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Introdução à estrutura do eixo e tendência de desenvolvimento do eixo de acionamento elétrico
1. Definição e estrutura do eixo
1. Overview dos eixos
O motor, a caixa de engrenagens e o eixo são os três principais conjuntos de núcleo de potência do caminhão, embora o eixo seja frequentemente mencionado como o motor e a caixa de engrenagens, mas desempenha um papel no processo de operação do veículo e desempenha um papel fundamental no poder motriz e estabilidade do veículo. Como um dos quatro principais conjuntos de caminhões pesados (táxi, motor, transmissão, eixo), a indústria e o nível de desenvolvimento técnico dos eixos de caminhões pesados estão relacionados ao desenvolvimento da indústria de caminhões pesados até certo ponto.
2. as funções básicas do eixo
A função do eixo é transmitir a força e o torque em todas as direções entre o quadro (ou o corpo com carga) e as rodas, que têm um impacto importante na dinâmica, estabilidade, capacidade de rolamento e outras propriedades do carro.
1) O torque do motor transmitido pelo dispositivo de transmissão universal é transmitido à roda de condução através do redutor final, diferencial, meio eixo, etc., de modo a reduzir a velocidade e aumentar o torque;
2) Altere a direção da transmissão do torque através do par de engrenagens chanfradas do redutor final;
3) O efeito diferencial das rodas de ambos os lados é realizado através do diferencial para garantir que as rodas interna e externa sejam direcionadas em velocidades diferentes;
4) Através da transmissão da engrenagem do redutor final, a velocidade é reduzida e o torque é aumentado;
5) Através do alojamento e das rodas do eixo, as funções de transmissão de rolamento e força são realizadas.
3.A nomenclatura do eixo
De acordo com as regras da indústria, o diâmetro do círculo de pitch de engrenagem chanfrado passivo no diferencial é geralmente usado como o nome do eixo de acionamento, 435, 457, 460, 485, 300 e assim por diante, esses números se referem ao diâmetro do Equipamento de chanfro passivo (também frequentemente chamado de dente da bacia) no diferencial, a unidade é milímetros.
Há também um comum como 140, 153 Bridge, etc., que se refere ao diâmetro da engrenagem de chanfro passiva, 153 é na verdade um modelo de Dongfeng, e a ponte instalada é usada para ser chamada de 153 ponte e ele é chamado de ponte 435 de acordo com o diâmetro da engrenagem no carro de libertação.
4.Classificação de eixos
1) De acordo com a estrutura da caixa do eixo diferente, o eixo é dividido em integral e desconectado dois:
◆eixo integral: Um feixe oco rígido integral composto por peças como revestimento de meio eixo, seção média e tubo de eixo nas duas extremidades, e o redutor final, o diferencial e o meio e o eixo e outras peças são instaladas no feixe oco, e esse tipo de eixo é chamado eixo integral.
Todo o transaxle se assemelha a uma barra gigante que suporta o corpo por um sistema de suspensão. As rodas e os meio-altos de ambos os lados não podem se mover em relação um ao outro no plano transversal; portanto, os eixos monolíticos são frequentemente acoplados a suspensões não independentes. Devido a diferentes métodos de fabricação, as caixas integrais do eixo podem ser divididas no tipo integral de fundição, a fundição da seção do meio pressionada no tipo de tubo de aço e na estampagem e na soldagem da placa de aço. Devido ao seu bom desempenho de força e rigidez, grande porte de carga, estrutura simples e operação confiável, o alojamento integral do eixo é amplamente utilizado em caminhões e outros modelos, e a maioria dos modelos off-road também são usados.
◆ Eixo desconectado: O eixo de acionamento de desconexão não possui uma concha ou viga integral rígida que conecta as rodas de acionamento esquerda e direita, e seu alojamento de eixo é segmentado e pode fazer um movimento relativo entre si e geralmente adota suspensão independente. As rodas de acionamento de ambos os lados são conectadas ao quadro por suspensão elástica, e as duas rodas podem se mover independentemente uma da outra em relação ao quadro. O redutor final é geralmente suspenso na estrutura (ou corpo), e o eixo de transmissão é articulado através da articulação universal, e o eixo de transmissão é articulado com a roda de direção através da articulação universal, e esse eixo de acionamento é chamado de eixo de acionamento de desconexão .
Devido à baixa massa não suspensa do eixo desconectado e geralmente coopera com a complexa suspensão independente, ela tem uma boa adaptabilidade ao terreno, por isso é mais comum no carro com altos requisitos para a suavidade de condução de veículos, e o caminhão militar geralmente será ser usado nos requisitos off-road e não é comum em caminhões civis.
2) De acordo com as diferentes funções do eixo, o eixo é dividido em duas categorias: eixo acionado e eixo de acionamento:
◆ Eixo acionado: isto é, o eixo não acionado, também conhecido como eixo, é conectado à estrutura ou corpo de carga através da suspensão, e as rodas acionadas são instaladas em ambos os lados para transmitir várias forças e momentos entre as quadro ou o corpo e as rodas.
Eixo de direção: as rodas podem ser direcionadas, o carro em geral é principalmente o eixo dianteiro para o eixo da direção, a estrutura do eixo da direção é basicamente a mesma, composta principalmente pelo feixe dianteiro, a articulação da direção, o rei e o cubo da roda.
Ponte de suporte: semelhante à estrutura do eixo da direção, ela não possui uma função de direção e apenas desempenha um papel de rolamento. O eixo médio ou traseiro de alguns carros de três eixos acionados por eixos únicos (6 × 2 carros) é uma ponte de suporte, e o eixo no trailer é uma ponte de suporte.
◆ Eixo de acionamento: Transmitir energia e distribuir torque para as duas extremidades da roda e, ao mesmo tempo, poderá suportar várias forças e momentos entre o quadro ou o corpo e a superfície da estrada. Em modelos gerais, o eixo de acionamento consiste em um redutor final, um diferencial, um dispositivo de transmissão e um alojamento de eixo.
Eixo de acionamento de direção: O eixo de acionamento com função de direção é mais comum em carros, e os caminhões geralmente são usados nos modelos de tração nas quatro rodas.
Comparado com o eixo da direção, o feixe frontal é substituído por um alojamento do eixo oco e componentes como o redutor final, o eixo de acionamento e a junta universal são adicionados para transmitir energia.
5. Direção de desenvolvimento do eixo
Como a assembléia principal do veículo, a importância do eixo recebeu cada vez mais atenção, e o rápido desenvolvimento da ciência e da tecnologia também levará o eixo a se desenvolver nas seguintes direções:
（1) Modularização: No design da estrutura do eixo, deve ser desenvolvido na direção de "padronização de peças, generalização de componentes e serialização do produto", e várias partes típicas, diferentes esquemas e produção devem ser usados para combinar com diferentes modelos.
(2) Leve: Com a introdução da cobrança de peso e das políticas de impostos sobre combustível, o leve se tornou uma grande tendência no desenvolvimento de caminhões. O eixo também deve ser otimizado usando mais novos materiais e projeto estrutural, como freios a disco, caixas de eixos estampadas e soldadas, etc., enquanto fornecem força e rigidez suficientes.
(3) Baixo ruído: com o fornecimento de velocidade de entrada e velocidade do veículo, a NVH se tornou um indicador -chave do eixo. Medidas, como melhorar a precisão da usinagem e a precisão da montagem das peças e aumentar a rigidez para reduzir o ruído da operação do eixo.
(4) Alta eficiência: Sob a condição de atender à força e vida, engrenagens de superfície de dente duras, rolamentos de esferas, etc., são usados para reduzir a perda de atrito de engrenagens e rolamentos; O óleo lubrificante de baixa viscosidade, a lubrificação de ponto fixo e outras medidas são adotadas para reduzir a perda de agitação do óleo e melhorar a eficiência da transmissão de energia. 5) A ampla aplicação da tecnologia de frenagem auxiliar do sistema eletrônico: o sistema ABS que tem sido amplamente utilizado em ônibus domésticos será gradualmente promovido à indústria de caminhões, e as tecnologias de automóveis de passageiros como ESP e EBD também serão aplicadas gradualmente.
2.Introdução à estrutura do eixo de acionamento elétrico
Visão geral do eixo de acionamento elétrico: com os requisitos de vários países para proteção ambiental, conservação de energia e redução de emissões e o ajuste estratégico da estrutura energética do país, a estrutura de consumo de energia do mundo tende a ser limpa, de baixo carbono e diversificado, que promove A tendência de eletrificação da indústria automotiva. Além disso, mais e mais países planejam proibir a venda de veículos de combustível em nível nacional, incentivar o desenvolvimento de novos veículos de energia e acelerar o desenvolvimento de indústrias como eixos de acionamento elétrico.
O eixo elétrico é um tipo de eixo de acionamento, mas a unidade de energia é acionada pelo motor de combustão interna original e ajustada ao acionamento do motor, e a maioria dos eixos elétricos integra o motor ao eixo para obter integração, alta eficiência e outras funções .
3. A tendência de desenvolvimento deeixos de acionamento elétrico
Nos últimos anos, com a crescente demanda por emissões de carbono em países ao redor do mundo, bem como a proibição de venda de veículos de combustível emitidos em nível nacional, especialmente a política de crédito dupla emitida pelo Estado, o desenvolvimento de novos veículos de energia mudou de ser impulsionado por subsídios a políticas e regulamentos, resultando em crescimento explosivo de novos veículos de energia e também impulsionando o crescimento da demanda por eixos de acionamento elétrico.
Atualmente, a rota técnica de montagem do eixo elétrico está em plena floração, mas com base nos requisitos originais do eixo, o desenvolvimento geral está nos seguintes aspectos:
(1) Alta eficiência e densidade de potência: Atualmente, a densidade de potência das baterias a bordo é muito baixa em comparação com a gasolina, resultando em uma gama relativamente insuficiente de veículos elétricos puros, por isso é necessário realizar a alta eficiência e densidade de energia do sistema de acionamento elétrico;
Em termos de tecnologia, as seguintes medidas são tomadas principalmente:
- O controlador adota uma plataforma de alta tensão, a tecnologia de solda de dupla face de chip IGBT, bem como a tecnologia de chip de carboneto em rápido desenvolvimento, o que melhora significativamente a densidade de potência do controlador.
- O motor é de alta velocidade, após a velocidade do motor de acionamento aumentar, o torque de saída, o volume e o peso do motor podem ser significativamente reduzidos sob a mesma potência, e sua corrente de trabalho pode ser reduzida, reduzindo o custo do controlador e cabos de alta tensão, e os fabricantes domésticos desenvolveram um motor de alta velocidade de 20000r/min. Ao mesmo tempo, a tecnologia de arame plano e resfriamento de óleo são adotados para melhorar a eficiência do motor;
- Devido ao aumento da velocidade de entrada do motor, o redutor precisa usar vedações de óleo de baixo atrito, rolamentos de esferas, etc., para reduzir a perda de energia causada pelo atrito;
- O par de engrenagens de transmissão adota lubrificação forçada de ponto fixo, projeto do cárter de óleo seco e outras medidas para garantir que o nível do líquido seja reduzido e a perda de energia causada pela agitação do óleo do par de engrenagens seja reduzida sob a condição de lubrificação.
- O redutor é de várias margens, aumentando o número de engrenagens e ampliando a faixa de operação de alta eficiência do motor.
(2) Alto desempenho NVH: comparado com o ruído de rugido de baixa e média frequência emitido pela operação de veículos a combustível, e o motor o cobre, o modelo de veículo elétrico puro é dominado por uivação monótona de alta frequência devido à força eletromagnética e alta- A malha da engrenagem de velocidade, e a orelha humana é muito sensível ao ruído de alta frequência acima de 2000Hz. Portanto, as seguintes medidas são tomadas principalmente para otimizar o NVH do sistema de acionamento elétrico em termos de tecnologia:
- O motor de acionamento otimiza o projeto do slot do rotor para reduzir a concentração de ruído eletromagnético causado pela força eletromagnética e torque ondulando ao longo da distribuição espacial radial. Suprimir os harmônicos da corrente ativa e reduzir a flutuação de torque de 48 pedidos causada por ela;
- Otimize a estratégia de controle da modulação da largura de pulso do MCU (PWM), aumenta a frequência de comutação, otimize a forma de onda de saída e reduza a flutuação do torque.
- O aumento da velocidade de entrada leva ao aumento da frequência de malha do par de engrenagens e é necessário otimizar o número de dentes da engrenagem, melhorar a rigidez do sistema e evitar o acoplamento com a frequência natural do sistema para evitar a ressonância .
- Em termos de parâmetros macroscópicos, a aplicação de pares de engrenagens com módulo pequeno e alta coincidência pode reduzir sua rigidez com base na garantia da força da raiz do dente e, ao mesmo tempo, os parâmetros microscópicos podem modificá -lo, o que pode reduzir o Erro de malha e reduza o lamento da engrenagem causado pela excitação de malha.
- Melhore a precisão correspondente do par de transmissão, com base na garantia de lubrificação e deformação térmica, reduza a folga correspondente de todo o sistema de transmissão e pode eliminar o som de batida da superfície do dente;
- A suspensão é usada para apoiar o trem de força (EPT) e desempenhar o papel de reduzir e controlar a transmissão total de excitação da vibração, sob a premissa de garantir durabilidade e confiabilidade da fadiga, otimizar e reduzir adequadamente a rigidez da direção principal da suspensão para melhorar o desempenho do isolamento de vibração, de modo a alcançar o objetivo de reduzir o ruído no veículo;
- Aumentar o pacote acústico, mas, correspondentemente, aumentar o custo, afetar a dissipação de calor do sistema de acionamento elétrico;
(3) integrado
O conjunto de acionamento elétrico três em um integrando o motor de acionamento, o controlador de motor e o redutor é o principal objetivo técnico do desenvolvimento atual no campo do eixo de acionamento elétrico, e o desenvolvimento futuro será dominado pelo profundamente integrado All-in- uma estrutura.
Conclusão
Em geral, a direção futura do desenvolvimento do eixo do acionamento elétrico é: coordenar a contradição entre vários pontos e integração; Com base na aplicação de novos materiais, a estrutura do eixo da transmissão elétrica foi projetada para torná -la mais compacta e leve. Integração adicional do motor elétrico e do eixo de acionamento elétrico; Considerando a inteligência do eixo de acionamento elétrico da perspectiva de todo o veículo, os dados do veículo estão interconectados para melhorar ainda mais o grau de inteligência; Com o rápido desenvolvimento da inteligência artificial, métodos de aprendizado de máquina, como aprendizado profundo e aprendizado de reforço, são usados para desenvolver estratégias de mudança mais inteligentes para diferentes tipos e estruturas de veículos elétricos.