电动汽车动力传动系统匹配设计说明书设计.docx

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电动汽车动力传动系统匹配设计说明书设计

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摘要

随着石油资源的日益减少和环境保护要求的提高，电动汽车的发展越来越受到人们的重视，以往对于纯电动汽车的研究主要集中在能量存储系统，电驱动系统和控制策略的研究开发方面。

然而，在动力电池和其他技术取得有效突破之前，对动力传动系统部件的设计参数进行研究是提高电动汽车性能的重要手段之一。

变速器是汽车重要的传动系组成，在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。

本设计的变速箱采用两轴式两挡和锁环式同步器换挡，这种布置形式缩短了变速器轴向尺寸，在保证挡数不变的情况下，减少齿轮数目，从而使变速器结构更加紧凑。

电动汽车的变速器与普通变速器相比，其结构有所不同。

因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现变换，所以电动汽车无需内燃机汽车变速器中的倒档而设置倒档轴，只需应用电机反转来实现倒车行驶。

设计中利用已知参数确定变速器各挡传动比、中心矩，齿轮的模数、压力角、齿宽等参数，由中心矩确定箱体的长度、高度、轴径，对轴和各挡齿轮进行校核，绘制出装配图及零件图。

结论表明，变速器齿轮及各轴尺寸达到设计要求，齿轮及各轴强度的校核满足强度要求，结构合理。

同时本设计对电动汽车的动力传动系统进行了匹配设计计算，计算结果表明达到性能要求。

关键词：

电动汽车；传动系；变速箱；匹配

Abstract

Withoilresourcesdwindlingandenvironmentalimprovement,thedevelopmentofelectricvehiclesisreceivingincreasingattention,inthepast,pureelectricvehicleforresearchmainlyconcentratedintheenergystoragesystem,electricdrivesystemsandcontrolresearchanddevelopmentstrategy.However,inthemotivepowerandothertechnicalbreakthroughsmadeeffectivebeforethepowertraincomponentsofthedesignparametersofthestudyistoimprovetheperformanceofelectricvehicles,oneoftheimportantmeans.Transmissionisimportantautomotivepowertraincomponents,achangeinawiderangeofsizeofvehiclespeedandtorqueofthemotorvehiclewheelsize.

Thedesignofatwo-axisofthetransmissionblockandthetwolockringsynchronizershift,thelayoutoftheformofreducingthetransmissionofaxialsize,whileensuringthesameblockafewcases,toreducethenumberofgears,sothattransmissionstructurecompact.Thetransmissionofelectricvehiclesascomparedwithordinarytransmission,itsstructureisdifferent.Becauseoftherotarydrivemotorcircuitcanbecontrolledtoachievethetransformation,sonointernalcombustionengineforelectricvehiclesintheautomobiletransmissionandsetupreversereverseaxis,simplytheapplicationofinversiontoachievethereversingmotortraffic.Knownparametersofthedesignoftransmissionoftheblocktodeterminethetransmissionratio,thecentermoment,themodulusgear,pressureangle,toothwidthandotherparametersdeterminedbythecentralmomentoftheboxlength,plansandpartsassembly.Concludedthatthetransmissiongearsandtheshaftsizetomeetthedesignrequirements,thegearshaftandcheckingthestrengthtomeetthestrengthrequirementsofareasonablestructure.Atthesametime,thedesignofamatchingcalculationresultsshowthattheperformancerequirementstomeet.

Keywords:

electricvehicle；gearbox；powertrain；matchin

第1章绪论

1.1电动汽车的简介

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。

电动汽车的优点是：

它本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物较容易，也已有了相关技术。

由于电力可以从多种一次能源获得，如煤、核能、水力、风力等，解除人们对石油资源日见枯竭的担心。

电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，使发电设备日夜都能充分利用，大大提高其经济效益。

有关研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量，正是这些优点，使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个“热点”。

1.2电动汽车传动装置的特点

电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴，当采用电动轮驱动时，传动装置的多数部件常常可以忽略。

因为电动机可以带负载启动，所以电动汽车上无需传统内燃机汽车的离合器。

因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现变换，所以电动汽车无需内燃机汽车变速器中的倒档。

当采用电动机无级调速控制时，电动汽车可以忽略传统汽车的变速器。

在采用电动轮驱动时，电动汽车也可以省略传统内燃机汽车传动系统的差速器。

1.3电动汽车变速器的功用

（1）改变传动比，满足不同行驶条件对牵引力的需要，使发动机尽量工作在有利的工况下，满足可能的行驶速度要求。

在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。

由于汽车行驶条件不同，要求汽车行驶速度和驱动扭矩能在很大范围内变化。

例如，在高速路上车速应能达到100km；=3567rpm

为主驱动电机的最高工作转速，rmin；=6000rpm

为车轮半径；r=0.2724

为主减速比；

2.2车辆加速时间的计算

（2-3）

其中：

加速行驶起始车速msystemsbySimulationtechniques[J].EVS18.Berlin.2001

[17]RichadT.M.Smokers,ArjanJ.J.Dijkhuizen,RobG.Winkel.HybridVehiclesOverviewReport[J].2000

[18]文孝霞，杜子学，栾延龙.汽车动力传动系统匹配研究[J] .重庆交通大学学报 ，2006

[19]刘惟信.汽车设计[M].北京：

清华大学出版社，1994

[20]彭明涛.汽车带式变速器的发展现状[J].重庆：

重庆工商大学学报（自然科学版）,2003

[21]蔡炳炎.机械式汽车变速器速比优化设计及扭转振动分析.武汉：

武汉理工大学硕士学位论文[D].2005

[22]朱辉.画法几何及工程制图[M].第5版.上海:

上海科学技术出版社,2003

[23]刘鸿文.材料力学[M].第4版.北京：

高等教育出版社，2004年9月

[24]蔡炳炎.机械式汽车变速器速比优化设计及扭转振动分析[J].武汉：

武汉理工大学硕士学位论文.2005

[25]汽车工程手册编辑委员会编.汽车工程手册[M]：

基础篇.北京：

人民交通出版社，2001

致谢

大学学习生活中，汽车与交通工程学院各位老师在学业上给我的指导，尤其是各位老师一丝不苟的治学风范对我的影响很大；在毕业设计过程中，各位老师给予了大力的支持和帮助，并就设计中的部分问题和处理方法共同进行了有益的探讨，在此一并向他们致以诚挚的谢意！

在此也对审阅和评议本毕业设计及答辩老师和教授致以崇高的敬意和诚挚的感谢！

最后，对在大学期间关心与帮助过我的其他所有人表示感谢！

附录1计算程序

动力传动系统匹配程序

Clearall;

a=0.15;ma=845;g=9.8;cd=0.35;A=1.5;f=0.013;r=0.2724;ig1=3.0;ig2=1.842;I0=4.714;

nmt=0.82;alpha=atan（a）;nm=3567;nmax=6000;If=0.7;Iw=0.5;mb=4;

%最高车速

F1=（ma+mb）*f*g*cosa;F2=（ma+mb）*g*sina;

F3=（cd*A*ua*ua）21.15;F4=d*（ma+mb）*polyder（ua）3.6;

Ft=F1+F2+F3+F4;

d=1+iw（m*r*r）+If*i*g*g*io*io*nt（m*r*r）;

ua=（0.377*r*nm）io

%爬坡度

F=Ft-F3;k1=1+f*f;Q=（ma+mb）*g*sqrt（k1）;k=atan（f）;b=FQ;

c=asin（b）-k;i=tan（c）

%加速时间

k3=d*（ma+mb）;k4=（ma+mb）*g*f;W=k3（Ft-k4-F3）;

T=trapz（W）3.6

%续驶里程

s=Ee=mb*wb[（ma+ma）*e0]

轴的校核程序

Temax=93.5*10^3;d1=33;d2=84;

ao=20*pi180;an=20*pi180;

bbo=25*pi180;

bb7=20*pi180;

i1=2.5;

a1=71;a2=100;a3=121;a4=45;

Po=2*Temaxd1

Ro=2*Temax*tan（ao）d1

Qo=2*Temax*tan（ao）（d1*cos（bbo））

Pn=2*Temax*i1d2

Rn=2*Temax*i1*tan（ao）d2

Qn=0;

Xg=Pn*a1a2

Yg=Rn*a1a2

Zg=Qn

G=sqrt（Xg^2+Yg^2）

Xc=Pn-Xg

Yc=Rn-Yg

C=sqrt（Xc^2+Yc^2）

Xf=（Pn*a3-Po*a4）a4

Zf=Qn-Qo

F=sqrt（Xf^2+Yf^2）

Xe=Po+Xf-Pn

Ye=Ro+Rn-Yf

E=sqrt（Xe^2+Ye^2）

Zb=Qo

X=sqrt（Xb^2+Yb^2）

Xa=Xb+Xc-Po

Ya=Yb-Ro-Yc

A=sqrt（Xa^2+Ya^2）

z1=12;z2=29;d=45;

Mc=Pn*a3;Ms=Rn*a3;

Tn=Temaxz1*z2

M=sqrt（Mc^2+Ms^2+Tn^2）;

bbbb=32*M（pi*d^3）%δ

T=372800;D=24;

Wt=pi*d^316;t=16*T（pi*D^3）;

bbbbt=sqrt（bbbb^2+t^2）;I=pi*d^464;

fc=Rn*a3^2*（a3-a3）^2（3*210000*I*a3）

fs=Pn*a3^2*（a3-a1）^2（3*210000*I*a3）

bbbbb=Rn*a1*（a3-a1）*（a1-（a3-a1））（3*210000*I*a3）;

f=sqrt（fc^2+fs^2）

齿轮校核程序

z1=11;z2=28;z3=16;z4=16;y1=0.2;y2=0.18;y3=0.14;y4=0.14;

m1=3;m3=2.5;z=[z1z4];zw=[z2z3];kc=[88];kcw=[88];

y=[y1y4];yw=[y2y3];mn=[m3];

t1=93.5*10^3;t2=t1z1*z2;t4=t2;t3=t4z4*z3;Tg=[t1t4];

Tgw=[t2t3];k1=1.65;%kδkf1=1.1;%主动齿轮

kf2=0.9;%从动齿轮

km=2.0;%kε

aaaa=[251520];%β[β1β3];

bb=aaaa*pi180;

w=2.*Tg.*cos（bb）*k1.（pi.*mn.^3.*z.*kc*km.*y）%δw（14）

ww=2.*Tgw.*cos（bb）*k1.（pi.*mn.^3.*zw.*kcw*km.*yw）%δw（23）

E=2.058*10^5;a=20*pi180;%α

aw=30*pi180;dz=mn.*z;dzw=m.*z;

db=mn.*zw;dbw=m.*zxw;rz=0.5.*dz;

rzw=0.5.*dzw;rb=0.5.*db;

rbw=0.5.*dbw;

b=mn.*kc;

bw=m.*kcx;

wj=0.418.*sqrt（2.*Tg2*E.*（cos（bb）.^2.（rz*sin（a））+cos（bb）.^2.（rb*sin（a）））.（cos（a）.*cos（bb）.*dz.*b））%δj（1,2,3,4,）

齿轮参数计算程序

z1=11;z2=28;z3=16;z4=16zn=[z1z2z3z4];f0=1.0;%标准齿齿顶高系数Yn=[0.10.10.4];%4个齿mn=[2.52.5];m=[33];

cn=0.25.*mn;c=0.25.*m;an=30*pi180;%αna=20*pi180;%α

aaaa=[25252020];b=aaaa*pi180;=（f0+Yn）.*mn;

=（f0+cn-Yn）.*mn;=（pi2+2.*Yn*tan（an））.*mn;%齿厚

s=（pi2+2.*Y*tan（a））.*m;%齿厚

en=（pi2-2.*Yn*tan（an））.*mn;%齿槽宽

e=（pi2-2.*Y*tan（a））.*m;%齿槽宽

dn=mn.*zn.cos（b）;d=m.*z;dan=dn+2.*;da=d+2.*=dn-2.*;df=d-2.*=dn.3%为图上尺寸

r=d.3%为图上尺寸

ran=dan.3%为图上尺寸

ra=da.3%为图上尺寸

rfn=dfn.3%为图上尺寸

rf=df.3%为图上尺寸

kc=[8888];

b=mn.*kc;%齿宽

b1=b.1.5

bw=m.*kcw;bw1=bw.1.5%齿宽

附录2专业外文语翻译

译文一：

纽约时报

ChinaViestoBeWorld’sLeaderinElectricCars

ByKEITHBRADSHER

Published:

April1,2009

TIANJIN,China—Chineseleadersaimedatturningthecountryintooneoftheleadingproducersofthreeyears,andmakingittheworldleaderinelectriccarsandbusesafterthat.Skiptonextparagraph

Chineseleadersaimedatturningthecountryintooneoftheleadingproducersofthreeyears.

AttheTianjin-QingyuanElectricVehicleCompany,aworkerassemblesablockofbatterypacks

Thegoal,whichradiatesfromtheverytopoftheChinesegovernment,suggeststhatDetroit’sBigThree,alreadystrugglingtostayalive,willfaceevenstifferforeigncompetitiononthenextfieldofautomotivetechnologythantheydotoday.

“Chinaiswellpositionedtoleadinthis,”saidDavidTulauskas,directorofChinagovernmentpolicyatGeneralMotors.

Tosomeextent,Chinaismakingavirtueofaliability.ItisbehindtheUnitedStates,Japanandothercountrieswhenitcomestomakinggas-poweredvehicles,butbyskippingthecurrenttechnology,Chinathenext.

Japanisthemarketleaderinonbothelectricityandgasoline,withcarsliketheToyotaPriusandHondaInsight.TheUnitedStatesalaggardinalternativevehicles.G.M.’splug-insalenextyear,andwillbeassembledinMichiganusingrechargeablebatteriesimportedfromLGinSouthKorea.

China’sintention,inadditiontocreatingaworld-leadingindustrythatwillproducejobsandexports,istoreduceurbanpollutionanddecreaseitsdependenceonoil,whichcomesfromtheMideastandtravelsoversearoutescontrolledbytheUnitedStatesNavy.

Butelectricvehiclesmaydolittletoclearthecountry’ssmog-darkenedskyorcurbitsrapidlyrisingemissionsofglobalwarminggases.Chinagetsthree-fourthsofitselectricityfromcoal,whichproducesmoresootandmoregreenhousegasesthanotherfuels.

AreportbyMcKinsey&Companylastautumnestimatedthatreplacingagasoline-poweredcarwithasimilar-sizeelectriccarinChinawouldreducegreenhouseemissionsbyonly19percent.Itwouldreduceurbanpollution,locatedoutsidecities.

Beyondmanufacturing,subsidiesofupto$8,800arebeingofferedtotaxifleetsandlocalgovernmentagenciesin13ChinesecitiesforeachorderedtosetupelectriccarchargingstationsinBeijing,ShanghaiandTianjin.

Governmentresearchsubsidiesforelectriccardesignsareincreasingrapidly.Andaninteragencypanelisplanningtaxcreditsforconsumerswhobuyalternativeenergyvehicles.

aconsultingfirmthatdoesforecastsforautomakers,predictsthatJapanandSouthKoreatogetherwillbeproducing1.1millionandNorthAmericawillbeTheUnitedStatesDepartmentofEnergy$25billionprogramtodevelopelectric-poweredcarsandimprovebatterytechnology,andwillreceiveanother$2billionforbatterydevelopmentaspartoftheeconomicstimulusprogramenactedbyCongress.

PremierWenJiabaoGang,aShanghai-bornformerAudiautoengineerinGermanywholaterbecamethechiefscientistfortheChinesegovernment’sresearchpanelonelec