純電動(dòng)跑車變速箱設(shè)計(jì),電動(dòng),跑車,變速箱,設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 (論文 ) 報(bào)告 (論文 )題目： 純電動(dòng)跑車變速箱設(shè)計(jì) 作者所在系部： 機(jī) 電工程學(xué)院 作者所在專業(yè)： 車輛工程 作者所在班級(jí)： 作 者 姓 名 ： 鄭廷蕓 作 者 學(xué) 號(hào) ： 201322198 指導(dǎo)教師姓名： 白亞雙 完 成 時(shí) 間 ： 2017 年 6 月 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 I 摘 要 隨著石油資源的日益減少和環(huán)境保護(hù)要求的提高，電動(dòng)汽車的發(fā)展越來(lái)越受到人們的重視，然而，對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行研究是提高電動(dòng)汽車性能的重要手段之一。變速器是汽車重要的傳動(dòng)系組成，在較大范圍內(nèi)改變汽車行駛速度的大小和汽車驅(qū)動(dòng)輪上扭矩的大小。電動(dòng)汽車的 變速器與普通變速器相比，其結(jié)構(gòu)有所不同。因?yàn)轵?qū)動(dòng)電機(jī)的旋向可以通過(guò)電路控制實(shí)現(xiàn)變換，所以電動(dòng)汽車無(wú)需內(nèi)燃機(jī)汽車變速器中的倒檔而設(shè)置倒檔軸，只需應(yīng)用電機(jī)反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)倒車行駛。設(shè)計(jì)中利用已知參數(shù)確定變速器各參數(shù)，對(duì)軸和各擋齒輪進(jìn)行校核，繪制出裝配圖及零件圖 。 同時(shí)本設(shè)計(jì)對(duì)電動(dòng)汽車的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了匹配設(shè)計(jì)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明達(dá)到性能要求。 關(guān)鍵詞 電動(dòng)汽車 傳動(dòng) 變速箱 匹配 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 of is in of of is to of of is a in a of of of of as is of be to so no in up of ro of of of to At of to 華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 i 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................................ I ....................................................................................................................................... 1 章 緒論 ............................................................................................................................... 1 動(dòng)汽車的簡(jiǎn)介 ............................................................................................................. 1 動(dòng)汽車傳動(dòng)裝置的特點(diǎn) ............................................................................................. 1 動(dòng)汽車變速器的功用 ................................................................................................. 1 第 2 章 純電動(dòng)跑車電動(dòng)機(jī)功率及扭矩計(jì)算 ........................................................................... 3 率 的計(jì)算 ..................................................................................................................... 3 矩 的計(jì)算 ..................................................................................................................... 4 第 3 章 純電動(dòng)跑車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配計(jì)算 ............................................................................. 5 高車速 的計(jì)算 ............................................................................................................. 5 輛加速時(shí)間的計(jì)算 ..................................................................................................... 6 輛爬坡的計(jì)算 ............................................................................................................. 6 駛里程的計(jì)算 ............................................................................................................. 6 第 4 章 純電動(dòng) 跑車變速器設(shè)計(jì)方案及論證 ............................................................................. 7 第 5 章 變速器各主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 ....................................................................... 10 要參數(shù)設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 10 輪強(qiáng)度計(jì)算 .............................................................................................................. 14 定軸的尺寸 .............................................................................................................. 17 第 6 章 同步器的選擇 ............................................................................................................... 21 步器的工作原理 ....................................................................................................... 21 步器的種類 ............................................................................................................... 21 步器的參數(shù)的確定 ................................................................................................... 22 擦因數(shù) ........................................................................................................... 22 步環(huán)主要尺寸確定 ....................................................................................... 22 第 7 章 變速器操縱機(jī)構(gòu) ........................................................................................................... 24 對(duì)變速器操縱機(jī)構(gòu)的要求 ........................................................................................ 24 直接操縱手動(dòng)換檔變速器 ........................................................................................ 24 手動(dòng)換檔變速器遙控 ................................................................................................ 25 傳動(dòng)自鎖、互鎖、倒檔鎖裝置 ................................................................................ 25 鎖裝置 ............................................................................................................ 25 鎖裝置 ............................................................................................................ 25 第 8 章 零件的加工工藝 ........................................................................................................... 26 輪軸加工工藝 ........................................................................................................... 26 輪加工工藝 ............................................................................................................... 26 蓋加工工藝 ............................................................................................................... 27 配圖 ........................................................................................................................... 28 第九章 結(jié)論 ............................................................................................................................... 29 感謝詞 ......................................................................................................................................... 30 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................................... 31 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 1 第 1 章 緒論 動(dòng)汽車的簡(jiǎn)介 電動(dòng)汽車是指以車我電源為動(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)要求的車輛。電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)是： （ 1） 無(wú)污染，噪聲低 電動(dòng)汽車無(wú)內(nèi)燃機(jī)汽車工作時(shí)產(chǎn)生的廢氣，不產(chǎn)生排氣污染，對(duì)環(huán)境保護(hù)和空氣的潔凈是十分有益的，有 "零污染 "的美稱。 電動(dòng)汽車無(wú)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的噪聲，電動(dòng)機(jī)的噪聲也較內(nèi)燃機(jī)小 （ 2） 能源效率高，多樣化 電動(dòng)汽車的研究表明，其能源效率已超過(guò)汽油機(jī)汽車，特別是在城市運(yùn)行，汽車走走停停，行駛速度不高，電動(dòng)汽車更加適宜。電動(dòng)汽車停止時(shí)不消耗電量，在制動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)可自動(dòng)轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)減速時(shí)能量的再利用。 另一方面，電動(dòng)汽車的應(yīng)用可有效地減少對(duì)石油資源的依賴，可將有限的石油用于更重要的方面。向蓄電池充電的電力可以由煤炭、天然氣、水力、核能、太陽(yáng)能、風(fēng)力、潮汐等能源轉(zhuǎn)化。除此之外，如果夜間向蓄電池充電，還可以避開(kāi)用電高峰，有利于電網(wǎng)均衡負(fù)荷，減少費(fèi)用。 （ 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，運(yùn)轉(zhuǎn)、傳動(dòng)部件少，維修保養(yǎng)工作量小，當(dāng)采用交流感應(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。 動(dòng)汽車傳動(dòng)裝置的特點(diǎn) 電動(dòng)汽車傳動(dòng)裝置的作用是將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳給汽車的驅(qū)動(dòng)軸，當(dāng)采用電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)裝置的多數(shù)部件常常可以忽略。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)可以帶負(fù)載啟動(dòng)．所以電動(dòng)汽車上無(wú)需傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車朐離合器。因?yàn)轵?qū)動(dòng)電機(jī)的旋向可以通過(guò)電路控制實(shí)現(xiàn)變換，所以電動(dòng)汽車無(wú)需內(nèi)燃機(jī)汽車變速器中的倒檔．當(dāng)采用電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速控制時(shí)，電動(dòng)汽車可以忽略傳統(tǒng)汽車的變速器．在采用電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)汽車也可 以省略傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的差速器。 動(dòng)汽車變速器的功用 (l)改變傳動(dòng)比，滿足不同行駛條件對(duì)牽引力的需要，使發(fā)動(dòng)機(jī)盡量工作在有利的工況下，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(dòng)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(dòng)扭矩能在很大范圍內(nèi)北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 2 變化。 (3)中斷動(dòng)力傳遞，在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，汽車換檔或需要停車進(jìn)行動(dòng)力輸出時(shí)，中斷向驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力傳遞。 (4)實(shí)現(xiàn)空檔，當(dāng)離合器接合時(shí)，變速箱可以不輸出動(dòng)力。例如，可以保證駕駛員在電動(dòng)機(jī)不熄火時(shí)松開(kāi)離合器踏板離開(kāi) 駕駛員座位。汽車變速器是通過(guò)改變傳動(dòng)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(duì)驅(qū)動(dòng)車輪牽引力及車速不同要求的需要。北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 3 第 2 章 純電動(dòng)跑車電動(dòng)機(jī)功率及扭矩計(jì)算 率 的計(jì)算 1） 因純電動(dòng)跑車最高車速不能在最大輸出功率下持續(xù)行駛，所以應(yīng)用額定功率計(jì)算： ?????? ???2m a a g 0 0（ 2 上面公式中： 最高速度 250km/h ηt—— 傳動(dòng)效率 90% m—— 電動(dòng)跑車整備質(zhì)量 1700kg f—— 滾動(dòng)阻力系數(shù) D—— 空氣阻力系數(shù) —— 迎風(fēng)面機(jī) 代入數(shù)據(jù)： P 額≥ 1)爬坡 條件下電動(dòng)跑車的功率需求 :??????? ????g s i nm g f c o 0 0 ηu≥a xm a 爬（ 2 根據(jù)一般跑車爬坡度要求至少能夠以 10km/h 通過(guò) 坡度 上式中： 爬坡時(shí)行駛速度 10km/h α —— 坡度角 代入數(shù)據(jù)得 P 爬 =2)根據(jù)純電動(dòng)跑車加速性能推得驅(qū)動(dòng)電 機(jī)功率為 : )u×A×C+m g f 0 013?? ?? （加（ 2 上式： um(t/tm)x 汽車末速度 100km/h 汽車加速時(shí)間 —— 擬合系數(shù)，一般取 —— 汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)： δ=1+1/m× Σ2+1/m× 2 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 4 飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (km* 車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (km*R—— 車輪半徑（ m） 變速器傳動(dòng)比 主減速器傳 動(dòng)比 代入數(shù)據(jù)得： P 加≥ 電動(dòng)跑車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出的最大功率應(yīng)能同時(shí)滿足對(duì)跑車最高速度，加速性能，爬坡度的要求，所以純電動(dòng)跑車驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出的最大功率為： P 額， P 爬， P 加｝ 20P 額， P 爬， P 加｝ 20機(jī)的額定功率 215矩 的計(jì)算 純電動(dòng)跑車的最大轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足動(dòng)力性要求，計(jì)算出了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定功率后，可以按照公式計(jì)算得出驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最 大轉(zhuǎn)矩： 9550955019550P m a x m a xm a xm a x e ???? ? (2上式中： 額定扭矩（ 峰值扭矩（ 額定轉(zhuǎn)速（ r/ 代入數(shù)據(jù)求得驅(qū)動(dòng)電機(jī)最大扭矩為 955華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 5 第 3章 純電動(dòng)跑車動(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(dòng)力性。所以，動(dòng)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(dòng)力性 能指標(biāo)包括最高車速、加速時(shí)間和最大坡度 ,但對(duì)于電動(dòng)汽車還必須包括續(xù)駛里程。 高車速 的計(jì)算 ? ????? ?? i nc o ∑； m 為最大整車質(zhì)量 m =1500 f 為滾動(dòng)阻力系數(shù) f= α為坡道角： α=20° ； 空氣阻力系數(shù)： A 為迎風(fēng)面積： A=u 為行駛車速 m/h ； δ 為車輛旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)： 222?????? ???? (3?? 1+中 δ1、 δ2 主要與車型有關(guān)，轎車 δ1 在 間（取 δ2 在 主 減速器 減速比； ? 為傳動(dòng)效率； T? =t 主驅(qū)動(dòng)電機(jī)一最大限流工作時(shí)車輛獲得的驅(qū)動(dòng)力： 7 2 9?? ? (3主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速． r/ 4000 3 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 6 r 為車輪半徑： r= 主減速比； 輛加速時(shí)間的計(jì)算 ? ? ? ? u ????? ??? 21 ? (3其中 加速行駛起始車速 m/h， ， 加速行駛終止車速 m/h， 5 km/h 輛爬坡的計(jì)算 由公式計(jì)算得： ? ?21m b ) g+( m . 1 5C d u a 2-F t =b f?i=b] （ 3 駛里程的計(jì)算 1 1 3 k m=m b ) e 0+( m a w b m b=s (3其中： E 為電池組充滿電時(shí)的總能量． E=16e 為電動(dòng)車輛單位里程能耗． 電池比能量． w=36.7 電動(dòng)車輛行駛的比耗． (3北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 7 第 4章 純電動(dòng)跑車變速器設(shè)計(jì)方案及論證 正確選擇變速器的擋位數(shù)和傳動(dòng)比，使之與電動(dòng)機(jī)參數(shù)優(yōu)化匹配，以保證電動(dòng)汽車具有良好動(dòng)力性能 ： (1)保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性 ； (2)設(shè)置空擋．用來(lái)切斷電動(dòng)機(jī)動(dòng)力向驅(qū)動(dòng)輪的傳輸 ； (3)設(shè)置倒擋，使汽車能倒退行駛 ； (4）設(shè)置動(dòng)力輸出裝置．需要時(shí)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(guò)程中，變速器不得有跳擋，亂擋及換擋沖擊等現(xiàn)象的發(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(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，這與變速器的檔數(shù)，傳動(dòng)比范圍和各擋傳動(dòng)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(dòng)比范圍越大。近年來(lái)，變速器操縱機(jī)構(gòu)有向自動(dòng)操縱方向發(fā)展的趨勢(shì)。為滿足以上使用性能要求，本變速器采用有級(jí)式變速器。變速器由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī) 構(gòu)構(gòu)成。變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括歡動(dòng)齒輪、傳動(dòng)齒輪、傳動(dòng)軸。實(shí)現(xiàn)操作需要避免、避免沖擊不值得同步器，操作機(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(jì)采用鎖環(huán)式同步器。 (1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析 變速器傳動(dòng)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(dòng)）兩類。固定軸式又分為兩軸式，中間軸式．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(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車上 。 中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車上。旋轉(zhuǎn)軸 式主要用于液壓機(jī)械式變速囂。與中間軸式變速囂比較，兩軸式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輪廓尺寸小，布置方便。此外，因?yàn)槠浣?jīng)過(guò)一對(duì)齒輪嚙合傳動(dòng)動(dòng)力，故傳動(dòng)效率高同時(shí)噪音低。三軸式變速囂與兩軸式相比各檔多了一對(duì)齒輪傳動(dòng)因而傳遞效率低噪音大。所以選擇本設(shè)計(jì)兩軸式雙擋變速器。 (2）變速其主要參數(shù)選擇 l）擋數(shù) 增加變速器的檔數(shù)能改善汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，擋數(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(shí)操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時(shí)換擋頻率也增高．由于電動(dòng)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(lái)實(shí)現(xiàn)。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 8 2)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．傳動(dòng)比范圍的確定與選定的發(fā)動(dòng)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(duì)兩軸式變速器，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(duì)變速器的外形尺寸，體積和質(zhì)量大小，而日對(duì)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(lái)確定 。 4）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 速器的擋數(shù)，傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來(lái)分配各檔齒輪的齒數(shù)。兩檔變速器為例，說(shuō)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) 。 (3)變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1)齒輪的損環(huán)形式 輪齒折斷，齒面疲勞剝落，移動(dòng)換擋齒輪端部破壞， 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，后看出現(xiàn)的多 。 2)齒輪強(qiáng)度計(jì)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抖，熱處理方法，加工方法，精度級(jí)別，支承方式也基本一致 。如汽車變速器齒輪用低碳鋼制作，采用剃齒與磨齒精加工，齒輪表面采用溶碳淬火熱處理工藝，齒輪精度為 6 級(jí)和 7 級(jí)。 (4）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(dòng)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(shí)可布置圓柱滾子軸承，若空間不足則采用滾針軸承．變速器笫一軸前端支承在飛輪的內(nèi)腔里，因有足夠大的空間常采用球軸承來(lái)承受向力 。 (5)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(shí)只能掛入一個(gè)擋位，換擋后應(yīng)使齒輪在全齒長(zhǎng)上嚙合，防止自動(dòng)脫擋或自動(dòng)掛擋 ， 防止誤掛倒擋，換擋輕便。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 9 用于機(jī)械式變速器的操縱機(jī)構(gòu)，常見(jiàn)的是由變速軒，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換擋或退到空擋工作，稱為手動(dòng)換擋變速器。北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 10 第 5章 變速器各主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 要參數(shù)設(shè)計(jì) (1）傳動(dòng)比范圍 變速器的傳動(dòng)比范圍是指變速器最低擋傳動(dòng)比與最高擋傳動(dòng)比的比值，最高擋通常是直接擋，傳動(dòng)比為 的變速器最高檔是超速擋，傳動(dòng)比為 設(shè)計(jì)選用直接檔，傳動(dòng)比為 1 即減速比為 1； 1）根據(jù)汽車最大爬坡度確定 汽車爬陡坡時(shí)車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。故有 )s m a xm a a x ??? ?? (5則由最大爬坡度要求的變速器 1 檔傳動(dòng)比為 g ??0m a xm a xm a x )s o s( ??= (5式中 m —— 汽車總質(zhì)量； g —— 重力加速度； f —— 道路阻力系數(shù)； — 最大爬坡要求； r —— 驅(qū)動(dòng)車輪的滾動(dòng)半徑； 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； 0i—— 主減速比； t?—— 汽車傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率。 2）根據(jù)驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著條件確定 hL ?? ? ? ??? )(0m a x (5?0m a x)()(??? ?中 汽車質(zhì)心高度，計(jì)算時(shí)取 700 a—— 汽車質(zhì)心位置，計(jì)算時(shí)取 1200 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 11 L—— 汽車前后輪中心距，計(jì)算時(shí)取 2000 ? —— 道路的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取 ? = 變速器的 1 檔傳動(dòng)比應(yīng)根據(jù)上述條件確定。 所以，新設(shè)計(jì)變速器兩個(gè)檔位傳動(dòng)比分別取 1 和 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(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： 3 (5式中 中心距系數(shù)，對(duì)轎車， ；對(duì)貨車， ； 對(duì)多檔主變速器， 此取 K= 式中 變速器處于一檔時(shí)的輸出扭矩： 10*可取得初始中心距 65 (3)外型尺寸 變速箱的橫向外型尺寸，報(bào)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)齒輪參數(shù) 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報(bào)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 5 5計(jì)算得本設(shè)計(jì)所用變速箱齒輪摸數(shù)如下： 斜齒輪： 210 =據(jù)汽車設(shè)計(jì)書(shū) 表格，進(jìn)擇第 二系列的模數(shù)所以取 齒輪： m=3 表 5 車變速器齒輪的法向 模 數(shù) 一系列 二系列 表 5車變速器常用的齒輪模數(shù) 型 乘用車的發(fā)動(dòng)機(jī)排量 V/L 貨車的最大總質(zhì)量 ma/t 數(shù) ma/華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 12 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 5取， 齒形 壓力角 α 齒寬 b 轎車 高齒并修形的齒形 ~16° 250~400 一般貨車 定的標(biāo)準(zhǔn)齒形 200 200~300 重型車 同上 低檔，倒檔齒輪 250 小螺旋角 表 5輪形狀、壓力角和汽車變速器齒輪的螺旋角 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．存本設(shè)計(jì)中變速器齒輪壓力角 a 取 150 嚙合套或同步器取 300；斜齒輪螺旋角 β取 200。 應(yīng)該注意的是選擇斜齒輪的螺旋角時(shí)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取右旋，而第一軸和第二軸上的斜齒輪取左旋．其軸向力經(jīng)軸承蓋由殼體承受． 齒輪寬度 b 的大小直接影響著齒輪的承載能力． b 加大，隊(duì)的承載能力增高．但試驗(yàn)喪明，存齒寬增大判一定數(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： 直齒 b=()m， b=8×3=24齒 b=(8.5)m， b=7×一軸常嚙合齒輪硎副齒寬的系數(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。 (5) 齒輪齒數(shù)的確定 存初選了中心距、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。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 13 圖 速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1)確定一檔齒輪的齒數(shù)（如圖 一擋傳動(dòng)比 121 (5為了確定 齒數(shù)，先求其齒數(shù)和 ?Z ： ? ? （ 5 其中 A=65m=3:故 有 Z∑=1； 16； 27 上面根據(jù)初選的 A 及 m 計(jì)算出的 能不是整數(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 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=一檔齒輪 8， 1； 二檔齒輪 d1=)確定其他檔位的齒數(shù) 二檔傳動(dòng)比的計(jì)算 A=1+2 4=2×64.5× 43 =1 22 3)齒輪變位系數(shù)的選擇 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 14 齒輪的變位是齒輪設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。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(qiáng)度、使用平穩(wěn)性、耐磨性、抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲。 變位齒輪主要有兩類：高度變位和角度變位．高度變位齒輪副的一對(duì)嚙合齒輪的變位系數(shù)的和為零 ,高度變位可增加小齒輪的齒根強(qiáng)度，使它達(dá)到和大齒輪強(qiáng)度想接近的程度，高度變位齒輪副的缺點(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。角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零 ,角度變位既具有高度變位的優(yōu)點(diǎn)，又難免了其 缺點(diǎn)。 有幾對(duì)齒輪安裝在中間軸和第二軸上組合并構(gòu)成的變速器，會(huì)因保證各檔傳動(dòng)比的需要，使各相互嚙合齒輪剮的齒數(shù)和不同。為保證各對(duì)齒輪有相同的中心距，此時(shí)應(yīng)對(duì)齒輪進(jìn)行變位。當(dāng)齒數(shù)和多的齒輪副采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)或高度變位時(shí)，則對(duì)齒數(shù)和少些的齒輪副應(yīng)采用正角度變位。由于角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)，故采用的較多 ;對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，還可通過(guò)選擇合適的螺旋角來(lái)達(dá)到中心距相同的要求。 變速器齒輪是在承受循環(huán)負(fù)荷的條件下工作，有時(shí)還承受沖擊負(fù)荷。對(duì)于高檔齒輪，其主要損壞形式是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按 保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合劑耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)，為提高接觸強(qiáng)度，應(yīng)使總變位系數(shù)盡可能取大一些， 同 樣兩齒輪的齒輪漸開(kāi)線離基圓較遠(yuǎn)，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。對(duì)于低檔齒輪，由于小齒輪的齒根強(qiáng)度較低，加之傳遞載荷較大，小齒輪可能出現(xiàn)齒根彎曲斷裂的現(xiàn)象 。 總變位系數(shù)越小，一對(duì)齒輪齒更總厚度越薄，齒根越弱，執(zhí)彎強(qiáng)度越低．但是由于輪齒的剛度較?。子谖諞_擊振動(dòng)，故噪聲要小些。 根據(jù)上述理由，為降低噪聲，變速器中一、二擋的齒輪的總變位系數(shù)要選用較小的一些數(shù)值，以便獲得低噪聲傳動(dòng)。 其中 ，一擋主動(dòng)齒輪的齒數(shù) Z=16．因此一檔齒輪需要變位 。 變位系數(shù) 1717 Z???(5式中 Z 為要變位的齒輪齒數(shù)． 因?yàn)榍?1 的齒數(shù)為 16．所以會(huì)發(fā)生根切，所以需要變位．變?yōu)橄禂?shù)為 ξ= (17 –17= 輪強(qiáng)度計(jì)算 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與校核與其他機(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，汽車變速器齒輪所用的材料、熱處理 方法、加工方法、精度等級(jí)、支撐方式也基本一致。如汽車變速器齒輪用低碳合金鋼制造，采用剃齒或齒輪精加工，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度不低于 7 級(jí)。因北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 15 此，比用于計(jì)算通用齒輪強(qiáng)度公式更為簡(jiǎn)化一些的計(jì)算公式來(lái)計(jì)算汽車齒輪，同樣可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果．在這里所選擇的齒輪材料為 45。 (1）直齒輪彎曲應(yīng)力 σw ? 1?(5式中： σ 一 檔 齒輪 1 的圓周力 (N)； d 為節(jié)圓直徑 ( 應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取 1. 65； 摩擦力影響系數(shù)，主動(dòng)齒輪取 動(dòng)齒輪取 b 為齒寬 ( 取 24 t 為端面齒距 ( r=πm= y 為齒形系數(shù) 齒形系數(shù) 如圖 形系數(shù)圖 處于一檔時(shí)，故由 10×000=357000N* (5d1=×16=48 (548 775? (5北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 16 1W? =14875×4× (52W? =14875×4× (5當(dāng)計(jì)算載荷取作用到變速器第一軸上的最大扭矩 ，一檔直齒輪的彎曲應(yīng)力在 400~850 間。 (2） 斜齒輪彎曲應(yīng)力 B W ?? ?（ 5 式中 σ B 為齒寬 ( 取 t 為端面齒距 ( r=πm= y 為齒形系數(shù)．如齒形系數(shù)圖 二檔齒輪圓周力 (N)； d 為節(jié)圓直徑 ( 應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取 摩擦力影響系數(shù)，主動(dòng)齒輪取 動(dòng)齒輪取 重合度影響系數(shù)，取 選擇齒形系數(shù) y 時(shí)，按當(dāng)量模數(shù) zn=z/ y= m g 2100003 4m a x ??（ 5 D4=mz/2/ （ 5 Tg/×210000/ (54W? == (5σ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 180~350圍內(nèi)，因此，上述計(jì)算結(jié)果均符合彎曲強(qiáng)度要求。 (3）齒輪 接觸應(yīng)力 )11(41 ? ??5 式中 σ 為齒輪的接觸應(yīng)力 ( ； F 為齒面上的法向力 (N)， F= ; 圓周力（ N）， Tg/d ； α為節(jié)點(diǎn)處的壓力角 (200)； 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 17 β 為齒輪螺旋角 ； E 為齒輪材料的彈性模量（ 材料為 45 可取 E=190×103 t( B 為齒輪接觸的實(shí)際寬度 ( 直齒輪 B=24齒輪 B= ρz 、 ρb 為主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑 ( 直齒輪 ρz= (5ρb= (5斜齒輪： ?z (5??b(5其中， 別為主從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑 ( 第一檔 別為 第二檔 都為 作用在變速器第一軸上的載荷 為計(jì)算載荷時(shí)，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 ρj 見(jiàn)下表： 齒輪 ρj/碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪 一檔和倒檔 1900~2000 950~1000 常嚙合齒輪和高檔 1300~1400 650~700 表 5速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 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： 檔： 照 上表 5知，所設(shè)計(jì)變速器隊(duì)輪的接觸應(yīng)力基本符合要求。 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。存草圖設(shè)計(jì)時(shí)，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進(jìn)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=( = 二軸 花鍵部分直徑可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 N· m)按下式初選： 3 m a x)( ? =3 210 = (5北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 18 d 與 l 關(guān)系： 一軸： d/l= 軸： d/l =以 ， 一軸 ： l= d/軸 ： l=d/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，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 5示： 圖 受力簡(jiǎn)圖 強(qiáng)度校核 齒輪嚙合的圓周力 向力 軸向力 按下式求出 ?????????????c o s(a xm a xm a x(5式中 i—— 至計(jì)算齒輪的傳動(dòng)比； d—— 計(jì)算齒輪的節(jié)圓直徑， ? —— 節(jié)點(diǎn)處壓力角； ? —— 螺旋角； 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， N· 在彎矩和 轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下的軸應(yīng)力 ? （ ][32 3 ??? ??? (5A B a b L F 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 19 222 ??