电动汽车两档变速器匹配设计.doc

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电动汽车两档变速器匹配设计

学生：

学号：

指导教师：

专业：

二O一四年六月

GraduationDesign（Thesis）ofChongqingUniversity

Two-speedTransmissionMatchingDesign

OfElectricVehicle

Undergraduate:

Supervisor:

Major:

MechanicalDesignandManufacture

andAutomation

June2014

本科学生毕业设计（论文）中文摘要

摘要

电动汽车是一个复杂的系统，其研制与开发是一个涉及多个学科的高科技项目。

鉴于电动汽车的主要性能指标是由最高车速、加速能力、爬坡能力和续驶里程等来表征，这些指标的高低直接与其动力传动系统优劣密切相关，因此，要提高整车的性能，就必须解决动力传动系统的问题。

目前电动汽车由于电池技术未取得实质性突破，导致整车的能量利用率、续驶里程性能参数不够理想。

在整车性能参数不变的情况下，通过两档变速器的匹配设计能够降低对于电机的要求，有效的减少成本，同时还能使得电机工作效率增加，提高能量利用率，增加续驶里程。

其主要工作内容如下：

①分析了电动汽车动力传动系统的基本构成，根据汽车的基本性能要求，对驱动电机、传动系主要性能参数进行匹配研究。

并从车辆性能影响因素考虑，利用MATLAB/Simulink软件对模型进行仿真，绘制相应的规律曲线，并对模型进行优化。

②初步求得性能匹配参数后，针对变速器模型，对电动汽车的爬坡能力、最高车速等基本性能进行校核。

③校核合格后，最终得出适合给定电动汽车车型的变速器性能匹配参数，即根据动力性要求完成配齿、齿轮设计、轴设计、同步器选择、轴承设计、换档机构设计等工作；

④最后根据变速器匹配参数，通过CATIA软件绘制出相应的变速器三维模型，并完成变速器某一齿轮和轴的设计图纸工作。

关键词：

电动汽车，传动系统，两档变速器，匹配设计

重庆大学本科学生毕业设计（论文）ABSTRACT

ABSTRACT

Theelectricvehicleisacomplexsystem,whichisaresearchanddevelopmentofhigh-techprojectsinvolvingmultipledisciplines.Thekeyperformanceindicatorsofelectricvehiclearethemaximumspeed,acceleration,gradabilityandthedrivingrangeetc.,whicharedirectlyrelatedtothelevelofthedrivetrain,thereforewemustsolvetheproblemofthedrivetrainforimprovingvehicleperformance.Becausethecurrentelectricvehiclebatterytechnologyisnotmadesubstantialbreakthroughs,itcausesthatthevehicleinenergyefficiencyandthedrivingrangeperformanceparametersarenotideal.Inthecaseofunchangedvehicleperformanceparameters,byusingtwo-speedmatchingdesignofthetransmissionreducesrequirementsofthemotor,whicheffectivelyreducescostswhilestillmakingthemotorincreaseworkefficiencyandimproveenergyefficiencyandincreasethedrivingrange.Themaincontentsareasfollows:

①Analysisofthebasicstructureoftheelectricvehiclepowertrain,matchingthemainstudyonthedrivemotor,drivetrainperformanceparametersaccordingtothebasicperformancerequirementsofthevehicle.Considerationsofaffectingvehicleperformance,usingMATLAB/Simulinksimulationsoftwaretomodel,drawthecorrespondingrulecurveandthemodeloptimization.

②Aftertheinitialperformancematchingparametersobtained,thebasicperformanceofelectricvehiclessuchasgradability,maximumspeedwillbecheckedfortransmissionmodel.

③Aftercheckingpassing,eventuallygetstheappropriatematchingperformanceofthetransmissionforagivenelectricvehiclemodels,nextaccomplishesselectionofteethnumber,geardesign,shaftdesign,simultaneousselection,bearingdesignandtheshiftmechanismdesignbasedonpowerrequirements.

④Finally,drawsthecorrespondingthree-dimensionalmodelofthetransmissionbyCATIAsoftwareaccordingtothematchingtransmissionparameterandaccomplishesagearandshaftdesigndrawingsofthetransmission.

Keywords：

electricvehicle,powertrain,two-speedtransmission,matchingdesign

重庆大学本科学生毕业设计（论文）目录

目录

摘要 I

ABSTRACT II

1绪论 1

1.1研究背景 1

1.2电动汽车自动变速器 2

1.2.1自动变速器概述及选型 2

1.2.2自动变速器国内外研究现状 4

1.3论文的主要内容 5

1.3.1课题研究的目的及意义 5

1.3.2课题研究的内容 5

2电控机械式自动变速器设计 7

2.1变速器设计基本方案 7

2.1.1给定的整车参数 7

2.1.2给定的理想电机特性 7

2.1.3变速器传动机构布置方案 8

2.1.4变速器主要参数的选择 9

2.2齿轮设计计算 13

2.2.1各档齿轮齿数分配的分配 13

2.2.2齿轮强度计算与校核 15

2.3整车动力性能及动力传动系统参数匹配 23

2.3.1电动汽车动力性能指标分析 23

2.3.2电动汽车的驱动特性场分析 23

2.3.3加速能力与动力传动系统参数的匹配 25

2.3.4爬坡能力与动力传动系统参数的匹配 27

2.3.5最高车速与动力传动系统参数的匹配 28

2.3.6Matlab/simulink建模仿真 29

2.4轴的设计计算 32

2.4.1初选轴的直径 32

2.4.2轴的刚度验算 32

2.5同步器及操纵机构设计 38

2.5.1同步器的设计 38

2.5.2操纵机构设计 41

2.6轴承的选择及寿命校核 43

2.6.1输入轴轴承校核 43

2.6.2输出轴轴承校核 44

2.6.3中间轴轴承校核 45

2.7键选择及强度计算 45

3变速器部分三维模型及工程图 47

3.1齿轮模型 47

3.1.1常啮合齿轮 47

3.1.2一档齿轮 48

3.1.3二档齿轮 49

3.1.4内部齿轮啮合 50

3.2输出轴模型 50

3.3变速器整体模型 51

3.4变速器工程图 51

参考文献 53

II

本科学生毕业设计（论文）1绪论

1绪论

1.1研究背景

汽车的发展面临两大考验，一是汽车对环境的污染，二是日益短缺的资源所带来的严峻考验。

其一汽车排放的尾气包含硫化物、氮氧化物、氟氯烃等使温室效应加剧、臭氧层破坏和酸雨形成等大气环境问题，据估计汽车排入大气的污染物已达到大气污染物排放总量的16.9%；随着汽车保有量的进一步加剧，汽车队环境的污染越来越严峻。

其二是汽车排出的CO2、CO、NOX、未燃碳氢化合物、颗粒物和臭味气体等造成的局部空气污染，进而对人类和动植物产生危害。

特别是在大城市中，汽车行驶时排出的气体、微粒污染物、蒸发排放物等已经成为城市空气污染物的主要来源。

随着人们生活水平的提高，人类对生存环境的要求越来越高，降低汽车有害排放的呼声与日俱增，美国已经出台了部分汽车零排放的法规，我国汽车排放法规的执行也更加严格，目前我国已实行《轻型汽车污染物排放限值计测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ阶段）》（即欧Ⅲ、Ⅳ标准）。

因此，环境公害是汽车行业面临的最大挑战[1]。

汽车工业面临的挑战之二是能源问题。

从人类对可持续发展的观点出发，人类应设法减少对有限的石油资源的消耗，并且应积极研究石油资源枯竭后汽车的替代能源。

随着汽车保有量的增长，石油的供应日趋紧张。

随着世界经济的持续增长和世界人口的增加、人民生活水平的提高，世界汽车保有量将会在较长一段时间内持续增长。

可以预见，全世界在未来对传统车用燃料的需求将持续大幅增长，因此，开发并使用传统燃料的代用