纯电动汽车变速器轴承系统寿命的校核计算

沈丹富

(钱潮轴承有限公司， 杭州 311215)

随着汽车工业的迅猛发展，全球环保意识的增强，以及石油、煤炭等不可再生资源的大量开采而引发的能源危机，迫使汽车及零部件企业进行技术革命，发展新能源汽车。为抢抓机遇，抢占市场制高点，设计开发了系列纯电动城市公共交通客车用电动机及变速器。现介绍其变速器轴承系统的寿命校核计算。

1 变速器系统受力分析

此纯电动城市公共交通用客车采用感应交流电动机，该电动机具有调速范围宽、效率高、速度调节精度高等特点，并可实现速度与转矩的闭环控制，从而使与之配套的变速器具有结构简单、挡位少、质量轻等特点。交流感应电动机额定功率为100 kW(以下分析计算均基于电动机以额定功率工作)，额定转速为1 500 r/min，额定输出扭矩为640 N·m，变速器的3个挡位传动比分别为：4.06，1.89，1。变速器传动结构如图1所示，各挡传动关系示意图如图2所示。齿轮传动参数、所用轴承型号及计算参数分别见表1和表2，齿轮材料均为20CrMnTi，齿面硬度58～64 HRC。

图1 变速器传动结构图

图2 各挡传动关系示意图

表1 斜齿圆柱齿轮传动参数

表2 轴承型号及其计算参数

1.1 齿轮受力计算

首先，根据变速器齿轮传动关系，以主动齿轮为研究对象，分别对各挡齿轮圆周力Fgt、径向力Fgr及轴向力Fga进行计算[1]，计算公式为

Fgr=Fgttanα/cosβ，

Fga=Fgttanβ，

式中：P为传递动力；n为齿轮转速；β为齿轮螺旋角。齿轮各个力的计算结果见表3。由于变速器3挡为直接挡，传动比为1∶1，因此各齿轮所受圆周力、径向力、轴向力均为零。……