傳動效率的案例
一款重卡驅動橋傳動效率提升設計優化及驗證
摘要：該文通過對一款重卡驅動橋進行結構設計與優化，提升了傳動效率，降低了整車油耗，并對改進前后的驅動橋傳動效率及整車油耗做了試驗和對比測試，結果表明，中橋效率提升了1.72%，后橋效率提升了2.28%，整車油耗降低了1.5 L，在一定程度上有利于促進其他車型驅動橋傳動效率的提升。
關鍵詞：重卡驅動橋；傳動效率；設計優化；試驗對比
作者簡介：
段傳勝，北京福田戴姆勒汽車有限公司工程師，研究方向為汽車驅動橋；
陳夢，北京福田戴姆勒汽車有限公司工程師，研究方向為汽車驅動橋。
驅動橋作為功率、能量傳動鏈的重要一環，提升驅動橋傳動效率對降低能耗起著至關重要的作用。本文通過對驅動橋主減速器齒輪、軸承、油封設計進行優化，降低轉動慣量，導入齒輪油及油液管理系統，設計斷開提升機構等方式，提升了驅動橋傳動效率，降低了整車燃油消耗[1-3]。
1 驅動橋傳動效率概念及影響因素
1.1 驅動橋傳動效率概念
驅動橋傳動效率η是指驅動橋的輸出功率Po與驅動橋的輸入功率Pi的比值，即η=Po/Pi，η越大，代表傳動效率越高，驅動橋能量消耗越少，驅動橋的具體構成如圖1所示。
圖1 驅動橋的具體構成
1.2 影響驅動橋傳動效率的因素
通過對驅動橋的傳遞路徑和功率消耗進行分析可知，影響傳動效率的主要因素為齒輪的嚙合精度、軸承齒輪摩擦副、轉動體轉動慣量、攪油功率損失等。
2 驅動橋傳動效率提升改進方案
2.1驅動橋傳動效率提升改進方案
根據驅動橋傳動效率的影響因素，從以下3個方面對驅動橋結構進行了優化設計。
展開 電驅傳動效率關鍵技術
作者：胡松丨重慶長安新能源汽車科技有限公司
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液力偶合器和液力變矩器的結構與工作原理
若渦輪轉速進一步增大，沖向導輪的液壓油方向繼續向前斜，使液壓油沖擊在導輪葉片的背面，如圖1-5（c）所示，這時導輪對液壓油的反作用扭矩Ms的方向與泵輪對液壓油扭矩Mp的方向相反，故此渦輪上的輸出扭矩為二者之差，即Mt=Mp-Ms，液力變矩器的輸出扭矩反而比輸入扭矩小，其傳動效率也隨之減小。當渦輪轉速較低時，液力變矩器的傳動效率高于液力偶合器的傳動效率；當渦輪的轉速增加到某一數值時，液力變矩器的傳動效率等于液力偶合器的傳動效率；當渦輪轉速繼續增大后，液力變矩器的傳動效率將小于液力偶合器的傳動效率，其輸出扭矩也隨之下降。因此，上述這種液力變矩器是不適合實際使用的。
2、綜合式液力變矩器的結構與工作原理
目前在裝用自動變速器的汽車上使用的變矩器大多是綜合式液力變矩器（圖5），它和一般型式液力變矩器的不同之處在于它的導輪不是完全固定不動的，而是通過單向超越離合器支承在固定于變速器殼體的導輪固定套上。單向超越離合器使導輪可以朝順時針方向旋轉（從發動機前面看），但不能朝逆時針方向旋轉。
圖5 綜合式液力變矩器
1-曲軸 2-導輪 3-渦輪 4-泵輪 5-液流 6-變矩器軸套 7-油泵 8-導輪固定套 9-變矩器輸出軸 10-單向超越離合器。
當渦輪轉速較低時，從渦輪流出的液壓油從正面沖擊導輪葉片，如圖4（b）所示，對導輪施加一個朝逆時針方向旋轉的力矩，但由于單向超越離合器在逆時針方向具有鎖止作用，將導輪鎖止在導輪固定套上固定不動，因此這時該變矩器的工作特性和液力變矩器相同，渦輪上的輸出扭矩大于泵輪上的輸入扭矩即具有一定的增扭作用。當渦輪轉速增大到某一數值時，液壓油對導輪的沖擊方向與導輪葉片之間的夾角為0，此是渦輪上的輸出扭矩等于泵輪上的輸入扭矩。
展開 開發一種 Orbitless 電動汽車主減系統 附機械傳動系統Romax Designer建模、分析
在此我們也要特別提出，在封裝尺寸范圍內增加二級高扭矩傳動也是可行的，但不是本項目的核心目標。
在項目的初期，Romax 主要聚焦在 4 個主要方面。第一，處理偏置行星架的平衡問題，這也是 Orbitless 設計的核心方面；第二，軸承選型和軸承尺寸，盡量使用標準軸承型號也是項目的目標；第三，行星架尺寸和材料選擇，以降低錯位量影響；第四，聚焦于齒輪的幾何參數設計與優化，以最好地使用 Orbitless 的優勢 – 互質齒數和順序嚙合，使用三個完全相同的行星輪，讓裝配更加便捷。
圖
4 –
概念設計的剖面圖
虛擬結果
最初的結果滿足之前的預期，傳動效率大于 98%、傳動誤差較小、能夠使用標準軸承、滿足接口和封裝尺寸。整個系統的潤滑設計也滿足要求，最終的結果將在我們完成物理樣機裝配和測試之后得以驗證。
效率
在 Orbitless 傳動與行星輪系設計的對比中，已經發現 Orbitless 的齒輪嚙合功率損失比行星輪系低 40%，軸承的數量相對于傳動行星輪系要多一些，軸承的功率損失會大一些。與高速電機配合使用時，Orbitless 傳動的線速度更低，軸承的平均性能也更好，因此總體效率和壽命性能都更好。在當前的模型中的嚙合損失未能考慮潤滑油性能的直接影響，在此方面，我們認為 Orbitless也具有更好的效率性能。
傳動誤差
基本的行星架和齒輪設計完成后，我們在 Romax 軟件中設計并優化齒輪的微觀修形（既可手動、也可自動修形）來降低傳動誤差，這些結果讓我們可以在 50-150Nm 載荷循環范圍內選擇最佳的運行區域。
圖 5 – 傳動誤差 VS 扭矩
軸承
軸承是系統安全可靠運行的關鍵零件，而且 Romax 在過去 25 年里，積累了全球領先的軸承設計與分析能力。
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質量管理 | 海克斯康數字化管理平臺助力傳動機械行業質量管理效率提升
某公司為傳動機械行業的領軍企業，目前，該公司正在進行信息化轉型，統一化信息平臺正在搭建中，ERP、MES、SCM、MDM等軟件系統已逐步上線使用。為加快質量管理信息化系統建設，提高質量管理工作效率，我司為該企業設計搭建QMS數字化管理平臺，助力企業質量管理效率提升。
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質量問題處理過程中，自動識別風險人員、風險圖號，基于預設的考核規則，自動將相關數據推送到質量考核中，實現問題的閉環管理。
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基于質量管理過程中產生的數據，形成質量問題庫、型號質量庫、質量經驗改進庫、檔案庫等一系列質量數據庫，為質量改進、質量決策提供數據支撐。
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展開 米思米同步帶：傳動技術的佼佼者
其高精度、高效率的傳動特點，使得制造過程更加穩定可靠。
紡織機械：在紡織機械中，米思米同步帶被用于各種傳動機構中，如織布機、針織機等。其高精度、高效率、低噪音的特點使得紡織機械在運轉過程中更加穩定可靠。
醫療設備：在醫療設備中，米思米同步帶被用于各種傳動機構中，如手術床、影像設備等。其高精度、高效率、低噪音的特點使得醫療設備在運轉過程中更加穩定可靠，從而提高了治療效果和患者的舒適度。
總之，米思米同步帶以其卓越的性能和廣泛的應用場景，成為了傳動技術領域的佼佼者。在未來的發展中，我們有理由相信米思米同步帶將繼續為各行各業帶來更高效、更可靠的傳動解決方案。
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展開 【米思米工業知識分享】-同步帶輪的工作原理與結構特點
在現代化工業生產的背后，高效、穩定的傳動系統是確保機械設備正常運行的關鍵所在。其中，同步帶輪以其獨特的優勢，成為高效傳動系統中不可或缺的關鍵組件。本文將深入探討同步帶輪的工作原理、結構特點、應用場景以及未來發展趨勢，以揭示其在高效傳動中的重要地位。
一、同步帶輪的工作原理與結構特點
同步帶輪https://www.misumi.com.cn/vona2/mech/M1000000000/M1002000000/M1002030000/，又稱同步輪，是一種通過同步帶實現動力傳遞的傳動裝置。其工作原理基于同步帶上的齒與從動輪上的齒輪之間的咬合，使從動輪能夠跟隨主動輪一起轉動。這種同步傳動方式具有傳動精度高、傳力平穩、減少滑動等不良現象的發生等顯著優點。
同步帶輪的結構設計充分考慮了傳動的穩定性和耐用性。它一般由鋼、鋁合金、鑄鐵、黃銅等材料制造，這些材料具有良好的強度和耐磨性。內孔形式有圓孔、D形孔、錐形孔等多種選擇，以適應不同的安裝需求。表面處理則包括本色氧化、發黑、鍍鋅、鍍彩鋅、高頻淬火等處理，以提高其耐腐蝕性和美觀度。
二、同步帶輪在高效傳動中的優勢
同步帶輪在高效傳動中發揮著至關重要的作用，其優勢主要體現在以下幾個方面：
首先，同步帶輪具有高效的傳動效率。其齒形設計可以有效減少能量損耗，使動力傳遞更加高效。同時，由于同步帶與帶輪之間的咬合緊密，摩擦損失也得以降低，進一步提高了傳動效率。
其次，同步帶輪具有平穩的運行特性。由于同步帶的齒與帶輪的齒輪咬合緊密，使得傳動過程中不易產生噪音和振動。這種平穩的運行特性有助于延長機械設備的使用壽命，提高生產效率。
展開 新能源汽車時代已來 變速器的發展趨勢會如何？
另外，純電動車也不能搭載普通的變速器，主要原因是普通變速器的體積和重量相對于電動車而言太大，本來電池組就把整個底盤空間占掉了，壓根就沒有過多的安放空間；其次是傳動效率不夠高！以傳動效率較高的雙離合變速器為例，實際傳動效率在87%左右，這就意味著原本電池組100公里的續航里程，傳到車輪后就只剩下87公里了。同時，考慮變速器的重量因素，可能也會使實際續航里程下降！
電動機的功能比燃油機的功能簡單又強大的多，電動汽車沒有變速器就可以正常行駛，那么，為什么還要增加成本加一個變速器呢？
變速器的發展趨勢
蓋世汽車研究院分析師認為，到2030年前，電動汽車將占超過80%的中國汽車產量。混合動力汽車仍將搭載AT、DCT以及ECVT；純電動汽車短期內以減速器為主流，二級變速器為趨勢。對于混合動力來說，變速器仍是核心零部件。混動汽車AT，DCT都可以搭載，但需特別改造。ECVT結構簡單，傳動效率高，舒適性好，可以預見在專利保護到期后，ECVT的市場份額將大幅增加，DCT短期內主驅動前后置方案可行性高，長期趨勢為集合程度高的BSG+DCT奇數軸電機結構。對于純電動來說，二級變速器為趨勢。短期內由于技術原因，市場上的純電動汽車變速器幾乎都為單級減速器，長期來看，二級變速器能夠更好的提高電機效率，高速性表現更好，將成為趨勢。
很多認可二級變速器將是未來發展趨勢的業內人士也認為，采用二級變速器，可以使電機更多地工作在高效區，其原因是采用二級變速器時，電機的工作轉矩比采用固定檔減速器小得多，這樣就減小了電機的工作電流，降低了電機的燒組損耗，提高了電機的工作效率。
也有業內人士認為，對純電動汽車而言，為了提高傳統比，實現最大車速及最大爬坡度的提升，可對變速器進行改進，采用五擋變速器，能夠實現汽車性能的提高。
展開 Romax — 傳動系統設計仿真工具
傳動系統詳細設計與分析—Romax Designer
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▼ 包含FVA345齒輪嚙合、攪油損失、油封、軸承效率計算功能
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展開 直線傳動機構的10種分類，干貨整理，值得收藏！
在工業行業中，直線傳動機構分為很多種類，到底有哪些種類呢？這些種類又有什么區別？各自的優缺點又是什么呢？小編今天給大家分享看看，本文干貨較多，準備收藏吧！
直線傳動機構的種類可分為以下10種類型，大家在選購產品的時候根據所需運動來選擇可減少很多無用功。
一、梯形絲桿
梯形絲桿，因其牙型截面為梯形而得名。
傳動效率：梯形絲杠的傳動效率大約是26~46%。
傳動速度：梯形絲杠為滑動摩擦，工作時溫升較大，故不可用于高速傳輸。
使用壽命：滑動摩擦表面損傷較大，故壽命較低，通常使用時需注意清潔潤滑。
自鎖性：自鎖性一般與傳動效率成反比，因此，而梯形絲杠具有一定的自鎖性。
經濟性：一次完成工藝效率很高，故成本較低。但因滾珠絲桿的發展，工藝配套設備的升級轉型，將來也許會有所增加。
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【專業知識】關于蝸輪蝸桿傳動，這些知識點總結很清晰
但一般蝸桿傳動效率較低，滑動速度較大，容易發熱等，故膠合和磨損破壞更為常見。
渦輪蝸桿傳動為了避免膠合和減緩磨損，其材料必須具備減摩、耐磨和抗膠合的性能。一般蝸桿用碳鋼或合金鋼制成，螺旋表面應經熱處理（如淬火和滲碳），以便達到高的硬度（HRC45～63），然后經過磨削或珩磨以提高傳動的承載能力。蝸輪多數用青銅制造，對低速不重要的傳動，有時也用黃銅或鑄鐵。為了防止膠合和減緩磨損，應選擇良好的潤滑方式，選用含有抗膠合添加劑的潤滑油。
對于蝸桿傳動的膠合和磨損，還沒有成熟的計算方法。齒面接觸應力是引起齒面膠合和磨損的重要因素，因此仍以齒面接觸強度計算為蝸桿傳動的基本計算。此外，有時還應驗算輪齒的彎曲強度。一般蝸桿齒不易損壞，故通常不必進行齒的強度計算，但必要時應驗算蝸桿軸的強度和剛度。對閉式傳動還應進行熱平衡計算。如果熱平衡計算不能滿足要求，則在箱體外側加設散熱片或采用強制冷卻裝置。
渦輪蝸桿傳動常用于兩軸交錯、傳動比較大、傳遞功率不太大或間歇工作的場合。
渦輪蝸桿傳動當要求傳遞較大功率時，為提高傳動效率，常取Z1=2～4。此外，由于當γ1較小時傳動具有自鎖性，故常用在卷揚機等起重機械中，起安全保護作用。它還廣泛應用在機床、汽車、儀器、冶金機械及其它機器或設備中，其原因是因為使用輪軸運動可以減少力的消耗，從而大力推廣。
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展開 Romax助GKN設計低噪聲、高效率的電動汽車變速器。
（轉）
混合動力和電動汽車給汽車工程界帶來巨大的技術創新，變速器和傳動鏈技術首當其沖。作為世界領先的汽車傳動鏈零部件制造商，GKN一直采用Romax軟件和專家級技術服務不斷優化電車變速器效率，同時保證變速器的耐久度和振噪性能。
采用RomaxDesigner分析功率損耗的原因、研究齒輪宏觀和微觀參數對效率的影響、對傳動系統進行優化。隨后，GKN按照優化方案制造新齒輪，通過 試驗評估改進效果。試驗結果表明，在規定的扭矩和轉速范圍內，變速器傳動效率提高2%，而且并未犧牲耐久度和振噪性能。這就是GKN能夠不斷提高產品性能的訣竅。
解決方案
GKN與Romax有長達十年的緊密合作關系，GKN采用RomaxDesigner對傳動系統進行建模和高級仿真分析，并通過Romax專家咨詢服務解決項目中的技術難點。
混合動力和電動汽車：新的市場契機
GKN開發了最新型的傳動軸和齒輪零部件技術。“四、五年前，電動汽車掀起第一波熱潮時，人人都在熱議盡早開發出電動汽車技術” ，先進工程部副總裁Theo Gassmann說，“事實上當時該技術還不成熟。例如，電池技術成本高昂，而且客戶也沒有廣泛接受電動汽車，行駛里程受限的困擾也尤為突出。因此當時的電動汽車市場進展非常緩慢。這導致車企們改變策略，積極投身于開拓混合動力市場”。
“作為傳動鏈技術領導者，GKN的傳統型傳動鏈和電車傳動鏈業務發展迅速。過去幾年，我們借助全時四驅系統成功開發出混合動力和電動汽車變速器。盡管變速器不是核心業務，但我們還是借助傳動鏈方面的技術特長，成功拓展了產品線”，Gassmann繼續說道，“混合動力和電動汽車的變速箱問題大體上與傳統變速箱類似：動力總成效率、耐久度和振動噪聲性能，而主要區別則在于兩者正拖與反拖間的載荷及應力循環不同。
展開 【機械原理】傳動裝置中的8種常見減速機介紹，各有所長
結構緊湊，傳動比大，但傳動效率低，適用于小功率、間隙工作的場合。當蝸桿圓周速度V≤4~5m/s時，蝸桿為下置式，潤滑冷卻條件較好；當V≥4~5m/s時，油的攪動損失較大，一般蝸桿為上置式。
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擺線針輪減速機
特點：
1）高速比和高效率單級傳動，就能達到1：87的減速比，效率在90%以上，如果采用多級傳動，減速比更大；
2）結構緊湊體積小由于采用了行星傳動原理，輸入軸輸出軸在同一軸心線上，使其機型獲得盡可能小的尺寸；
3）運轉平穩噪聲低擺線針齒嚙合齒數較多，重疊系數大以及具有機件平衡的機理，使振動和噪聲限制在最小程度；
4）使用可靠、壽命長因主要零件采用高碳鉻鋼材料，經淬火處理（HRC58～62）獲得高強度，并且，部分傳動接觸采用了滾動摩擦，所以經久耐用壽命長；
5）設計合理，維修方便，容易分解安裝，最少零件個數以及簡單的潤滑，使擺線針輪減速機深受用戶的信賴。
展開 一種電機軸螺桿加工專用的數控銑床機械結構系統優化設計
1.2 旋風銑床傳動系統的動態設計分析
為滿足集成型旋風銑床的工藝流程，實現緊湊型一體化制造單元的構建，綜合考慮機床調速范圍、傳動效率、傳動精度、傳動穩定性、服役壽命等功能需求，擬針對傳動系統進行動態設計。依據集成型旋銑機床的執行功能和技術要求，提出各傳動系統的設計目標，優化選取各傳動系統的配置方式。1）工件主軸傳動系統設計。由旋銑加工負載特性、轉速變化范圍、傳動裝置效率等條件，計算工件主軸電機的輸出功率并選型。在滿足零件加工范圍、不削弱剛度的條件下，根據電機輸出功率和主軸設計原則，初步確定主軸的懸伸量、支承跨距大小以及孔徑尺寸。研究系統所受載荷分布特征，合理選擇軸承類型并進行軸承壽命校核。根據傳動配置方式，傳動比值要求，查閱相關設計手冊，確定各類工況系數，綜合考慮安裝空間限制，合理設計傳動部件尺寸并完成校核。利用ANSYS有限元分析軟件，對主軸傳動系統進行靜態、動態特性分析，主要研究主軸的強度、剛度、振型和主軸結構參數之間的規律變化，優化主軸傳動系統的設計方案。2）軸向和徑向傳動系統設計。根據旋風銑床加工精度、加工行程、進給速度、負載大小等技術要求，確定滾珠絲杠副的工作參數，初步計算確定絲杠導程、精度、額定動載荷，估算最大允許軸向變形量、螺紋底徑，確定滾珠絲杠副規格代號，并進行各項性能校核。計算分析絲杠總轉動慣量、絲杠總負載轉矩、空載加減速轉矩等，合理選擇電機型號并校核。根據系統的最大負載力和絲杠預拉伸軸向力總和的大小來確定軸承副的最大軸向載荷，基于該值進一步計算軸承副的預緊力大小、軸承副的額定動載荷、軸承的當量載荷等基本信息，確定軸承型號并校核。根據滾動導軌的選用準則以及導軌副的實際工作情況，確定軌寬、軌長、滑塊類型、精度等級、組合高度類型、預壓等級等。分別對軸向和徑向傳動系統進行動態分析，優化傳動系統的設計。
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