【正文】 月 [24] 蔡炳炎 .機械式汽車變速器速 比優(yōu)化設(shè)計及扭轉(zhuǎn)振動分析 [J].武漢：武漢理工大學碩士學位論文 .2020 [25] 汽車工程手冊編輯委員會編 .汽車工程手冊 [M]：基礎(chǔ)篇 .北京：人民交通出版社， 2020 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 致 謝 本文主要闡述了 電動汽車兩擋 變速器的設(shè)計 及傳動系統(tǒng)的匹配設(shè)計。 本次設(shè)計的 變速器，在保證零件的 強 度、剛度、使用壽命等條件下，以減少重量和體積作為目標，運用材料力學軸、軸承等參數(shù)進行校核與優(yōu)化，將對汽車動力性和燃料經(jīng)濟性有所改善，使換擋輕便，沖擊噪聲小，提高設(shè)計效率，具有實際應(yīng)用意義。并且生產(chǎn)周期長，方法上依然沿襲傳統(tǒng)設(shè)計方法。變速器的優(yōu)劣是決定汽車整車性能的重要因素。 圖 端蓋簡圖 1 圖 端蓋簡圖 2 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 第 10 章 結(jié) 論 變速器用來改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步，爬坡，轉(zhuǎn)彎，加速等各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時使發(fā)動機再最有利工況范圍內(nèi)工作。齒輪軸的毛坯均應(yīng)選用 45 號鋼 (如圖 )。因此，殼體一側(cè)有加油口，殼體底部有放油塞，油面高度即由加油口控制。為了防止?jié)櫥蛷牡诙S后端流到中央制動器的工作表面上，在變速器后蓋內(nèi)也裝有橡膠油封，并在各軸承蓋、后蓋、上蓋等集合面間裝入密封紙墊。 本設(shè)計 選用的 軸承 符合國家標準規(guī)定的系列，同時包括軸的直徑， 以齒輪作為選取軸承的標準，因為軸承是標準件。二軸前采用內(nèi)徑 20mm，外徑 50mm，厚 14mm 深溝球軸承。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 第 6 章 變速器軸承 變速器軸承常用圓柱滾子軸承，球軸承，滾針軸承、圓錐滾針軸承、滑動軸套等，軸承在變速器中起支撐作用，其選擇需依據(jù)軸的直徑，公差配合，還要保證能夠軸向定位，饒徑向轉(zhuǎn)動。當移動中間撥叉軸 2 時，軸 2 兩側(cè)的內(nèi)鋼球從其側(cè)凹槽中被擠出，而兩外鋼球則分別嵌入兩根撥叉軸的側(cè)面凹槽中，因而將兩根撥叉軸剛性地鎖止在其空擋位置。當需要換擋時，駕駛員通過變速桿對撥叉軸施加一定的軸向力，克服自鎖彈簧的壓力而將自鎖鋼球從撥叉軸凹槽中擠出并推回孔中，撥叉軸便可滑過鋼球進行軸向移動，并帶動撥叉及相應(yīng)的接合套或滑動齒輪軸向移動，當撥叉軸移至其另一凹槽與鋼球相對正時，鋼球又被壓入凹槽，駕駛員具有很強的手感，此時撥叉所帶動的接合套或 滑動齒輪便被撥入空擋或被撥入另一工作擋位。大多數(shù)變速器的自鎖裝置都是采用自鎖鋼球?qū)懿孑S進行軸向定位鎖止。 另外，有些轎車和輕型貨車的變速器，將變速 桿安裝在轉(zhuǎn)向柱管上 。例如，上述的五擋變速器的 五個前進擋和一個倒擋用了三根撥叉軸，而東風解放 CAl091 的六擋變速器具有四根撥叉軸，其倒檔占一根撥 叉軸。變速器處于空擋時，各凹 槽在橫向平面內(nèi)對齊，叉形撥桿下端的球頭即伸人這些凹槽中。 撥叉軸的兩端均支承于變速器蓋的相應(yīng)孔中，可以軸向滑動。為此在操縱機構(gòu)中設(shè)有自鎖裝置。 變速器操縱機構(gòu)應(yīng)當滿足如下主要要求：換擋時只能掛入一個擋位，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。若零件未制成 ,可將這些零件分解為標準的幾何體 ,并按數(shù)學公式合成求出轉(zhuǎn)動慣量。為此，同步時間與車型有關(guān)，計算時可在下屬范圍內(nèi)選?。簩I車變速器高檔取 ~,低檔取 0~。 同步時間 同步器工作時，要連接的兩個部分達到同步的時間越短越好。 鎖止角 鎖止角選取的正確，可以保證只有在換檔的兩個部分之間角速度差達到零值才能進行換檔。～ 8176。 通常軸向泄油槽為 6～ 12個 ,槽寬 3～ 4mm。 同步環(huán)主要尺寸確定 同步環(huán)錐面上的螺紋槽 如果螺紋槽螺線的頂部設(shè)計得窄些，則刮去存在于摩擦錐面之間的油膜效果好。由黃銅合金與鋼材構(gòu)成的摩擦副，在油中工作的摩擦因數(shù)取為 。對錐面的表面粗糙度要求較高，用來保證在使用過程中摩擦因數(shù)變化小。鎖止角與錐面在設(shè)計時已作了適當選擇，錐面摩擦使得待嚙合的齒套與齒圈迅速同步，同時又會產(chǎn)生一種鎖止作用，防止齒輪在同步前進行嚙合。 相鄰 擋 位相互轉(zhuǎn)換時，應(yīng)該采取不同操作步驟的道理同本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 樣適用于移動齒輪換 擋 的情況，只是前者的待接合齒圈與接合套的轉(zhuǎn)動角速度要求一致，而后者的待接合齒輪嚙合點的線速度要求一致，但所依據(jù)的速度分析原理是一樣的。滑動齒套 1 和齒輪 3 分別與整車和變速器輸入軸轉(zhuǎn)動零件相連接。摩擦面相互接觸瞬間， 假如 齒輪 3 的角速度ω3，和滑動齒套 1 的角速度 ωl 不同，在摩擦力矩作用下鎖銷相對滑動齒套 1 轉(zhuǎn)動一個不大的角度，并占據(jù)鎖止位置。 變速器的換擋操作，尤其是從高擋向低擋的換擋操作比較復雜，而且很容易產(chǎn)生輪齒或花鍵齒間的沖擊。兩個旋轉(zhuǎn)速度不一樣齒輪強行嚙合必然會發(fā)生沖擊碰撞，損壞齒輪。常壓式同步器結(jié)構(gòu)雖然簡單，但有不能保證嚙合件在同步狀態(tài)下 (即角速度相等 )換擋的缺點，現(xiàn)已不用。 2F ～為齒輪齒寬在中間面上的徑向力。 確定軸的尺寸 變速器軸的確定和尺寸，主要依據(jù)結(jié)構(gòu)布置上的要求并考慮加工工藝和裝配工藝要求而定。 2） 齒輪接觸應(yīng)力 j? (421) 式中 j? 齒輪的接觸應(yīng)力（ MPa）； F 齒面上的法向力（ N）， ? ??? coscos1FF ? ； 1F圓周力在（ N）， dTF g21 ? ； ?節(jié)點處的壓力角（ 20176。在這里所選擇的齒輪材料為 45。但 不同用途汽車的變速器齒輪使用條件仍是相似的。 變位系數(shù) 1717 Z??? (48) 式中 Z 為要變位的齒輪齒數(shù)。 總變位系數(shù)越小，一對齒輪齒更總厚度越薄，齒根越弱，抗彎強度越低。 變速器齒輪是在承受循環(huán)負荷的條件下工作，有時還承受沖擊負荷。為保證各對齒輪有相同的中心距，此時應(yīng)對齒輪進行變位。高度變位齒輪副的缺點是不能同時增加一對齒輪的強度，也很難降低噪聲。采用變位齒輪，除為了避免齒輪產(chǎn)生根切和配湊中心距以外，它還影響齒輪的強度，使用平穩(wěn)性，耐磨性、抗膠 合能力及齒輪的嚙合噪聲。 取 111?Z ； 282 ?Z 。 通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來選定齒寬： 直齒 b=(~)m， mm b=8 3=24mm 斜齒 b=(~)m， mm b=7 = 第一軸常嚙合齒輪副齒寬的系數(shù)值可取大一些，使接觸線長度增加，接觸應(yīng)力降低，以提高傳動 的平穩(wěn)性和齒輪壽命。為此，中間軸上的全部齒輪一律去右旋，而第一軸和第二軸上的的斜齒輪去左旋，其軸向力經(jīng)軸承蓋由殼體 承受。在本設(shè)計中變速器齒輪壓力角 α 取15186。 重型車 同上 低檔、倒檔齒輪 176。 ～ 45176。 15176。 另外根據(jù)變速箱在電動汽車中的安裝空間來設(shè)計。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 =。 由 3 0 * 4 .3 8 8 * 1 .2 * 4 4 3 .3 1 7 8gTi?? (42) 得到 gi? 。 最高檔通常是直接擋，傳動比為 。 6） 變速 器操縱機構(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構(gòu)完成選擋和實現(xiàn)換擋或退到空擋的工作。至于何處應(yīng)當采用何種軸承，是受結(jié)構(gòu)限制并隨所承受的載荷特點不同而不同。 (2) 齒輪強度計算 與其他機械行業(yè)相比，不同用途汽車的變速器齒輪使用田間仍是相似 的。盡可能使各檔齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該不是整數(shù) 。中心距越小，齒輪的接觸應(yīng)力大，齒輪壽命短。 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 ，倒擋由電機反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。所以選擇 本設(shè)計 兩軸式雙擋變速器。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機械式變速器。 變速器設(shè)計方案論證 1） 傳動機構(gòu)布置方案分析 變速器傳動機構(gòu)有兩種分類方法。變速器傳動機構(gòu)包括換擋齒輪、傳動齒輪、傳動軸。汽車工作的道路條件越復雜，比功率越小，變速器的傳動比范圍越大。 7）變速器應(yīng)當有高 的工作效率。 4）設(shè)置動力輸出裝置，需要時能進行功率輸出。 計算最高車速 ? ? ? ?? ?????? i nc o s 2C d A u agmamafgmbmaF ?? dtd u ambma ）（ ?? ? (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? 7 0 ?? irnu ma km/h 其中 ： Ft=主驅(qū)動電機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)動電機的工作轉(zhuǎn)速， r/min； mn =3567rpm maxn 為主驅(qū)動電機的最高工作轉(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 int 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 。汽車是一種高效率的運輸工具，運輸效率的高低在很大程度上取決于汽車的動力性。 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。而汽車發(fā)動機的特性是轉(zhuǎn)速變化范圍較小，而轉(zhuǎn)矩變化范圍更不能滿足實際路況需要。 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。因為驅(qū)動電機的旋向可以通過電路控制實現(xiàn)變換，所以電動汽車無需內(nèi)燃機汽車變速器中的倒檔。電動汽車還可以充分利用晚間用電低谷時富余的電力充電，使發(fā)電設(shè)備日夜都能充分利用，大大提高其經(jīng)濟效益。 同時本設(shè)計對電動汽車的動力傳動系統(tǒng)進行了匹配設(shè)計計算，計算結(jié)果表明 達到性能要求。 電動汽車的變速器與普通變速器相比，其結(jié)構(gòu)有所不同。本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） I 摘 要 隨著石油資源的日益減少和環(huán)境保護要求的提高，電動汽車的發(fā)展越來越受到人們的重視，以往對于純電動汽車的研究主要集中在能量存儲系統(tǒng)，電驅(qū)動系統(tǒng)和控制策略的研究開發(fā)方面。 本設(shè)計的變速箱 采用 兩 軸式 兩 擋和鎖環(huán)式同步器換擋 ， 這種布置形式縮短了變速器軸向尺寸，在保證擋數(shù)不變的情況下，減少齒輪數(shù)目，從而使變速器結(jié) 構(gòu)更加緊湊。結(jié)論表明，變速器齒輪及各軸尺寸 達到 設(shè)計要求 ，齒輪及 各軸強度的校核滿足 強度 要求， 結(jié)構(gòu)合理。由于電力可以從多種一次能源獲得，如煤、核能、水力、風力等，解除人們對石油資源日見枯竭的擔心 。因為電動機可以帶負載啟動，所 以電動汽車上無需傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的離合器。 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?？哲囋谄街钡墓飞闲旭倳r，行駛阻力很小，則當滿載上坡時，行駛阻力便很大