中文科技期刊数据库(全文版) 工程技术 2020 年 9 月 149 浅析新能源汽车轴承设计 蔡世英 耿 康 郑得印 无锡市利钧轴承有限公司，江苏 无锡 214000 摘要：下文立足于我国新能源汽车发展实际情况，首先分析了我国新能源汽车驱动电机的主要特征，然后简要论述了新能源汽车驱动电机轴承研发方向以及理念，最后根据新能源汽车驱动电机轴承失效成因提出了相应的设计对策以及思路。 关键词：新能源汽车；轴承设计；设计思路 中图分类号：U469.7 文献标识码：A 文章 编 号： 自 2014 年起，在国家政策的推动下，我国新能源汽车快速发展，数年时间，我国新能源汽车迎来了一个光明的...

　　中文科技期刊数据库(全文版) 工程技术 2020 年 9 月 149 浅析新能源汽车轴承设计 蔡世英 耿 康 郑得印 无锡市利钧轴承有限公司，江苏 无锡 214000 摘要：下文立足于我国新能源汽车发展实际情况，首先分析了我国新能源汽车驱动电机的主要特征，然后简要论述了新能源汽车驱动电机轴承研发方向以及理念，最后根据新能源汽车驱动电机轴承失效成因提出了相应的设计对策以及思路。 关键词：新能源汽车；轴承设计；设计思路 中图分类号：U469.7 文献标识码：A 文章 编 号： 自 2014 年起，在国家政策的推动下，我国新能源汽车快速发展，数年时间，我国新能源汽车迎来了一个光明的发展前景。宏观来看，截止 2017 年年底，受益于一二线城市限牌限购政策、三四五线城市及农村地区代步需求增加，新能源乘用车 2017 年销量 56.5 万辆，增速达 69%。其中销量超过 10 万辆的有比亚迪和北汽星空体育科技有限公司两家，比亚迪销量 11.4 万辆，市占率 20.43%，北汽新能源销量 10.45 万辆，市占率 18.55%。2018 年，各地新能源汽车的保有量持续上升，2019年，由于受到政策补贴下滑与大批量国五燃油车的抛售等因素的影响，我国新能源汽车产量与销量首次出现下滑趋势。但是，北汽 EU 系列凭借着智能交互、续航里程等突出优势在市场上备受好评，2019 年销量突破十万辆。2020 年，各大厂商相继推出了诸多型号的新能源汽车，比如五菱宏光、宝骏等，均迎合当代年轻人需求，推出小巧且外观新颖的新能源汽车。从基础建设发展来看，近几年内，国内充电基础设施逐步完善，且成为全球建设公共充电设备快的国家之一。然而，从制造方面看，我国新能源汽车仍旧相对依赖进口轴承，这就在一定程度上制约了我国新能源汽车的进一步发展，提高了我国新能源汽车的制造成本。为迎合国家所倡导的绿色化、生态化发展政策，推动新能源汽车行业进一步发展，下文就以此为论述重点，简要阐述新能源汽车轴承的设计方案。 1 新能源汽车 驱动电机特征 相较于一般汽油、柴油汽车，新能源汽车具有以下特征：（1）启动扭矩大，加速度较快，具有良好的调速条件；（2）效率较高，高校区域较广；（3）瞬时功率相对较大，过载能力高于一般汽车；（4）体积更小、重量更轻；（5）机电控制模块集成度较高，且整合电机、减速器等设备[1] 。 2 新时代新能源汽车轴承的主要研发方向以及基本设计理念 （1）新能源汽车驱动电机轴承主要研发方向 从当前我国新能源汽车的研发情况来看，未来可预见一段时间内，我国新能源汽车驱动电机轴承会朝着以下方向研发：①一是进一步提高电机转速，应将最高转速 70 万-100万常态化；②能够适应复杂驾驶条件，具有良好的急变性能；③进一步降低电机能耗，以较低的功耗获得较大的启动力矩，并尽可能降低摩擦力；④降低汽车行驶过程中所产生的振动、噪音；⑤提高电机寿命，提高电机可靠性[2-3] 。 （2）新能源汽车驱动电机轴承主要研发理念 一般情况下，新能源汽车驱动电机轴承设计采用传统数学模型，确定传统的设计目标函数以及电机运作约束条件，根据传统系数取值方式以及传统部件结构设计方案，得出新能源汽车驱动电机轴承内部设计结构细节内容。就实际情况而言，新能源汽车驱动电机轴承因其性能较为特殊，且未来发展方向较为多元化，故必须打破传统的思维模式，从结构设计、系数取值、材料选择、热处理要求等多个方面取得创新[4] 。 笔者在本次文章中主要针对驱动电机前后端轴承的主要失效情况，分析轴承失效原因以及应对设计方法进行论述，由于新能源汽车驱动电机轴承具体运行工况千差万别，受篇幅限制，故本次文章就对该研究方向进行主要分析论述。 3 新能源汽车驱动电机轴承失效成因 一是因新能源汽车驱动电机轴承在运作过程中，轴承因做工产生热量，发热过载。这和新能源汽车驱动电机轴承轴承游隙选择不当，润滑介质选择不当，润滑状态不良、新能源汽车驱动电机轴承运作速度过高有直接关系。 二是新能源汽车驱动电机轴承安装方式不合理，导致汽车在运作过程中，致使轴承产生压痕或者磨损，轴承后期运转振动因此加大，噪音问题也因此越发突出[5] 。 三是新能源汽车驱动电机轴承振动、异响，该问题和新能源汽车驱动电机轴承游隙选择不当，配合加工精度不高有直接关系，同时也和新能源汽车驱动电机轴承材料选择不合理、内部润滑不达标有一定关系。 四是新能源汽车驱动电机轴承表面剥落，该问题和新能源汽车驱动电机轴承套圈材质选择不合理、表面处理不达标有直接关系，同时和润滑不当、润滑失效等问题也有直接关系。 五是新能源汽车驱动电机轴承保持架断裂，该问题主要是因为轴承材质存在较大问题，或者和轴承结构设计不当有一定关系。 4 新能源汽车驱动电机轴承思路 （1）低摩擦率设计 要想提高新能源汽车驱动电机轴承的转速，首要问题就是降低轴承在运作过程中产生的摩擦力。考虑到新能源汽车轴承所采用的深沟球轴承摩擦力矩和其中心径 Dpw 为反比，同时和球直径为反比，通过合理调整两个数值的具体取值，就可适当降低新能源汽车驱动电机轴承在运作过程中产生的摩擦力矩，并适当提高转动速度[6] 。 （2）优化表面设计 新能源汽车驱动电机轴承运动状态和其表面结构有着较为密切的关系，在优化设计方面，设计取值切忌参考传统模型，应将降低新能源汽车驱动电机轴承表面摩擦率为基本目标，提高轴承转速，同时降低在转动过程中所产生的能耗。同时，在条件允许的情况下，应找到结构创新方法。 （3）表面处理优化 应顺应材料学研究趋势，在表面涂层、离子注入方面寻找技术突破点，或直接提高新能源汽车驱动电机轴承表面耐磨性以及硬度，以获取更低的摩擦率，并视情况进行耐摩擦处理，改善轴承在运作过程中的表面应力状态，以尽可能延长轴承的使用寿命。 （4）设计密封结构 密封摩擦也是导致新能源汽车驱动电机轴承摩擦率增加的主要原因之一，密封结构设计对于提高轴承密封性能、降低摩擦率、提高轴承转速起着至关重要的作用。目前，许多先进的设计方案，更注重考虑新能源汽车驱动电机轴承的高温压差以及高速转动状态。但是新能源汽车驱动电机轴承在高速运动情况下，也有可能出现润滑脂脱出、漏脂等等问题。故应该合理考虑如何提高新能源汽车驱动电机轴承的密封性，提高其高温运作性能，避免轴承在高转速条件下受到磨损。 （5）优质材料选择 近几年国内的冶炼技术水平大幅度提升，各类金属含氧量大幅度降低，而新能源汽车驱动电机轴承制造成本却大幅度提升。从业者应认识到，轴承制造成本增加是必然趋势，根据传统的计算模型，应从材料选择方面来提高新能源汽车驱动电机轴承的硬度，提高轴承可靠性，降低其金属夹杂率，