新能源車用電（diàn）驅動橋的設計-數控機床市場網

您現在的位置：車床網> 加工（gōng）與維修（xiū）>新能源車用電驅動橋的設計

新能源車用電驅（qū）動橋的設計

2022-8-30 來源：江西江鈴底盤股份有限公司作者：黃蘇（sū）剛鄒兵鳳（fèng）

摘要：隨著新能源汽車電動化步（bù）伐的加快，且電驅動橋具備高集成度、低成本、高傳（chuán）動效率和輕量化等諸（zhū）多優點，傳統汽（qì）車上的發動機、傳動係統將逐漸被電驅動橋取代。本文先後介（jiè）紹新能源（yuán）汽車（chē）用（yòng）電驅動橋的種（zhǒng）類和設計開發，同時列（liè）舉實例對設計過程加以說明，為汽車相關從業人員提供借鑒。

關鍵詞 : 新能源汽車 ; 電驅動橋 ; 齒輪 ;軸承（chéng） ; 設計

電驅動橋是新能源（yuán）汽車的動力係統和傳動係統（tǒng），有著為整車提供動力、承受負載、降低轉速、增大扭矩和保證左右車輪差速等功能。通常包（bāo）括電動（dòng）機、減速器（含差速器、齒輪（lún）、軸承）、驅動半軸、剛性橋殼及輪轂軸承這些關鍵（jiàn）零部件。通過合理的設計優化及係統可靠的台架試驗，可實現產品的緊湊化、輕量化、高效率和高壽命。

電驅（qū）動橋的種類

新能源汽（qì）車電動機的布置（zhì）形式可分為電動機直連式（shì）、平（píng）行軸式和同軸式。直連式是采用電動機取代燃油車的發（fā）動機和變速器，所采用的電（diàn）驅動橋，是從傳統燃油車的驅動橋上通（tōng）過加大齒輪速比以及提升齒輪精度衍變而來（lái）。因其保留了傳動軸（zhóu）、整車電池布置（zhì）空間受限，同時受速比最大為 7 的限製，導致無法（fǎ）采用高速小型化的電動機，因此該電驅動橋在國家新能源汽車發展戰略中屬於過渡技術產品，這種驅動橋稱（chēng）為第一（yī）代電驅動橋（見圖 1）。

圖 1 第一代電驅動橋

平行（háng）軸式結構是（shì）采用電動機取代燃油車的發動機、變速器和傳動軸，將電動機集成為電驅動橋的（de）一個子零件，並與電驅（qū）動橋的輸出半軸呈平行布置，這種驅動橋稱為第二代電驅動橋（見圖2）。

圖 2 第二代電驅動橋

同軸式結構是在（zài）第二（èr）代（dài）電（diàn）驅動橋（qiáo）基礎上，將電動（dòng）機與電驅動的輸出半軸做同軸布置，這種驅動橋（qiáo）稱為第三代電驅動（dòng）橋（qiáo）（見圖 3）。

圖 3 第三代電驅動橋

還有一種在（zài）乘用車（chē）基礎（chǔ）上衍變出的產品，它也是（shì）將電動機軸（zhóu）與輸出半軸呈平行布置，並（bìng）且將車橋的承載功能獨立出讓剛性橋殼承擔，而減速器配合球籠半軸傳遞扭（niǔ）矩。這種驅動橋稱為承載與承（chéng）受扭分離型電驅動橋（見圖 4）。

圖（tú） 4 承載與承扭分離型電驅動橋（qiáo）

從目前各整車廠及車橋（qiáo）企業的研究方向看，第二代以及第（dì）三代電驅動橋可減輕電動機質量，降低整（zhěng）車成本，提升整車續駛裏程。其（qí）中第二代電驅動橋因其前期投入低、技術易實現及性價比高，而備受市場青睞，本文將以實例著重介紹。

眾所周知，全浮式（shì）驅（qū）動橋較半浮式驅動橋有著更（gèng）好的剛度和更（gèng）高的承載能力，軸承（chéng）失（shī）效和（hé）油封漏油的故障率更（gèng）低。電驅動橋相較傳統驅動橋的簧（huáng）下質量和設計載荷均有所增加（jiā），對驅動橋的各項性能要求也（yě）更為嚴格。故在此摒棄半浮式驅動橋而（ér）優選全浮式第二代電驅動（dòng）橋進行設計。

電（diàn）驅（qū）動橋（qiáo）的設計主要包括以下步驟 :

1）整車動力性仿（fǎng）真確定電驅動橋主要設計參數。

2）減（jiǎn）速器齒輪及軸承的布置校核。

3）差（chà）速器強度設計校核。

4）半軸強度的設計校核。

5）輪轂軸承的設計校核。

6）剛性橋殼的設計校核。

以表 1 的整車參數和設計目標對某電驅動橋（qiáo）進行詳細設計。

電驅動橋的設計開發

1.整車動力性校核

參考相關文獻理論和計算方法，匯編基於EXCEL 的整車動力性計算表格。根據表 1 內相關參數，分別選取第一代和第二代電驅動（dòng）橋進行動力性計算，計算結果分別見表 2 和表 3。

表 1 某純電（diàn）動輕客整車參數及設計目標

表 2 第一代電驅（qū）動橋動力性計算

表 3 第二代電驅動橋動力性計算

根據表 2 和表 3 的計算結果，采用同（tóng）等功率（lǜ）的電動機，第二代電驅動（dòng）橋將為整車帶來更大的爬坡度、更快的加速時間和更高（gāo）的傳動效率。同時采用高（gāo）轉速電動機後省卻傳動軸，便於布置更多的動力電池，提（tí）高（gāo）了整車能量密度及續駛裏程，使電動（dòng）機重量和整車成本（běn）下降。

2.減速器齒輪及軸承的（de）布置校核

根據表 3 的整車動力性仿真計算結果，結合所選電動機的外形尺寸，對第二代電驅動橋（qiáo）減速器的齒輪及軸承做如圖 5 所示布置。通過（guò）多（duō）次的軟件分析和迭代修（xiū）正，最終形成的齒輪（lún）及軸承參數見表 4 和表 5。

圖（tú） 5 第二代電驅動橋減速器齒輪及軸（zhóu）承布置

表 4 各軸承參數（shù）

表 5 各齒輪參數

在最大輸入扭矩（jǔ）工況下對齒輪及（jí）軸承強度和壽命進行 Romax 軟件分析，分析結果見表 6 和表 7。

3.差速器（qì）強度設（shè）計校核

根據上述所選的第二（èr）代電驅動橋動力性計算（suàn）結果，可得到該電（diàn）驅動橋最（zuì）大輸出轉矩 T。為保（bǎo）證電驅動橋應（yīng）對（duì）快（kuài）速升扭和其他衝擊工況，在此給定輸出轉矩 1.8 的後備係數（shù） ; 結合傳統驅動橋所用的差速器承扭能力，按 1.8T 的承扭能（néng）力初選某型差速（sù）器總成。

表 6 軸（zhóu）承分析結果

表 7 齒輪分析結果

結語

第二代平行軸式及第三代同（tóng）軸（zhóu）式電驅動橋（qiáo）均不同（tóng）程度的在傳（chuán）統驅（qū）動（dòng）橋上衍變發（fā）展而來，是當下市場（chǎng）主流產品。

采用平行軸式電驅動橋可最大限度地借用傳統驅（qū）動橋的剛（gāng）性（xìng）橋殼、半軸等相關資源，前期投入較低、技術易實現、性價比（bǐ）高，其（qí）技術難點（diǎn）集中在減（jiǎn）速器總（zǒng）成的設計開發和相關台架試驗上。采用第（dì）三代同軸式電驅動橋需將電動機（jī）作為（wéi）承（chéng）載（zǎi）件而借用不了（le）傳統驅動（dòng）橋的剛性（xìng）橋殼和半軸，開發高速中（zhōng）空電（diàn）動機以及行星排齒輪的技術難度高、性價比低，然而（ér）高（gāo）集成度和簧下質量輕的特（tè）性使它必然會成為電驅動橋的最終發展方向，推動（dòng）汽車工業快速發展。

投稿箱：
如果您有機床行業、企業相關新（xīn）聞稿件發（fā）表，或進行資訊合（hé）作，歡迎聯係本網編輯部，郵箱：skjcsc@vip.sina.com

更多相關信息

名企推薦

業界（jiè）視點

| 更多

行業數據

| 更多

博文選萃

| 更多

數控（kòng）機床