姚永盼 冯升 罗鑫

摘要：减速器是新能源汽车中传动部件的重要组成部分，能将电机的输出扭矩通过减速器增扭，传送到输出轴，从而带动汽车轮胎转动。减速器的传动性能直接影响到了汽车的效率、平稳性及驱动动力等方面。减速器的最大传动扭矩直接受其机体材料、结构强度、齿轮性能等方面的影响。通过试验分析减速器的最大静扭扭矩，确保减速器在运行中可靠工作。

关键词：减速器;静扭;失效分析

引言

近年来随着新能源汽车的快速发展，特别是纯电动汽车的市场保有量及占有率逐年提升，纯电动汽车在中国市场备受青睐，其重要性也日益凸显。纯电动汽车后桥主减速器是组成后桥的关键零部件，主要有两个作用，一是可以为各个挡位提供一个相同的传动比，二是改变动力传输的方向。主减速器中轴承的承载轴及齿轮的载荷，支撑部件的转动，保证轴上部件转动精度，轴承性能的优劣直接影响后桥运行的状态。针对售后反馈某批次后桥在使用一段时间后出现异响的情况，经拆解后发现Ⅱ轴轴承出现旋转卡滞及散架现象，针对该问题，开展后桥轴承失效机理分析。

1减速器的介绍

试验的对象是一个新能源乘用车二级传动的平行轴减速器，如图1所示。输入端为花键轴配合输入，输出端为差速器连接两半轴进行输出，支撑轴承均为球轴承。该减速器设计额定扭矩、额定转速等参数，如表1所示。在设计之初，对各零部件进行了强度和寿命校核，均在设计的范围之内，其中各关键零部件能承受的静扭强度均在2.5倍最大输入扭矩以上，部分零部件达到3倍以上。

2纯电动汽车传动系统用油选择

电动汽车的驱动力从传统的内燃机转向发动机，将不再使用内燃机，但变速箱（减速箱）仍然很常见。与传统的手动变速箱相比，电力驱动减速器结构简单，转速较少，结构中无需切换机构，同步器机构无需，也无需转速变化即可产生最终井耗 因此效率较高。根据发动机的冷却方式，纯电动汽车传动系统分为水冷发动机减速箱系统和油冷发动机减速箱系统（主要包括水冷发动机+减速箱 多级减速箱的设计目的是使电机在高效的转速范围内尽可能工作，同时考虑到其功率性能和经济性，尤其是在极端转速和低负载条件下，停机位切换可以确保电机处于随着技术成熟程度的提高和成本的降低，多级减排者也将成为未来的趋势：scheffler、Hereford、GK等。，长城WEYP8和长安CS75PHEV在后桥配备了双速谢弗减速器，冷油发动机与多层减速箱的对应关系将成为纯电动汽车发展的重要趋势。

3试验拆检及分析

3.1拆检情况

差速器壳体未见明显的变形及失效。拆解差速器，发现差速器两半轴齿轮的轮齿有裂纹，并将该差速器齿轮进行荧光磁粉检测探伤。其中半轴齿轮Ⅰ有两处裂纹，位于与两行星齿轮啮合位置，裂纹①处齿根部两道裂纹很大，裂缝清晰可见，裂缝沿轮齿根部裂开，齿端面、齿侧面也存在裂纹;裂纹②处裂纹较小，肉眼难以发现，裂纹存在两个齿的齿根部和侧面。半轴齿轮Ⅱ有也两处裂纹，也位于与两行星齿轮啮合位置，裂纹①处齿根部两道裂纹很明显，肉眼可见，齿端面也有一道裂纹;裂纹②处裂纹较明显，肉眼可见，齿根部、齿端面和齿侧面均有裂纹。行星齿轮有一处裂纹，裂纹不明显，肉眼无法看清楚，在荧光磁粉探伤下能发现，裂纹在齿端面上。

3.2后桥拆解分析

对已发生故障后桥进行拆解检查内部清洁状态，发现桥壳内部出现黑色黏稠状杂质，差速器齿轮有啃齿印迹，二轴齿轮表面存在斑点若后桥在运转过程中有异物或杂质进入轴承内部，会使轴承在运转时长时间反复碾压造成内、外圈出现褶皱，进而出现压痕和磨损等，沟道粗糙度变得极大，使接触表面迅速疲劳失效，终剥落。剥落物又会形成新的异物颗粒，使表面造成更大的破坏，噪音进一步加大。在此过程中，轴承运转阻力随之增大，运转不灵活，热耗随之增加，轴承温度上升，使内径、外径尺寸涨大，轴承游隙减小，进而造成内径或外径出现打滑，甚至烧伤。

3.3减速器技术

目前，主要汽车制造商的纯电动汽车驱动系统采用单层减速器的驱动电机配置。低速减速器的动力传动机械部分依靠两级齿轮副实现减速扭转。根据功能和位置，它分为右箱体、左箱体、输入轴部件、中间轴部件、差速器部件和停车部件p .驱动马达→输入轴→输入轴齿轮→中间轴齿轮→轴齿轮减速器的双速结构相对结构较为复杂。减速器的双速结构图见图6，包括左箱体、右箱体、输入总成、输出总成、同步器、中间轴总成和停车总成p。与单减速器相比，双速减速器可选择输出减速器处于行走位置时，同步器齿套随输出轴齿轮转动，此时减速器速度比是两级齿轮的传动比，适用于高扭矩、低速以及起动或提升截面。

4安全系数

该减速器的静扭安全系数为S=M/Mmax=667/260=2.56式中：Mmax为减速器最大输入扭矩，M为减速器发生失效时的扭矩。根据QC/T1022—2015《纯电动乘用车用减速器总成技术条件》5.2.9中规定的静扭强度后备系数应不小于2.5，得出该安全系数符合设计的要求。

结束语

作为新兴事物，纯电动汽车驱动系统仍旧存在许多技术难点等着我们更加深入的进行研究。但是我们应相信，随着新材料和新技术的发展应用，数字化、深度集成化和智能化的纯电动汽车驱动系统一定会是未来的发展方向。

参考文献：

[1]王萬玉.新能源客车一体化驱动系统的研发[D].长安大学，2019.

[2]王亚丽，姚立纲，蔡永武，林隆，汪文杰.电动轮驱动电动汽车用减速器的发展与挑战[J].机械传动，2019，43（11）：161-171.

[3]谈聪.电动车高速差减齿轮箱振动噪声分析与实验研究[D].重庆大学，2019.