苏ICP备112451047180号-6
电动汽车变速器设计
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燃料和电动汽车、降低单位里程的燃料消耗量对缓解环境污染和保障能源供给具有重要的战略意义[2]。
电动汽车是指以车载电源为动力，用电动机驱动车轮行驶，且满足道路安全法规对汽车的各项要求的车辆。电动汽车能够实现零排放，可以解决汽车对环境的污染问题，对保护环境和生态具有重大意义。电动汽车采用电动机为驱动单元，使用的电能来源十分广泛，如水电、煤炭、核能、潮汐能、氢能、风能、太阳能等。即使将发电厂的污染考虑在内，电动汽车也比燃油汽车造成的空气污染小得多。与传统车相比，电动汽车的行驶噪声很小，可大大降低城市噪声污染。电动汽车可实现 Drive-by-Wire 的思想，使系统结构简化，操纵简便，同时电动汽车的能量基本上是通过电缆传输的，各部件的放置具有很大的灵活性，方便车辆的布置。电动汽车可以实现制动能量回收，提高能源的使用效率。电动汽车减速制动时的动能，可以通过再生制动转化为电能并贮存在蓄电池中，停车时不必让电动机空转，从而降低能源消耗。电动机控制响应时间短，转矩控制准确，有利于改善车辆的动态性能。电动机不像燃油发动机那样辐射大量的热能，有利于缓解城市热岛效应。电动汽车可利用夜间富裕的电力充电，有利于电网均衡负荷，维持电厂经济运行，提高电网经济效益。
综上所述，无论从环境保护、节约能源，还是安全及可靠性方面，电动汽车开发都具有重要意义。随着石油资源的日渐短缺和对环境污染要求的不断提高，世界范围内对电动汽车的需求尤为迫切，可以预测，随着能源危机和环境污染的日益严重，电动汽车相对内燃机汽车的优势愈加明显。同时，随着技术的发展进步，电动汽车的各项性能指标将会接近传统汽车，而其价格也将进一步降低。所以，电动汽车必将成为未来的主要交通工具之一[3]。
参 考 文 献
[1] 张海涛, 王恰锋, 刘晓光. 浅谈自动变速器发展简史[J]. 科技信息( 学术版), 2008,(4): 190-192.
[2] 吴光强, 孙贤安. 汽车自动变速器发展综述[J]. 同济大学学报(自然科学版), 2010, 38(10): 1478-1483
[3] 李兴虎. 电动汽车概论. 北京: 北京理工大学出版社, 2005, 3-10.
[4] 吴光强, 孙贤安. 汽车自动变速器发展综述[J]. 同济大学学报(自然科学版), 2010, 38(10): 1478-1483.
[5] 黄菊花, 徐仕华. 谢世坤. 电动汽车自动变速器设计研究[J]. 井冈山大学学报(自然科学版), 2011, 32(1): 100-103.
[6] 何忠波, 白鸿柏. AMT 技术的发展现状与展望[J].农业机械学报.2007,38(5):181-182.
[7] R.P.G Heath and A J. Child. Zeroshift. A seamless Automated Manual Transmission (AMT) with no torque interrupt [J]. SAE Paper.2007-01-1307.
[8] R.P.G. Heath and A.J.Child. Zeroshift Automated Manual Transmission (AMT) [J]. SAE Paper.2007-26-061.
[9] Dr.-Ing. Stefan Kirschstein, Dipl.-Ing. Gereon Hellenbroich, Dipl.-Ing. Coen Duindam. First Driving Test Results of FEV's 7H-AMT Hybrid Transmission [C]// 1st Aachen Colloquium China 2011.
[10] Kanako Shimojo, Yuji Yasui, Eijiro Shimabukuro, Yoshihisa Iwaki. New Concept Sliding Mode Control for AMT[J]. SAE Paper. 2005-01-1594.
[11] 王 薇. 动力传动系计算仿真及参数优化设计[D]. 湖南：湖南大学，2006.
[12] 王继鹏. 汽车机械式变速器的现代设计方法[J]. 中国高新技术企业 2011.3-1
[13] 何英萍, 芮延年, 柳 胜. 变速器设计方案可拓综合评价方法[J].机械设计与研究.2009.(12):79-81.
[14] 李渠成. 汽车变速器不对称接合齿的设计[J].合肥工业大学学报(自然科学版).2009,(32).196-198.
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燃料和电动汽车、降低单位里程的燃料消耗量对缓解环境污染和保障能源供给具有重要的战略意义[2]。
电动汽车是指以车载电源为动力，用电动机驱动车轮行驶，且满足道路安全法规对汽车的各项要求的车辆。电动汽车能够实现零排放，可以解决汽车对环境的污染问题，对保护环境和生态具有重大意义。电动汽车采用电动机为驱动单元，使用的电能来源十分广泛，如水电、煤炭、核能、潮汐能、氢能、风能、太阳能等。即使将发电厂的污染考虑在内，电动汽车也比燃油汽车造成的空气污染小得多。与传统车相比，电动汽车的行驶噪声很小，可大大降低城市噪声污染。电动汽车可实现 Drive-by-Wire 的思想，使系统结构简化，操纵简便，同时电动汽车的能量基本上是通过电缆传输的，各部件的放置具有很大的灵活性，方便车辆的布置。电动汽车可以实现制动能量回收，提高能源的使用效率。电动汽车减速制动时的动能，可以通过再生制动转化为电能并贮存在蓄电池中，停车时不必让电动机空转，从而降低能源消耗。电动机控制响应时间短，转矩控制准确，有利于改善车辆的动态性能。电动机不像燃油发动机那样辐射大量的热能，有利于缓解城市热岛效应。电动汽车可利用夜间富裕的电力充电，有利于电网均衡负荷，维持电厂经济运行，提高电网经济效益。
综上所述，无论从环境保护、节约能源，还是安全及可靠性方面，电动汽车开发都具有重要意义。随着石油资源的日渐短缺和对环境污染要求的不断提高，世界范围内对电动汽车的需求尤为迫切，可以预测，随着能源危机和环境污染的日益严重，电动汽车相对内燃机汽车的优势愈加明显。同时，随着技术的发展进步，电动汽车的各项性能指标将会接近传统汽车，而其价格也将进一步降低。所以，电动汽车必将成为未来的主要交通工具之一[3]。
参 考 文 献
[1] 张海涛, 王恰锋, 刘晓光. 浅谈自动变速器发展简史[J]. 科技信息( 学术版), 2008,(4): 190-192.
[2] 吴光强, 孙贤安. 汽车自动变速器发展综述[J]. 同济大学学报(自然科学版), 2010, 38(10): 1478-1483
[3] 李兴虎. 电动汽车概论. 北京: 北京理工大学出版社, 2005, 3-10.
[4] 吴光强, 孙贤安. 汽车自动变速器发展综述[J]. 同济大学学报(自然科学版), 2010, 38(10): 1478-1483.
[5] 黄菊花, 徐仕华. 谢世坤. 电动汽车自动变速器设计研究[J]. 井冈山大学学报(自然科学版), 2011, 32(1): 100-103.
[6] 何忠波, 白鸿柏. AMT 技术的发展现状与展望[J].农业机械学报.2007,38(5):181-182.
[7] R.P.G Heath and A J. Child. Zeroshift. A seamless Automated Manual Transmission (AMT) with no torque interrupt [J]. SAE Paper.2007-01-1307.
[8] R.P.G. Heath and A.J.Child. Zeroshift Automated Manual Transmission (AMT) [J]. SAE Paper.2007-26-061.
[9] Dr.-Ing. Stefan Kirschstein, Dipl.-Ing. Gereon Hellenbroich, Dipl.-Ing. Coen Duindam. First Driving Test Results of FEV's 7H-AMT Hybrid Transmission [C]// 1st Aachen Colloquium China 2011.
[10] Kanako Shimojo, Yuji Yasui, Eijiro Shimabukuro, Yoshihisa Iwaki. New Concept Sliding Mode Control for AMT[J]. SAE Paper. 2005-01-1594.
[11] 王 薇. 动力传动系计算仿真及参数优化设计[D]. 湖南：湖南大学，2006.
[12] 王继鹏. 汽车机械式变速器的现代设计方法[J]. 中国高新技术企业 2011.3-1
[13] 何英萍, 芮延年, 柳 胜. 变速器设计方案可拓综合评价方法[J].机械设计与研究.2009.(12):79-81.
[14] 李渠成. 汽车变速器不对称接合齿的设计[J].合肥工业大学学报(自然科学版).2009,(32).196-198.
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
2.3.6 Matlab/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
参 考 文 献 53
