滾珠絲杠在新能源減速器換擋系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用

梁學(xué)禮

摘要：新能源汽車未來發(fā)展方向?yàn)槎鄵趸?，因此換擋系統(tǒng)開發(fā)方案在新能源電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中至關(guān)重要。文中主要介紹了用換擋電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來實(shí)現(xiàn)新能源減速器換擋的創(chuàng)新開發(fā)應(yīng)用，滾珠絲杠換擋具有高效率、高精度、高承載、壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，大大提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞：滾珠絲杠;換擋;高效率;高精度

中圖分類號(hào)：TH12

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-6487（2019）02-0053-02

0引言

目前新能源汽車發(fā)展迅速，為了兼顧整車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，兩擋或多擋化成為發(fā)展趨勢(shì)。而目前新能源減速器的換擋方案受限空間布置、性能目標(biāo)和成本控制等影響，很難做到一個(gè)完美的換擋方案。

1現(xiàn)狀新能源換擋系統(tǒng)的難題，

現(xiàn)狀新能源減速器換擋系統(tǒng)參考傳統(tǒng)AMT和DCT換擋方案，電機(jī)驅(qū)動(dòng)+同步器執(zhí)行是最經(jīng)濟(jì)可行的方案。但是中間的換擋執(zhí)行方案如：渦輪蝸桿、梯形螺桿等，但是它們都有統(tǒng)一的弊端：傳動(dòng)效率低，系統(tǒng)損失大，不利于換擋性能提升。

2滾珠絲杠在新能源換擋系統(tǒng)應(yīng)用

滾珠絲杠成熟應(yīng)用于工業(yè)機(jī)床、導(dǎo)軌、機(jī)器人等工業(yè)行業(yè)。它能將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)巧妙的互逆轉(zhuǎn)化，恰好也是換擋系統(tǒng)所必須的。在換擋系統(tǒng)中，它將換擋電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成螺母的直線運(yùn)動(dòng)，將換.擋電機(jī)的扭矩轉(zhuǎn)換成螺母的軸向推力，帶動(dòng)撥叉軸向運(yùn)動(dòng)，從而準(zhǔn)確、快速完成換擋動(dòng)作。

2.1滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)、材料和工藝

組成結(jié)構(gòu)：滾珠絲杠副由螺母、回流器、螺桿、滾珠組成，如下圖所示：

螺紋結(jié)構(gòu)：哥德式螺紋，這種結(jié)構(gòu)具有尖形拱門、肋狀拱頂特點(diǎn)，法向截形是雙圓弧形，使鋼珠與溝槽能有最佳接觸以便輕易運(yùn)轉(zhuǎn)。

（1）螺桿材料：42CrMoS4+高頻淬火或S55C+中頻淬火，硬度58-62HRC，層深1-2mm。

工藝：分軋制和磨削兩種，具體如下。

根據(jù)精度要求，換擋系統(tǒng)采用軋制絲杠滿足要求（2）螺母：材料：42CrMoS4+淬火（淬透）或SCM420H+中頻淬火，硬度58-62HRC，層深1-2mm。

工藝為機(jī)加工+磨削螺紋。

（3）回流器：粉末冶金燒結(jié)成型[3]。

2.2選型設(shè)計(jì)

（1）導(dǎo)程及旋向選擇：根據(jù)換擋電機(jī)的扭矩T和所需提供軸向力F，初算導(dǎo)程L=T*2π*η/F（mm），導(dǎo)程越小，驅(qū)動(dòng)力后備系數(shù)越大，同時(shí)核算換擋時(shí)間是否滿足要求，兼顧耐久性，工藝性和成本，來綜合選擇一個(gè)最優(yōu)的導(dǎo)程。

（2）直徑選擇：根據(jù)載荷譜用軟件校核不同直徑的強(qiáng)度，選擇適當(dāng)直徑的絲杠。

（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

①槽口設(shè)計(jì)：

a與電機(jī)軸徑向間隙盡可能小，減小換擋空行程;

b槽口底部加工圓角，避免應(yīng)力集中;

c控制槽口配合硬度，防止頻繁沖擊變形。②與軸承、油封配合位設(shè)計(jì)

參考軸承及油封廠家精度要求設(shè)計(jì);

油封位控制硬度≥20HRC[3];

③螺母匹配設(shè)計(jì)

a螺母根據(jù)強(qiáng)度要求設(shè)計(jì)滿足要求的回流器數(shù)量b回流器布置選擇內(nèi)循環(huán)，減小布置空間

c螺母外緣根據(jù)撥叉接口做匹配聯(lián)接設(shè)計(jì)

2.3安裝使用注意事項(xiàng)

①使用環(huán)境要保證充足的潤(rùn)滑;

②螺母應(yīng)在有效行程內(nèi)運(yùn)動(dòng)，必要時(shí)要在行程兩端配置限位，以免螺母越程而使?jié)L珠脫落;

③滾珠絲杠副不能自鎖，避免在垂直方向傳動(dòng)，如必須使用，考慮增加鎖止裝置;

④滾珠絲杠副主要承受軸向負(fù)荷，盡量減小徑向力或彎矩，否則會(huì)使?jié)L珠絲杠副壽命迅速衰減。

2.4試驗(yàn)及試后分析

（1）試驗(yàn)方案：根據(jù)實(shí)車換擋載荷譜要求可以進(jìn)行零件單體試驗(yàn)或進(jìn)行減速器總成試驗(yàn)，零件單體試驗(yàn)必須保證油品和油量潤(rùn)滑與整箱效果相同;

（2）試后分析：

①確認(rèn)滾珠絲杠副試后是否運(yùn)轉(zhuǎn)靈活是否卡滯;②確認(rèn)絲杠槽口是否產(chǎn)生斷裂、壓痕或磨損;

③確認(rèn)螺紋副及鋼球是否異常磨損或點(diǎn)蝕;

④確認(rèn)回流器是否完好無損;

⑤檢測(cè)絲杠試后的軸向間隙，是否超出上限值。

3結(jié)束語

滾珠絲杠在新能源換擋系統(tǒng)的應(yīng)用解決了系統(tǒng)效率低的問題，并且大大提高了換擋系統(tǒng)的換擋性能和可靠性，相信在不久的將來，滾珠絲杠必然在新能源換擋系統(tǒng)大量應(yīng)用，中國(guó)的新能源市場(chǎng)必定出現(xiàn)更多新的景象。

參考文獻(xiàn)

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