尺寸系數(shù)； limS 計算彎曲強度的安全系數(shù) 。 式（ ） ~（ ）中各參數(shù)的值如表 9 所示，將表 9 中的數(shù)據(jù)代入式（ ） ~（ ）中可得： ?F? ； ?F? ； ?Fp? 因此，滿足所需要的要求。 HZ EZ ?Z b VK ?HK ?HK HpK 1 limHS NTZ CZ VZ RZ WZ XZ 1 1 14 表 9 各 查 得的數(shù)據(jù) FaY SaY ?Y ? ?Y ? ?FK ? ?FK ? FpK STY 1 1 NTY TreY/? TRreY/ XY limS 1 1 其余的齒輪的計算以及校核就不再做詳細的書寫。行星齒輪 墊部分的各基本構(gòu)件 的主要參數(shù)如表 10 所示。 表 10 行 星 輪系部 分 各齒輪 主 要參數(shù) . 齒數(shù) 模數(shù) 個數(shù) 太陽輪 20 3 1 行星輪 19 3 齒圈 58 1 齒頂高、徑向間隙系數(shù) 國家的標準規(guī)定，對于正常的標準齒輪，齒頂高系數(shù)和徑向間隙系數(shù)都為 h*a ＝ 1， c＝ 。 齒輪的幾何尺寸 分度圓 1： mmmzd 603*2022 ??? ； 分度圓 2： mmmzd 573*1922 ??? ； 分度圓 3： mmmzd 1743*5833 ??? ； 齒頂高： mmmhhh a 33*1*21 ???? ； 齒根高： mmmzh a )/( 33 ??? ； mmmcahh f )*( ??? ； 齒全高： mmhhhh fa ???? ； mmhhh fa ??? ； 齒頂圓直徑： mmmzhad a 66)2( 11 ??? ； mmmzhad a 63)2( 22 ??? ； 15 mmhmzd aa 6 82 333 ??? ； 齒根圓直徑： mmmchazd f )22( 11 ???? ； mmmchazd f )22( 22 ???? ； mmhmzd ff 8 1233 ??? ； 基圓直徑： mmdd b o s11 ?? ? ； mmdd b o s22 ?? ? ； mmdd b o s33 ?? ? 齒距： mmmp ??? ； mmpp b o s ?? ? ； 齒槽寬： mmme ?? ? ； 頂隙： mmcmc ?? ； 標準中心柱： mmzzma )( 121 ??? ； mmzzma )( 232 ??? 齒寬： mmab ??? ，取 b＝ 24mm； 節(jié)圓直徑： d’＝ d； 傳動比： 4。121 ?? ii ； 調(diào)速電機動力傳遞機構(gòu)設(shè)計 對于調(diào)速機構(gòu)來說，由扭矩特性分析可知，當(dāng)傳動箱處于平衡 狀態(tài)時，太陽輪與齒圈的扭矩關(guān)系為： :1: 31 ?TT 。因為選擇的是兩臺一樣的電機，因此，我們選擇調(diào)速機構(gòu)的傳動比為 ，我們可以用一對定軸齒輪來實現(xiàn)這個傳動比。最后通過計算得到大、小齒輪的主要參數(shù)如表 11 所示： 表 11 大、小齒輪主要參數(shù) 傳動箱軸、軸承等零件的設(shè)計 在工作時，傳動箱的軸需要承受齒輪的徑向力和傳遞的扭矩，在使用斜齒 輪傳動時還要 齒數(shù) 模數(shù) 個數(shù) 渦輪 58 3 1 大齒輪 126 1 16 承受軸向力。為了使傳動箱能夠正常工作，需要軸擁有足夠的強度和剛度。在設(shè)計傳動箱軸時，軸剛度的大小要保證齒輪有正確的嚙合條件。 初選軸的直徑 軸的直徑常常是根據(jù)軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩，初步計算最小直徑，再依據(jù)軸上零件的裝配、定位和固定要求這些原因由兩端向中間逐一進行確定。 軸各部分的長度主要是依據(jù)軸上各部分零件的軸向尺寸和軸系結(jié)構(gòu)來確定的。 C 軸 先設(shè)計 C 軸，取 C=110，則： ）（ 33 ??? PC 軸上有鍵槽，將軸的直徑放大 5％，則 ）（ ???? I 段與輸出 V 型帶相連，選其長度 mmL 25? ，直徑 mmd 17? 。 II 段長度 mmL 28? ，直徑 mmd 21? 。 III 段長度 mmL 100? ,直徑 mmd 25? 。 主要是按軸承內(nèi)徑的確定。軸承為 6305 號深溝球軸承，其寬度為 mm17 ，內(nèi)徑為 mm25 。 IV 段上有齒輪，與軸為一體結(jié)構(gòu)。齒頂圓直徑 mmd 57? ，齒寬為 mm11 ，長度 mmL 21? 。 B 軸 B 軸與 C 軸為配合部分對稱設(shè)計。 I、 II 段參照 C 軸設(shè)計。 III段長度 mmL 35? ,直徑 mmd 25? 。軸承的類型為 6305 號深溝球軸承，其內(nèi)徑為 mm25 ，度為 mm17 。 IV 段 的末尾上有齒輪。軸的直徑 mmd 30? ，軸的長度 mmL 63? 。齒頂圓直徑 mmd 141? ，長度 mmL 16? 。 V 段使用滑動軸承與 C 軸配合，直徑 mmd 18? ，長度 mmL 9? 。 E 軸 E 軸中空兩端設(shè)有齒輪，中空直徑 mmd 24? 。 I 段上行齒就是太陽輪，齒頂圓的直徑是 mmd 66? ，長度是 mmL 24? 。 II 段軸直徑 mmd 71? ，長度 mmL 10? 。 III 段上有雙聯(lián)齒輪，還有著花鍵的配合。軸的直徑 mmd 71? ，長度 mmL 33? 。雙聯(lián)大齒輪齒頂圓直徑 mmd 216? ，長度 mmL 12? ；雙聯(lián)小齒輪齒頂圓直徑 mmd 129? ，長度mmL 14? 。 17 IV 段為軸肩，直徑 mmd 73? ，長度 mmL 10? 。 V 段設(shè)計同 I 段，對稱設(shè)計。 F 軸 F 軸末端有行星架。 I 段軸直徑 mmd 24? ，長度 mmL 46? 。 II 段軸直徑 mmd 30? ，長度 mmL 75? 。主要是按軸承內(nèi)徑系列確定，同樣選取 6306號深溝球軸承，其內(nèi)徑 mmd 30? ，長度 mmL 19? 。 III 段上有行星架，直徑 mmd 132? ，長度 mmL 42? 。 軸的剛度驗算 對齒輪的工作影響最大的就是軸在垂直面內(nèi)產(chǎn)生的繞度和軸在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角。前面的原因使齒輪中心距產(chǎn)生變化，改變了齒輪的正確嚙合；后面的原因使齒輪歪斜，導(dǎo)致沿齒輪長方向的壓力不均勻。 軸的繞度和轉(zhuǎn)角可按《材料力學(xué) 》有關(guān)公式計算。 計算 公式為： EILbaFfc 3 221? EILbaFfs 3 222? EIL ababF 3 )(1 ??? 軸的全繞度為： 22 sc fff ?? 式中， 1F 齒寬中間平面上的圓周力 N； 2F 齒寬中間平面上的徑向力 N； E模量MPa， M PaE ?? ； I 為慣性矩 4mm ，對實心軸 644dI ?? ； d 是軸的直徑 mm； a、 b為齒輪上作用力距支座 A、 B 的距離； L 為支座間隔距離。 這個設(shè)計中，由于中間軸上常嚙合齒輪上的力最大，所以需求計算中間軸上常嚙合齒輪處的剛度和強度。傳動箱軸向尺寸 mmL 185? ，取 mma 28? ，則 mmaLb 157??? NzmTdTF nAA 108320 31 ?? ????? ??? 18 NzmTdTF nAA 171320 32 ?? ????? ?? 將 1F 、 2F 分別代入以上四式可得到軸的剛度。 ? ? mmfmmf cc 0 3 ??? ? ? mmfmmf ss ??? ? ? mmfmmf c 0 ?? ? ? r a dr a d 0 0 4 ??? ? ?? 由此可知，均滿足設(shè)計要求。 軸的強度驗算 在齒輪上的軸向力和徑向力，讓軸在垂直面內(nèi)變形，但是圓周力導(dǎo)致軸在水平面內(nèi)變形。在得到支點水平面和的垂直面內(nèi)的支反力 sF 和 cF 之后，計算彎矩 cM 、 sM 。 軸在彎矩和轉(zhuǎn)矩 nT 同時作用下，其應(yīng)力為： 332dMWM ?? ?? 222 nsc TMMM ??? 式中， d 是軸的直徑 mm，花鍵取內(nèi)徑； W 為抗彎截面系數(shù)。 在低擋工作時， ? ? 2400 mmN?? 。 傳動箱軸采用與齒輪相同的材料制造。 支點 A 的水平平面內(nèi)和垂直平面內(nèi)支反力為 NLbFFs 14 52 ?? NLbFFc 921 ?? 則 ： mNaFM ss ??? mNaFM cc ??? mNTT An ??? 19 由此，可得 mNTMMM nsc ????? ? ??? ??????? 223 mmNmNWM 故符合設(shè)計要求。 小結(jié) 這次畢業(yè)設(shè)計是對電動汽車的一種新的無級傳動箱進行了設(shè)計，從理論分析到零部件的設(shè)計查找了很多 資料，讓我知道了原來 4 年來我在書本上還有很多東西沒有學(xué)到，充分的補充了自己的不足，特別是在零部件計算時，齒輪的模數(shù)，齒輪強度的計算以及校核是我完全沒有想到比我想象中的難太多了。還有就是對電動機的選擇，這是自己在寫論文是的一大難點。 總之，在寫論文的過程中我學(xué)到了很多： （ 1） 、 P— CVT 的結(jié)構(gòu)以及工作原理，這是在上課時時了解不多的內(nèi)容，它是一種雙動力式的無級傳動箱。 （ 2） 、 P— CVT 它與一般的傳動箱不同，不能直接做到減速增扭、增速減扭的效果，只能通過增加輸入功率或者減小輸入功率來增加或者降低輸出轉(zhuǎn)速；。 （ 3） 、 P— CVT 傳動箱結(jié)合匹配的電動機使用可以滿足汽車的動力需求，同時可以盡量使主電機工作于高效區(qū)。 還有，在完成裝配圖、零件圖時，在同學(xué)的幫助下，我更深的掌握了 CAD 軟件的應(yīng)用。 20