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1同轴桥目标车型主要参数

目前国内微面燃油车，1.2L-1.5L的微型面包车或微型卡车，占据整个微型车90%以上市场份额，开发的同轴电驱动桥适应于这些车型。

典型匹配车型的参数：

峰值/额定功率：60/30KW峰值扭矩：Nm整车总重量：2.5T最大爬坡度要求：25%最高车速要求：Km/h

2整车几种布置结构对比

2.1

项目：电机+传动轴+后桥（直驱）

结构形式：

优缺点：

优点：结构简单，电机本身效率较高缺点：重量最大，成本最高

供应商资源：驱动电机：方正、上海电驱动

减速器：唐山通力

应用案例：中兴小老虎

2.2

项目：电机+减速器+传动轴+传统后桥

结构形式：

优缺点：

优点：电机重量减轻，成本较低缺点：NVH问题最难解决，系统效率最低

供应商资源：--

应用案例：北汽幻速H6、长安欧若EV

2.3

项目：“y嘴”桥方案

结构形式：

优缺点：

优点：省略的传动轴，重量和成本有优势，系统效率高缺点：电机重心悬在车桥前端，低频抖动问题严重，花键NVH问题难解决

供应商资源：驱动电机：方正、上海电驱动；减速器：衡阳车桥、建安车桥

应用案例：长安面包车、小康EC35、东风御风P16

2.4

项目：同轴桥方案

结构形式：

优缺点：

优点：系统效率提高5%（相比电机+减速器方案），NVH性能最好，包括低频（电机重心偏离）和高频NVH问题（花键不同心），成本较低缺点：重量略偏重

供应商资源：德纳电桥、美桥

应用案例：小型纯电动载货卡车

以当下最流行的同轴桥方案作为载体进行设计考虑点阐述，国内的同轴方案基本应用于载货轻卡。

设计计算此类电驱驱动系统时，首先应考虑桥壳、轴齿、评价指标等

3驱动桥壳设计

驱动桥壳是道路车辆上的主要零件之一，非断开式驱动桥壳起着支承汽车荷重的作用，并将载荷传递给车轮。

作用在驱动车轮上的牵引力、制动力、倾向力和垂向力也是经过桥壳传到悬架及车架或车厢上。

因此，桥壳既是承载件又是传力件。同时又是主减速器、差速器及驱动车轮传动装置的外壳。

在汽车行驶过程中，桥壳承受繁重的载荷，尤其是当汽车通过不平路面时，由于车轮与地面间所产生的冲击载荷，在设计不当或制造工艺有问题时，会引起桥壳变形或折断。因此，设计时，必须考虑在动载荷下桥壳有足够的强度和刚度。

为减小汽车的非簧载质量以利于降低动载荷和提高汽车的行驶平顺性，在保证强度和刚度的前提下应力求减小桥壳的质量。

桥壳应结构简单、制造方便，有利于降低成本。在选择桥壳的结构型式时，需考虑道路车辆类型、使用要求、制造条件、材料供应等。

桥壳的结构型式

3.1二段可分式

整个桥壳有一个垂向结合面分为左/右两部分，每一部分均由一个铸件壳体和一个压入其外端的半轴套管组成。半轴套管与壳体用铆钉联接。

3.2三段可分式

中央部分(电驱驱动系统)和左/右两半均为铸件或钢管，而左/右两半壳与半轴套管也可用对焊联结，两侧半壳用螺栓固定在中央壳上。目前三段式主要应用同轴电桥的轻型轻卡等车辆。

3.3整体式桥壳

整体式桥壳的特点是将整个桥壳制成一个整体，桥壳犹如一整体的空心梁，其强度和刚度都比较好。这种结构的另一特点是桥壳与主减速器壳分作两体。

桥壳的受力分析与强度计算

选定桥壳的结构型式以后，应对其进行受力分析，选择断面尺寸，进行强度计算。

汽车驱动桥的桥壳是汽车上的主要承载构件之一，其形状复杂，而汽车的行驶条件如道路状况、气候条件及车辆的运动状态等又是千变万化，因此要精确的计算汽车行驶是作用于桥壳各处应力的大小是很困难的。过去我国主要是靠对桥壳样品进行台架试验和整车行驶试验来考核其强度及刚度。

在通常情况下，在设计桥壳时多采用常规设计方法，这时将桥壳看成简支梁校核某特定断面的最大应力值。

日本企业对驱动桥壳的设计要求是在2.5倍满载时轴负荷的作用下，各断面(弹簧座处、桥壳与半轴套管焊接处、轮毂内轴承根部圆角处）的应力不应超过屈服极限。

推荐采用：计算时将桥壳复杂的受力状况简化成三种典型的计算工况，它与半轴强度计算的三种载荷工况相同，即当车轮承受最大铅锤力时、车轮承受最大切向力、车轮承受最大侧向力时，只要在这三种载荷工况下桥壳的强度得到保证，就认为该桥壳在汽车各种行驶条件下是可靠地。

桥壳犹如一空心横梁，两端经轮毂轴承支承于车轮上，在钢板弹簧座处桥壳承受汽车的簧上载荷，而沿着左/右轮胎的中心线、地面给轮胎以反力G2/2（双胎时则沿双胎之中心),桥壳则承受此例与车轮重力g之差值。

关于桥壳在钢板弹簧附近的危险断面的形状，主要由桥壳的结构型式和制造工艺来确定。例如对于铸造整体式桥壳，由于采用了铸造工艺，所以可将弹簧附件的断面设计成垂向抗弯强度较好的矩形管状断面。

在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算

道路车辆在不平路面上高速行驶时，桥壳除承受静止状态下那部分载荷外，还承受附加的冲击载荷。在这两种载荷总的作用下，桥壳所产生的弯曲应力：

σwd=kdσwjMPa

式中：

kd：动载荷系数，对轿车、客车取1.75，对载货汽车取2.5，对越野汽车取3.0σwj：桥壳在静载荷下的弯曲应力MPa

汽车最大牵引力行驶时的桥壳强度计算

为使计算简化，不考虑侧向力，仅按汽车汽车做直线行驶的情况进行计算，另从安全系数方面作适当考虑。

式中：

Ga：汽车满载静止与水平路面时给地面的总载荷Hr：汽车质心高度

汽车紧急制动时的桥壳强度计算

设地面对后驱动桥左/右车轮的垂向反作用力Z2L、Z2R相等，则：

式中：

φ：驱动车轮与路面的附着系数m2＇后驱动桥计算用的汽车紧急制动时的质量转移系数

汽车受最大侧向力时的桥壳强度计算

当汽车满载、高速急转弯时，则会产生一个作用于汽车质心处的相当大的离心力。汽车也会由于其他原因而承受侧向力。

当车辆所承受的侧向力达到地面给轮胎的侧向反作用力的最大值即侧向附着力时，汽车处于侧滑的临界状态，侧向力一旦超过侧向附着力，汽车则侧滑。

因此汽车驱动桥的侧滑条件为：

式中：

P2：驱动桥所受的侧向力NY2L、Y2R：地面给左/右驱动车轮的侧向反作用力NG2：汽车满载静止于水平路面时驱动桥给地面的载荷Nφ1：轮胎与地面间的侧向附着系数由于汽车产生纯粹的侧滑，因此计算时可以认为地面给轮胎的切向反坐里(例如驱动力或制动力）为零。

4同轴桥性能参数及整车性能初步验算——大地和GMTA同轴电桥

指标：最大转速

指标值：rpm说明：电机转速rpm，最高车速km/h，转速升级后：电机转速10rpm，系统最高车速按km/h

指标：最大扭矩

指标值：Nm说明：对于2.5T整车，11速比，最大爬坡度可达到27%

指标：最大速比

指标值：11说明：平台产品的最大速比，则需要进一步增加中心距

指标：额定轴荷

指标值：1.5-2T说明：可以匹配总重量在3T以下的所有非独立悬架车型

指标：额定制动力矩

指标值：Nm说明：一般主机厂配置和装配制动器

指标：P档机构

指标值：不带说明：未预留P档机构安装空间，P档机构一套成本接近元

电驱动桥涵盖了总质量1.8T-3T的微型面包车、后驱1.5L以下的MPV和微型卡车。

5电机选型及控制器参数选型

控制电压：额定电压12V，工作电压范围6V-18V；8-18V：正常响应扭矩，6-8V:CAN通信正常。静态功耗：额定电压下≤1mA，具有软硬件唤醒功能通讯方式：CANBUSHardwire外形尺寸：mm*mm*98mm；mm*mm*mm（包含所有附件）重量：≤6kg冷却方式：液冷形式，水/乙醇（50%/50%）；冷却液流量≥10L/min控制器工作环境温度：-40℃—75℃储存温度：-40℃~+℃防护等级：控制器防护等级IP67振动：产品能经受X、Y、Z三个方向的扫频振动和随机振动试验额定输入电压：VDC工作电压范围：VDC–VDC额定电流：A峰值输出电流：A额定功率：40KW峰值功率：80KW最高输出频率：Hz转矩响应时间：零转矩-额定转矩≤50mS最高效率/区域：1、峰值效率：98%以上；2、高效区（≥80%）：占比80%以上

6电机选型及控制器参数选型

本体尺寸（mm）：Ф*额度电池电压（Vdc）：持续电流（A）：94峰值电流（A）：持续转矩（Nm）：72峰值转矩（Nm）：持续功率（kW）：30峰值功率（kW）：60基速（rpm）：最高转速（rpm）：峰值效率（%）：95极数：8绝缘等级：H冷却液额定流量（L/min）：12液冷电机冷却水道水阻（额定流量）：12L/min防护等级IP：67堵转转矩（Nm）：

7可靠性-齿轮强度设计——可靠性-轴承强度设计

齿轮强度设计

GMTA20

接触疲劳：1.（第一级减速齿轮）弯曲疲劳：1.（第一级减速齿轮）

国外某批量销售产品

接触疲劳：1.（第一级减速齿轮）弯曲疲劳：1.（第一级减速齿轮）

轴承强度设计

GMTA20

第一轴（左，h）；第二轴（左，h）：

国外某批量销售产品

第一轴（左，h）；31第二轴（左，h）：

备注：

考虑到微面车型使用过程中可能出现超载的情况，将齿轮的设计安全系数做了相应的加强。考虑到微面车型使用过程中可能出现超载的情况，将轴承的设计安全系数做了很大的加强，确保可靠性。

8可靠性-结构强度与刚度

9关键部件重量及总重量分析

垂直动力布置（直驱）：.5Kg垂直动力布置（电机+减速器）：.5Kg平行轴（“y”嘴桥）电驱桥：Kg同轴电驱桥：Kg

因为电机机座的壳体镶嵌到车桥本体中，需要考虑壳体的强度，因此壳体不能选择铝合金，重量相对于Y嘴桥偏重一些，比传统中置后驱的重量略轻。

10样机性能验证-噪声测试

减速器阶次噪声和花键冲击噪声优于对标产品。

11样机性能验证-传动系统耐久性测试

12产线建设及量产计划