傳動設計報告

傳動組設計報告出于對設計成本、加工及安裝難度的綜合考慮，云電車隊的傳動方案選擇單級鏈傳動。鏈傳動相對齒輪傳動具有結構簡單，制造及安裝精度要求都較低的優(yōu)點，而單級鏈傳動需求空間小，能適應賽車后部空間緊缺的問題。云電車隊的傳動流程基本如下：電機軸通過花鍵與小鏈輪相連，小鏈輪通過鏈條將電機的轉矩傳遞給大鏈輪；大鏈輪通過螺栓螺母與轉接法蘭盤相連，轉接法蘭盤通過花鍵與托森差速器相連，通過花鍵能帶動差速器外殼體與其一起轉動；差速器的兩端分別插有內球籠，可以根據兩個后輪不同的負載進行差速；內球籠通過半軸與外球籠相連，外球籠通過花鍵與輪轂相連，動力一直根據這條路線傳遞給輪轂，最終傳遞給兩個后輪。在傳動部分設計的初期，最重要的就是鏈條型號及鏈輪尺寸的選型。鏈條型號主要根據賽車的極限工況以及經驗來選擇。其中節(jié)距p越大，則鏈條的承載能力就越高，但總體尺寸也會隨之增大，多邊形效應顯著，振動、沖擊和噪聲也較為嚴重。綜合大排量摩托車常用的鏈條型號，選擇型號為530的鏈條來傳遞電機轉矩。其參數如下表所示：名稱參數節(jié)距p（mm）15.875滾子直徑d1（mm）10.16內鏈節(jié)內寬b（mm）9.40內鏈板高度h（mm）15.00抗拉載荷（kN）26.50表1530鏈條參數表由于選定傳動比為5，大鏈輪的尺寸為小鏈輪的5倍，所以盡管小鏈輪齒數不宜過小，但綜合考慮大鏈輪的尺寸和賽車后部布置問題，同時齒數要與偶數的鏈節(jié)數互質的原則，選擇小鏈輪的齒數為11，大鏈輪的齒數定為55。小鏈輪選擇45號鋼，大鏈輪選擇40cr為原材料，兩者均用高頻淬火并回火來提高齒的硬度。根據鏈輪基本參數的計算公式，可得計算結果如下表所示：名稱計算公式計算結果小鏈輪大鏈輪分度圓直徑d（mm）d=p56.348278.075齒頂圓直徑da（mm）da=p×0.54+cot18062.638285.329齒根圓直徑df（mm）df=d-d146.188267.916齒寬bf1（mm）bf1=0.95b8.938.93表2鏈輪參數表小鏈輪套在電機的輸出花鍵軸上，所以小鏈輪的中心為與電機花鍵軸配合的花鍵孔，參數為：名稱參數花鍵大徑da'（mm）26.25花鍵小徑df'（mm）23.13花鍵模數m（mm）1.25花鍵齒數20花鍵壓力角30°表3電機輸出軸花鍵參數表小鏈輪若直接套在電機軸上，當電機轉動時受到軸向力則會使小鏈輪相對電機軸有軸向的運動，這樣將會導致鏈條偏離一定的角度，嚴重影響傳動的穩(wěn)定性，所以必須設計小鏈輪的固定支架來限制其軸向運動。由于電機輸出軸所在端的端面有三個定位孔用來固定電機，可以利用這三個孔來固定支架的軸承座，同時在軸承座內安裝合適尺寸的高速軸承（深溝球軸承，型號：60917），將設計好的小鏈輪安裝進軸承，這樣就能有效地防止小鏈輪的軸向運動。圖1小鏈輪圖2小鏈輪固定支架 大鏈輪在設計時充分考慮減重，所以在大鏈輪中間用線切割產生很多鏤空，來減小大鏈輪本身的重量。大鏈輪通過六根12.9級精度的M8螺栓配合六個12.9級的尼龍放松螺母與轉接法蘭盤相連。設計時考慮到大鏈輪的自身重力問題，為了避免六根螺栓除了傳遞扭矩之外還額外承由大鏈輪的自重所造成的力。所以在大鏈輪中心挖出一個孔套在法蘭盤的軸承座上，大大減少了非扭矩帶來的力對螺栓的影響，延長了螺栓的壽命。圖3大鏈輪圖4大鏈輪中心部分確定了大小鏈輪的大小以及鏈條的型號，就可以確定中心距的大小。中心距若是太小，則會出現鏈條磨損加速以及包角過小，甚至出現跳齒等不利于傳動穩(wěn)定性的問題出現；中心距同時又受賽車后部總空間的限制，不能太大。綜合以上因素考慮，我們選擇中心距為400mm，由圖可知，小鏈輪包角約為147.82度，大于要求的120度，所以此中心距符合一般要求。根據安裝之后的鏈輪與鏈條數得鏈條一共78節(jié)，分別與大小鏈輪齒數互質，所以中心距以及鏈輪齒數的設計均符合設計要求。 圖5鏈條包角示意圖法蘭盤的設計在考慮傳遞大轉矩的可靠性的同時要保證大鏈輪在轉動時必須保證在同一平面內，以防鏈條傳遞過程出現意外。所以設計在法蘭盤上打四個直徑為4mm的孔，通過螺栓與差速器鋁制殼體相連。由于差速器殼體固定在差速器支架上，而差速器支架又通過耳片與車架相連，所以差速器殼體是固定在同一位置無法平行移動的，這樣就通過差速器殼體與法蘭盤的相連來限制了大鏈輪在轉動時保持在同一平面。法蘭盤單憑四個螺栓與差速器殼體相連，在高速運動產生的振動影響下難免會造成螺栓的松動，所以我們將四個內六角螺栓的頭部都打上小孔，在將螺栓上到位之后通過一根鋼絲通過所打小孔將四個螺栓相連，這樣就能有效限制每個螺栓的轉動，很好地達到放松的作用。法蘭盤的花鍵也進行高頻淬火并回火熱處理，保證齒的強度。圖6轉接法蘭盤差速器總成在傳動總成中的重要性不言而喻，為了更好地滿足行駛工況，我們選擇應用較為廣泛的托森差速器。托森差速器內部的齒輪裸露在外，需要另外加工殼體來密封，使差速器油在差速器旋轉時不會泄露。因此，我們在差速器的左右兩端都設計了端蓋，用來密封并與偏心輪中的軸承相配合，保證差速器能軸向徑向固定的同時保證其順利的旋轉；中間用亞克力管做透明殼體，方便觀察油位；端蓋與亞克力管用AB膠粘連，通過對端蓋的擠壓來保證亞克力管與端蓋配合處的密封性；端蓋與差速器外殼相連處設計溝槽安裝O型密封圈保證端蓋與差速器殼體的密封性；在差速器內部通過放置骨架油封，配合球籠來使差速器潤滑油不會通過差速器兩端泄露。以上這些措施保證了差速器在運轉過程中的密封性。圖7差速器左端蓋二維圖圖8差速器左端蓋三維圖 差速器需要自由旋轉，所以在差速器端蓋分別裝配有兩個深溝球軸承軸承來保證其毫無阻礙地旋轉，偏心輪大端軸承為71914C，偏心輪小端軸承為7010C。兩個軸承的內外圈分別以差速器端蓋的凸臺以及偏心輪上設計的軸承擋圈來定位。偏心輪的設計主要是為了方便調節(jié)鏈條的張緊度，偏心輪的偏心距為8mm，一共可以調節(jié)鏈條松緊行程為16mm，一般可以滿足張緊度調節(jié)要求。 圖9大端偏心輪圖10大端偏心輪整個差速器總成在各種狀態(tài)下都需要與車架保持靜止，這就需要設計足夠牢固的支架來將差速器總成與車架相連。我們選擇強度高，質量輕的7075航空鋁作為支架的原料，設計出左右兩個支架用以固定差速器總成。在支架中心位置打上12個孔用以與偏心輪配合，一起調節(jié)鏈條的張緊度。支架上也挖出鏤空來減重。左右兩塊支架通過與車架焊牢的四個耳片與車架相連，選用12.9級的M8螺栓與防松螺母來固定，保證了連接的強度。圖11支架圖12穩(wěn)定叉 僅僅通過四個耳片難以保證支架的平行度，所以在左右支架上分別打上四個孔，其中四個用來連接一個穩(wěn)定叉，兩外的四個分別連接兩根鋼管，這樣就能保證支架的出處平行，保證差速器旋轉的穩(wěn)定性。穩(wěn)定叉用7075鋁制成，強度高，且三角形結構不宜變形。下圖為差速器總裝圖：圖13差速器總成考慮到與差速器花鍵的匹配，內球籠采用完全自加工的方式，選用45號鋼為原材料，加上后期的熱處理，制造出符合強度要求的內球籠。另外，在轉接法蘭盤以及差速器右端蓋均裝有尺寸較小的深溝球軸承軸承（型號：71905C），用以支撐內球籠的穩(wěn)定運轉，提高傳遞動力的穩(wěn)定性，減少差速器中骨架油封的磨損。外球籠選用乘用車的成品球籠，這樣不僅節(jié)省成本，也完全能滿足賽車的運行工況。內球籠用萬向節(jié)選用與外球籠配套使用的乘用車內球籠中的三球銷萬向節(jié)，使得在制造半軸的過程中降低難度。半軸在設計初期是選用乘用車成品半軸進行截斷與焊接，主要是確定其長度以及驗證其強度是否足夠。后期根據先前焊接半軸的花鍵尺寸及長度，自