基于Romax的电动汽车减速箱设计分析.docx

基于 Romax 的电动汽车减 基于 Romax 的电动汽车减速箱设计分析 凌天谋 a， 余卓平 a，b （同济大学 a.新能源汽车工程中心；b.中德学院，上海 201804） Reducer Design of Electric Car Based on Romax LING Tianmoua， YU Zhuopinga，b （a.New Energy Automotive Engineering Center；b.CDHK, Tongji University，Shanghai 201804，China） Abstract： The motor reducer of a new electric car front axle is taken as design objects. By using Romax designer software ， the entire drive system is designed ，and its structural strength is checked. Finite element model of the box is imported for analyzing the influence of flexible body on endurance stress, the static stress distribution on the housing surface with constraints，the natural frequencies and mode shapes. The analysis results provide reference for further fatigue analysis and test of noise and vibration. Key words： modeling of reducer； endurance stress； modal analysis； Romax 0 引 言 圆柱齿轮减速机构，由于工作可靠，传递效率高，工 艺简单成熟等优点，已广泛应用于各个行业中。传统设计 过程中存在以下问题：物理样机试制周期长，参数优化较 困难；设计方法主要依赖于设计者的经验，减速器的质量 很大程度上取决于个人因素［1］；一般不考虑柔性箱体对齿 轮啮合的影响。因此，本文在 Romax 软件环境下，以某电 动汽车的前轴电机减速器为研究对象，设计了一套虚拟 样机，并对其进行分析，较好地解决了上述问题。 1 传动系统和 Romax 模型 由于电动汽车不需要频繁换挡，结构上可以将变速 器简化为定减速比的传动系统。本文所设计的减速器应 用于一种新型分布式驱动电动车上，该车前轴两轮由两 个电机独立驱动，减速机构结构左右对称，且安装于一个 箱体内，箱体两端与电机用螺栓联接。 图 1 为本文设计的减速系统结构简图，该传动系统 一级传动比为 2.24，二级传动比为 2.77，所有齿轮均为渐 开线圆柱斜齿轮，齿轮 1 与电机轴用花键联接，齿轮 2 与 中间轴用花键联接，其余齿轮与轴加工为一体；扭矩通过 花键传递到左右半轴；中间轴和输出轴均通过深沟球轴 承安装在箱体上。根据设计图纸，分别建立轴、轴承、花 键、齿轮模型并定义功率流，建立图 2 所示的传动系统的 Romax 模型。 2 齿轮疲劳强度和轴承校核 2.1 齿轮疲劳强度校核 本设计中齿轮材料为 20MnCr5，经过渗碳、淬火、低 温回火处理，取许用弯曲应力［σF］=450 MPa，许用接触应 力［σH］=1 500 MPa。齿轮主要参数如表 1 所示。 建立表 2 中的试验循环工况（P=23.5 kW，输出总循 环数 75 000 000）。 运行循环工况得到各级齿轮的疲劳应力，从表 3 中可 以发现，接触疲劳强度安全系数在 1.2~1.5 之间，弯曲疲劳 强度安全系数在 2.5~3.1 之间，说明齿轮强度设计合理。 106 机械工程师 2015 年第 1 期 1 5 2 3 6 7 4 图 1 传动系统的结构简图 1.一级小齿轮 2.一级大齿轮 3.二级小齿轮 4.二级 大齿轮 5.电机输出轴 6.中间轴 7.输出轴 图 2 传动机构的 Romax 模型 摘 要：以某新型电动汽车前轴的电机减速器为设计对象。在 Romax designer 软件环境下，对整个传动系统进行设计 和强度校核，并导入箱体的有限元模型，比较柔性箱体对齿轮疲劳应力的影响，最后得到约束条件下的箱体表面的静态 应力分布、固有频率和振型，为进一步的疲劳分析和振动噪声试验打下基础。 关键词：减速箱建模；齿轮疲劳应力；模