电动汽车的设计总体选择原则

电动汽车的设计总体选择原则

1.1驱动桥的选择

驱动桥位于传动系的末端，其基本功用首先是增扭、降速、改变转矩的传递方向，即增大由传动轴或直接从变速器传来的转矩,并将动力合理地分配给左、右驱动轮；其次，驱动桥还承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力、纵向力和横向力，以及制动力距和反作用力矩等。驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成，转向驱动桥还有等速万向节。

一、驱动桥设计应当满足的基本要求：

1)所选择的主减速比应能保证汽车具有最佳的动力性和燃

料经济性。

2)外形尺寸要小，保证有必要的离地间隙。

3)齿轮及其它传动件工作平稳，噪声小。

4)在各种转速和载荷下具有高的传动效率。

5)在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，尤其是

簧下质量应尽量小，以改善汽车平顺性。

6)与悬架导向机构运动协调，对于转向驱动桥，还应与转向

机构运动协调。

青岛理工大学2006及毕业设计论文第二章电动汽车的总体设计

7)结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装，调整方便。

二、驱动桥结构方案分析

驱动桥分断开式和非断开式。当车轮采用非独立悬架时，驱动桥应为非断开式(或称为整体式)，即驱动桥壳是一根连接左右驱动车轮的刚性空心梁，而主减速器、差速器及车轮传动装置(由左、右半轴组成)都装在它里面。当采用独立悬架时，为保证运动协调，驱动桥应为断开式。

具有桥壳的非断开式驱动桥结构简单、制造工艺性好、成本低、工作可靠、维修调整容易，广泛应用于各种载货汽车、客车及多数的越野汽车和部分小轿车上。但整个驱动桥均属于簧下质量，对汽车平顺性和降低动载荷不利。断开式驱动桥结构较复杂，成本较高，但它大大地增加了离地间隙；减小了簧下质量，从而改善了行驶平顺性，提高了汽车的平均车速；减小了汽车在行驶时作用于车轮和车桥上的动载荷，提高了零部件的使用寿命；由于驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性较好，大大增强了车轮的抗侧滑能力；与之相配合的独立悬架导向机构设计得合理，可增加汽车的不足转向效应，提高汽车的操纵稳定性。这种驱动桥在轿车和高通过性的越野汽车上应用相当广泛。

本次设计的微型电动货车，因工作环境良好，可选用非独立悬架（具体选择见下一章），故选择非断开式驱动桥结构，以降低成本，使之工作可靠，结构简单，维修调整容易。

三、主减速器的选择

主减速器的结构形式主要是根据齿轮类型、减速器形式不同而不同。

主减速器的齿轮主要有螺旋锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。

1.螺旋锥齿轮传动

螺旋锥齿轮传动的主、从动齿轮轴线垂直相交于一点，齿轮并不同时在全长上啮合，而是逐渐从一端连续平稳地转向另一端。另外，由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时啮合，所以它工作平稳、能承受较大的负荷、制造也简单。但是在工作中噪声大，对啮合精度很敏感，齿轮副锥顶稍有不吻合便会使工作条件急剧变坏，并伴随磨损增大和噪声增大。为保证齿轮副的正确啮合，必须将支承轴承预紧，提高支承刚度，增大壳体刚度。

2.双曲面齿轮传动

双曲面齿轮传动的主、从动齿轮的轴线相互垂直而不相交，主动齿轮轴线相对从动齿轮轴线在空间偏移一距离E，此距离称为偏移距。由于偏移距正的存在，使主动齿轮螺旋角大于从动齿轮螺旋角。根据啮合面上法向力相等，可求出主、从动齿轮圆周力之比

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式中，、分别为主、从动齿轮的圆周力；、分别为主、从动齿轮的螺旋角。

螺旋角是指在锥齿轮节锥表面上展开齿线任意一点的切线与该点和节锥顶点连线之间的夹角。在齿面宽中点处的螺旋角称为中点螺旋角。通常不特殊说明，则螺旋角系指中点螺旋角。双曲面齿轮传动比为

式中，为双曲面齿轮传动比；、分别为主、从动齿轮平均分度圆半径。

令，则。由于，所以系数K1，一般为1.251.50。

螺旋锥齿轮的传动比为

这说明：

1)当双曲面齿轮与螺旋锥齿轮尺寸相同时，双曲面齿轮传动有更大的传动比。

2)当传动比一定，从动齿轮尺寸相同时，双曲面主动齿轮比相应的螺旋锥齿轮有较大的直径，较高的轮齿强度以及较大的主动齿轮轴和轴承刚度。

3)当传动比一定，主动齿轮尺寸相同时，双曲面从动齿轮

直径比相应的螺旋锥齿轮为小，因而有较大的离地间隙。但是，双曲面齿轮传动也存在如下缺点：

1)沿齿长的纵向滑动会使摩擦损失增加，降低传动效率。双曲面齿轮副传动效率约为96％，螺旋锥齿轮副的传动效率约为99％。

2)齿面间大的压力和摩擦功，可能导致油膜破坏和齿面烧结咬死，即抗胶合能力较低。

3)双曲面主动齿轮具有较大的轴向力，使其轴承负荷增大。

4)双曲面齿轮传动必须采用可改善油膜强度和防刮伤添加剂的特种润滑油，螺旋锥齿轮传动用普通润滑油即可。由于双曲面齿轮具有一系列的优点，因而它比螺旋锥齿轮应用更广泛。

1.圆柱齿轮传动

圆柱齿轮传动一般采用斜齿轮，广泛应用于发动机横置且前置前驱动的轿车驱动桥和双级主减速器贯通式驱动桥。

4.蜗杆传动

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蜗杆传动与锥齿轮传动相比：在轮廓尺寸和结构质量较小的情况下，可得到较大的传动比(可大于7)。在任何转速下使用均能工作得非常平稳且无噪声。便于汽车的总布置及贯通式多桥驱动的布置。能传递大的载荷，使用寿命长。结构简单，拆装方便，调整容易。但是由于蜗轮齿圈要求用高质量的锡青铜制作，故成本较高；另外，传动效率较低。蜗杆传动主要用于生产批量不大的个别重型多桥驱动汽车和具有高转速发动机的大客车上。

综合考虑此次设计的微型电动货车的设计要求以及各种传动的优缺点，则可选择性能较好的双齿面齿轮传动。四、差速器的选择

汽车在行驶过程中，左、右车轮在同一时间内所滚过的路程往往是不相等的，如转弯时内侧车轮行程比外侧车轮短；左右两轮胎内的气压不等、胎面磨损不均匀、两车轮上的负荷不均匀而引起车轮滚动半径不相等；左右两轮接触的路面条件不同，行驶阻力不等等。这样，如果驱动桥的左、右车轮刚性连接，则不论转弯行驶或直线行驶，均会引起车轮在路面上的滑移或滑转，一方面会加剧轮胎磨损、功率和燃料消耗，另一方面会使转向沉重，通过性和操纵稳定性变坏。为此，在驱动桥的左、右车轮间都装有轮间差速器。在多桥驱动的汽车上