车辆工程技术  6 车辆技术
吴国华
（江西江铃底盘股份有限公司，江西 抚州 344000）
摘　要：因为现代提倡新能源开发，所以出现了电动汽车产品，此类汽车产品虽然具备良好的节能效果，但能源类型与以往产品由较大差别，使得原有后驱动桥设计不再适用，因此电动汽车后驱动桥设计工作是此类汽车产品生产研发的关键问题。本文为了了解电动汽车后驱动桥设计将展开相关分析，了解后驱动整体结构设计、各部件设计方法。
关键词：电动汽车；后驱动桥；设计
0　引言
  电动汽车是新时代下出现的汽车产品类型之一，因为应用表现良好，所以被视为未来汽车的发展方向，而在很多电动汽车设计当中，都遇到后驱动桥设计难题，阻碍了此类汽车的发展。这一条件下，如果设计出贴合电动汽车产品的后驱动桥，是汽车设计领域高度关注的问题，对此进行研究具有发展意义。
1　后驱动桥整体结构设计
  考虑到后驱动桥常用于运输电动车辆中，因此其必须具备较高的耐力，因此在材料设计上应当保障驱动桥整体强度达标。一般来说，运输电动车辆后驱动桥主要由四个部分组成，即桥壳、控制器、差速器、驱动轴，因此在整体结构设计当中，将以这四个部位作为后驱动桥壳整体结构，同时对其材料强度进行控制。下文将阐述四个组成部分的作用与设计方式。
  （1）桥壳。主要采用组合形式进行桥壳结构设计，设计中主要考虑空间尺寸与悬架形状，三者必须贴合。这种设计方法可以使桥壳对其他组成部分相互连接，以保障其他组成部分问题，同时还具有防尘、防异物及内部润滑的作用[1]。
  （2）控制器。后驱动桥控制器在电动汽车中是指各类电机，具有输出能源、控制能源的作用。设计上直接对现有电机类型进行选择即可，无需做过多调整，但选择时要结合实际情况，分析不同电机优劣，选择最符合需求的电机。
  （3）差速器。差速器组件主要作用在于分配主减速器输出转矩，可实现左、右轮不同速转动。目前，电动汽车可选的差速器种类较多，设计中要慎重进行选择。
  （4）驱动轴。考虑到电动汽车的特殊性，其后驱动桥的驱动轴采用全浮式驱动轴。该组件主要作用传递动力，并将其输入到其他部件当中，例如差速器、驱动轮等。
2　后驱动桥各部件设计
  （1）驱动桥壳设计。目前，适用于电动汽车后驱动桥中的驱动桥壳主要有三种，即分离式、整体式和组装式，三者之间互有优劣，而考虑到运输电动汽车部件更换问题，分离式、整体式两者在便利性上较差，而组装式满足这一要求，因此设计中将选择组装式作为驱动桥壳设计框架。设计当中，首先采用轴承支撑将桥壳一侧与轮毂进行连接，同时采用螺钉将桥壳另一侧连接在减速器毛坯上，其次在桥壳外侧凹槽采用螺钉将其与车架连接，且采用螺钉将轴承支撑侧固定在轴承内圈即可。此外，关于驱动桥壳设计质量计算方法，可以采用公式（1）来进行计算，通过公式可得单侧弹簧座所承载的极限垂直力，对比于标准值可以验证设计质量[2]。
  公式（1）：F Z=m·g·δ/2
  式中m代表驱动桥满载质量；g代表重力加速度；δ代表额载荷系数；F Z代表单侧弹簧座所承载的极限垂直力。
  （2）控制器设计。控制器设计当中，主要参考现代常见的四类电机，即直流电机、交流感应电机、永磁同步电机和开关磁阻电机，四者之间互有优劣，即直流电机优劣贴点为结构简单，易于产生电火花但是价格高、体积大；交流感应电机的优劣特点为价格低、体积小、易维护但是控制复杂；永磁同步电机的优劣特点为控制简单，效率高但是价格昂贵；开关磁阻电机的优劣特点为简单可靠、效率高但是噪声
大。这一基础上那个，在选择时应当了解优劣再做选择。在运输电动汽车产品当中，本文考虑到此类汽车产品实际业务需求，建议选择永磁同步电机、开关磁阻电机，因两者均具有效率高、控制简单的优点，而缺点相对处于可以接受的范围内。
  （3）差速器设计。选择对称式锥齿轮差速器，设计当中主要将其安置与驱动桥驱动轴的两个半轴中间位置，该差速器的主要结构包括：左壳、右壳、两个半轴齿轮、四个行星齿轮、十字轴。原理上当电动汽车产生动力，将直接被左壳、右壳接收并传递至驱动轴上使十字轴转动，相应对四个行星齿轮进行驱动装载，连带与行星齿轮存在齿合的两个半轴齿轮转动，借助半轴齿轮的转动将动力传输到与驱动轮连接的半轴上，实现驱动轮转动，此时电动汽车即可行驶。设计当中，行星齿轮采用球面设计形式，这种形式可以对差速器左壳、右壳进行辅助，保障齿轮对中性与驱动轴齿轮之间的齿合关系良好；在驱动轴齿轮背面与差速器壳之间安置平垫圈，在行星齿轮和差速器壳之间安装球面垫圈，此举主要目的是为了降低两者之间的摩擦力，有利于汽车后驱动桥的使用寿命。
  （4）驱动轴设计。综上，本文驱动轴设计主要采用全浮式驱动轴，此类驱动较于半浮式或其他驱动中，更适合电动汽车。设计当中主要将驱动轴安装在驱动桥壳上，采用两个轴承支撑对驱动轴两端进行固定，同时采用螺钉将驱动轴与轮毂连接即可。这种设计方式可以保障驱动轴只承受转矩，弯矩与轴向力不会对驱动轴造成影响，有利于驱动轴的使用寿命。
电动汽车电机3　设计实验
  通过上述设计步骤，在仿真软件帮助下建立了设计仿真模型，并对模型展开了测试实验工作，实验结果：线电压（V）69.32~72.38；线电流（A）160~10.98；扭矩（N.M）35.4~0.8；转速（r/min）3390.8~2737；输入功率（W）11132~794.7；输出功率（W）10092~306.7；效率（%）92~38.5。通过结果可以证实，在本文设计的后驱动桥模型当中，电动汽车电机输出性能表现良好，可见后驱动桥设计不会对电机性能造成影响，同时电机对电动汽车的能源输出满足行驶需求，同时输入、输出功率与电机作用存在线性关系，运作时并无异常，因此说明设计有效。
4　结语
  本文主要对电动汽车后驱动桥设计进行了分析，分析中首先对后驱动桥的组成部分进行了设计，得知后驱动桥主要由四个部件组成，且阐述了各组成部分的作用。其次对各部件进行了设计，阐述了主要设计方法与设计目的。最终对设计进行了仿真分析，确认设计有效。参考文献：
[1]杨晓慧，雷金平.电动汽车驱动桥设计及疲劳寿命分析[J].纳税,2017(29):162+165.
[2]雷金平，杨晓慧.纯电动汽车电动驱动桥设计与试验[J].纳税, 2017(28):187.
作者简介：吴国华（1968-），男，江西抚州人，本科，工程师，研究方向：后驱动桥设计开发及项目管理。