摘 要

行星齿轮传动减速器与普通的定轴线式齿轮传动减速器相比，拥有重量轻、体积小、传动比大、承载能力大、传动效率高并且传动平稳等优点，这对于电动汽车的动力传动系统有着重要的实际应用意义。

本文基于比亚迪某款纯电动乘用车性能要求参数，设计了一款适用于纯电动汽车的以行星齿轮传动方案的减速器，在综合考虑了满足车辆的动力性、经济性、可靠性和安全性四个方面后，经过计算合理的选择行星齿轮传动类型、减速器的传动比、齿轮参数、和键等参数，并对行星齿轮传动的主要构件的结构，如轴、行星架等进行设计；在校核所设计的参数合格后，通过对减速器各个零件进行三维建模、组装。

关键词：行星齿轮传动；齿轮设计；强度校核；结构设计；

Abstract

The planetary gear reducer has the advantages of small size, light weight, large carrying capacity, large transmission ratio, high transmission efficiency and smooth transmission, as compared with ordinary fixed gear transmission reducer, which has important practical significance for electric vehicle transmission system.

Based on the performance requirements of a pure electric passenger car in BYD, this paper designs a reducer with planetary gear transmission scheme suitable for pure electric vehicle. Considering the dynamic, economic, reliability and safety of the vehicle After the four aspects of the plan, after calculating the reasonable choice of planetary gear type, reducer gear ratio, gear parameters, and key parameters, and the planetary gear drive the main components of the structure, such as shaft, arm design; The design of the parameters passed by the three-dimensional modeling of each part and then assembled

Key Words：Planetary gear drive; gear design; strength check; structural design;

目录

第1章 绪论 1

1.1 设计背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 本文设计内容 2

第2章 行星齿轮传动方案选取 3

2.1 车型参数 3

2.2 行星齿轮传动方案的选取 3

2.2.1 传动类型的选取 4

2.2.2 减速器传动比的确定 5

第3章 齿轮的设计计算 7

3.1配齿计算 7

3.2 齿轮的主要参数计算 7

3.2.1 齿轮材料和热处理工艺的选取 7

3.2.2 小齿轮轮分度圆直径的初算 7

3.3.3 小齿轮模数m的初算 8

3.2.4 变为方式与变位系数的选取 8

3.3 齿轮几何尺寸的计算 9

3.4行星齿轮传动装配条件的验算 10

3.4.1 邻近条件 10

3.4.2同心条件 10

3.4.3 安装条件 11

第4章 齿轮传动强度的校核计算 12

4.1外啮合齿面接触强度的校核计算 12

4.1.1外啮合齿轮副中接触强度有关系数的确定 12

4.1.2代入计算、校核 13

4.2外啮合齿根弯曲强度的校核计算 14

4.2.1外啮合齿轮副中弯曲强度有关系数的确定 14

4.2.2代入计算、校核 15

第5章 行星齿轮传动主要构件的结构设计 17

5.1 行星轴的设计 17

5.1.1 根据轴的弯曲强度初算轴的最小直径 17

5.1.2 行星轮轴轴承设计 19

5.1.3 轴承寿命校核 19

5.2 输入轴的设计 20

5.2.1初算输入轴的最小直径 20

5.2.2花键的设计计算 20

5.2.3输入轴轴承设计 21

5.2.4输入轴的刚度校核 21

5.3输出轴的设计 22

5.4行星架的设计 22

5.5齿圈的设计 23

总结 25

参考文献 26

致谢 27

第1章 绪论

1.1 设计背景及意义

内燃机汽车技术的发展是现代工业技术上最重大的成就之一；它不仅满足了人们每天生活流动性的需求，还加快了人类从早期的农业社会到高度发展的工业社会前进的步伐。但是，随着大量内燃机汽车的使用，引发了严重的环境问题，如全球变暖、大气污染以及石油资源的迅速递减，并且这些问题仍在持续的恶化，成为当前人们不得不面对的问题。如今，采用电能取代燃油的电动汽车的发展给人们带来了希望，它是汽车行业未来很长一段时期的发展趋势^[1]。

在电动汽车的传动系统中，减速器的作用就是将动力源电动机输出的高转速、小转矩动力转化为低转速、大转矩的动力，然后经过差速器、半轴等传动机构传递给驱动轮，从而使车辆获得足够大的汽车牵引力和适当的车^[2]；它是电动汽车传动系统中不可或缺的装置，尤其是在随着电动汽车各个性能方面要求的不断提升，要求电动汽车减速器的齿轮传动要具有较大的传动比、高可靠性与高效率、大传递功率并且结构紧凑、重量轻和良好的动态特性等特点^[3]。

采用行星齿轮传动的减速器，与普通的定轴线式齿轮传动的减速器相比，当它们的零件原材料和机械性能、力学性能、制造加工精度、工作环境等方面均一致时，行星齿轮传动减速器具有重量轻、体积小、结构紧凑、承载能力大、传动比大、传动效率高并且传动平稳等诸多优点；这对电动汽车动力传动系统有着重要的实际应用意义^[4]。通过对行星齿轮减速器的合理结构设计、参数选择，能够满足电动汽车电机最大转矩的动力传递和车辆的动力性能。

1.2 国内外研究现状

行星齿轮传动于1880年在德国发明；随着汽车行业的飞速发展，行星齿轮传动也在汽车领域得到了广泛应用，其中便包括了在减速器上的应用^[5]。从1938年开始，德国注重于研发应用于汽车的行星齿轮传动装置，随后美、日、英、意瑞士等国家也紧跟着对汽车行星齿轮传动进行研究。随着多年的发展，行星齿轮减速器不断朝着小型化、低噪声、高可靠性方向发展^[6]。

行星轮传动在我国已经有了很多年的发展历史，在很早也就有了相关应用；但是起初并没有得到重视，更不用说进行深入研究设计。直至20世纪60年代之后，我国才开始对行星齿轮传动进行了较为深入、系统的研究和设计试制工作^[7]。但由于受到当时的设计理念、加工手段、材料、热处理技术等方面的限制，导致我国在行星齿轮传动减速器技术方面还非常薄弱，以至于我国的高性能行星齿轮减速器主要依赖于进口。近20多年来，尤其是在我国改革开放以来，我国从世界上许多工业发达的国家引进大量的先进机械设备和技术，实行走出去、引进来的战略，再经过我国的科技人员不断积极的吸收和消化后，在此基础上持续的努力奋斗、开拓创新，从而使得我国在机械科学技术水平方面逐步取得了巨大的进步，行星齿轮传动技术也有了迅速的发展和进步。

1.3 本文设计内容

本文基于纯电动汽车比亚迪e5的性能参数，设计一款适合于纯电动汽车的以行星齿轮传动的减速器，综合考虑满足车辆的动力性、经济性、可靠性和安全性四个方面，对行星齿轮传动减速器进行方案选定和参数的计算设定，并校核所设计的参数在大扭矩、高转速的情况下是否满足要求。主要完成以下的设计工作：

1. 齿轮传动的尺寸设计；包含传动比选择，齿轮、行星架、齿轮轴的主要参数设计，

齿轮的装配计算。

1. 行星齿轮传动结构强度的校核；包括齿轮的齿面接触强度校核和齿根的弯曲强度

校核，齿轮轴的强度、校核，轴承的使用寿命校核。

1. 利用CATIA及CAD对所设计的行星齿轮减速器进行三维及二维图纸绘制。

第2章 行星齿轮传动方案选取

2.1 车型参数

本设计是基于比亚迪e5纯电动汽车设计所需配用的行星齿轮减速器；该车型的主要参数如表2.1；其电动机特性如图2.2。