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AHTE 2019

上海国际工业装配与传输技术展览会

2019年07月03-06日 上海新国际博览中心 E1, E2, E3馆

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新能源汽车自动变速器壳体压铸成型技术

2018年09月28日

本文综述了新能源汽车的发展现状。针对新的传动原理,论述了新能源汽车所需的变速器的结构形式,并提出了亟待解决的三大主要问题。针对目前存在的主要问题,提出了可能的解决方案,主要为压铸工艺优化计算以减少变形和常规缺陷; 以高硅铝合金为基本体系并对合金成分进行优化以解决传统铝合金硬度较低的问题; 采用微弧氧化方法对内齿轮进行局部强化以进一步提高硬度及耐磨性,最终提高齿轮的坯料寿命。

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源( 或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置) ,综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。主要包括: 混合动力汽车( HEV) 、纯电动汽车( BEV,包括太阳能汽车) 、燃料电池电动汽车( FCEV) 、氢发动机汽车、其他新能源( 如高效储能器、二甲醚) 汽车等各类别产品。

目前,在能源和环保的双重压力下,新能源汽车无疑将成为整个世界未来汽车的发展方向。对于我国来说,“十二五”期间,我国新能源汽车将正式迈入产业化发展阶段: 2011 -2015 年开始进入产业化阶段,在全社会推广新能源城市客车、混合动力轿车、小型电动车。“十三五”期间即2016 -2020 年,我国将进一步普及新能源汽车、多能源混合动力车,插电式电动轿车、氢燃料电池轿车将逐步进入普通家庭。所以,根据相关规划,新能源汽车必将成为汽车行业发展的主流。

中国新能源汽车产业始于21 世纪初。2001 年,新能源汽车研究项目被列入国家“十五”期间的“863”重大科技课题,并规划了以汽油车为起点,向氢动力车目标挺进的战略。“十一五”以来,我国提出“节能和新能源汽车”战略,政府高度关注新能源汽车的研发和产业化。2008 年,新能源汽车在国内已呈全面出击之势。2008 年成为我国“新能源汽车元年”。2008 年1 -12 月新能源汽车的销量增长主要是乘用车的增长,1 - 12 月新能源乘用车销售899 台,同比增长117% ,而商用车的新能源车共销售1 536台,1 - 12 月同比下滑 17% 。2009 年,在密集的扶持政策出台背景下,我国新能源汽车驶入快速发展轨道。虽然新能源汽车在中国汽车市场的比重依然微乎其微,但它在中国商用车市场上的增长潜力已开始释放。2009 年1 - 11月,新能源乘用车销量同比下降 61. 96% ,至 310 辆。

2009 年 1--11 月,新能源商用车——主要是液化石油气客车、液化天然气客车、混合动力客车等——销量同比增长 178. 98% ,至 4 034 辆。相比在乘用车市场的冷遇,“新能源汽车”在中国商用车市场已开始迅猛增长。2010 年,我国正加大对新能源汽车的扶持力度,2010 年 6 月 1 日起,国家在上海、长春、深圳、杭州、合肥等5 个城市启动私人购买新能源汽车补贴试点工作。2010 年7 月,国家将十城千辆节能与新能源汽车示范推广试点城市由20 个增至25 个。新能源汽车正进入全面政策扶持阶段。

1、新能源汽车自动变速器结构形式

变速器是传统汽车和混合动力电动汽车动力传动系统的重要部件。变速器的性能对整车的动力性、经济性和 舒适性等有着重要的影响。由于新能源汽车直接或主要采用电动机驱动,其动力传动系统的关键部件变速器结构相对于传统的燃油发动机汽车将发生重大的变化。由于电动机的低速扭矩大、工作转速范围宽的特点,原本在普通汽车上需要5 挡、6 挡的变速器,在电动车上只需要2 挡、1 挡,甚至倒车都不需要劳烦变速器帮忙,只需电动机反转即可。功能上的简化常导致结构的复杂。新能源汽车中,用于实现能量分流和综合的动力分配装置是一套行 星齿轮机构,其中行星架与发动机的输出轴相连,齿圈与电动机的转轴相连,同时也与输出齿轮相连,而太阳齿轮轴发出的动力驱动发电机发电,中间与离合器相连,动力切换时会将太阳轮锁死,使行星齿轮机构以一定的传动比工作。新能源汽车的变速器行星齿轮结构如图1 所示。



图1 行星齿轮结构示意图

就发展趋势来看,新能源用汽车变速器呈现整体结构简单,局部结构复杂的特征。整体结构简单是指变速器已经简化为一个传动器或在动力总成中存在齿轮传动部分。局部结构复杂则是离合器壳体中须布置行星结构以实现无级变速。若实现这种局部复杂结构,则带有内齿轮的变速器壳体整体成型问题必须加以解决。就其制造技术而言,目前在三个方面存在问题。

1) 齿轮结构作为汽车动力传动的核心机构,对其精度要求极高,这样才能满足汽车平稳运行及平稳加速。齿轮在运行过程中要承受高强度的循环应力,频率往往高达几千 r / min,当齿轮内部存在气孔、缩孔、微裂纹等常见缺陷时,会造成齿轮因疲劳断裂而失效,使得动力传输不平稳,甚至发生安全事故。但如何提高精度、避免变形以及减少压铸缺陷是一个首要的难题。

2) 齿轮结构在动力传动过程中齿与齿啮合需要承受很大的力、这就要求齿轮的表面要有很好的耐磨性,耐磨性又取决于硬度的高低。材料硬度的高低则主要是由合金成分决定的。但众所周知,常规压铸用的ADC12 及Al-Si9Cu3 远不能满足耐磨性方面的要求。所以必须解决压铸材料的问题。

                                                                                                                  内容来自网络
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