轮边减速器输出轴结构改进

焦治波，赵会强



轮边减速器输出轴结构改进

焦治波，赵会强

（陕西法士特汽车传动工程研究院，陕西 西安 710119）

轮边减速器是构成纯电动新能源车辆动力总成的常用零部件，通常要求在较小的空间内，实现较大的减速比。轮边减速器输出轴一般直接与车辆半轴连接，将动力传递给车轮驱动车辆运动。文章介绍轮边减速器输出轴设计中的一个结构改进，此改进提高了输出轴的强度，输出轴内花键的加工方式也由插花键变为拉花键，效率更高，成本更低；劣势是输出轴一端需要密封。

轮边减速器；输出轴；强度；花键；密封

引言

纯电动新能源车辆多采用轮边驱动的形式，因追求车内空间最大化，留给轮边减速器的空间往往较小；由于电机的高转速特性，轮边减速器的速比一般较大，以满足车辆的起步需求。

本文介绍的速比为15.67的轮边减速器在设计过程中，因空间限制，为降低齿轮应力，将内部齿轮设计得尽可能大，由此带来输出轴强度问题。为解决此问题，对输出轴的结构进行了改进，提高了强度极限。

改进后的输出轴，内花键加工方式由插花键变为拉花键，加工更为经济便捷。

1 初始设计的输出轴结构

本节介绍初始设计的输出轴结构，并简单介绍轮边减速器结构。

轮边减速器动力传递路线如图1所示，两级平行轴齿轮传动，输入输出同侧。输入轴输出轴轴距尺寸为主机厂给定值，轮边减速器轴向尺寸也有严格规定，因此内部齿轮的齿顶圆直径和齿宽，均有严格限制。因减速比较大，齿轮应力较大，必须在有限的空间内，充分利用空间，将齿轮强度做到最强，以满足疲劳寿命要求。

如图2 所示为初始设计的输出轴结构，输出轴内花键结构及长度要求为主机厂给定。图2 设计的输出轴内花键需插花键，又因上级齿轮齿顶圆较大，输出轴轴径无法做得更大，内花键底部退刀槽位置，输出轴最小壁厚理论值仅为8.5mm，经有限元计算此处为危险截面，风险较大。

图1 动力传递路线

图2 初始设计的输出轴结构

2 改进后的输出轴结构

改进后的输出轴结构如图3所示，将输出轴改为中空结构，加长内花键长度，由此可提高原危险截面处的强度，内花键的加工形式也改为拉花键，加工效率和成本大大降低。同时，输出轴的重量也得以下降。

图3 改进后的输出轴结构

此方案的劣势是输出轴内侧需考虑密封，本设计采用密封活塞、O型圈配合卡环来密封，密封活塞处配合选取相对较紧的间隙配合，对输出轴的强度有一定帮助。另外，为保证图3右侧输出轴处的强度，轴承内径尺寸也进行了加大，导致左右两侧采用的轴承型号不同。

3 比较与总结

十全十美的设计方案往往是空中楼阁，可望而不可及。在各种利弊之间权衡取舍，是设计中不断在进行的工作。本文将贯通的输出轴称之为改进，是因为在此设计中，解决了强度这个首要的问题。

改进后的方案，带来的成本上升是需要增加一个密封活塞、两个O型圈、一个卡环，成本的下降是输出轴内花键的加工工艺改变。工业生产中，生产效率的高低也是一个非常重要的因素，拉花键的效率大大高于插花键，这也是一个不容忽视的提升。

对两种结构比较总结，列表1如下：

表1 改进前后结构对比图

经初步试验验证，本改进取得较好的效果，改进的思路，对后续的设计工作，也有一定的指导意义。

[1] 王望予.汽车设计[M].机械工业出版社,2000.

[2] 余志生.汽车理论[M].机械工业出版社,2006.

Wheel edge reducer output shaft structure improvement

Jiao Zhibo, Zhao Huiqiang

( Shaanxi Fast Auto Transmission Engineering Research Institute, Shaanxi Xi'an 710119 )

Wheel reducer is a common component that constitutes a pure electric new energy vehicle powertrain. It usually requires a large reduction ratio in a small space. The output shaft of the wheel reducer is generally directly connected to the vehicle axle and transmits power to the wheel to drive the vehicle. This paper introduces a structural improvement in the design of the output shaft of the wheel reducer. This improvement improves the strength of the output shaft. The processing method of the spline in the output shaft is also changed from the arranging key to the pull key, which is more efficient and lower in cost. The disadvantage is that the output shaft needs to be sealed at one end.

wheel reducer; output shaft; strength; spline; seal

B

1671-7988(2018)20-118-02

U463.218+.2

B

1671-7988(2018)20-118-02

U463.218+.2

焦治波（1978-）男，产品应用工程师。现于陕西法士特汽车传动工程研究院设计所从事产品应用工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.043