輪邊減速器輸出軸結構改進

焦治波，趙會強

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輪邊減速器輸出軸結構改進

焦治波，趙會強

（陜西法士特汽車傳動工程研究院，陜西 西安 710119）

輪邊減速器是構成純電動新能源車輛動力總成的常用零部件，通常要求在較小的空間內，實現較大的減速比。輪邊減速器輸出軸一般直接與車輛半軸連接，將動力傳遞給車輪驅動車輛運動。文章介紹輪邊減速器輸出軸設計中的一個結構改進，此改進提高了輸出軸的強度，輸出軸內花鍵的加工方式也由插花鍵變?yōu)槔ㄦI，效率更高，成本更低；劣勢是輸出軸一端需要密封。

輪邊減速器；輸出軸；強度；花鍵；密封

引言

純電動新能源車輛多采用輪邊驅動的形式，因追求車內空間最大化，留給輪邊減速器的空間往往較??；由于電機的高轉速特性，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的輪邊減速器在設計過程中，因空間限制，為降低齒輪應力，將內部齒輪設計得盡可能大，由此帶來輸出軸強度問題。為解決此問題，對輸出軸的結構進行了改進，提高了強度極限。

改進后的輸出軸，內花鍵加工方式由插花鍵變?yōu)槔ㄦI，加工更為經濟便捷。

1 初始設計的輸出軸結構

本節(jié)介紹初始設計的輸出軸結構，并簡單介紹輪邊減速器結構。

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

如圖2 所示為初始設計的輸出軸結構，輸出軸內花鍵結構及長度要求為主機廠給定。圖2 設計的輸出軸內花鍵需插花鍵，又因上級齒輪齒頂圓較大，輸出軸軸徑無法做得更大，內花鍵底部退刀槽位置，輸出軸最小壁厚理論值僅為8.5mm，經有限元計算此處為危險截面，風險較大。

圖1 動力傳遞路線

圖2 初始設計的輸出軸結構

2 改進后的輸出軸結構

改進后的輸出軸結構如圖3所示，將輸出軸改為中空結構，加長內花鍵長度，由此可提高原危險截面處的強度，內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，輸出軸的重量也得以下降。

圖3 改進后的輸出軸結構

此方案的劣勢是輸出軸內側需考慮密封，本設計采用密封活塞、O型圈配合卡環(huán)來密封，密封活塞處配合選取相對較緊的間隙配合，對輸出軸的強度有一定幫助。另外，為保證圖3右側輸出軸處的強度，軸承內徑尺寸也進行了加大，導致左右兩側采用的軸承型號不同。

3 比較與總結

十全十美的設計方案往往是空中樓閣，可望而不可及。在各種利弊之間權衡取舍，是設計中不斷在進行的工作。本文將貫通的輸出軸稱之為改進，是因為在此設計中，解決了強度這個首要的問題。

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

對兩種結構比較總結，列表1如下：

表1 改進前后結構對比圖

經初步試驗驗證，本改進取得較好的效果，改進的思路，對后續(xù)的設計工作，也有一定的指導意義。

[1] 王望予.汽車設計[M].機械工業(yè)出版社,2000.

[2] 余志生.汽車理論[M].機械工業(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，產品應用工程師?，F于陜西法士特汽車傳動工程研究院設計所從事產品應用工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.043