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新能源电驱壳体设计和发展趋势

1、概述跟着环球市集环保认识及排放律例央浼的抬高,新能源汽车(BEV、HEV、PHEV、REEV、FECV)顺势而生且已是当下及另日的兴盛趋向。目前BEV和PHEV曾经取得了充

跟着环球市集环保认识及排放律例央浼的抬高,新能源汽车(BEV、HEV、PHEV、REEV、FECV)顺势而生且已是当下及另日的兴盛趋向。

目前BEV和PHEV曾经取得了满盈的兴盛和运用。而当下局部新能源汽车兴盛中的最大瓶颈为电池技能的兴盛、配电根基措施的兴盛、策略撑持、交通需求的兴盛转化。

正在电驱动总成中,轴齿、壳体占比力高,比方,变速箱壳体是变速箱上的一个闭头零部件,它将减速器中的效用件(如:轴齿、驻车、换挡等相闭零件拼装成一个整个, 并连结互相之间的无误处所, 依据肯定的传动相干谐和地通报动力。

壳体的外形需具有艺术美感,众采用弧筋,正在担保整个刚度、强度的条件下,对其实行策画美感优化。

电驱动体例集成化兴盛已有光阴,从分格式驱动单位、到粗略的物理集成、再到众合一智能化集成和准绳化平台兴盛。

电机、负责器和减速器可能共用局部壳体,裁减传动部件。如许做的好处:减轻体例重量、缩减体例尺寸,有用擢升电驱体例功率密度。

零部件数目裁减后,体例整个耐费用大大抬高,体例NVH值取得有用负责,低落了创制本钱,也更有利于企业实行拼装坐蓐。

目前“三合一”电驱动总成成为车企选配的主流计划,且国内企业正在量上也许博得领先。纵然这样,国内企业正在高集成化的电驱体例上仍有很众闭头技能必要打破。

开始是体例何如散热的题目。因为集成水平大大抬高,原有的部件构造发作很大的厘革,守旧水冷体例效率将大打扣头,这必要对体例水冷体例实行从新策画。必要行使难度更高的双面水冷技能,或者油冷技能。但双面水冷、油冷,都有很高技能壁垒,还必要企业去进一步攻闭。

其次,是何如打破耐受高电压和大电流的高功率半导体器件技能题目。IGBT是完毕双面水冷的闭头,国内企业如比亚迪、中车集团也曾经完毕闭联产物的量产,但正在耐受性上仍与外洋技能有着肯定不同。同时跟着对电驱动体例功率密度央浼的擢升,IGBT技能面对着本人的瓶颈,下一代碳化硅资料,或是其他具有更高耐受导体资料正在国内仍需大领域财富化进入。

第三,减速器、高速轴承等守旧机器集成题目,也将困扰国内企业。目前主流的单减速器计划,高速职能并不睬念,电动汽车极限驾驶体验日常,将单档减速器进一步繁复化,增添扭矩更大的档位计划呼声日益剧烈。但进一步繁复化减速器,意味着电动汽车将向着外洋企业擅长变速箱、机器集成技能衍生。国内企业角逐压力将剧增。

新能源汽车电驱动总成紧要由驱动电机、减速器、负责器、高压线束、悬置等零件构成,正在电驱动技能兴盛的初期,驱动电机与减速器往往不是一个公司实行的策画开荒。

比方OEM从A公司采购量产的驱动电机,从B公司采购量产的减速器,从C公司采购量产的负责模块,结尾由OEM实行拼装、测试。

是以采用了多量的螺栓实行团结,从而导致电驱桥中各分总成的团结变得冗余、繁复,因为是阔别的、独立策画的,从而使得各个零件之间没有很好的策画相连,往往会变成策画构造繁复、本钱高、质料统治较为痴肥、高重量,导致最终的电驱桥计划并非最优。依照电驱桥壳体的兴盛,可能将壳体大致分为三代。

第一代电桥:分格式壳体,分格式壳体紧要为驱动电机与减速器、负责电源均为孤单的个别构造,各分总成通过螺栓实行团结。因国内新能源汽车正处于兴盛初期,各大OEM为低落开荒危机、治理开荒周期题目,平常采用各大主机厂已量产的产物,但此采购类型,本钱均高于OEM预估价钱,导致整车本钱居高不下。当体例题目发作时,OEM无才气治理,只可依赖各零件公司实行治理,但往往质料和职能无法到达预期成效。

第二代电桥:集成式壳体,紧要是驱动电机壳体与减速器壳体集成化,裁撤了高压线束、负责器支架、团结盘、驱动电机端盖、团结螺栓等零件。而如许可裁减联接部件、本钱低落、构造紧凑、重量低落,还能使电驱桥轴向长度实行缩短,抬高了后续策画扩展性。

第三代电桥:一体集成式壳体,紧要为驱动电机、减速器、负责器壳体为高度集成化,酿成一个高度集成的电桥壳体,如许驱动电机的定转子、减速器、负责器就能尽也许的装入一个壳体内,正在加上电器后端盖、减速器后端盖则酿成了电桥的外包络,此中裁减了多量的相连件。

分格式壳体部署-TeslaA.第一代电驱桥——分格式壳体。上风:1、锻制难度较低;2、单件拼装便利,利于检测;3、构造策画粗略、加工繁复性低、配性粗略;4、零件数目众。劣势:1、体积大、重量高;2、本钱高、分总成装置繁复、功效低;3、倒霉于整车的成亲与小型化。

集成式壳体部署-ZFB.第二代电驱桥——集成式壳体。上风:1、优化驱动电机与减速器团结螺栓跨距大题目,治理团结处的NVH题目;2、轴向尺寸小、重量低、整个本钱低;3、零件数目少;4、策画扩展性高;5、采用摩擦焊接技能,低落构造繁复性。劣势:1、锻制繁复性高、模具构造繁复;2、央浼加工装备的精度高、加工工艺编排繁复。

一体集成式壳体部署-GKNC.第三代电驱桥——一体集成式壳体。上风:1、构造紧凑、NVH优;2、较集成式壳体,轴向尺寸更小、重量更低、整个本钱更低;3、零件数目少;4、策画扩展性高;5、采用摩擦焊接技能,低落构造繁复性。劣势:1、较集成式壳体,锻制繁复性更高、模具构造更繁复;2、较集成式壳体,央浼加工装备的精度高、加工工艺编排繁复。3、电驱壳体紧急构造特点的策画3.1策画规则:1)罗致做事时的效率力和力矩;2 )正在各类做事形态下,担保轴和齿轮具有切确的相对处所;3 )担保优良的传热和热辐射;4 )隔断和衰减噪声;5 )装置和拆卸容易;6 )优良的刚性、强度特点,重量轻。下面就壳体策画的几个模范部位实行琢磨。

的装入一个壳体内,正在加上电器后端盖、减速器后端盖则酿成了电桥3.2壳体紧急构造特点的策画3.2.1壳体壁厚、加紧筋壳体是电驱体例重量占比最大的,壳体的策画正在餍足强度的条件下应尽量轻。现正在铝合金的压铸壳体日常可做到3.3~4mm。轴承是减速器的紧要受力部位,是以轴承座的壁厚必要6~8mm,其他螺栓凸台必要依照输入的螺栓规格确定壁厚。注:壁厚判辨的实质有两项:①检讨厚壁处所,以低落壳体重量,裁减锻制缺陷,进而低落创制本钱;②检讨薄壁处所,避免壳体强度亏折。3.2.2拔模斜度检讨对压铸铝合金件,日常应担保出模倾向的拔模斜度大于1.5°,出格处所可能策画到0.8°~1°。拔模斜度检讨的紧要实质有两项:①出模倾向是否无误,②拔模斜度是否足够。3.2.3加紧筋部署加紧筋效用是为了抬高刚度和强度,低落辐射噪声;策画规则:加紧筋的走向应沿着法向主应力的倾向,如许才调加大支持面来裁减对铸件变成紧张的拉应力。

3.2.4圆角策画因为铝合金变速器壳体毛坯大家是是压铸成型的,壳体毛坯各个面之间均应采用圆角过渡,圆角过渡不仅可能担保压铸时金属溶液具有优良的活动性,还可能避免尖角过渡所惹起的应力会合,同时模具的各壁上的加紧筋应从轴承孔首先向边缘辐射,呈星形部署,加紧筋的尺寸与壁厚相闭,高度等于3~4倍的壁厚;宽度等于1~2倍的壁厚。面过渡处策画为圆角,有利于模具的行使寿命。圆角的巨细视简直部位而定,日常 L 型部位内圆角半径 r 与外圆角半径 R 的相干为 R=r+t,此中 t 为圆角处壳体的壁厚。3.2.5装置间隙检讨思考壳体及变速器内部零件的创制差错、轴类零件的变形及润滑油活动的液压阻力等身分,日常应担保壳体内壁与变速器内部静止件间隙的公称值为3~4 mm,壳体内壁与变速器内部运动件间隙的公称值为5~8 mm。

3.2.6润滑冷却体例部署减速器的闭头部位应配置特意的润滑和冷却油道或策画导油构造,避免因润滑不畅,变成的润滑题目。润滑日常分为飞溅润滑与压力油强制喷油润滑,减速器均采用飞溅润滑。采用飞溅润滑就必要界说好储油腔、搅油轮与润滑油道,储油腔由变速器各壳体之间酿成的紧闭腔组成,日常位于变速器正在整车安置式样的下方部位的局部腔体油道的策画出格闭头,既要防备锻制缺陷又要加工工艺性好。其他的润滑紧要是靠壳体内部的导油板,合理部署导油筋,轴承座部署油槽等治理。注:1.轴承处所的油道,需思考轴承位的受力倾向,避免因受力题目变成早期的轴承失效。2.润滑油面的高过活常正在差速器轴承孔靠下端的三分之一高度处。中心轴上的齿轮均为搅油轮。油腔的加油口最低端与油面平齐,放油口位于油腔的最低点。

液面高度3.2.7螺栓部署及分散壳体接合面压力不足会导致接合面之间的密封胶不行压平,会酿成少少孔隙,况且正在接合面受力时壳体也许爆发相对挪动,变成渗油景色。其情由紧要是螺栓的分散有题目和螺栓拧紧力矩亏折,而螺栓分散题目又分为压力线密封线分别和螺栓跨度太大。压力线颗螺栓之间的连线与壳体接合面不重合,补充一颗螺栓后则压力线和密封线不分别。螺栓跨度太大是指2颗相邻螺栓之间的间隔较大,日常策画央浼其间隔小于10倍螺栓直径。注:螺栓部署时,需思考重量对螺栓跨距的分散的影响。重心的上局部的跨距可小于下局部的跨距。

3.2.8磁铁处所策画磁铁的安置处所应部署正在整箱最低端,处所需牢靠、安祥,同时需减小或杀绝油液对磁铁的膺惩,变成对壳体的噪声慰勉,同时需策画润滑通道,切勿变成对油液的聚集,变成油液的搅动吃亏。

3.2.9连结面的策画①连结面密封性——形态为了避免拧紧螺栓时密封胶外溢,导致挤出的密封胶容易掉入变速器内部停顿润滑油道,使变速器内部滚针轴承润滑不良而爆发烧伤,影响变速器寿命。策画伎俩是将壳体接合面策画成斜坡式或者圆角式。铝铸件平常采用斜坡式,央浼斜坡宽度2~3 mm,角度30°掌握,平法兰宽度大于5 mm,螺栓孔边际法兰宽度大于3 mm。或采用圆角式,央浼 R=4.5±0.8 mm,圆弧管制念间隙0.8 mm,法兰间直接接触宽度大于5 mm,法兰直接接触局部100%接触。②连结面密封性——粗略度-刀纹壳体接合面的粗略度值过小,也容易变成变速器的渗油。由于壳体接合面太润滑,会导致大局部密封胶被挤出去,接合面不行留住密封胶,就不行酿成肯定厚度的密封胶垫。策画伎俩是壳体接合面的粗略度值正在0.8~3.2 周围内,对变速器密封比力有利。壳体接合面的刀纹也对变速器的密封职能有影响。刀纹大致可能分为三种:镜面刀纹,贯穿性的刀纹和渔网状刀纹。镜面刀纹是指壳体接合面像镜面一律润滑,根基看不出刀纹;贯穿性刀纹是指接合面上的刀纹呈弧形条纹状,从壳体内部一侧贯穿到壳体外部一侧;网状刀纹是指壳体接合面上的刀纹呈弧形交叉网状,像渔网一律。策画伎俩是将壳体接合面加工成渔网状刀纹,对变速器密封比力有利。

3.2.10透风策画为避免壳体内部过高压力导致热量的累积,密封唇口磨损补充,因此导致败露。一朝展现负压,会由于密封唇口接触压力的降低,导致从油封处吸入气氛,水和土壤。为了防备油封处展现上述题目,务必配置透风口,通过气氛的进入和消除使内、外压力均衡。思考到做事牢靠性和情况污染,不答应从透风口排放润滑油、油沫、油蒸气、油雾。务必防备水、土壤和尘埃进入减速器,透风口务必连结干净。1)排气当存正在负压时,箱体内部温度上升,会让壳体内的气氛流经换气体例,进入大气。气氛流会带出润滑油、油沫、油雾和油蒸气。2)充气当存正在负压时,箱体内部温度降低,会让情况中的气氛经换气体例进入壳体内部。气氛进入会带入水、潮气、土壤和尘埃。注:a.影响通气体例职能的决心性身分是它正在减速器上的安置处所。当评议和策画换气体例时,务必对变速器体例及其情况动作一个整个来思考。

b.常开式通气孔和常闭式通气塞各有优坏处。常开式通气孔的好处是构造粗略,本钱低,变速器内部没有压力,对油封等密封件不会变成影响;坏处是变速器内部油气容易正在通气孔外部冻结,酿成油迹,影响好看,车辆正在突出肯定深度的水里渡水行驶时,变速器容易进水,使齿轮润滑油乳化,影响变速器的行使寿命。常闭式通气塞的好处是变速器内部油气不会正在通气塞外部酿成油迹,车辆正在渡水行驶时不会使变速器进水;坏处是构造较繁复,本钱较高,变速器内部有肯定压力,会对油封等密封件变成影响。3.2.11防揭发构造为避免因油量策画过众、导油构造策画分歧理,爆发的通气塞处漏油题目,需对壳体内腔的通气处实行迷宫策画。3.2.12吊装处所思考为担保整箱安置容易性,需正在壳体上补充吊装孔,以便吊装并竣事装置。策画吊装孔时,需思考整箱中央与吊装中央重合,并担保整箱正在吊装时,不发作倾斜、摇曳。

3.2.13壳体油封位策画油封是直接影响变速器密封的零件,良众渗油都发作正在油封部位。油封策画大致可从油封构造、橡胶资料、骨架和弹簧资料、唇口回油线等方面发轫。油封的构造可分为:粘结构造、装置构造、骨架构造和全胶构造等。用作油封的橡胶资料紧要有丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶和聚氨酯橡胶,出格情景用硅橡胶、氟橡胶和聚四氟乙烯橡胶。骨架资料常用热轧钢板或钢带,弹簧资料日常用弹簧钢丝或不锈钢丝等。唇口回油线可分为:无回油线、双回油线、单回油线、波形回油线等。油封的策画伎俩是正在三个油封的唇口处都预涂润滑脂,避免鄙人线台位试车时,因最初齿轮润滑油供应亏折, 唇口早期干磨后导致油封渗油。4、电驱桥壳体兴盛趋向限制一格式壳体及高度集成式壳体策画开荒的紧要身分为阔别性策画开荒及锻制、加工才气的亏折。但为了擢升电桥的整个品格,擢升整车归纳职能餍足日趋慰勉的市集角逐,另日必定会酿成由一个公司承接OEM的电桥实行整个开荒或由各大主机厂实行兼顾整个开荒。具备以上条目后还必要锻制行业,机加行业的技能动作撑持,特别以锻制技能为主导。当下国内的锻制公司大局部还不行驾驭该技能,中心是正在于模具构造策画、表里壳体热装及摩擦焊接技能。是以要完毕产物的升级必要锻制、加工行业的技能兴盛,如许就能正在很大水平上使得分格式壳体慢慢过渡到一格式壳体,再通过锻制行业中各锻制技能的操纵,高度集成式壳体的锻制将成为实际,同时伴跟着现正在五轴加工中央的广大行使,高度集成壳体的时间即将到来。5、总结面临当下日趋激烈的新能源市集角逐,关于分歧的OEM而言也许会依照当下自己的归纳才气纠集QCT归纳评估挑选本人的电桥结构,但正在从此的兴盛进程中可能实行三步走计谋,正在自己储存还不完整的情景下,行使各大零部件供应商现有成熟产物,第一步先开荒分格式壳体,正在自己才气擢升后第二步正在产物更新换代时可慢慢从第一代的分格式壳体调换成第二代的一格式壳体,第三步再从第二代的一格式壳体过渡到第三代的高度集成式壳体。参考文献:[1]《汽车工程手册》新能源汽车策画篇. 北京:理工大学出书社

6.2 GKN-GE2I12GK通气道理:1.轴承具有泵吸效用,它可把外泄易进入通气塞的油吸入腔内,使通气塞不易漏油;2.通气塞接头可挽回,是以通气塞可能正在此处以纵情角度安置而不因变速器侧转角度纷歧而使通气塞顶部不笔直向上爆发揭发。

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作者: sheep

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