【正文】 煉，送至電廠發(fā)電，經(jīng)充入電池，再由電池驅(qū)動汽車，其能量利用效率比經(jīng)過精煉變?yōu)槠?，再?jīng)汽油機(jī)驅(qū)動汽車高，因此有利于節(jié)約能源和減少二氧化碳的排量，正是這些優(yōu)點(diǎn)，使電動汽車的研究和應(yīng)用成為汽車工業(yè)的一個 “熱點(diǎn) ”。 電動汽車傳動裝置的特點(diǎn) 電動汽車傳動裝置的作用是將電動機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩傳給汽車的驅(qū)動軸，當(dāng)采用電動輪驅(qū)動時，傳動裝置的多數(shù)部件常?？梢院雎?。因為電動機(jī)可以帶負(fù)載啟動，所 以電動汽車上無需傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的離合器。因為驅(qū)動電機(jī)的旋向可以通過電路控制實(shí)現(xiàn)變換，所以電動汽車無需內(nèi)燃機(jī)汽車變速器中的倒檔。當(dāng)采用電動機(jī)無級調(diào)速控制時，電動汽車可以忽略傳統(tǒng)汽車的變速器。在采用電動輪驅(qū)動時，電動汽車也可以省略傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車傳動系統(tǒng)的差速器。 電動汽車 變速器的功用 (1)改變傳動比，滿足不同行駛條件對牽引力的需要，使發(fā)動機(jī)盡量工本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 作在有利的工況下，滿足可能的行駛速度要求。 在較大范圍內(nèi)改變汽車行駛速度的大小和汽車驅(qū)動輪上扭矩的大小。由于汽車行駛條件不同，要求汽車行駛速度和驅(qū)動扭矩能在很大 范圍內(nèi)變化。例如，在高速路上車速應(yīng)能達(dá)到 100km/h，而在市區(qū)內(nèi)，車速常在 50km/h 左右。空車在平直的公路上行駛時，行駛阻力很小，則當(dāng)滿載上坡時，行駛阻力便很大。而汽車發(fā)動機(jī)的特性是轉(zhuǎn)速變化范圍較小，而轉(zhuǎn)矩變化范圍更不能滿足實(shí)際路況需要。 (3)中斷動力傳遞，在 電 動機(jī)起動，怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，汽車換檔或需要停車進(jìn)行動力輸出時，中斷向驅(qū)動輪的動力傳遞。 (4)實(shí)現(xiàn)空檔，當(dāng)離合器接合時，變速箱可以不輸出動力。例如，可以保證駕駛員在 電動 機(jī)不熄火時松開離合器踏板離開駕駛員座位。 汽車變速器 是通過改變傳動比，適應(yīng)在起步、加速、行駛以及克服各種道路阻礙等不同行駛條件下對驅(qū)動車輪牽引力及車速不同要求的需要。通俗上分為手動變速器 (MT)，自動變速器 (AT)， 手動 /自動變速器，無級式變速器。 變速器能汽車倒擋行駛；利用空擋，中斷動力傳遞，能使汽車啟動行駛，怠速，提高速度等。本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第 2 章 電動汽車 動力 傳動系統(tǒng)匹配計算 汽車的動力性是指汽車在良好的路面上直線行駛時由汽車受到的縱向外力決定的，所能達(dá)到的平均行駛速 度。汽車是一種高效率的運(yùn)輸工具，運(yùn)輸效率的高低在很大程度上取決于汽車的動力性。所以，動力性使汽車各種性能中最基本、最重要的性能。 普通汽車的動力性能指標(biāo)包括最高車速、加速時間、和最大坡度。但對于電動汽車還必須包括續(xù)駛里程。 計算最高車速 ? ? ? ?? ?????? i nc os 2C dA u agmamafgmbmaF ?? dtduambma ）（ ?? ? (21) 其中 ： F? 為車輛行駛的總阻力， N； ma 為出去電池組的整車質(zhì)量， kg； ma =845kg； mb 為電池組質(zhì)量， kg； mb =400kg； f 為滾動阻力系數(shù)； f=； ? 為坡道角； ? =15%； Cd 為空氣阻力系數(shù)； Cd=； A 為迎風(fēng)面積； A=； ua 為行駛車速， km/h； ua=45； ? 為車輛旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)： 220221 mriiImrI Tgfw ?? ???? (22) 其中 ： fI 為飛輪轉(zhuǎn)動慣量 ， ?fI ； wI 為車輪轉(zhuǎn)動慣量 ， ?wI ； 0i 為主減速比 ， ?i ； FFt ?? maxnnm? 0 ?? irnu ma km/h 其中 ： Ft=主驅(qū)動電機(jī)一最大限流工作時車輛獲得的驅(qū)動力； 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 mn 為主驅(qū)動電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速， r/min； mn =3567rpm maxn 為主驅(qū)動電機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速， r/min； maxn =6000rpm r 為車輪半徑； r= 0i 為主減速比； ?i 車輛加速時間的計算 (23) 其中 ： 1v 加速行駛起始車速 m/h， 1v =0 2v 加速行駛終止車速 m/h， 2v =45 km/h 車輛爬坡的計算 由公式計算得： ? ? 22 fgmbmauCF adt ??? (24) ? ?? ?fi a r c t a na r c s i nt a nt a n ??? ? = % (25) 續(xù)駛里程的計算 ? ? 0embmamweEs bb ??? =113km (26) 其中 ： E 為電池組充滿電時的總能量， kw h， E=16kw h； e 為電動車輛單位里程能耗， kw h/kw； bw 為電池比能量， wh/kg， bw = wh/kg； 0e 為電動車輛行駛的比耗， kw h/ km 。 ? ? ? ?? ? avv udt duaACgfmbmaFmbmat ? ????? 21 2?本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第 3 章 電動汽車 變速器設(shè)計方案及論證 電動汽車 變速器的要求： 正確選擇變速器的擋位數(shù)和傳動比，使之與 電動 機(jī)參數(shù)優(yōu)化匹配，以保證 電動 汽車具有良好動力性能； 1）保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟(jì)性。 2）設(shè)置空擋，用來切斷發(fā)動機(jī)動力向驅(qū)動輪的傳輸。 3）設(shè)置倒檔，使汽車能倒退行駛。 4）設(shè)置動力輸出裝置，需要時能進(jìn)行功率輸出。 5）換擋迅速，省力，方便。 6）工作可靠。汽車行駛過程中，變速器不得有跳擋，亂擋以及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。 7）變速器應(yīng)當(dāng)有高 的工作效率。 8）變速器的工作噪聲低。 除此以外，變速器還應(yīng)當(dāng) 達(dá)到 輪廓尺寸和質(zhì)量小，制造成本低，維修方便 的目標(biāo) 。滿足汽車有必要的動力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，這與變速器的檔數(shù)，傳動比范圍和各擋傳動比有關(guān)。汽車工作的道路條件越復(fù)雜，比功率越小，變速器的傳動比范圍越大。近年來，變速器操縱機(jī)構(gòu)有向自動操縱方向發(fā)展的趨勢。 為滿足以上使用性能要求，本變速器采用有級式變速器。變速器由變速傳動機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)構(gòu)成。變速器傳動機(jī)構(gòu)包括換擋齒輪、傳動齒輪、傳動軸。實(shí)現(xiàn)操作需要避免、避免沖擊布置的同步器，操縱機(jī)構(gòu)還要求有自鎖和互鎖裝置。轎 車多采用兩軸式變速器，貨車多采用三軸式變速器。同步器設(shè)計采用鎖環(huán)式同步器。 變速器設(shè)計方案論證 1） 傳動機(jī)構(gòu)布置方案分析 變速器傳動機(jī)構(gòu)有兩種分類方法。根據(jù)軸的形式不同，分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式（常配合行星齒輪傳動）兩類。固定軸式又分為兩軸式，中間本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 軸式，雙中間軸式變速器。固定軸式應(yīng)用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動的汽車上，中間軸式變速器 多用于發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動的汽車上。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機(jī)械式變速器。與中 間軸式變速器比較，兩軸式變速器有結(jié)構(gòu)簡單，輪廓尺寸小，布置方便 。 此外，因為其經(jīng)過 一對齒輪嚙合傳遞動力，故傳動效率高同時噪聲也低。三軸式變速器與兩軸式相比各擋多了一對齒輪傳動，因而傳遞機(jī)械效率低噪聲大。所以選擇 本設(shè)計 兩軸式雙擋變速器。 2) 變速器主要參數(shù)的選擇 (1) 檔數(shù) 增加變速器的檔數(shù)能改善汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)性。檔數(shù)越多，變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，并且是尺寸輪廓和質(zhì)量加大。同時操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時換檔頻率也增高。 由于電動汽車的發(fā)展起步晚，受技術(shù)限制所以選用兩擋變速箱 ，倒擋由電機(jī)反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。 (2) 傳 動比范圍 變速器的傳動比范圍是指變速器最低檔傳動比與最高檔轉(zhuǎn)動比的比值。 轉(zhuǎn)動比范圍的確定與選定的發(fā)動機(jī)參數(shù)，汽車的最高車速和使用條件等因素有關(guān)。 (3) 中心距 A 對 兩 軸式變速器 ,是 輸入 軸與第二軸之間的距離 稱 為變速器中心距 .其大小不僅對變速器的外形尺寸 ,體積和質(zhì)量大小 ,而且對輪齒的接觸強(qiáng)度有影響。中心距越小，齒輪的接觸應(yīng)力大，齒輪壽命短。最小允許中心距當(dāng)有保證齒輪有必要的接觸強(qiáng)度來確定。 3) 各檔齒輪齒數(shù)的分配 在初選中心距，齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可更據(jù)變速器的檔數(shù)，傳動比和傳動方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。 兩 檔變速器為例，說明分配齒數(shù)的方法。盡可能使各檔齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該不是整數(shù) 。 4) 變速器的設(shè)計與計算 (1) 齒輪的損壞形式 輪齒折斷，齒面疲勞剝落，移動換檔齒輪端部破壞。 輪齒折斷分兩種：輪齒受足夠大的沖擊載荷作用，造成輪齒彎曲折斷；輪齒再重復(fù)載荷作用下齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴(kuò)展深度逐漸加大，然后出現(xiàn)彎曲折斷。前者在變速器中出現(xiàn)的很少，后者出現(xiàn)的多。 (2) 齒輪強(qiáng)度計算 與其他機(jī)械行業(yè)相比，不同用途汽車的變速器齒輪使用田間仍是相似 的。此外，機(jī)車變速器齒輪用的材料，熱處理方法，加工方法，精度級別，本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 支承方式也基本一致。如汽車變速器齒輪用低碳鋼制作，采用剃赤和磨赤精加工 ，齒 輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度為 JB179—83， 6級 和 7 級。 5) 軸承的選擇 變速器軸承常采用圓柱滾子軸承，球軸承，滾針軸承，圓錐滾子軸承，滑動軸套等。至于何處應(yīng)當(dāng)采用何種軸承，是受結(jié)構(gòu)限制并隨所承受的載荷特點(diǎn)不同而不同。 汽車變速器結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，采用尺寸大些的軸承結(jié)構(gòu)受限制，常在布置上有困難。如變速器的第二軸前端支承在第一軸常嚙合齒輪的內(nèi)腔中，內(nèi)腔尺寸足夠時可布置圓柱滾子軸承，若空間不足則采用滾針軸承。變速器第一軸前端支承在飛輪的內(nèi)腔里，因有足夠大的空間長采用球軸承來承受向力。 6） 變速 器操縱機(jī)構(gòu) 根據(jù)汽車使用條件的需要，駕駛員利用變速器的操縱機(jī)構(gòu)完成選擋和實(shí)現(xiàn)換擋或退到空擋的工作。 變速器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)滿足如下主要要求：換擋時只能掛人一個擋位，換擋后應(yīng)使齒輪在全齒長上嚙合，防止自動脫擋或自動掛擋，防止誤掛倒擋，換擋輕便。 用于機(jī)械式變速器的操縱機(jī)構(gòu)，常見的是由變速桿、撥塊、撥叉、變速叉軸及互鎖、自鎖和倒擋鎖裝置等主要件組成，并依靠駕駛員手力完成選擋、換擋或退到空擋工作，稱為手動換擋變速器。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 3 IA maxA K T?第 4 章 變速器 各主要參數(shù)的設(shè)計計算及校核 主要參數(shù)設(shè)計 1)傳動比 范圍 變速器的傳動比范圍 是指變速器最低檔傳動比與最高檔轉(zhuǎn)動比的比值。 最高檔通常是直接擋，傳動比為 。有的變速器最高檔是超速檔，傳動比為 ~。本設(shè)計 選用直接檔， 傳動比為 1， 即減速比為 1。 m a x m a x m a x1 ( c o s s in )TT G f r????? (41) 可得經(jīng)傳動系輸出最小轉(zhuǎn)矩為 *m。 由 30 * 88 *1 .2 * 44 17 8gTi?? (42) 得到 gi? 。 所以，新設(shè)計 變 速器兩個檔位傳動比分別為 1 和 取 1 和 。 2）中心距的計算 中心距對變速器的尺寸及質(zhì)量有直接影響，所選的中心距、應(yīng)能保證齒輪的強(qiáng)度。 兩 軸式變速器的中心 距 A（ mm）可根據(jù)對已有變速器的統(tǒng)計而得出的經(jīng)驗公式初定： (43) 式中 K A中心距系數(shù)。對轎車， K A =~；對貨車， K A =~；對多檔主變速器， K A =~11；在此取 K A =。 式中 TI max 變速器處于一檔時的輸出扭矩： a xIm ????? ?gteax iTT N﹒ m 故可得出初始中心距 A=,取 60mm。 3）外型尺寸 變速箱的橫向外型尺寸，根據(jù)齒輪直徑以及換擋機(jī)構(gòu)的布置 初步確定。影響變速箱殼體軸向尺寸的因素有擋數(shù)、換擋機(jī)構(gòu)形式以及齒輪形式。 另外根據(jù)變速箱在電動汽車中的安裝空間來設(shè)計。 4）齒輪參數(shù) 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 (1)模數(shù) 齒輪模數(shù)是一個重要參數(shù)，并且影響它的選取因素有很多，如齒輪的強(qiáng)度、質(zhì)量、噪聲和工藝要求等。根據(jù)變速器用齒輪模數(shù)的范圍（ 見表 4表 42）及計算得本設(shè)計所用變速箱齒輪模數(shù)如下： 斜齒輪： a 33 ??? Tem n 根據(jù)汽車設(shè)計書 P91 的表格選擇第一系列的模數(shù)所以取 ?nm 直齒輪： 3?m 表 41 汽車變速器齒輪的法向模數(shù) mm 車型 乘用車的發(fā)動機(jī)排量 V/L 貨車的最大總質(zhì)量 ma/t V V ma Ma 模數(shù) ma/mm ~ ~ ~ ~ 表 42 汽車變速器常用的齒輪模數(shù) mm 第一系列 第二系列 (2)齒形、壓力角 α、螺旋角 β 和齒寬 b 汽車變速器齒輪的齒形、壓力角、及螺旋角按表 43 選取 。 表 43 汽車變速器齒輪的齒形、壓力角與螺旋角