焦治波，趙會(huì)強(qiáng)

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輪邊減速器輸出軸結(jié)構(gòu)改進(jìn)

焦治波，趙會(huì)強(qiáng)

（陜西法士特汽車傳動(dòng)工程研究院，陜西 西安 710119）

輪邊減速器是構(gòu)成純電動(dòng)新能源車輛動(dòng)力總成的常用零部件，通常要求在較小的空間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)較大的減速比。輪邊減速器輸出軸一般直接與車輛半軸連接，將動(dòng)力傳遞給車輪驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)動(dòng)。文章介紹輪邊減速器輸出軸設(shè)計(jì)中的一個(gè)結(jié)構(gòu)改進(jìn)，此改進(jìn)提高了輸出軸的強(qiáng)度，輸出軸內(nèi)花鍵的加工方式也由插花鍵變?yōu)槔ㄦI，效率更高，成本更低；劣勢(shì)是輸出軸一端需要密封。

輪邊減速器；輸出軸；強(qiáng)度；花鍵；密封

引言

純電動(dòng)新能源車輛多采用輪邊驅(qū)動(dòng)的形式，因追求車內(nèi)空間最大化，留給輪邊減速器的空間往往較??；由于電機(jī)的高轉(zhuǎn)速特性，輪邊減速器的速比一般較大，以滿足車輛的起步需求。

本文介紹的速比為15.67的輪邊減速器在設(shè)計(jì)過程中，因空間限制，為降低齒輪應(yīng)力，將內(nèi)部齒輪設(shè)計(jì)得盡可能大，由此帶來輸出軸強(qiáng)度問題。為解決此問題，對(duì)輸出軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，提高了強(qiáng)度極限。

改進(jìn)后的輸出軸，內(nèi)花鍵加工方式由插花鍵變?yōu)槔ㄦI，加工更為經(jīng)濟(jì)便捷。

1 初始設(shè)計(jì)的輸出軸結(jié)構(gòu)

本節(jié)介紹初始設(shè)計(jì)的輸出軸結(jié)構(gòu)，并簡(jiǎn)單介紹輪邊減速器結(jié)構(gòu)。

輪邊減速器動(dòng)力傳遞路線如圖1所示，兩級(jí)平行軸齒輪傳動(dòng)，輸入輸出同側(cè)。輸入軸輸出軸軸距尺寸為主機(jī)廠給定值，輪邊減速器軸向尺寸也有嚴(yán)格規(guī)定，因此內(nèi)部齒輪的齒頂圓直徑和齒寬，均有嚴(yán)格限制。因減速比較大，齒輪應(yīng)力較大，必須在有限的空間內(nèi)，充分利用空間，將齒輪強(qiáng)度做到最強(qiáng)，以滿足疲勞壽命要求。

如圖2 所示為初始設(shè)計(jì)的輸出軸結(jié)構(gòu)，輸出軸內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)及長度要求為主機(jī)廠給定。圖2 設(shè)計(jì)的輸出軸內(nèi)花鍵需插花鍵，又因上級(jí)齒輪齒頂圓較大，輸出軸軸徑無法做得更大，內(nèi)花鍵底部退刀槽位置，輸出軸最小壁厚理論值僅為8.5mm，經(jīng)有限元計(jì)算此處為危險(xiǎn)截面，風(fēng)險(xiǎn)較大。

圖1 動(dòng)力傳遞路線

圖2 初始設(shè)計(jì)的輸出軸結(jié)構(gòu)

2 改進(jìn)后的輸出軸結(jié)構(gòu)

改進(jìn)后的輸出軸結(jié)構(gòu)如圖3所示，將輸出軸改為中空結(jié)構(gòu)，加長內(nèi)花鍵長度，由此可提高原危險(xiǎn)截面處的強(qiáng)度，內(nèi)花鍵的加工形式也改為拉花鍵，加工效率和成本大大降低。同時(shí)，輸出軸的重量也得以下降。

圖3 改進(jìn)后的輸出軸結(jié)構(gòu)

此方案的劣勢(shì)是輸出軸內(nèi)側(cè)需考慮密封，本設(shè)計(jì)采用密封活塞、O型圈配合卡環(huán)來密封，密封活塞處配合選取相對(duì)較緊的間隙配合，對(duì)輸出軸的強(qiáng)度有一定幫助。另外，為保證圖3右側(cè)輸出軸處的強(qiáng)度，軸承內(nèi)徑尺寸也進(jìn)行了加大，導(dǎo)致左右兩側(cè)采用的軸承型號(hào)不同。

3 比較與總結(jié)

十全十美的設(shè)計(jì)方案往往是空中樓閣，可望而不可及。在各種利弊之間權(quán)衡取舍，是設(shè)計(jì)中不斷在進(jìn)行的工作。本文將貫通的輸出軸稱之為改進(jìn)，是因?yàn)樵诖嗽O(shè)計(jì)中，解決了強(qiáng)度這個(gè)首要的問題。

改進(jìn)后的方案，帶來的成本上升是需要增加一個(gè)密封活塞、兩個(gè)O型圈、一個(gè)卡環(huán)，成本的下降是輸出軸內(nèi)花鍵的加工工藝改變。工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)效率的高低也是一個(gè)非常重要的因素，拉花鍵的效率大大高于插花鍵，這也是一個(gè)不容忽視的提升。

對(duì)兩種結(jié)構(gòu)比較總結(jié)，列表1如下：

表1 改進(jìn)前后結(jié)構(gòu)對(duì)比圖

經(jīng)初步試驗(yàn)驗(yàn)證，本改進(jìn)取得較好的效果，改進(jìn)的思路，對(duì)后續(xù)的設(shè)計(jì)工作，也有一定的指導(dǎo)意義。

[1] 王望予.汽車設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2000.

[2] 余志生.汽車?yán)碚揫M].機(jī)械工業(yè)出版社,2006.

Wheel edge reducer output shaft structure improvement

Jiao Zhibo, Zhao Huiqiang

( Shaanxi Fast Auto Transmission Engineering Research Institute, Shaanxi Xi'an 710119 )

Wheel reducer is a common component that constitutes a pure electric new energy vehicle powertrain. It usually requires a large reduction ratio in a small space. The output shaft of the wheel reducer is generally directly connected to the vehicle axle and transmits power to the wheel to drive the vehicle. This paper introduces a structural improvement in the design of the output shaft of the wheel reducer. This improvement improves the strength of the output shaft. The processing method of the spline in the output shaft is also changed from the arranging key to the pull key, which is more efficient and lower in cost. The disadvantage is that the output shaft needs to be sealed at one end.

wheel reducer; output shaft; strength; spline; seal

B

1671-7988(2018)20-118-02

U463.218+.2

B

1671-7988(2018)20-118-02

U463.218+.2

焦治波（1978-）男，產(chǎn)品應(yīng)用工程師?，F(xiàn)于陜西法士特汽車傳動(dòng)工程研究院設(shè)計(jì)所從事產(chǎn)品應(yīng)用工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.043