新概念電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

1、manufacturing costs. in addition, the design uses a ftill floating axle, single-stage hypo id gears, bevel gear differential and the overall structure of the shell bridge.keyword: electric vehicle ； driving axle ； single reducerin； hypo id bevel gear ； power matching目錄第1章緒論11. 1電動(dòng)汽車的簡(jiǎn)介21. 2電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)31

2、. 3電動(dòng)汽車的特點(diǎn)5第2章電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配計(jì)算72. 1電動(dòng)汽車最高車速的計(jì)算72. 2車輛加速時(shí)間的計(jì)算82. 3車輛爬坡的計(jì)算 824續(xù)駛里程的計(jì)算 8第3章電動(dòng)汽車變速器設(shè)計(jì)方案及論證93. 1電動(dòng)汽車變速器的要求：93.2電動(dòng)汽車變速器的設(shè)計(jì)方案論證93. 2. 1電動(dòng)汽車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析93.2.2變速器主要參數(shù)的匹配103.2.3變速器齒輪齒數(shù)的設(shè)計(jì)103. 2. 4電動(dòng)汽車變速器設(shè)計(jì)與相關(guān)計(jì)算103.2.5變速器軸承的設(shè)計(jì)113. 2.6電動(dòng)汽車變速器的操縱機(jī)構(gòu)11第4章變速器各主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核124. 1主要參數(shù)設(shè)計(jì)124. 1. 1傳動(dòng)比范圍124. 1

3、.2中心距的計(jì)算124. 1.3外型尺寸134. 1.4齒輪參數(shù)134. 1.5齒輪齒數(shù)的確定144. 2齒輪強(qiáng)度計(jì)算174. 2. 1變速器屮直齒輪彎曲應(yīng)力174. 2.2變速器屮斜齒輪彎曲應(yīng)力184. 2.3變速器齒輪接觸應(yīng)力194.3確定軸的尺寸20第5章同步器的設(shè)計(jì)225. 1同步器的工作原理225.2同步器的種類和結(jié)構(gòu)235.3同步器的參數(shù)的確定235. 3. 1同步器的摩擦因數(shù)235. 3.2同步環(huán)主要尺寸設(shè)計(jì)23第6章變速器操縱機(jī)構(gòu)256.1對(duì)變速器操縱機(jī)構(gòu)的要求256. 2 直接操縱手動(dòng)換擋變速器256.3遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器 266.4 變速器自鎖、互鎖、倒擋鎖裝置266

4、.4. 1變速器自鎖裝置266. 4. 2變速器互鎖鎖裝置27笫7章零件的加工工藝287. 1齒輪軸加工工藝287. 2齒輪加工工藝297. 3端蓋加工工藝30第8章 新概念電動(dòng)汽車動(dòng)力性仿真318. 1動(dòng)力性仿真軟件318. 1. 1 advisor軟件的仿真界面318. 1. 2 advisor軟件的操作318. 2整車仿真試驗(yàn)328. 2. 1對(duì)車輛進(jìn)行最高車速試驗(yàn)328.2.2車輛的加速性能仿真338. 2. 3電動(dòng)汽車的爬坡性能試驗(yàn)338.2.4車輛的經(jīng)濟(jì)性能試驗(yàn)348.3對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力性仿真結(jié)果分析35第9章結(jié)論36參考文獻(xiàn)37致謝39附錄1計(jì)算程序40動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配程序40齒輪

5、校核程序 41齒輪參數(shù)計(jì)算程序42第1章緒論汽車驅(qū)動(dòng)橋（后橋）是汽車傳動(dòng)系的最后一個(gè)組成，其基木功用首先是降速， 增扭，改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，即增大由傳動(dòng)軸或直接從變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，將發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)出的扭矩合理的分配給左右驅(qū)動(dòng)車輪，以達(dá)到車輛行駛的目的；其次，驅(qū)動(dòng)橋還要 承受作用于路面或車身之間的垂直力，縱向力和橫向力，以及制動(dòng)力矩和反作用力矩 等。它是涉及到汽車性能和安全的關(guān)鍵部件之一。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器，差速器， 車輪傳動(dòng)裝置和橋殼組成山。對(duì)于輕型卡車來(lái)說(shuō)，要傳遞的轉(zhuǎn)矩較面包車和小轎車都要大得多，以便能夠以 較低的成本運(yùn)輸較多的貨物，但乂不同于輕型載貨汽車匹配的大功率發(fā)動(dòng)機(jī)，所以在 選擇功率較

6、適中的發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，這就對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)有較高的要求，而驅(qū)動(dòng)橋在傳動(dòng) 系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。隨著目前國(guó)際上石油價(jià)格的上漲，汽車的經(jīng)濟(jì)性日益 成為人們關(guān)心的話題，這不僅僅只對(duì)乘用車和輕型載貨汽車，對(duì)于輕型載貨汽車，提 高其燃油經(jīng)濟(jì)性也是各商用車生產(chǎn)商來(lái)提高其產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)法寶，因?yàn)檩p型 卡車所采用的發(fā)動(dòng)機(jī)都是比較大功率，大轉(zhuǎn)矩的，裝載質(zhì)量在3噸以下的載貨汽車的 發(fā)動(dòng)機(jī)，最犬功率在60kw左右，最大轉(zhuǎn)矩也在160n - m左右，百公里油耗是一般 都在7升左右。為了降低油耗，不僅要在發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)節(jié)上節(jié)油，而且也需要從傳動(dòng)系 中減少能量的損失。這就必須在發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出之后，在從發(fā)動(dòng)機(jī)一傳動(dòng)軸一驅(qū)

7、動(dòng) 橋這一動(dòng)力輸送環(huán)節(jié)屮尋找減少能量在傳遞的過(guò)程屮的損失。在這一環(huán)節(jié)屮，發(fā)動(dòng)機(jī) 是動(dòng)力的輸出者，也是整個(gè)系統(tǒng)的心臟，而驅(qū)動(dòng)橋則是將動(dòng)力轉(zhuǎn)化為能量的最終執(zhí)行 者。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)相同的情況下，采用性能優(yōu)良且與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配性比較高的驅(qū)動(dòng)橋 便成了有效節(jié)油的措施之一。所以設(shè)計(jì)新型的驅(qū)動(dòng)橋成為新的課題。目前國(guó)內(nèi)輕型車橋牛產(chǎn)企業(yè)也主要集中在安凱車橋廠、東風(fēng)襄樊車橋公司、濟(jì) 南橋箱廠、漢德車橋公司、重慶紅巖橋廠和中信車橋廠兒家企業(yè)。這些企業(yè)兒乎占到 國(guó)內(nèi)輕卡車橋90%以上的市場(chǎng)。同時(shí)，服務(wù)于新農(nóng)村建設(shè)的輕型商用車，包括多功能 沼氣服務(wù)車、流動(dòng)售貨車、鮮活魚(yú)運(yùn)輸車、鮮活牲畜運(yùn)輸車、農(nóng)藥噴灑車、雙排平板 自卸車等

8、設(shè)計(jì)后橋時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足如下基本要求：1）選擇適當(dāng)?shù)闹鳒p速比，以保證汽車在給定的條件下具有最佳的動(dòng)力性和燃油 經(jīng)濟(jì)性。2）當(dāng)兩驅(qū)動(dòng)車輪以不同的角速度傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)能將轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)且連續(xù)不斷（無(wú)脈動(dòng)） 地傳遞到兩個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪上；3）齒輪及其他傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小；4）具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受和傳遞作用于路面和車架或車身間的各種力 和力矩；在此條件下，盡可能降低質(zhì)量，尤其是簧下質(zhì)量，減少不平路面的沖擊載荷,提高汽車的平順性；5）外廓尺寸小，保證汽車具有足夠的離地間隙，以滿足通過(guò)性的要求；6）當(dāng)左右兩驅(qū)動(dòng)輪的附著系數(shù)不同時(shí)，應(yīng)能充分利用汽車的牽引力；7）在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有較高的傳動(dòng)效率，ii與懸架導(dǎo)向機(jī)

9、構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)；8）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，維修，調(diào)整方便。在本設(shè)計(jì)中還采用 t cad繪圖軟件分別進(jìn)行了工程圖的繪制，運(yùn)用cad繪制了、行星齒輪軸以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)半軸的零件圖，通過(guò)對(duì)cad的編輯工具與命令的運(yùn)用， 掌握了從cad基礎(chǔ)圖形的繪制一基礎(chǔ)零件的繪制一各類零件圖的創(chuàng)建與繪制的方 法，并且理解了機(jī)械圖繪制的工作流程，為今后更好的學(xué)習(xí)和掌握各種應(yīng)用軟件和技 能打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1. 1電動(dòng)汽車簡(jiǎn)介從廣義上來(lái)說(shuō)電動(dòng)汽車包括純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車等，本 文中主要以純電動(dòng)汽車來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。純電動(dòng)汽車是以車載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng) 車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車倆。電

10、動(dòng)汽車最早發(fā)明出來(lái)是英國(guó)人robert davidsson （羅伯特戴維森）在19世紀(jì) 1873年，制作了第一臺(tái)世界上最初的可供實(shí)用的電動(dòng)汽車。這與德國(guó)人gottlieb daimler （戴姆勒）和karl benz （卡爾本茨）發(fā)明汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車相比還早了 10 年以上。戴維森當(dāng)吋發(fā)明的電動(dòng)汽車是一輛載貨車，使用鐵、鋅、汞合金與硫酸進(jìn)行 反應(yīng)的一次性電池。隨著電池技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)汽車從1880年開(kāi)始，應(yīng)用了可以充 放電的二次性電池。一次性電池發(fā)展到二次性電池，這對(duì)于電動(dòng)汽車的發(fā)展來(lái)講可以 說(shuō)是一次重大的技術(shù)變革，很大地提高了電動(dòng)汽車需求量。在19世紀(jì)下半葉電動(dòng)汽 車成為了重耍的交通運(yùn)輸工具

11、，使電動(dòng)汽車在人類交通史上的占據(jù)了重要地位。十九 世紀(jì)九十年代英國(guó)倫敦和法國(guó)巴黎公共交通大多使用了電動(dòng)大客車，在當(dāng)時(shí)車用內(nèi)燃 機(jī)技術(shù)還沒(méi)有取得突破性進(jìn)展，技術(shù)還不成熟，生產(chǎn)的車用內(nèi)燃機(jī)普遍存在故障多， 行駛里程短，維修困難的毛病，相反，當(dāng)時(shí)的電動(dòng)汽車相比較卻有了較為成熟技術(shù)， 為大規(guī)模使用提供了條件。十九世紀(jì)末，電動(dòng)汽車在歐美國(guó)家特別盛行。僅1900年美國(guó)制造的電動(dòng)汽車就 多達(dá)一萬(wàn)五千多輛，而汽油機(jī)汽車不足一千輛。進(jìn)入二十世紀(jì)，隨著內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的不 斷完善和發(fā)展，特別是在美國(guó)福特汽車公司t型燃油汽車問(wèn)世以后，汽油機(jī)汽車得以 以流水線生產(chǎn)方式大規(guī)模制造，燃油汽車的生產(chǎn)成本大在降低，使內(nèi)燃機(jī)汽車開(kāi)始

12、普 及，因經(jīng)濟(jì)性能上的不足和技術(shù)的缺陷，致使電動(dòng)汽車與蒸汽機(jī)汽車被無(wú)情的歲月淘 汰或呈萎縮。導(dǎo)致電動(dòng)汽車發(fā)展的主要的困難是蒂電池的能量?jī)?chǔ)存技術(shù)遲遲不能從根本上解 決，單位重量的蓄電池儲(chǔ)存的能量太少，同時(shí)電動(dòng)車使用的電池成本居高不下，價(jià)格 較高，經(jīng)濟(jì)規(guī)模沒(méi)有形成，直接導(dǎo)致購(gòu)買價(jià)格貴，使用成本也不低，特別是超來(lái)超高 的油、電價(jià)格。同時(shí)電動(dòng)汽車的發(fā)展也與汽車用蓄電池的壽命密切相關(guān)。蓄電池技術(shù)的發(fā)展是電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵，經(jīng)過(guò)十多年的篩選，從性能指標(biāo)來(lái) 看，燃料電池、銀氫電池、鋰離子電池有較人發(fā)展前景，而目前應(yīng)用最普遍的是鉛酸 蓄電池，而普遍看好的氫銀電池，鋰離子和鋰聚合物電池。以上電池中氫鎳電池單位

13、重量?jī)?chǔ)存能量比鉛酸電池多一倍，其它性能也都優(yōu)于鉛酸電池。但目前價(jià)格為鉛酸電 池的4到5倍，現(xiàn)在各國(guó)正在從技術(shù)上進(jìn)行攻關(guān)讓它降下來(lái)。而鋰是質(zhì)量最輕、化學(xué) 特性十分活潑的金屬，從性能上來(lái)說(shuō)，單位重量的鋰離子電池儲(chǔ)能是鉛酸電池的三倍, 現(xiàn)在世界上鋰資源較豐富，價(jià)格也不很貴。隨著改革開(kāi)放和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，目前，我國(guó) 的鋰離子電池和銀氫電池的產(chǎn)業(yè)化均取得了較大的發(fā)展。在電動(dòng)汽車其它相關(guān)的技術(shù) 產(chǎn)業(yè)也都有了巨大的進(jìn)步，如：稀土永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)及其控制技術(shù)，交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 及其控制技術(shù)，整車能量管理系統(tǒng)和電池，快速充電技術(shù)及智能化，在整車設(shè)計(jì)方面 （輕量和低風(fēng)阻車身、低阻力輪胎、制動(dòng)能量回收）等等，這些技術(shù)的進(jìn)步

14、使電動(dòng)汽 車曰見(jiàn)完善和走向?qū)嵱没?。進(jìn)入二十一世紀(jì)，全世界的環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)超引起人們 的重視，我國(guó)城市的大氣污染非常嚴(yán)重，在主要的污染源中，汽車排放是主要原因之 一。目前，全球大氣污染最嚴(yán)重的20個(gè)城市之中我國(guó)城市占居一半。隨著汽車走進(jìn) 家庭，而我國(guó)的石油資源不足，每年己進(jìn)口大量的石油，這嚴(yán)重影響了我國(guó)整體的國(guó) 民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此在我國(guó)大力發(fā)展電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的意義重大，也是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和工 業(yè)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略考慮。1.2電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)通常來(lái)說(shuō)電動(dòng)汽車主要由機(jī)械系統(tǒng)（電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)）、完成既 定任務(wù)的工作裝置（電力控制系統(tǒng)）等組成。其中電動(dòng)汽車中電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)是 作為電動(dòng)汽車的技術(shù)核

15、心，是內(nèi)燃機(jī)汽車與電動(dòng)汽車的最大不同點(diǎn)。電力驅(qū)動(dòng)及控 制系統(tǒng)主要包括電源、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和調(diào)速控制裝置等部件組成。電動(dòng)汽車的其他裝 置基本與內(nèi)燃機(jī)汽車相同。1. 2. 1電動(dòng)汽車的電源電動(dòng)汽車的電源功用是為電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)提供電能。工作時(shí)電動(dòng)機(jī)把電 源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過(guò)傳動(dòng)裝置傳給驅(qū)動(dòng)車輪和工作裝置（有些是直接傳給 驅(qū)動(dòng)車輪和工作裝置）。目前，鉛酸蓄電池是在電動(dòng)汽車上應(yīng)用最廣泛的電源，但隨 著電動(dòng)汽車技術(shù)的發(fā)展，由于鉛酸蓄電池存在充電速度較慢，比能量較低，壽命較短 的缺點(diǎn)，被其他蓄電池所逐漸取代。其中在世界上主耍以發(fā)展鎳鋸電池、鈉硫電池、 鋰電池、飛輪電池、燃料電池等，這些新型電動(dòng)汽車

16、電源的應(yīng)用，為電動(dòng)汽車的發(fā)展 提供了廣闊的前景。1.2.2電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)汽車用驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功用是將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過(guò)傳動(dòng)裝置或肓 接驅(qū)動(dòng)車輪和工作裝置。由于直流串激電動(dòng)機(jī)具有“軟”的機(jī)械特性，非常符合汽車 的行駛特性要求。因此fi前直流串激電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)汽車上應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是直流電動(dòng) 機(jī)比功率小，存在換向火花、效率低，隨著電機(jī)技術(shù)和電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，勢(shì)必逐 漸被直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)(bcdm)、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(srm)和交流異步電動(dòng)機(jī)所取代 24o1. 2. 3驅(qū)動(dòng)電機(jī)的調(diào)速控制裝置驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置主要功用是控制電動(dòng)機(jī)的電流或電壓，完成電動(dòng)機(jī)的 旋轉(zhuǎn)方向和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的控制。最初

17、電動(dòng)汽車采用的電動(dòng)機(jī)是均是直流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的采用改變電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng) 線圈的匝數(shù)或串接電阻調(diào)速。隨著新技術(shù)不斷發(fā)展，現(xiàn)代新型的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)采 用了品閘管斬波調(diào)速技術(shù)。特別是采用交流電動(dòng)機(jī)及其變頻調(diào)速控制技術(shù)，使得電動(dòng) 汽車的制動(dòng)能量可以回收，新型的控制電路更加簡(jiǎn)單。1. 2. 4電動(dòng)汽車的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的功用是將汽車驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)矩通過(guò)聯(lián)接裝置傳 給汽車的驅(qū)動(dòng)軸，再由驅(qū)動(dòng)車軸傳導(dǎo)到驅(qū)動(dòng)花。但采用電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)的汽車上，這些常 用的傳動(dòng)系統(tǒng)裝置采用的多數(shù)部件多數(shù)可以忽略。汽車用電動(dòng)機(jī)與變通內(nèi)燃機(jī)的不同 之處在于電動(dòng)機(jī)能夠帶負(fù)載啟動(dòng)，因此電動(dòng)汽車上就不需要安裝離合器裝置了。而汽

18、車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以通過(guò)電路控制實(shí)現(xiàn)變旋轉(zhuǎn)方向的轉(zhuǎn)變，這樣電動(dòng)汽車也不需要在變 速器中專門設(shè)計(jì)安裝倒檔裝置。如果汽車驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)使用無(wú)級(jí)調(diào)速控制裝置時(shí)，電動(dòng) 汽車則完全不需要設(shè)計(jì)安裝汽車的傳統(tǒng)變速器機(jī)構(gòu)。同地在采用電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽 車上，一般內(nèi)燃機(jī)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的差速器也可以省略。1. 2. 5工程電動(dòng)汽車的工作裝置一般在工業(yè)用電動(dòng)汽車上為完成一定的作業(yè)要求而專門設(shè)置了一些特種用途的 工作裝置，這些工作裝置通常由一些液壓系統(tǒng)或其它系統(tǒng)組成，比如：工程上用的電動(dòng)叉車的工作裝置（起升系統(tǒng)、貨叉起升系統(tǒng)、門架傾斜系統(tǒng)）等。1.2.6電動(dòng)汽車的行駛系統(tǒng)電動(dòng)汽車的行駛系統(tǒng)的功用是將汽車電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)力矩通過(guò)傳動(dòng)

19、系統(tǒng)傳導(dǎo)到車 輪后，利用車輪與地面的附著力和摩察力，使汽車行走。這樣的機(jī)構(gòu)與一般汽車的行 駛裝置構(gòu)成是相同的，都是由輪胎、車輪和汽車懸架系統(tǒng)等組成。1. 2. 7電動(dòng)汽車的制動(dòng)系統(tǒng)一般電動(dòng)汽車的制動(dòng)系統(tǒng)同燃油汽車基本一樣，用來(lái)完成汽車的停車或減速， 電動(dòng)汽車制動(dòng)裝置由汽車制動(dòng)器操縱裝置及制動(dòng)器組成。另處除了機(jī)械制動(dòng)裝置外， 在電動(dòng)汽車上，還設(shè)計(jì)了電磁制動(dòng)裝置，主要是利用驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的控制電路實(shí)現(xiàn)電動(dòng) 機(jī)的發(fā)電運(yùn)行，這樣可以把汽車減速制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量為蓄電池充電，這樣就實(shí)現(xiàn)了 能量的再生利用。1. 2. 8電動(dòng)汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動(dòng)汽車的轉(zhuǎn)向裝置基本上與普通汽車的轉(zhuǎn)向裝置是一樣的，也是由方向盤、 轉(zhuǎn)向

20、機(jī)、汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和汽車轉(zhuǎn)向輪等部件組成。駕駛員在行駛時(shí)作用在方向盤上的 轉(zhuǎn)向力，通過(guò)汽車的一系列轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)讓汽車轉(zhuǎn)向輪傳動(dòng)一定的角度，從而實(shí)現(xiàn)汽車的 轉(zhuǎn)向?，F(xiàn)代汽車多數(shù)為前輪為轉(zhuǎn)向輪，但在工業(yè)中用的電動(dòng)叉車則多數(shù)是后輪轉(zhuǎn)向。 常見(jiàn)的電動(dòng)汽車的轉(zhuǎn)向裝置通常采用液壓轉(zhuǎn)向、機(jī)械轉(zhuǎn)向和液壓助力轉(zhuǎn)向等類型。1. 3電動(dòng)汽車的特點(diǎn)純電動(dòng)汽車自身不會(huì)有有害氣體排放到大氣中，包括其所所耗電量換算成因發(fā) 電而導(dǎo)致的排放，電動(dòng)汽車自身附件中主要污染物是硫元素，其它很少。和比其它能 源的車輛，電廠排出污染可集中控制消除。電動(dòng)汽車的初期購(gòu)買時(shí)投入大，但由于其 保養(yǎng)維修費(fèi)用極低，使用成本比燃油汽車低很多，根據(jù)正常電動(dòng)汽車

21、的使用年限折算 成整車成本，會(huì)低于內(nèi)燃機(jī)汽車使用成本。再加上電動(dòng)汽車蓄電池充電吋一般會(huì)選在 夜間或其它休息時(shí)間，這樣就可以在用電低谷時(shí)利用富余的發(fā)屯量，從而使發(fā)電設(shè)備 的整體使用性能得到提高，社會(huì)整體經(jīng)濟(jì)效益也能有很大提高。根據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)的相關(guān) 研究表明，汽車電能整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程（原油開(kāi)采、運(yùn)輸、粗煉，送至電廠發(fā)電、充入電 池、驅(qū)動(dòng)汽車），這個(gè)過(guò)程中能量的利用率比燃油汽車使用燃油的利用率要高很多。 因此有利于節(jié)約能源，減少污染物的排量，從以上這些特點(diǎn)來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車的研究和 應(yīng)用將成為整個(gè)汽車工業(yè)的重要領(lǐng)域。其主要優(yōu)點(diǎn)是：1.3. 1電動(dòng)汽車噪聲和污染少新概念的純電動(dòng)汽車沒(méi)有一般內(nèi)燃機(jī)汽車工作時(shí)產(chǎn)生的

22、人量廢氣，從而不會(huì)產(chǎn) 生普通內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生那樣的排氣污染，極人的有利于潔凈空氣和保護(hù)環(huán)境。一般來(lái)說(shuō)。 現(xiàn)代社會(huì)上所使用的內(nèi)燃機(jī)汽車其主要有害氣體是碳?xì)浠衔铩?氧化碳及氮氧化合 物、微塵顆粒、臭氣等，或由其產(chǎn)生的酸霧酸雨及光化學(xué)煙霧。電動(dòng)汽車所使用的驅(qū) 動(dòng)電機(jī)也比內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的噪聲小。1. 3. 2電動(dòng)機(jī)的能源利用率高，來(lái)源多現(xiàn)代電動(dòng)汽車在能源效率方面已超過(guò)汽油機(jī)汽車。有些研究表明，同樣的原油 經(jīng)過(guò)粗煉，送至電廠發(fā)電，經(jīng)充入電池，再由電池驅(qū)動(dòng)汽車，其能量利用效率比經(jīng)過(guò) 精煉變?yōu)槠停俳?jīng)汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車高，因此有利于節(jié)約能源和減少二氧化碳的排量。相比燃油汽車來(lái)講，電動(dòng)汽車所使用的電能來(lái)源廣泛，可充分利

23、用綠色能源或 再生能源。1. 3. 3結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單使用維修方便電動(dòng)汽車較內(nèi)燃機(jī)汽車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，突岀表現(xiàn)在汽車的動(dòng)力系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)中， 這兩大系統(tǒng)在燃油汽車中所占比例很重，而電動(dòng)汽車則由驅(qū)動(dòng)電機(jī)替代了燃油發(fā)動(dòng) 機(jī)，減少了燃油和空氣供給系統(tǒng)，體積也大為減小。傳動(dòng)系統(tǒng)中的離合器等裝置在電 動(dòng)汽車上也取消了。因此電動(dòng)汽車的維修保養(yǎng)工作量也大為減小。當(dāng)釆用交流感應(yīng)電 動(dòng)機(jī)時(shí)，電機(jī)無(wú)需保養(yǎng)維護(hù)，更重要的是電動(dòng)汽車易操縱。1.3.4電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程短由于電動(dòng)汽車技術(shù)還不完善，蓄電池的壽命短，儲(chǔ)能量小等缺點(diǎn)，一次充電后 行駛里程短。但從發(fā)展的角度看，特別是隨著國(guó)際能源危機(jī)開(kāi)始顯現(xiàn)，電動(dòng)汽車會(huì)逐 漸替代燃油汽車而得到

24、普及。第2章電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配計(jì)算汽車的動(dòng)力性是指汽車在良好的路面上直線行駛時(shí)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】。汽車動(dòng)力性好壞將直接影響汽車平均技術(shù)速度，動(dòng)力 性能越好的汽車，完成運(yùn)輸工作的能力越高。因此，動(dòng)力性是汽車的重要使用性能 之一。所以，動(dòng)力性使汽車各種性能中最基木、最重要的性能。評(píng)介汽車動(dòng)力性好壞，通常以汽車加速性能、最高車速及最大爬坡度等項(xiàng)目作為 評(píng)價(jià)指標(biāo)。在汽車動(dòng)力性評(píng)價(jià)時(shí)，要根據(jù)汽車用途和使用條件的不同，采用不一樣的 評(píng)價(jià)要求。比如：經(jīng)常在高速公路等干線公路上行駛的汽車，主要以汽車最大速度來(lái) 評(píng)價(jià)，其它要求次之。而市內(nèi)行駛的汽車由于頻繁的在行駛中需要

25、經(jīng)常制動(dòng)、停車和 起步，因此汽車加速性能便成為評(píng)價(jià)這類汽車的主要指標(biāo)|。與普通汽車的動(dòng)力性 評(píng)價(jià)不同，電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能還必需要評(píng)價(jià)汽車的續(xù)駛里程。2. 1電動(dòng)汽車最高車速的計(jì)算工f 二ma + mb)g cos a - f + (jna + ma)g sin a +cdaua25(2-1)+ 8 ma + mb)dua/3.6dt上式中：工f為電動(dòng)車輛行駛時(shí)的阻力總和，單位為n；加為除去電池組時(shí)電動(dòng)汽車的整車質(zhì)量，單位為kg； 般=845kg； 加7為電動(dòng)汽車電池組質(zhì)量，kg； 一-般加b二400kg；a為汽車的迎風(fēng)面積；（a=1.5）；a為坡道角；（a二15%）；f為汽車的滾動(dòng)阻力系數(shù)；（

26、仁0.013）；ua為汽車行駛車速,km/h； （ua=45）；cd為汽車行駛時(shí)空氣阻力系數(shù)；（cd=0.35）；8為車輛旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)：8 =l + z/lv/mr2 +11，沖17 / 加（2其中：人為汽車車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，（兒=°5）；b為汽車飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，山旳）；%為汽車的主減速比，<0=4.714；nm <ua = 0.377 m,n /i0 = 91.2 km/h其中：f匸主驅(qū)動(dòng)電機(jī)最大限流工作時(shí)車輛所能獲得的驅(qū)動(dòng)力大小;n,n為主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速，r/min ；二3567rp m叫ax為主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速，r/min； max =6000rpm 廠為車

27、輪半徑；*0.2724%為主減速比；=4.7142. 2車輛加速時(shí)間的計(jì)算(2-3)(2-4)(2-5)(2-6)其中：兒加速行駛起始車速m/h,兒=0“2加速行駛終止車速m/h,冬=45 km/h2. 3車輛爬坡的計(jì)算由公式計(jì)算得：f( - c/</21.15/(加 + mb)g$ + 嚴(yán)i = tana = tanarcsin - arctan f -5%2. 4續(xù)駛里程的計(jì)算s = e/e= wbmb/(ma + mb)e(二3km其中:e為電池組充滿電時(shí)的總能量a】, kwh, e=16kwh；e為電動(dòng)車輛單位里程能耗，kwh/kw；叫為電池比能量，wh/kg, wh =36.7

28、 wh/kg；勺為電動(dòng)車輛行駛的比耗，kwh/加。第3章電動(dòng)汽車變速器設(shè)計(jì)方案及論證3. 1電動(dòng)汽車變速器的要求：在設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車的變速器時(shí)需對(duì)變速器的擋位數(shù)和傳動(dòng)比進(jìn)行正確計(jì)算和選擇， 要保證傳動(dòng)比能與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)相匹配，只有正確的選擇傳動(dòng)比才能夠保證電動(dòng) 汽車具有良好動(dòng)力性能；根據(jù)電動(dòng)汽車的使用要求和條件，設(shè)計(jì)變速器時(shí)要做到以下 幾個(gè)使用要求：(1)電動(dòng)汽車要有必要的較好的經(jīng)濟(jì)性能和足夠的動(dòng)力性。(2)為保證在行駛中切 斷驅(qū)動(dòng)電機(jī)向向驅(qū)動(dòng)車輪的動(dòng)力傳遞，電動(dòng)汽車的變速器需設(shè)置空擋。(3)變速器上要有動(dòng)力輸出控制裝置，保證驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率輸岀。按照上述要求，在設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車的變速器時(shí)還需在輪螂

29、尺寸和質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面盡量 小，一是降低制造成本，二是使用維修要方便。因?yàn)槠嚬ぷ鞯牡缆窏l件越復(fù)雜，汽 車的比功率就越小，這樣就使得變速器的傳動(dòng)比范圍就越大。最近兒年，電動(dòng)汽車的 變速器操縱機(jī)構(gòu)技術(shù)不斷地向自動(dòng)操縱方向發(fā)展，超來(lái)越多的車輛使用了自動(dòng)變速 器。根據(jù)電動(dòng)汽車的這些使用性能的要求，本文中對(duì)變速器的設(shè)計(jì)采用有級(jí)式變速器。 這樣，在構(gòu)成變速器的主要結(jié)構(gòu)就是變速傳動(dòng)和操縱兩大機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)齒 輪、換描齒輪、傳動(dòng)軸、同步器等部件，操縱機(jī)構(gòu)除相應(yīng)的操縱手柄等機(jī)構(gòu)外還要有 防止跳擋，亂擋的互鎖和自鎖裝置。一般電動(dòng)轎車多釆用兩軸式變速器，電動(dòng)貨車多 采用三軸式變速器。3. 2電動(dòng)汽車變速器的設(shè)

30、計(jì)方案論證3. 2. 1電動(dòng)汽車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析一般變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分類方法有兩種。一種分類方法是根據(jù)變速器軸的形式不 同，可把變速器分為旋轉(zhuǎn)軸式和固定軸式(常配合行星齒輪傳動(dòng))兩類。其中固定軸 式變速器又可以分成兩軸式、中間軸式、雙中間軸式三種。現(xiàn)在汽車上使用的變速器 多數(shù)廣泛采用固定軸式，而兩軸式汽車變速器在前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的汽車上應(yīng)用較 多，在發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車上則多采用中間軸式變速器。對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸式的變速 器主要用于液力機(jī)械式變速器。兩軸式變速器比中間軸式變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有布置方 便，輪廓尺寸小的特點(diǎn)。此外，因?yàn)槠浣?jīng)過(guò)一對(duì)齒輪嚙合傳遞動(dòng)力，故傳動(dòng)效率高同時(shí)噪聲也低，所以本設(shè)計(jì)

31、選擇兩軸式雙擋電動(dòng)汽車變速器。3. 2. 2變速器主要參數(shù)的匹配3. 2. 2. 1變速器檔位數(shù)一般來(lái)說(shuō)增加變速器的檔數(shù)能有效改善汽車的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性27o變速器的 檔位數(shù)越多，導(dǎo)致變速器的結(jié)構(gòu)就會(huì)越復(fù)雜，也使得變速器的整體尺寸輪廓和質(zhì)量加 大。這樣的結(jié)果是操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜且在使用時(shí)換檔頻率也大為增高。由于電動(dòng)汽車的在 發(fā)展上技術(shù)相比于燃油汽車的技術(shù)更新較慢，因此在設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車變速器時(shí)我們將采 用技術(shù)較成熟的兩擋變速箱，而汽車的倒擋行駛完全由汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。3. 2. 2. 2變速器傳動(dòng)比范圍選擇通常所說(shuō)的變速器的傳動(dòng)比范圉是指變速器最低檔傳動(dòng)比與最高檔轉(zhuǎn)動(dòng)比的比 值，常用變速器屮若最高

32、擋通常是直接擋，傳動(dòng)比為1.0；若最高擋是超速擋，傳動(dòng) 比則為0. 70. 8«對(duì)變速器傳動(dòng)比范圍的確定與要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、汽車的最高車 速和使用條件等因素。3. 2. 2. 3變速器兩車軸中心距確定對(duì)電動(dòng)汽車兩軸式變速器,其輸入軸與第二軸之間的距離稱為變速辭中心距中心 距值的大小對(duì)變速器的體積、外形尺寸、質(zhì)量大小、輪齒的接觸強(qiáng)度均會(huì)產(chǎn)生影響。 其數(shù)值越小，變速器齒輪的接觸應(yīng)力越大，會(huì)導(dǎo)致齒輪壽命縮短。在設(shè)計(jì)時(shí)變速器的 中心距最小值要心須保證齒輪有足夠的接觸強(qiáng)度。3. 2.3變速器齒輪齒數(shù)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)變速器時(shí)當(dāng)確定中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，要根據(jù)變速器的檔位數(shù)、 傳動(dòng)比大小和傳動(dòng)方

33、案來(lái)分配各檔齒輪的齒數(shù)。以電動(dòng)汽車使用的兩檔變速器來(lái)說(shuō)， 主要使各檔齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該不是整數(shù)值。3. 2.4電動(dòng)汽車變速器設(shè)計(jì)與相尖計(jì)算3. 2. 4. 1常見(jiàn)的變速器齒輪損壞形式通常變速器齒輪損壞有輪齒折斷，齒面疲勞剝落，移動(dòng)換檔齒輪端部破壞三種形 式。而導(dǎo)致齒輪損壞的原因很多，歸納起來(lái)主要有制造課差、裝配不良、潤(rùn)滑不良、 超載、操作失誤等。常見(jiàn)的變速器輪齒折斷主耍是的換檔時(shí)變速器輪齒受到強(qiáng)大的沖擊載荷作用，造 成輪齒彎曲折斷，或者是變速器輪齒在重復(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，當(dāng)裂紋深度達(dá)到一定程度后在沖擊載荷沖擊下彎曲折斷。3. 2. 4. 2對(duì)變速器齒輪強(qiáng)度的選擇

34、變速器齒輪要依靠本身的結(jié)構(gòu)尺寸和材料強(qiáng)度來(lái)承受外載荷的，因此變速器齒輪 材料要選擇具有較高強(qiáng)度韌性和耐磨性；同時(shí)因齒輪復(fù)雜的形狀，還要求材料工藝性 好，現(xiàn)在變速器齒輪常用材料為鍛鋼。從機(jī)械工業(yè)上來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車變速器的齒輪材 料與多數(shù)機(jī)械用齒輪相似，其材料的熱處理方法、加工方法、精度級(jí)別、支承方式也 基本一致。本變速器的齒輪就選擇用低碳鋼制作，加工時(shí)采用剃赤和磨赤精，采用滲 碳淬火熱處理工藝對(duì)齒輪表面進(jìn)行處理，要求齒輪精度為國(guó)標(biāo)中規(guī)定的6級(jí)。3. 2.5變速器軸承的設(shè)計(jì)汽車變速器在使用時(shí)需滿足換擋順暢、輸岀功率高、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、低噪 聲等各種要求，在設(shè)計(jì)汽車變速器時(shí)要根據(jù)變速器的設(shè)計(jì)要求，考

35、慮結(jié)構(gòu)限制和承 受的載荷特點(diǎn)等因素來(lái)選擇合適的軸承。選用軸承時(shí)一般受到結(jié)構(gòu)的限制，特別是變速器的第二軸前端需支承在第一軸常 嚙合齒輪的內(nèi)腔中，這樣可根據(jù)內(nèi)腔尺寸選擇采用圓柱滾子軸承或滾針軸承安裝在內(nèi) 腔中。相比較變速器第一軸前端由于支承在飛輪的內(nèi)腔中，一般多采用球軸承來(lái)承 受徑向力。3. 2.6電動(dòng)汽車變速器的操縱機(jī)構(gòu)變速器的操縱機(jī)構(gòu)一般是用來(lái)保證駕駛員能隨時(shí)撥動(dòng)齒輪進(jìn)行換檔，或使之從工 作檔退到空檔，從而改變變速器的工作狀態(tài)。其主要部分位于變速器蓋內(nèi)，包括換檔 機(jī)構(gòu)，鎖定機(jī)構(gòu)，互鎖機(jī)構(gòu)。現(xiàn)代汽車用變速器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)滿足如下主要要求：換 擋安全方便，換擋后應(yīng)使齒輪在全齒長(zhǎng)上嚙合，能防止自動(dòng)脫擋

36、或自動(dòng)掛擋，防止誤 掛倒擋。電動(dòng)汽車一般常用機(jī)械式變速器操縱機(jī)構(gòu)，主要由變速桿、撥塊、撥叉、變速叉 軸及互鎖、自鎖和倒擋鎖裝置等部件組成，并依靠駕駛員手力完成選扌肖、換擋或退到 空擋工作。第4章變速器各主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核4.1主要參數(shù)設(shè)計(jì)4. 1. 1傳動(dòng)比范圍變速器的傳動(dòng)比范圍是指變速器最低檔傳動(dòng)比與最高檔轉(zhuǎn)動(dòng)比的比值。最高檔通 常是直接擋，傳動(dòng)比為10;有的變速器最高檔是超速檔，傳動(dòng)比為0.70.8。本設(shè)計(jì) 選用育接檔，傳動(dòng)比為1,即減速比為1。(4-1)t > 1 g(/cosa +sina )rmax 卩maxmax可得經(jīng)傳動(dòng)系輸岀最小轉(zhuǎn)矩為443. 3178n*m0由(4

37、-2)7 = 30*4.388*1.2憶 >443.3178a得到“ 2. 4905 o所以，新設(shè)計(jì)變速器兩個(gè)檔位傳動(dòng)比分別為1和2. 4905取1和2. 5o4.1.2中心距的計(jì)算中心距對(duì)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(duì)已有變速器的統(tǒng)計(jì)而得出的經(jīng)驗(yàn)公式初定：a=ka 眞(4-3)式中-中心距系數(shù)。對(duì)轎車，ka二8. 99.3；對(duì)貨車，ka二8. 69.6；對(duì)多 檔主變速器，ka二9. 511；在此取ka二9.3。式中tim*.變速器處于一檔時(shí)的輸出扭矩：tz = 7；qj1 = 107x2.5x0.93=248.

38、775n .皿故可得出初始屮心距a=58. 5mm,取60mmo4. 1.3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(dòng) 汽車中的安裝空間來(lái)設(shè)計(jì)。4. 1.4齒輪參數(shù)4.1.4.1 模數(shù)齒輪模數(shù)是一個(gè)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(jiàn)表4-1、表4-2）及計(jì)算得本 設(shè)計(jì)所用變速箱齒輪模數(shù)如下：斜齒輪：mn = 0.47fcmax = 0.47v107 = 2.23根據(jù)汽車設(shè)計(jì)選擇第一系列的 模數(shù)所以取mn =

39、 2.5直齒輪：m = 3表4-1汽車變速器齒輪的法向模數(shù)mmtable 4-1 automobile transmission gearbox gear normal module mm車型乘用車的發(fā)動(dòng)機(jī)排量v/l貨車的最大總質(zhì)量加/t1.0>v>1.61.6>v>2. 56. 0<ma<14. 0ma>14.0模數(shù)ma/nun2. 252. 752. 753. 003. 504. 504. 506. 00表42汽車變速器常用的齒輪模數(shù)mmtable 4-2 automobile iransmission gearbox commonly used

40、gear modulus mm第一系列1.001.251. 52.02.53.0第二系列1.752. 252. 754. 1.4. 2齒形壓力角a、螺旋角p和齒寬b汽車變速器齒輪的齒形、壓力角、及螺旋角按表4-3選取。表43汽車變速器齒輪的齒形、壓力角與螺旋角table 4-3 automobile transmission gearbox gear tooth profile, angle of pressure and angle of spiral齒形壓力角a螺旋角p轎車高齒并修形的齒形14.5° , 15°16° , 16.5°25°

41、45°一般貨車gb1356-78規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形20°20° 30°重型車同上低檔、倒檔齒輪22.5° , 25°小螺旋角壓力角較小時(shí)，重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低；較大時(shí)可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和 表面接觸強(qiáng)度。對(duì)轎車，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對(duì)貨車，為提高齒輪承 載力，取大些。在本設(shè)計(jì)屮變速器齒輪壓力角a取15。，嚙合套或同步器取30° ；斜 齒輪螺旋角b取20°。應(yīng)該注意的是選擇斜齒輪的螺旋角吋應(yīng)力求使中間軸上是軸向力相互抵消。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

42、力經(jīng)軸承蓋由殼體承受。齒輪寬度b的大小肓接影響著齒輪的承載能力，b加大，齒的承載能力增高。但 試驗(yàn)表明，在齒寬增大到一定數(shù)值后，由于載荷分配不均勻，反而使齒輪的承載能力 降低。所以，在保證齒輪的強(qiáng)度條件下，盡量選取較小的齒寬，以有利于減輕變速器 的重量和縮短其軸向尺寸。通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來(lái)選定齒寬：肓齒 1二(4. 58. 0)m, mm b二8x3二24mm斜齒 b= (6. 08. 5) m, min b=7 x 2. 5=17. 5min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(zhǎng)度增加，接觸應(yīng)力降 低，以提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性和齒輪壽命。4. 1. 5齒輪齒數(shù)的確定在初選了中心距

43、、齒輪的模數(shù)和螺旋角后，可根據(jù)預(yù)先確定的變速器檔數(shù)、傳動(dòng) 比和結(jié)構(gòu)方案來(lái)分配各檔齒輪的齒數(shù)。下面結(jié)合本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)明分配各檔齒數(shù)的方法。figure 4-1 transmission gearbox diagram of mechanism4. 1. 5. 1確定一檔齒輪的齒數(shù)一檔傳動(dòng)比ui =zjz(4-4)為了確定z1和z2的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和：= 2a/m(4-5)其中 a =59mmx m =3；故有z廠39.33z, = 2.5 = z2 /z1 . z, +z9 =39.3 . z. =11.2. z? =28.1取z,=ll; z2=28o上面根據(jù)初選的a及hi計(jì)算出的ze可能不是整

44、數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后，看出中 心距有了變化，這時(shí)應(yīng)從空三及齒輪變位系數(shù)反過(guò)來(lái)計(jì)算中心距a,再以這個(gè)修正后的 中心距作為以后計(jì)算的依據(jù)。這里z修正為39,反推出a二60mm。4. 1.5. 2確定其他檔位的齒數(shù)二檔傳動(dòng)比的計(jì)算a = mn(z +z2)/2cosbz3 + z4 = 2 a cos b jmn = 2 x 59 x cos 20° 2.5 = 44.35(4-6)(4-7)h = z4 /z3 = 1z3 = z4 = 224. 1.5. 3齒輪變位系數(shù)的選擇一般在設(shè)計(jì)變速器時(shí)為了改善齒輪傳動(dòng)的性能，采用變位齒輪。目的是為了避免 齒輪產(chǎn)牛配湊齒輪中心距和防止齒輪根切，變

45、位系數(shù)的選擇還影響齒輪的強(qiáng)度，對(duì)變 速器齒輪工作時(shí)的耐磨性、平穩(wěn)性、抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲也有影響。因此對(duì) 齒輪的變位設(shè)計(jì)是整個(gè)變速器設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。常見(jiàn)的變位齒輪主要有分為角度變位和高度變位。兩種變位方式相比，高度變 位優(yōu)點(diǎn)是可增加小齒輪的齒根強(qiáng)度，缺點(diǎn)是不能同時(shí)增加一對(duì)齒輪的強(qiáng)度，也很難 降低噪聲。而角度變位既具有高度變位的優(yōu)點(diǎn)，也避免了高度變位的缺點(diǎn)。設(shè)計(jì)變速器時(shí)，對(duì)安裝在中間軸和第二軸幾對(duì)齒輪的，為保證各檔傳動(dòng)比的需要, 要選擇的不同的相互嚙合齒輪副齒數(shù)。對(duì)相同齒輪屮心距就采取對(duì)齒輪進(jìn)行變位。一 般由于角度變位能獲得良好的嚙合性能及傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)，對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，還可通過(guò)選

46、 擇合適的螺旋角來(lái)達(dá)到屮心距相同的要求。因此本次設(shè)計(jì)采用角度變位，大、小齒輪 都用正變位。由于工作時(shí)變速器齒輪要承受循環(huán)負(fù)荷，有時(shí)述承受沖擊負(fù)荷。因此高檔齒輪的 主要損壞形勢(shì)是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按保證齒輪抗膠合劑耐磨損和輪齒的最大接觸 強(qiáng)度來(lái)選擇變位系數(shù)。一般情況下選擇變位系數(shù)需保證以下條件：加工時(shí)不根切、不 頂切、有必要的齒頂厚、重合度、嚙合時(shí)不干涉，按等滑動(dòng)比的原則選取。一般總 變位系數(shù)w1.2,小齒輪變位系數(shù)x1 = 0.30.5較佳。按下面半經(jīng)驗(yàn)半公式方法進(jìn)行 變位系數(shù)分配。為提高接觸強(qiáng)度，應(yīng)使總變位系數(shù)盡可能取大一些，這樣加工的兩齒 輪的齒輪漸開(kāi)線會(huì)離基圓較遠(yuǎn)，能減小接觸應(yīng)力，增大

47、了齒廓曲率半徑。而對(duì)于低檔 齒輪來(lái)說(shuō)，因小齒輪的傳遞載荷較大，加之齒根強(qiáng)度較低，小齒輪容易出現(xiàn)齒根彎曲 斷裂的現(xiàn)象。對(duì)一臺(tái)變速器來(lái)說(shuō)，總變位系數(shù)越小，齒輪總厚度越薄，齒根越弱，抗彎強(qiáng)度越低?？紤]到輪齒的剛度小，更容易于吸收沖擊振動(dòng)，從而產(chǎn)生的噪聲更小。根據(jù)上述原則，為了降低噪聲，本次設(shè)計(jì)的變速器中除去一、二檔和倒檔以外的其他各檔齒輪的總變位系數(shù)要選用較小的一些數(shù)值，以便獲得低噪聲傳動(dòng)。變速器變位系數(shù)公式為己=17-z/17(4-8)式屮z為要變位的齒輪齒數(shù)。齒輪1的齒數(shù)為11,會(huì)發(fā)生根切，所以需要變位。 這樣該齒輪的變?yōu)橄禂?shù)為d =(17-11)/17 = 0.35 o4. 2齒輪強(qiáng)度計(jì)算電動(dòng)

48、汽車所用齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與其他機(jī)械設(shè)備使用的變速器比較，有所不同。但 不同用途汽車的變速器齒輪使用條件仍是相似的。此外，汽車變速器齒輪材料的熱處 理方法、所用材料、精度等級(jí)、加工方法、支撐方式也基本一致。一般汽車變速器齒輪材料采用低碳合金鋼，加工方式為齒輪精加工或剃齒，齒輪 表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度為6級(jí)或7級(jí)。因此，可以用更為簡(jiǎn)化一些 的計(jì)算公式來(lái)計(jì)算汽車齒輪強(qiáng)度，也可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。本次設(shè)計(jì)的變速器所 選擇的齒輪材料為45鋼。對(duì)齒輪的彎曲強(qiáng)度計(jì)算如下4. 2. 1變速器中直齒輪彎曲應(yīng)力(4-9)。w 二斤 ko kf jbty上式中：°”表示為彎曲應(yīng)力(mpa)；

49、好表示為一檔齒輪1的圓周力(n)； d為 節(jié)圓直徑。(mm)心是應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取1.65； 表示摩擦力影響系數(shù)，一 般主動(dòng)齒輪取11,從動(dòng)齒輪取09；表示齒的寬度(伽】)，其值取24mm； 表示端面 齒距(mm)；計(jì)算為/=lm=3.14x3=9.42. y表示齒形系數(shù)，如齒形系數(shù)圖4-2圖42齒形系數(shù)圖figure 4-2 tooth profile coefficient chart當(dāng)變速器處于一檔時(shí)，故由f=2tgd(4-10)珂=幾喰 0=107x2.5x1000 = 267500 麗(4-11)/ = mz =3x11 = 33 mm(4-12)f = 2tg/d, =2x26

50、75q0 33 = 16212.12 弋(4-13)o泅=16212.12x1.65x(.1 24x9.42x0.18 = 611.3 mpa o“ =162122xl.65xp.9 24x9.42x0.18 = 591.6 mpa(4-14)(4-15)當(dāng)計(jì)算載荷取作用到變速器第一軸上的最大扭矩5杯時(shí)，一檔直齒輪的彎曲應(yīng)力 在400850mpa之間。4. 2. 2變速器中斜齒輪彎曲應(yīng)力二 fk° btyk 己(4-16)式中k己為重合度影響系數(shù)，取2.0；其他參數(shù)均與直齒輪注釋相同，心=1.50 選擇齒形系數(shù)y時(shí)，按當(dāng)量模數(shù)在齒形系數(shù)表中可查得，y=0. 14二檔齒輪圓周力：(4-

51、17)(4-18)(4-19)(4-20)tg = cmaxzq /z3 = 1 07000 麗d3 = mn z/cosb =2.5x?2 cos20 = 58.5 mm=27；/3 = 2x107000/58.5 = 5035.3 no加=5035.3x1 幺 17.5x7.85x0.14x2 = 196.4 mpa"196.4 mpa當(dāng)計(jì)算載荷取作用到第一軸上的最大扭矩時(shí)，對(duì)常嚙合齒輪和高檔齒輪，許用應(yīng) 力在180350mp&范圍內(nèi)，因此，上述計(jì)算結(jié)果均符合彎曲強(qiáng)度要求。4. 2. 3變速器齒輪接觸應(yīng)力。廣 0.418 便乜+丄(4-21)v b ipz pj式中j齒輪

52、的接觸應(yīng)力(mpa)； f表示齒面上的法向力(n),f = fi/(cosacosb); e表示為齒輪材料的彈性模量(mpa),材料為45可取£ = 190x103a/p6z . b為齒輪接觸的實(shí)際寬度(mm)； 般我們選直齒輪b二20mm、斜 齒輪b=17. 5mm； pz、p表示為主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑(mm)；對(duì)直齒輪的計(jì)算公式:(4-22)(4-23)(4-24)(4-25)p. = /_ sin apb=rbsina對(duì)于斜齒輪的計(jì)算公式為：p =(；_ sina)/cos bpb =(r_ sina)/cos2 b其中，乙分別為主從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑（訕）。將作用在變速器

53、第一軸上的載荷'噸作為計(jì)算載荷時(shí)，變速器齒輪傳動(dòng)的許用 應(yīng)力s見(jiàn)下表：表44變速器齒輪傳動(dòng)的許用應(yīng)力table4-4 transmission gearbox gear drive allowable stress齒輪p丿/mpa滲碳齒輪液體碳氮共滲齒輪倒檔和一檔190020009501000高檔和常嚙合齒輪13001400650700通過(guò)計(jì)算可以得出各檔齒輪的接觸應(yīng)力分別如下：一檔：1856. 74mpa二檔：1290. 45mpa對(duì)照上表4-4可知，所設(shè)計(jì)變速器齒輪傳動(dòng)的許用應(yīng)力基木符合要求。4. 3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

54、 要求而定。在草圖設(shè)計(jì)吋，由齒輪、換檔部件的工作位置和尺寸可初步確定軸的長(zhǎng)度。 而軸的直徑可參考同類汽車變速器軸的尺寸選定，也可由下列經(jīng)驗(yàn)公式初步選定：第一軸：d = （0.4 0.5）a = 0.45a = 0.45x59 = 26.55 第二軸 d = 107站好皿=1.07107 = 50.8価一軸.t/ = 0.16-0.18 = 07二軸：j/ = 0.18-0.21 = 0.2所以,一軸 i 二 d/0.17 = 26.55/0.17 = 156.2mmmm二軸 1 = d/02 = 50.8/0.2 = 254軸的校核是評(píng)定變速器是否滿足所要求的強(qiáng)度、剛度等條件，是否滿足使用要求

55、, 是設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要步驟，主要是為了對(duì)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)校核，達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。變速器齒輪在軸上的位置如圖4-3所示:圖43變速器軸的受力簡(jiǎn)圖figure 4-3 figure 43 transmission gearbox axis stress diagram軸在垂直面內(nèi)撓度為£,在水平面為力，轉(zhuǎn)角為8,則fc = fa2b2/3eil ； fs =f2a2b2g = fb-a)/3eil ,上式中許表示為輪齒齒寬在中間平面上的圓周力；的為齒輪齒寬在中間面上的 徑向力；e為彈性模量，一般e = 2.1xlo5mpa. /表示為慣性力矩，對(duì)于實(shí)心軸來(lái) 說(shuō)i = h/4/64 . d表示為軸

56、的直徑，花鍵處按平均直徑；&表示為齒輪上作用力 矩與支座a、b的距離；厶表為支座間的距離。軸的撓度和轉(zhuǎn)角可按材料力學(xué)上的公式計(jì)算得出。軸的全撓度計(jì)算公式為：f這樣軸的應(yīng)力為：°=“/w = 32mmw 為抗彎截面系數(shù)。軸在垂直面和水平面撓度的允許值為仆二0050. 10mm, f ?=0. 100. 15mm.齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過(guò)0. 002rado經(jīng)過(guò)計(jì)算校核后該軸滿 足要求。第5章同步器的設(shè)計(jì)汽車變速器中使用的同步器有慣性式、常壓式和慣性增力式三種。常壓式同步 器結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，因不能保證嚙合件在同步狀態(tài)下（即角速度和等）換擋的缺點(diǎn)，現(xiàn)已 不用。因慣性式同步器是依靠摩

57、擦作用實(shí)現(xiàn)同步的，在其上面設(shè)有專設(shè)機(jī)構(gòu)保證接合 套與待接合的花鍵齒圈在達(dá)到同步z前不可能接觸，從而避免了齒間沖擊。所以現(xiàn)代 汽車上采用的同步器多為慣性式同步器。其主要功用是使接合套與待嚙合的齒圈迅速 同步，縮短換檔時(shí)間，防止在同步前嚙合而產(chǎn)生接合齒之間的沖擊。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(fù)雜，而且很容易產(chǎn) 生輪齒或花鍵齒間的沖擊。因?yàn)楫?dāng)變速器工作時(shí)，輸入軸與輸出軸會(huì)以各自的速度旋 轉(zhuǎn)，變換擋位時(shí)兩個(gè)軸上的齒輪需同步。因此，在汽車換檔時(shí)，因?yàn)閮蓚€(gè)軸齒輪速度 不一致，強(qiáng)行掛入會(huì)引起齒間沖擊，會(huì)降低變速箱的使用壽命，還會(huì)造成極大的震動(dòng)。 所以在沒(méi)有同步器的變速箱時(shí)，為了避免更換擋時(shí)的沖擊，換擋時(shí)采用“兩腳油門， 一腳離合器”的方法，這會(huì)讓駕駛員非常疲勞。舊式變速器的換擋時(shí)采用“兩腳離合” 的方式，是為