純電動(dòng)汽車兩檔變速器設(shè)計(jì)-動(dòng)力系統(tǒng)及變速器設(shè)計(jì)【含3張CAD圖紙+文檔全套】
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目 錄
設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1
緒 論 2
1 變速器基本設(shè)計(jì)方案 3
1.1 車輛參數(shù) 3
1.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 3
1.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)匹配 4
2 變速器傳動(dòng)比參數(shù)選擇 5
2.1 一檔傳動(dòng)比選擇 5
2.2 二擋傳動(dòng)比選擇 5
3 變速器齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 5
3.1 一擋齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 5
3.2 二擋齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 7
3.3 主減速器齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 7
3.4 各齒輪參數(shù) 9
4 變速器傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)計(jì)算 9
4.1 輸入軸設(shè)計(jì)計(jì)算 9
4.2 輸出軸設(shè)計(jì)計(jì)算 11
5 軸承的校核計(jì)算 14
5.1 輸入軸的軸承校核 14
5.2 輸出軸的軸承校核 14
6 設(shè)計(jì)總結(jié) 15
參考文獻(xiàn) 16
設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
1 設(shè)計(jì)內(nèi)容
1.1 基本功能
所設(shè)計(jì)純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)及變速器能滿足車輛動(dòng)力性,經(jīng)濟(jì)性的要求。
1.2 設(shè)計(jì)要求
車輛參數(shù):
整車質(zhì)量m(kg):1550;滾動(dòng)阻力系數(shù)f:0.0135;迎風(fēng)阻力系數(shù)CD:0.35; 機(jī)械效率η:0.86;主減速器傳動(dòng)比i0:4.889;車輪滾動(dòng)半徑r(m):0.273 ;軸距L(mm):2500;迎風(fēng)面積A(m2):3.17; 旋轉(zhuǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù)δ:1.23
車輛性能參數(shù):
①最高車速≥80km/h ②最大爬坡度≥20% ③續(xù)駛里程≥80km ④100km/h加速時(shí)間≤10s。
2 設(shè)計(jì)方法與參考步驟
2.1 工作原理的分析
根據(jù)設(shè)計(jì)要求及變速器的特性等,分析純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的工作原理及具體的變速方式。
2.2 方案選擇
1)結(jié)構(gòu)方案選擇,采用什么形式的變速器。
2)最小傳動(dòng)比選擇,滿足最高車速的要求。
3)最大傳動(dòng)比選擇,滿足最大爬坡度和附著條件的要求。
2.3 純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)變速器的設(shè)計(jì)
確定傳動(dòng)比的參數(shù)設(shè)計(jì)后,對(duì)變速器的各齒輪軸的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),主要確定各齒輪齒數(shù)以及軸的尺寸等。
2.4 重要零件的強(qiáng)度校核
包括各齒輪的強(qiáng)度、軸的強(qiáng)度等。
2.5 總成圖和零件圖
繪制變速器的總成圖和部分零件圖。
2.6 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
包括:設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)方案選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等的技術(shù)說(shuō)明
3 設(shè)計(jì)任務(wù)
裝配圖一張(A3圖紙);零件工作圖1~2張(A4圖紙);設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份(A4紙,不少于10頁(yè))。
緒 論
純電動(dòng)汽車具有能耗小、零污染、噪聲小等優(yōu)勢(shì),正逐步成為未來(lái)汽車的一個(gè)方向[1]。由于電池容量有限,續(xù)航里程不足,故對(duì)純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件參數(shù)的合理設(shè)計(jì)是提高純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的有效手段之一[2]。動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中最重要的就是變速器,故變速器的合理設(shè)計(jì)就顯得至關(guān)重要。
目前小型純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中多采用固定速比的減速器,這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本較低,但電機(jī)效率低,汽車動(dòng)力性差。多檔減速器可以通過(guò)控制速比使電機(jī)工作于高效區(qū)域,由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的全負(fù)荷特性曲線與汽車驅(qū)動(dòng)理想特性場(chǎng)的輪廓相近,因此實(shí)際變速器的擋位數(shù)設(shè)置一般不應(yīng)超過(guò)3個(gè)擋位,這樣不僅可以降低對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能的要求,而且避免了變速裝置體積和質(zhì)量過(guò)大,符合汽車輕量化的要求。
目前傳統(tǒng)汽車上使用的自動(dòng)變速器主要包括液力機(jī)械式自動(dòng)變速器(AT)、無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器(CVT)、電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)和雙離合自動(dòng)變速器(DCT)[3]。因此在考慮與純電動(dòng)汽車匹配的變速器時(shí),可以從以上變速器中學(xué)習(xí)獨(dú)有的特點(diǎn),并于純電動(dòng)汽車的特點(diǎn)相結(jié)合,設(shè)計(jì)出較適合的變速器。
液力機(jī)械式自動(dòng)變速器(AT)裝配有復(fù)雜的行星齒輪機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率較低、制造工藝高,并不符合純電動(dòng)汽車節(jié)能高效的目標(biāo)。
無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器(CVT)可以提高整車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性,但金屬帶易磨損且造價(jià)昂貴,消費(fèi)者不易接受。
電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)起步迅速而平穩(wěn)、換檔快捷且沖擊小,且傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、制造和維護(hù)成本低,它被公認(rèn)為是一種較有前途的自動(dòng)變速方式,但換檔過(guò)程有動(dòng)力中斷,舒適性較差。
雙離合自動(dòng)變速器(DCT)具有AMT的特點(diǎn),且可以消除其中斷動(dòng)力換檔的缺點(diǎn),但雙離合器總成制造困難,控制復(fù)雜,成本高。
綜合以上各變速器的特點(diǎn),又考慮到純電動(dòng)汽車所要求的節(jié)能高效、輕量化、動(dòng)力性好、成本低等特點(diǎn),故選用電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)作為設(shè)計(jì)參考,本文所設(shè)計(jì)的純電動(dòng)汽車變速器為機(jī)械式兩檔變速器,采用同步器的手動(dòng)換擋方式。
1 變速器基本設(shè)計(jì)方案
本文所設(shè)計(jì)的純電動(dòng)汽車機(jī)械式自動(dòng)變速器有兩個(gè)檔位,當(dāng)車輛在一檔行駛時(shí),可以確保電動(dòng)機(jī)輸出穩(wěn)定的高轉(zhuǎn)矩,提高電動(dòng)汽車的起步和爬坡能力,當(dāng)在二檔行駛時(shí),可以確保電機(jī)恒功率的輸出特性,提高電動(dòng)汽車的加速性能[4]。
1.1 車輛參數(shù)
整車參數(shù)見(jiàn)下表。
表 1純電動(dòng)汽車整車參數(shù)表
基本參數(shù)
參數(shù)值
基本參數(shù)
參數(shù)值
整車質(zhì)量m/Kg
1550
主減速器傳動(dòng)比i0
4.889
滾動(dòng)阻力系數(shù)f
0.0135
軸距L/mm
2500
機(jī)械效率η
0.86
車輪滾動(dòng)半徑r/m
0.372
迎風(fēng)阻力系數(shù)CD
0.35
迎風(fēng)面積A/m2
3.17
旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)δ
1.23
性能參數(shù)見(jiàn)下表。
表 2純電動(dòng)汽車性能參數(shù)表
基本性能參數(shù)
參數(shù)值
基本性能參數(shù)
參數(shù)值
最高車速uamax/km/h
≥80
續(xù)駛里程/km
80
最大爬坡度i
0.2
100km/h加速時(shí)間/s
≤10
1.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案
圖 1純電動(dòng)汽車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案圖
圖中,1:一擋主動(dòng)齒輪;3:一擋從動(dòng)齒輪;2:二擋主動(dòng)齒輪;4:二擋從動(dòng)齒輪;5:主減速器主動(dòng)齒輪;6:主減速器從動(dòng)齒輪。
I:變速器輸入軸;II:變速器輸出軸;III:主減速器輸出軸,T:同步器。
1.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)匹配
(1)驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率
驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定功率要滿足電動(dòng)汽車的最高行駛車速,故:
(1-1)
代入數(shù)據(jù)得Pe=13.97KW。
(2)驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值功率
驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值功率依據(jù)汽車低速最大爬坡度、百公里加速時(shí)間來(lái)匹配,當(dāng)汽車以穩(wěn)定車速爬坡時(shí),驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出的最大功率為:
(1-2)
其中,αmax=arctani=11.31o,ui=20km/h,得P1=20.67KW;
當(dāng)汽車以靜止開(kāi)始加速度100km/h時(shí),驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出的最大功率為[5]:
(1-3)
t為10S,得P2=102.46KW。
綜上可得,驅(qū)動(dòng)電機(jī)的峰值功率Pmax=102.46 KW。
(3)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩與峰值轉(zhuǎn)矩
(1-4)
取ne=3500r/min,得Te=38.12N·m。
同理,取nmax=5800 r/min,得Tmax=168.71 N·m。
綜上,驅(qū)動(dòng)電機(jī)的參數(shù)見(jiàn)下表。
電機(jī)參數(shù)
參數(shù)值
電機(jī)參數(shù)
參數(shù)值
額定功率Pe/KW
13.97
峰值轉(zhuǎn)矩Tmax/ N·m
168.71
峰值功率Pmax/KW
102.46
額定轉(zhuǎn)速ne/r/min
3500
額定轉(zhuǎn)矩Te/ N·m
38.12
峰值轉(zhuǎn)速nmax/r/min
5800
2 變速器傳動(dòng)比參數(shù)選擇
2.1 一檔傳動(dòng)比選擇
依據(jù)整車低速爬坡時(shí)車輪獲得的驅(qū)動(dòng)力應(yīng)大于所受到的行駛阻力,可知一檔傳動(dòng)比的下限為:
(2-1)
得:i1 ≥1.72。
同時(shí),一擋下最大驅(qū)動(dòng)力不大于地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的最大附著力,可得一檔傳動(dòng)比的上限為:
(2-2)
根據(jù)一般路面條件,取φ=0.6,得:i1 ≤12.85。
綜上:1.72≤ i1 ≤12.85。
2.2 二擋傳動(dòng)比選擇
電機(jī)最高轉(zhuǎn)速下,對(duì)應(yīng)的最大轉(zhuǎn)矩Tmax產(chǎn)生的最大驅(qū)動(dòng)力應(yīng)大于最高車速下的行駛阻力,故二擋傳動(dòng)比i2的下限為:
(2-3)
得:1.02≤ i2。
同時(shí),在10%的滑移率下,i2應(yīng)滿足最高車速的要求:
(2-4)
得:i2 ≤6.72。
綜上:1.02≤ i2 ≤6.72。
由于一般乘用車的imax=12~18[6],imax=igi0,且為使換擋平順,,所以本文選擇i1=3.67,i2=2.45。
3 變速器齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 一擋齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算
(1)選擇材料及確定許用應(yīng)力
齒輪1和齒輪3均選用20CrMnTi,并經(jīng)過(guò)表面滲碳、淬火和回火。20CrMnTi的接觸疲勞強(qiáng)度σHlim=1500Mpa,彎曲疲勞強(qiáng)度σFE=850Mpa。因變速器的使用應(yīng)滿足高可靠度的要求,故取安全系數(shù)SH=1.5,SF=2.0[7]。由
(3-1)
得:[σH1]= [σH3]=1000Mpa,[σF1]= [σF3]=425Mpa。
(2)按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
齒輪按7級(jí)精度制造,取載荷系數(shù)K=1.3,齒寬系數(shù)=0.6,
齒輪1上的轉(zhuǎn)矩T1=Tmax×η齒輪×η軸承=165352.67N·mm,初選螺旋角β=20o。取z1=19,則z2= z1×i1=69.73,取z2=70,則實(shí)際傳動(dòng)比=3.69。
因齒形系數(shù),,則YFa1=2.88,YFa3=2.23,YSa1=1.57,YSa3=1.76。
因,故應(yīng)對(duì)齒輪1進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。
法向模數(shù):
(3-2)
求得mn=2.65,取mn=3。
中心距:=147.02mm,取a=150mm。
則:,
齒輪1分度圓直徑=61.91mm,齒寬=37.15mm,
取b3=40mm,b1=45mm。
(3)驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度
(3-3)
取ZE=189.8,Zβ=,
則:σH=868.88Mpa<[σH],安全。
(4)齒輪的圓周速度
,因此選7級(jí)精度是合適的。
3.2 二擋齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算
(1)選擇材料及確定許用應(yīng)力
齒輪2和齒輪4均選用20CrMnTi,并經(jīng)過(guò)表面滲碳、淬火和回火。20CrMnTi的接觸疲勞強(qiáng)度σHlim=1500Mpa,彎曲疲勞強(qiáng)度σFE=850Mpa。因變速器的使用應(yīng)滿足高可靠度的要求,故取安全系數(shù)SH=1.5,SF=2.0。同理可得:[σH2]= [σH4]=1000Mpa,[σF2]= [σF4]=425Mpa。
(2)按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
齒輪按6級(jí)精度制造,取載荷系數(shù)K=1.3,齒寬系數(shù)=0.6,
齒輪2上的轉(zhuǎn)矩T2=Tmax×η齒輪×η軸承=165352.67N·mm,
由a13=a24=145mm,得:z1+z3=z2+z4,且i2==2.45;
則z2=26,z4=63,實(shí)際傳動(dòng)比i2=2.42,,mn=3mm。
=84.72mm,齒寬=50.83mm,
取b4=50mm,b2=55mm。
(3)驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度
(3-5)
取ZE=189.8,Zβ=,
則:σH=592.09Mpa<[σH],安全。
(4)齒輪的圓周速度
,因此選6級(jí)精度是合適的。
3.3 主減速器齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算
(1)選擇材料及確定許用應(yīng)力
齒輪5和齒輪6均選用20CrMnTi,并經(jīng)過(guò)表面滲碳、淬火和回火。20CrMnTi的接觸疲勞強(qiáng)度σHlim=1500Mpa,彎曲疲勞強(qiáng)度σFE=850Mpa。因變速器的使用應(yīng)滿足高可靠度的要求,故取安全系數(shù)SH=1.5,SF=2.0。同理可得:[σH5]= [σH6]=1000Mpa,[σF5]= [σF6]=425Mpa。
(2)按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
齒輪按8級(jí)精度制造,取載荷系數(shù)K=1.3,齒寬系數(shù)=0.6,
齒輪5上的轉(zhuǎn)矩T5=T1×i1×η齒輪×η軸承=596388.72N·mm,初選螺旋角β=20o。取z5=20,則z6= z5×i0=97.78,取z6=98,則實(shí)際傳動(dòng)比=4.89。
因齒形系數(shù),,則YFa5=2.78,YFa6=2.23,YSa5=1.59,YSa6=1.83。
因,故應(yīng)對(duì)齒輪1進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。
法向模數(shù):
(3-6)
求得mn=3.90,取mn=4。
中心距:=251.15mm,取a=255mm。
則:,
齒輪5分度圓直徑=86.44mm,齒寬=51.86mm,
取b6=55mm,b5=60mm。
(3)驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度
(3-7)
取ZE=189.8,Zβ=,
則:σH=974.21Mpa<[σH],安全。
(4)齒輪的圓周速度
,因此選8級(jí)精度是合適的。
3.4 各齒輪參數(shù)
變速器各齒輪參數(shù)見(jiàn)下表:
表 3變速器各齒輪參數(shù)表
檔位
齒輪
法向模數(shù)/mm
齒寬/mm
中心距/mm
螺旋角
旋向
精度等級(jí)
一擋
z1
3
45
145
右
7
z3
40
左
二擋
z2
3
55
145
右
6
z4
50
左
主減速器
z5
4
60
255
左
8
z6
55
右
4 變速器傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1 輸入軸設(shè)計(jì)計(jì)算
(1)材料選用及熱處理選擇
輸入軸選用20CrMnTi,并經(jīng)過(guò)表面滲碳、淬火和回火。20CrMnTi的強(qiáng)度極限σB=1080Mpa,屈服極限σS=835Mpa。
(2)估算軸的最小直徑
(4-1)
P1=Pmax×η軸承=101.44KW,ne=3500r/min,取C=95,
得:dmin=29.18mm。
考慮到輸入軸最小直徑段需要與電動(dòng)機(jī)通過(guò)C型平鍵連接,對(duì)軸的強(qiáng)度有削弱,故=30.64mm。
故選取C型鍵型號(hào)為:b×h×L=10×8×36。
輸入軸各段長(zhǎng)度的軸徑詳見(jiàn)零件圖。
(3)軸的強(qiáng)度校核
一檔傳動(dòng)比大,扭矩大,故選用一擋傳動(dòng)齒輪計(jì)算軸的強(qiáng)度。
輸入軸一擋主動(dòng)齒輪受力圖如下:
Fa
Fr
Ft
A
B
53
204
C
Fa
Fr
FHA
FHB
Ft
FVA
FVB
46.5
圖 2輸入軸受力簡(jiǎn)圖
輸入軸的轉(zhuǎn)矩T1=162352.67N·mm,則圓周力,徑向力,軸向力。
在垂直面內(nèi),列力和力矩的平衡方程可得:
(4-2)
求得:FVA=2003.64N ,F(xiàn)VB =107.72N。
同理,在水平面內(nèi),列力和力矩的平衡方程可得:
(4-3)
求得:FHA=4264.04N ,F(xiàn)HB =978.80N。
作輸入軸的彎矩圖如下:
當(dāng)量彎矩圖
水平面彎矩圖
垂直面彎矩圖
扭矩圖
合成彎矩圖
圖 3輸入軸彎矩圖
由彎矩圖可知,垂直面內(nèi)和水平面內(nèi)的最大應(yīng)力均位于C處,MVmax=92167.40N·mm,MHmax=200653.73N·mm。
則當(dāng)量彎矩Me為:
(4-3)
因輸入軸需要正反運(yùn)轉(zhuǎn),取α=1,得Memax=260127.34 N·mm。
當(dāng)量應(yīng)力σe為:
(4-4)
求得σe=10.96Mpa<[σ-1b]=90Mpa,故滿足要求。
4.2 輸出軸設(shè)計(jì)計(jì)算
(1)材料選用及熱處理選擇
輸入軸選用20CrMnTi,并經(jīng)過(guò)表面滲碳、淬火和回火。20CrMnTi的強(qiáng)度極限σB=1080Mpa,屈服極限σS=835Mpa。
(2)估算軸的最小直徑
(4-5)
P2=P1×η軸承×η齒輪=99.42KW,n2==951.09r/min,取C=95,
得:d=44.75mm,取dmin=45mm。
輸出軸各段長(zhǎng)度的軸徑詳見(jiàn)零件圖。
(3)軸的強(qiáng)度校核
一擋和主減速器傳動(dòng)比大,扭矩大,故選用一擋和主減速器傳動(dòng)齒輪和計(jì)算軸的強(qiáng)度。
輸出軸一擋主動(dòng)齒輪受力圖如下:
Fa5
Fr5
Ft5
D
E
53
153.5
F
Fa5
Fr5
FHD
FHE
Ft5
FVD
FVE
53.5
H
Fa3
Ft3
Fr3
Fa3
Fr3
Ft3
圖 4輸出軸受力簡(jiǎn)圖
輸入軸的轉(zhuǎn)矩T2=T1×η軸承×η齒輪=596388.72N·mm,則圓周力,徑向力,軸向力。
在垂直面內(nèi),列力和力矩的平衡方程可得:
(4-6)
求得:FVD=1440.00N ,F(xiàn)VE=1919.42N。
同理,在水平面內(nèi),列力和力矩的平衡方程可得:
(4-7)
求得:FHD=7222.56N ,F(xiàn)HE =11805.77N。
作輸入軸的彎矩圖如下:
合成彎矩圖
當(dāng)量彎矩圖
扭矩圖
水平面彎矩圖
垂直面彎矩圖
圖 5輸出軸彎矩圖
由彎矩圖可知,垂直面內(nèi)和水平面內(nèi)的最大應(yīng)力均位于F處,MVmax=348580.88N·mm,MHmax=643414.47N·mm。
則當(dāng)量彎矩Me為:
(4-8)
因輸入軸需要正反運(yùn)轉(zhuǎn),取α=1,得Memax=944018.18 N·mm。
當(dāng)量應(yīng)力σe為:
(4-9)
求得σe=14.62Mpa<[σ-1b]=90Mpa,故滿足要求。
5 軸承的校核計(jì)算
5.1 輸入軸的軸承校核
輸入軸的軸承型號(hào)為:30307,軸承正裝。
(1)計(jì)算軸向力
輸入軸A段的軸承A的徑向力,輸入軸B段的軸承B的徑向力,輸入軸的軸向力。
軸承的內(nèi)部軸向力:
(5-1)
取,則。
得,。
又,故軸承A被壓緊,軸承B放松。
則:=2716.08N,,又,,所以:,;,YB=0。
(2)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷
當(dāng)量動(dòng)載荷P:
(5-2)
得:PA=5442.60N,PB=984.71N。
故只需對(duì)軸承A進(jìn)行校核。
(3)計(jì)算額定動(dòng)載荷
額定動(dòng)載荷C:
(5-3)
取fp=1.2,ft=1,Lh=9000h(假設(shè)該車使用10年,每年平均使用300天,每天平均使用3小時(shí)),ε=,則,故滿足要求。
5.2 輸出軸的軸承校核
輸入軸的軸承型號(hào)為:30310,軸承正裝。
(1)計(jì)算軸向力
輸入軸D段的軸承D的徑向力,輸入軸B段的軸承B的徑向力,輸入軸的軸向力。
軸承的內(nèi)部軸向力:
(5-4)
取,則。
得,。
又,故軸承D被壓緊,軸承E放松。
則:=10514.45N,,又,,所以:,;,YE=0。
(2)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷
當(dāng)量動(dòng)載荷P:
(5-5)
得:PD=13670.62N,PE=11960.79N。
故只需對(duì)軸承D進(jìn)行校核。
(3)計(jì)算額定動(dòng)載荷
額定動(dòng)載荷C:
(5-6)
取fp=1.2,ft=1,Lh=9000h,ε=,則,故滿足要求。
6 設(shè)計(jì)總結(jié)
在本次設(shè)計(jì)中,所設(shè)計(jì)的純電動(dòng)汽車兩擋變速器,參考機(jī)械式變速器的傳動(dòng)形式,設(shè)計(jì)的一擋傳動(dòng)比為3.69,二擋傳動(dòng)比為2.45,與之匹配的電機(jī)的額定功率為13.97KW,額定轉(zhuǎn)速為3500r/min,峰值功率為102.46KW,峰值轉(zhuǎn)速為5800r/min,并合理地設(shè)計(jì)了傳動(dòng)軸與軸上零件的裝配關(guān)系。
經(jīng)驗(yàn)算,此變速器可以滿足純電動(dòng)汽車的使用工況要求,且軸和軸承的的強(qiáng)度均滿足要求,此設(shè)計(jì)是合理安全的。
純電動(dòng)汽車電池容量有限,續(xù)航里程不足的缺點(diǎn),可以通過(guò)對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件參數(shù)的合理設(shè)計(jì)來(lái)提高純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程,設(shè)計(jì)制造出與高速電機(jī)匹配的高速變速器,這是未來(lái)純電動(dòng)汽車的發(fā)展方向之一,我們要做的還有很多。
參考文獻(xiàn)
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[2]龔賢武,唐自強(qiáng).兩擋純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)與仿真.鄭州大學(xué)學(xué)報(bào):工學(xué)版,2015,0(3);39-43
[3]陳家瑞主編.汽車構(gòu)造[M].(第3版).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.
[4]余本德,張建武.小型純電動(dòng)汽車變速器傳動(dòng)比設(shè)計(jì).傳動(dòng)技術(shù),2015,0(1);30-35
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[6]趙英勛主編.汽車運(yùn)用工程[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2013.44-45
[7]楊可楨,程光蘊(yùn),李仲生,錢(qián)瑞明主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].(第6版).北京:高等教育出版社,2013
純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)及變速器的設(shè)計(jì)
一、設(shè)計(jì)內(nèi)容
1.基本功能
所設(shè)計(jì)純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)及變速器能滿足車輛動(dòng)力性,經(jīng)濟(jì)性的要求。
2.設(shè)計(jì)要求
⑴技術(shù)要求:
設(shè)計(jì)參數(shù)(兩組方案)
1)第一組:
車輛參數(shù):
整車質(zhì)量m(kg):1550;滾動(dòng)阻力系數(shù)f:0.0135
迎風(fēng)阻力系數(shù)CD:0.35; 機(jī)械效率η:0.86
主減速器傳動(dòng)比i0:4.889; 車輪滾動(dòng)半徑r(m):0.273
軸距L(mm):2500;迎風(fēng)面積A(m2):3.17; 旋轉(zhuǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù):1.23
車輛性能參數(shù):
①最高車速≥80km/h ②最大爬坡度≥20%
③續(xù)駛里程≥80km ④100km/h加速時(shí)間≤10s
2)第二組:
車輛參數(shù):
整車質(zhì)量m(kg):1200;滾動(dòng)阻力系數(shù)f:0.011
迎風(fēng)阻力系數(shù)CD:0.43; 機(jī)械效率η:0.94
主減速器傳動(dòng)比i0:3.52; 車輪滾動(dòng)半徑r(m):0.292
軸距L(mm):2430;迎風(fēng)面積A(m2):2.53; 旋轉(zhuǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù):1.23
車輛性能參數(shù):
①最高車速≥100km/h ②最大爬坡度≥20%
③續(xù)駛里程≥160km ④100km/h加速時(shí)間≤10s
⑵設(shè)計(jì)任務(wù)要求
1)完成方案設(shè)計(jì)及工作原理的分析
2)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖及主要部件零件圖
3)重要零件的強(qiáng)度校核
4)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
二、設(shè)計(jì)方法與參考步驟
⑴工作原理的分析
根據(jù)設(shè)計(jì)要求及變速器的特性等,分析純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的工作原理及具體的變速方式。
⑵方案選擇
1)結(jié)構(gòu)方案選擇,采用什么形式的變速器。
2)最小傳動(dòng)比選擇,滿足最高車速的要求。
3)最大傳動(dòng)比選擇,滿足最大爬坡度和附著條件的要求。
⑶純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)變速器的設(shè)計(jì)
確定傳動(dòng)比的參數(shù)設(shè)計(jì)后,對(duì)變速器的各齒輪軸的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),主要確定各齒輪齒數(shù)以及軸的尺寸等。
⑷重要零件的強(qiáng)度校核
包括各齒輪的強(qiáng)度、軸的強(qiáng)度等。
⑸總成圖和零件圖
繪制變速器的總成圖和部分零件圖。
⑹撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
包括:設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)方案選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等的技術(shù)說(shuō)明
三、課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排
課程設(shè)計(jì)時(shí)間共計(jì)2周,具體時(shí)間安排如下表:
序號(hào)
內(nèi)容
時(shí)間
1
工作原理的分析
1天
2
方案選擇
1天
3
變速器的設(shè)計(jì)
4天
4
總成圖和零件圖繪制
2天
5
撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)
1天
6
答辯
1天
四、課程設(shè)計(jì)的成績(jī)?cè)u(píng)定
課程設(shè)計(jì)成績(jī)的綜合評(píng)定主要由以下幾個(gè)方面組成
1.課程設(shè)計(jì)過(guò)程,包括日常管理和具體的設(shè)計(jì)能力;
2.課程設(shè)計(jì)報(bào)告的質(zhì)量,包括文章結(jié)構(gòu)、技術(shù)內(nèi)容、繪圖及文筆等;
3.課程設(shè)計(jì)答辯的情況,包括自述情況及回答問(wèn)題情況。
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