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      3. 一文了解新能源汽車電驅動總成制造技術

        2024-05-07 09:58:15·  來源:ATC汽車技術平臺
         

        隨著時光的流轉,電驅動總成在技術的驅動下不斷地演進和改進。其發展的核心理念在于實現輕量化、高速化、低噪聲以及一體化的目標。在追求輕量化的道路上,工程師們不斷探索新的材料和設計理念。碳纖維、鋁合金等輕量化材料逐漸被廣泛應用,同時,通過優化設計,如采用新型的空氣動力學設計和模塊化設計,使得電驅動總成的重量得以大幅減輕。這樣的輕量化設計不僅提高了能源利用率,也使得電動汽車的續航里程得到了顯著提升。



        一體化壓鑄


        三電系統通常占據新能源汽車質量的30%~40%,因此,三電系統是新能源汽車輕量化的主要方向。相比傳統汽車,新能源汽車的三電系統將導致整車質量增加,三電系統會額外增加200~300kg的質量。新能源汽車動力總成系統比傳統燃油車重1.5~4.0倍。目前,三電系統的電子殼體、電動機殼體、電控殼體、電池構件及電池箱都使用的是鋁壓鑄產品。



        強力珩齒


        電動車對電動機的要求極高,轉速范圍在15000~30000轉/分,噪聲限制NVH也極為嚴格。此外,動力齒輪需要達到4~5級的精度,波紋度和表面粗糙度也要非常高。為了滿足這些要求,必須采用強力珩齒工藝。這種工藝的特點是機床對于磨齒具有更小的退刀間隙,齒面加工為魚刺紋,不同于傳統磨齒的直線型紋路。此外,強力珩齒工藝具有更好的NVH特性,能夠有效降低噪聲,適合用于高速旋轉的電動機軸。



        行星齒輪


        錐齒輪結構與傳統的差速器差異很大,采用行星齒輪可實現小型化。多個外部齒輪繞著中間齒輪旋轉,行星齒輪承載能力強、體積小,多個行星齒輪相互配合作用,每個齒輪傳動之間的效率損失只有3%,幾乎無反沖。行星齒輪的結構如下圖所示行。星齒輪的加工工藝流程為:鍛造、車削、強力刮削、熱處理、磨孔珩孔、平面磨、珩齒、清洗。



        切削技術


        電動機是新能源汽車的核心部件,其制造要求高精度、高效率和高可靠性,特別是切削精度直接影響汽車的質量。許多刀具企業針對驅動電動機殼提供了整體解決方案,例如森泰英格的鏜刀,采用合金鋼整體輕量化設計,刀體質量控制在18kg以內,多臺階PCD導條式可調鏜鉸刀,多切削刃,內冷設計。相較于單刃鏜刀,其效率提高了6倍以上。此外,森泰英格自主研發了可轉位強力車齒刀,采用高剛性精密定位接口技術和復合基多熵納米涂層技術,使刀片耐磨性更好,壽命更長。電動機軸花鍵的加工方法多種多樣,過去主要采用車削、銑削、滾切和磨削等加工方法。滾軋刀通過數控機床進給,其優點在于刀具可以在任意位置切入工件,而不像傳統的搓齒工藝受齒條長度的限制。


        隨著電驅動的一體化,電動機軸最受歡迎的加工方式還是冷擠壓成形工藝,因為冷擠壓的工件尺寸準確、強度高。從生產廠家的角度來說,冷擠壓工藝節約材料,生產效率高,適用面廣。



        總體來說


        當前,電動機驅動系統呈現出多樣化的發展態勢。美國傾向于采用交流感應電流電動機,其優點在于結構簡單、可靠且質量輕,然而控制技術較為復雜。日本則采用永磁直流電動機,具有效率高、質量小的好處,但成本較高,且在高溫環境下退磁抗震性能較差。德國和英國正在大力開發開關磁阻電動機,其優點在于結構簡單、可靠且成本低,但缺點是質量較大,易產生噪聲。


        未來電驅動系統的發展趨勢有以下幾方面:一是將加入更多功率電子,形成多合一集成化,以三電域控制器實現智能化;二是熱管理系統的集成化;三是SiC、GaN三代半導體在功率器件中逐漸應用,實現電驅動系統高壓化。此外,隨著產品的高速、高性能、一體化及輕量化發展,對工藝產生了新的要求,對加工精度和刀具壽命也將帶來巨大的挑戰。


         
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