某纯电动客车差速器损坏分析与优化.pdf
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1、 客 车 技 术 与 研 究第 期 .收稿日期:第一作者:韩雪雯()女工程师主要从事底盘电控研发工作:.通讯作者:王功博()男工程师主要从事新能源汽车研发工作:.某纯电动客车差速器损坏分析与优化韩雪雯 王功博 刘岳青 李 飞 韩晋植(.江铃汽车股份有限公司 南昌 .中电国瑞供应链管理有限公司 北京.山东劳动职业技术学院 济南 .中国航发南方工业有限公司 湖南 株洲)摘 要:测试过程中发现某纯电动客车在高低附对开路面急加速时后桥差速器传动失效 本文找出其失效原因并通过增加速差保护功能解决该问题最后通过实车验证关键词:纯电动客车 差速器 速差保护中图分类号:文献标志码:文章编号:()(.):.:由
2、于电动机比传统内燃机扭矩响应快在高低附对开等特殊路面行驶时电动车极易出现单轮打滑的情况若两侧车轮速差过大则会有损坏差速机构的风险 进行某款纯电动轻型客车路试时发现多台测试车均出现差速器传动失效的故障 本文分析故障原因在不修改硬件结构及材料的前提下通过在控制软件中增加后桥速差保护功能的方式解决该技术问题 故障件分析 故障现象当车辆在高低附对开路面上急加速时低附路面一侧车轮出现打滑空转 车辆由 /加速至/重复加速 次后后桥桥壳温度由 升至 桥壳附近有灼烧味 静置 后查看后桥状态发现后桥差速器失效电机仅可通过传动轴驱动一侧车轮另一侧车轮无动力输出 差速器拆解及分析故障发生后对多台差速器进行拆解拆解图
3、如图 所示 发现 点位置差速器中心轴与行星齿轮间有烧蚀及磨损痕迹 点位置行星齿轮及中心轴均发生部分碎裂缺损 除上述磨损痕迹外其余接触零部件均未发现异常磨损痕迹该现象说明差速器内部润滑脂无异常结合上述烧蚀及磨损痕迹分析故障原因为:单侧车轮高速打滑时行星齿轮围绕中心轴高速转动导致中心轴与行星轮间出现高温并发生粘着磨损中心轴与行星轮粘连导致中心轴及行星齿轮碎裂 碎裂部分脱离原有位置导致传动失效图 差速器拆解故障分析 差速器中心轴强度校核该差速器中心轴轴颈与行星齿轮轴瓦之间在滑动摩擦下工作可视为径向滑动轴承机构 径向滑动轴承所能承受的载荷与线速度的关系用 曲线来表示其中横轴对应轴承滑动线速度 纵轴对应
4、轴承载荷 当轴承的()在图中所对应的点处于安全工作区域时轴承可正常工作否则轴承则会存在损坏风险查阅该差速器中心轴参数该中心轴轴承的 曲线如图 所示其安全区域为由()()()()()点所围成的五边形阴影区域图 差速器中心轴 曲线图)该车型电机端峰值扭矩为 在电机转速 /时可维持峰值扭矩电机通过单级齿轮减速机构与差速器相连传动比为 经减速器扭矩放大后峰值轮边扭矩 ()当车辆处于电机输出最大扭矩的高附侧车轮静止、低附侧车轮打滑的极限打滑工况时电机驱动扭矩几乎全部作用在行星轮上此时行星轮承受的最大径向力 为/()式中:为行星齿轮基圆直径取 由径向轴承的径向载荷计算公式:/()可得出行星轮加载到轴承上的
5、最大径向压强为 式中 为中心轴宽度取 为中心轴轴径取 行星轮在电机最大输出扭矩范围内的最大线速度 为/()/式中:为驱动系统传动比取 为半轴齿轮齿数取 为行星齿轮齿数取 为电机转速取 /最大压强及该压强下的最高转速所对应的点处于图 的安全工作区域内电机转速在 /时可保持 的峰值扭矩随后随着电机转速的提升电机峰值扭矩逐渐下降在转速达到 /时峰值扭矩降至 根据单轮打滑的极限工况按照上述方法校核轴承滑动速度为 /、/、/时轴承的最大径向载荷分别为 、均处于图 所示的轴承安全工作区域内 由于扭矩随转速变化相对线性因此可判断在轴承允许的线速度范围内轴承径向载荷满足设计需求)该车型电机最高转速 为 /当车
6、辆处于高附侧车轮静止、低附侧车轮打滑的极限工况时由公式 /可得左右轮最大转速差为 /当电机处于最高转速时减速器主动轮转速 由公式/可得行星齿轮(即中心轴)最大转速 为 /由径向轴承的滑动速度计算公式 可得此时中心轴的最大滑动速度为 /超出了该轴承所能承受的最高速度(图 所示的 /)不在安全工作区域内 优化方案 优化方案选型针对差速器失效的优化方案有 种一种为通过强化差速器内部零部件的强度使其满足单轮打滑极 第 期 韩雪雯 王功博 刘岳青 等:某纯电动客车差速器损坏分析与优化端工况下的性能要求另一种为在不影响系统正常工作的前提下部分限制驱动轮扭矩及速差使其处于差速器允许的性能范围内 考虑到单轮完
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