7070E电动汽车变速器传动比的选择
朱育增
（辽宁工业大学辽宁锦州12100）
摘要:根据电动汽车动力性能要求, 从车辆动力学出发建立了驱动电机功率计
算模型, 给出了系统传动比、最高车速、加速时间等电动汽车动力性能采参数计算一般公式。通过cruise软件对7070E电动汽车的电机变速器进行仿真分析，达到整车的设计时的动力性要求，验证匹配的可能性。
关键词：电动汽车; 动力性; 匹配;cruise。
7070 e electric auto transmission gear ratio selection
Zhuyuzeng
（liaoning university of technology liaoning Jinzhou 12100）
Abstract In accordance with the requirements of electric vehicle power performance, starting from the vehicle dynamic driving motor power calculation model is established, the system is given transmission ratio, maximum speed, acceleration, time and so on electric vehicle dynamic performance by parameter calculation formula in general. Through cruise software for simulation analysis was made on 7070 e electric car motor gearbox, reaches the design of the vehicle's power performance requirements, verify the possibility of a match. Keywords Electric vehicle，Dynamic performance，Matching，Cruise
.
1.引言
由于环境污染、能源匮乏等问题, 电动汽车日益受到各国汽车业界的重视,开发电动汽车时环节能源危机的主要手段之一。目前对电动汽车的研究主要集中在两个方面，一是能源存储问题，二是驱动方式动力匹配问题。对纯电动汽车动力传动系统部件进行合理选择和匹配将是提高电动汽车性能关键。7070E电动汽车是万得集团贴合现代居民切实需求所设计、研发的一款经济代步车。最高时速70km/h，续驶里程＞100km，完全能够满足居民的城镇代步需求。其变速器要配合整车尺寸，尽量减少重量，降低整车质量，提高续航里程。在城市路况下行驶，频繁的停车启动，因此要求各档传动齿轮传动平稳，具有较好的加速能力。
本文已运用cruise软件进行电动汽车的电机与变速器仿真分析，在匹配中首
先确定电机的各项参数然后是其次传动系的各项参数以实现整车综合性能优化设计的目标。
CRUISE软件可以用于车辆的动力性，燃油经济性以及排放性能的仿真，其模块化的建模理念使得用户可以便捷的搭建不同布置结构的车辆模型，其复杂完善的求解器可以确保计算的速度。
CRUISE的一个典型应用是对车辆传动系统和发动机的开发，它可以计算并优化车辆的燃油经济性，排放性，动力性（原地起步加速能力、超车加速能力）、变速箱速比、制动性能等，也可以为应力计算和传动系的振动生成载荷谱。
1电动汽车动力性能指标及其分析
电动汽车动力性主要由3 个指标来评定 : 汽车的最高车速、加速时间和最大爬坡度。动力性要求及整车参数如表1。
表1 动力性要求及整车参数
类别参数值
空载质量770kg
满载质量953kg
最高车速70Km/h
最大爬坡度25%
车辆外形尺寸2590*1450*1600（mm）
轮胎145/70R12
2 电机的选择
在电动汽车行驶过程中, 不仅驱动力和行驶阻力互相平衡, 电机功率和行驶阻力功率也总是平衡的。电动汽车所受运动阻力所消耗的功率有滚动阻
力功率p f、空气阻力功率p w、坡度阻力功率p i及加速阻力功率p j。假定风速为零,式两边乘以行驶速度, 经单位换算整理可得电动汽车功率。
平衡方程式(式中功率单位为kW ) 如下
p e=
1
η
T
（
Gfu a
3600
+
Giu a
3600
+
C D Au a3
76140
+
δmu a
3600
d u
d t）
选定电机为新大洋6KW 直流无刷电机，具体参数如 表2
表2 电机参数
Tab.1 electric machine parameter
类别 参数值 最大转矩 80N.M/1000r/min 最大功率 20kw/2500r/min 额定功率 6.0KW/1500r/min
额定电压 72v 额定转速
2000 r/min
3.传动比的确定
传动比对电动汽车的动力性能和耗电经济性有较大的影响。一般来说, 传动比越大, 加速性能和爬坡能力较强, 而耗电经济性变差。但如果过大,则不能发挥驱动电机的全部功率而达到应有的车速。传动比越小, 最高车速较高, 耗电经济性较好, 但加速性和爬坡能力较差。
7070E 电动其次采用两档两轴式变速器，第一档主要满足汽车的最大爬坡度和加速度要求，第二档主要满足最高车速要求。 3.1第一档传动比的确定
首先组最大爬坡度要求。电动汽车的最大爬坡度, 是指满载时在良好路面上用第一档克服的最大坡度。爬坡度用坡度的角度值正切值的百分数来表示。电动汽车最大爬坡度是指在满载, 在干燥硬实路面的条件下, 以最低档所能通过的最大坡度。 计算如下：
最大爬坡度：25%，最大转矩：80N/M ，满载质量：953kg ，车轮滚动半径：
m ax
m ax i f t F F F +=max
max max sin cos 01ααηG Gf r
T T
g i i tq +=T
tq g i T r
a f G i ηαα0m ax m ax m ax 1)sin cos (+≥
0.247m ，主减速比：3.6。 解得：
其次满足路面附着力的要求，保证驱动轮相对地面无滑动。
由于电动汽车行驶工况基本上为良好路面，所以路面附着系数为0.8。 解得
3.2第二档传动比的确定 满足最高车速的要求，
电动汽车以最高车速行驶时, 以最小传动比的档位行驶,在最大爬坡度时以最大传动比的档位行驶。电动汽车最小传动比可由最高车速求取。
4.cruise 仿真分析
4.1用cruise 对爬坡度进行分析，如图1。
图1 各档爬坡度曲线
Fig.1 Each file gradability curve
由图1 可得到结论如下
07
.21≥g i F z
Φ<-r
T T
f
t
i T
T
F r t
tq f
z
m a x
1
g Φi
η+<
2
.3i g1 i u g a rn 2 377.0= u i i a g rn 2377.0= 94 .02 g 表3 各档爬坡度参数 Tab.3 Each file gradability parameters 设计爬坡度Cruise仿真匹配爬坡度第一档25% 33% 第二档17% 25% 可见第一档最大爬坡度为33%，满足7070E电动汽车的设计要求。 4.2用cruise软件对加速度分析，如图2。 图2 各档加速度曲线 Fig.2 The acceleration curve 上方曲线为一档加速度曲线，车度为0至8km/h时加速度几乎无变化，最大为3.3m/s2，随着车速的增加加速度反而下降，几乎与车速成反比。 下方曲线为二档加速度曲线，车速为0至16km/h时加速度几乎无变化，最大为2.5m/s2，随着车速的增加加速度反而下降，几乎与车速成反比。档车速为80km/h时加速度降为0。 4.3用cruise软件对最高车速分析，如图3。 图3 各档车速曲线 Fig.3 The gear speed curve 上方曲线为一档车速曲线，车速与电机转速成线性关系，电机转速越高车速越高，一档在电机转速为4000转是达到最高车速。 上方曲线为二档车速曲线，车速与电机转速成线性关系，电机转速越高车速越高，二档在电机转速为4000转是达到最高车速。 5结论 电动汽车动力传动系统参数设计及合理匹配对其性能影响很大。根据整车动力性能要求。通过理论仿真计算。对机电传动系统进行匹配计算。使电机输出、动力电池容量与整车动力特性合理匹配。计算结果表明, 所选取的传动比能满足7070E电动汽车的加速性爬坡能力、最大车速。 验证了仿真模型的正确性和有效性, 为电动汽车的设计、动力性能预测和分 析提供了一种有效方法和手段,同时也验证了所选传动比的正确。 参考文献 1）张文春、汽车理论[M].20110.9。 2）陈家瑞、马天飞.汽车构造[M].2011.03。 3）王望予、汽车设计[M].2012.04。 4）王贵明、王金懿.电动汽车及其性能优化[M].2010.05。5）孙仁云、付百学.汽车电器与电子技术[M].2011.06。 新能源汽车概念课程设计 课题：电动汽车设计 姓名：赵炜渝 班级：机制125 学号：1120110130 时间：2015.6 一、汽车底盘布置形式 采用电动机前置前驱形式，变速驱动桥将变速器、主减速器和差速器安装在同一个外壳(常称为变速器壳)之内。这样可以有效地简化结构，减小体积，提高传动效率。而且取消了传动轴，可使汽车自重减轻。 电池组安装在前后两排座椅下。 二、驱动电机的选择 电动汽车电机是将电源电能转换为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮的汽车驱动装置，该电机与其他电机相比具有体积小、重量轻、效率高且高效区范围广、调速性能好等特点。 电动汽车用电动机在需要满足汽车行走的功能同时，还应满足行车时的舒适性、耐环境性、一次充电的续行里程等性能，该电机要求比普通工业用电动机更为严格的技术规范，还希望有如下功能： 体积小，重量轻。 减小有限的车载空间，特别是总质量的减小，在整个运行范围内高效率。 一次充电续行里程长，特别是行走方式频繁改变时，低负载运行时，也有较高的效率。 低速大转矩特性及宽范围内的恒功率特性。 综合上述原因考虑我们初步选定永磁无刷直流电机作为驱动电机。 无刷直流电机优点是： ①电机外特性好，非常符合电动车辆的负载特性，尤其是电机具有可贵的低速 大转矩特性，能够提供大的起动转矩，满足车辆的加速要求。 ②速度范围宽，电机可以在低中高大速度范围内运行，而有刷电机由于受机械 换向的影响，电机只能在中低速下运行。 ③电机效率高，尤其是在轻载车况下，电机仍能保持较高的效率，这对珍贵的 电池能量是很重要的。 ④过载能力强，这种电机比Y系列电动机可提高过载能力2倍以上，满足车辆 的突起堵转需要。 ⑤再生制动效果好，因电机转子具有很高的永久磁场，在汽车下坡或制动时电 机可完全进入发电机状态，给电池充电，同时起到电制动作用，减轻机械刹 车负担。 ⑥电机体积小、重量轻、比功率大、可有效地减轻重量、节省空间。 ⑦电机无机械换向器，采用全封闭式结构，防止尘土进入电机内部，可靠性高。 ⑧电机控制系统比异步电机简单。缺点是电机本身比交流电机复杂，控制器比 有刷直流电机复杂。 永磁无刷直流电机的技术数据： 名词解释 1.纯电动汽车：指由蓄电池或其他储能装置作为电源的汽车。 2.再生制动：指将一部分动能转化为电能并储存在储能设备装置内的制动过程。 3.续驶里程：指电动汽车在动力蓄电池完全充电状态下，以一定的行驶工况，能连续行驶的最大距离。 4.逆变器：指将直流电转化为交流电的变换器。 5.整流器：指将交流电变化为直流电的变换器。 6.DC/DC变换器：指将直流电源电压转换成任意直流电压的变换器。 7.单体蓄电池：指构成蓄电池的最小单元，一般由正、负极及电解质组成。 8.蓄电池放电深度：指称为“DOD”，表示蓄电池的放电状态的参数，等于实际放电量与额定容量的百分比。 9.蓄电池容量：指完全充电的电池在规定条件下所释放的总的电量，用C表示。 10.荷电状态：称为“SOC”，指蓄电池放电后剩余容量与全荷电容量的百分比。 11.蓄电池完全充电：指蓄电池内所有的活性物质都转换成完全荷电的状态。 12.蓄电池的总能量：指蓄电池在其寿命周期内电能输出的总和。 13.蓄电池能量密度：指从蓄电池的单位质量或体积所获取的电能。 14.蓄电池功率密度：指从蓄电池的单位质量或单位体积所获取的输出功率。 15.蓄电池充电终止电压：指蓄电池标定停止充电时的电压。 16.蓄电池放电终止电压：指蓄电池标定停止放电时的电压。 17.蓄电池能量效率：指放电能量与充电能量之比值。 18.蓄电池自放电：指蓄电池内部自发的或者不期望的化学反应造成的电量自动减少的现象。 19.车载充电器：指固定安装在车上的充电器。 20.恒流充电：指以一个受控的恒定电流给蓄电池进行充电的方式。 21.感应式充电：指利用电磁感应给蓄电池进行充电的方式。 22.放电时率：电流放至规定终止电压所经历的时间。 23.连续放电时间：指蓄电池不间断放电至中止电压时，从开始放电到中止电压的时间。 24.记忆效应：指蓄电池经过长期充放电后显示出明显的容量损失和放电电压下降，经过数次完全充放电循环后可恢复的现象. 25.蓄电池的循环寿命：在一定的充放电制度下，电池容量下降到某一规定值时，电池所能 电动汽车两档自动变速器的设计与研究 摘要：本文基于某电动汽车原有固定档变速器，提出了两档自动变速器的结构方案，并根据动力性和经济性指标利用MATLAB软件对其传动比进行了优化设计，最后基于UG软件建立了两档变速器的三维模型。 关键词：两档自动变速器;传动比优化;三维建模 引言 环境污染和资源短缺近年来成为了以内燃机为动力的汽车目前所面临的两大技术问题，而电动汽车以可再生、清洁的电能作为动力，克服了传统汽车的这些缺点，成为了目前汽车生产商研究的热点。纯电动汽车以电动机作为动力源，具有良好的调速特性，电动机在低速时恒转矩和高速时恒功率的特性比较适合车辆的运行需求。鉴于研发成本的考虑，众多在内燃发动机汽车基础上改造的电动汽车，大都沿用了原有变速器的一个或两个档位来传动，不利于变速器的专用化。 山东某汽车公司生产的电动汽车采用固定速比减速器，只有一个档位，使得电动机常工作在低效率区域，既浪费能源，又提高了对牵引电机的要求，还使汽车的续驶里程减少。因此，对作为传动系统主体的变速器的研究成为改善电动汽车传动性能尤其是经济性能的主要部分。多档化能够降低对电机的要求，扩大电动机的工作区域，通过对传动系统的控制来保证牵引电机总是能够工作在理想的区域，从而提高整车的动力性、经济性等指标。随着生活水平的不断提高，人们对驾驶舒适感和容易度也提出了更高的要求，本文基于某电动汽车研究了一种两档无离合式自动变速器，对其传动比进行了以能量消耗最小为目标的优化，并在UG环境下对变速器进行了三维建模，为进一步的动力学仿真和试车运行提供了理论依据。 1.电动汽车两档自动变速器的设计方案 档位数的增加有利于增大利用电动机最大功率的机会，提高整车的动力性和经济性，但由于电动机具有良好的调速特性，因此电动汽车的档位数不宜过多，否则会增加整车的体积和重量，降低传动效率，故本文设计两档变速，低档对应整车的起步和爬坡，高档对应整车的最大车速，这样低速档的传动比可以选择的较大，整车的牵引力也较大，动力性较强。基于原有固定速比减速器的机械结构和安装空间，本设计增加了一根传动轴，采用传统的三轴式结构。主要由输入轴、输出轴、中间传动轴、高速档齿轮、低速档齿轮、主传动齿轮、同步器及差速器等组成，其结构如图1所示。 通过换挡拨叉与同步器的连接实现高低档位的切换，同时同步器用于减少换挡冲击和噪声，实现快速同步;主传动齿轮为常啮合齿轮，用于降速增扭;差速器连接驱动轴，实现扭矩的输出和分解。变速器实现换挡的条件就是输入输出端的转速能够达到同步，由于电机的控制性能优于发动机，通过控制电机的转速、转 电动汽车变速器课程 设计 说 明 书 学院名称：机电工程学院 专业班级：机械XXXX班 学号： 0806XXXXXX 学生姓名： XXXXXX 指导老师：陈敏 电动汽车变速器设计---课程设计任务书 电动汽车变速器是有效改善牵引电动机扭矩范围的重要传动部件，通过加设变速器，可实现高转速电机和减速器的有机结合，使电动机保持在高效率工作范围类，减轻电动机和动力电池组的负荷，实现电动汽车的轻量化设计。电动汽车机械变速机构类型有多种，如轮毂电机减速器，驱动桥变速差速器等。本课程设计的变速器要求是一单级变速器，并具有空挡和倒档机制。要求通过学习掌握电动汽车变速器的原理，结构和设计知识，用所给的基本设计参数确定变速器的传动比，并进行电动汽车变速器的结构设计，绘制主要的零部件图纸，写出内容详细的设计说明书。 设计时间: 2010年秋季学期的19-20周。 1.基本设计参数： 1.电动机额定转速:2500r/min 2.电动机恒转矩区转矩: 200 Nm 3.车辆主减速比：1.0 4.电动机额定转速时车辆速度：60 km/h 5.车轮规格：205/55 R16 2.设计计算要求： 1.根据基本设计参数进行电动汽车变速器主要参数的选择与计算; 2.进行电动汽车变速器的结构设计与计算。 3.完成内容： 1.装配图１张; 2.零件图2张; 3.设计计算说明书１份。 1) 封面； 2) 课程设计任务书； 3) 目录； 4) 中英文摘要; 5) 正文； 6 ) 参考文献。 4.主要参考文献： [1]陈家瑞.汽车构造（第三版下）[M].北京：机械工业出版社,2009,6. [2]刘惟信.汽车设计[M].北京：清华大学出版社,2001,7. [3]康龙云.新能源汽车与电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2010,10. 目录 1 绪论 (1) 1.1 研究的目的和意义 (8) 1.2 本课题的主要研究内容 (8) 1.3 国内外研究现状 (9) 1.3.1发展概述 (9) 1.3.2 液力传动变速箱的技术发展趋势 (9) 2 总体方案的设计 (10) 2.1 液力传动变速箱概述 (10) 2.2 主要技术参数 (10) 2.3 工作原理 (10) 2.4 结构介绍 (11) 2.4.1 变速箱 (11) 2.4.2 液力变矩器 (11) 2.4.3 油泵总成 (11) 2.4.4 主调压阀、溢流阀部件 (12) 2.4.5 操纵阀部件 (12) 2.4.6 离合器 (12) 2.5 变速箱的三维建模及运动仿真 (12) 2.6 变速箱使用注意事项 (12) 2.7 本章小结 (13) 3 变速箱设计 (14) 3.1 变速箱传动方案设计 (14) 3.2 前进档设计 (15) 3.2.1 前进挡概述 (15) 3.2.2 前进挡档数的确定 (15) 3.2.3前进挡齿轮设计 (15) 3.2.4 齿轮强度计算方法概述 (16) 3.2.5 前进挡轴的设计 (16) 3.3 倒档设计 (17) 3.3.1 倒档概述 (17) 3.3.2 倒档零件设计 (18) 3.4 刹车档设计 (18) 3.5 变速箱总体结构 (19) 3.6 本章小结 (19) 4 液力变矩器设计 (20) 4.1 液力变矩器概述 (20) 4.2 液力变矩器的结构与工作原理 (20) 4.3 液力变矩器的设计计算 (21) 4.3.1 液力变矩器的转矩功率计算 (21) 4.3.2 液力变矩器循环圆设计 (21) 4.3.3 液力变矩器叶片设计 (22) 4.3.4 液力变矩器各种性能及其评价 (22) 4.4 液力变矩器的冷却装置设计 (23) 轿车机械式手动变速箱设计计算说明书 班级：车辆1001 组别： 02 目录 1.设计任务书 (2) 2.总体方案论证 (2) 3.变速器主要参数及齿轮参数的选择 (5) 4.变速器主要零部件的几何尺寸计算及可靠性分析 (15) 4.1变速器齿轮 (15) 4.2变速器的轴 (19) 4.3变速器轴承 (24) 5.驱动桥（主减速器齿轮）部分参数的设计与校核 (31) 6.普通锥齿轮差速器的设计 (37) 7.设计参数汇总（优化后） (45) *参考文献 (48) 1设计任务书 根据给定汽车车型的性能参数，进行汽车变速箱总体传动方案设计，选择并匹配各总成部件的结构型式，计算确定各总成部件的主要参数；详细计算指定总成的设计参数， 绘出指定总成的装配图和部分零件图。 表1-1 轿车传动系统的主要参数 组别发动机主要参数 第二组 2.0L横置 前驱 FF，MT 5挡，错误！未找到引用源。，错误！未找到引用源。， 错误！未找到引用源。，错误！未找到引用源。，错误！未找到引 用源。 2 总体方案论证 变速器的基本功用是在不同的使用条件下，改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，使 汽车得到不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。此外，应保证汽 车能倒退行驶和在滑行时或停车时使发动机和传动系保持分离。需要时还应有动力输出的功能。 变速器设计应当满足如下基本要求： ?具有正确的档数和传动比，保证汽车有需要的动力性和经济性指标； ?有空档和倒档，使发动机可以与驱动轮长期分离，使汽车能倒车； ?换档迅速、省力，以便缩短加速时间并提高汽车动力性（自动、半自动和电子操纵机构）； ?工作可靠。汽车行驶中，变速器不得跳挡、乱挡以及换挡冲击等现象发生； ?应设置动力输出装置，以便必要时进行功率输出； ?效率高、噪声低、体积小、重量轻便于制造、成本低。 变速器是由变速传动机构和操纵机构组成。根据前进档数的不同，变速箱有三、四、五 和多挡几种。根据轴的不同类型，分为固定轴式和旋转轴式两大类。而前者又分为两轴式、 中间轴式和多中间轴式变速箱。 在已经给出的设计条件中，具体的参数说明如下： 表2-1 汽车传动系统主要参数 发动机 2.0L横置变速器MT 5挡 发动机最大扭矩[错误！ 未找到引用源。] 170/4000 发动机最大功率[错 误！未找到引用源。] 85/5200 驱动形式FF 汽车装备质量（kg）1310 2.1 传动机构布置方案分析 （1）传动方案的选取 根据提供的参数及设计需求，变速器传动方案的选择如下： 名词解释 1、纯电动汽车：指由蓄电池或其她储能装置作为电源得汽车。 ２、再生制动:指将一部分动能转化为电能并储存在储能设备装置内得制动过程。 3、续驶里程：指电动汽车在动力蓄电池完全充电状态下，以一定得行驶工况,能连续行驶得最大距离。 4、逆变器:指将直流电转化为交流电得变换器. ５、整流器:指将交流电变化为直流电得变换器。 6、DＣ/ＤC变换器：指将直流电源电压转换成任意直流电压得变换器。 7、单体蓄电池:指构成蓄电池得最小单元,一般由正、负极及电解质组成. 8、蓄电池放电深度：指称为“DOD"，表示蓄电池得放电状态得参数，等于实际放电量与额定容量得百分比。 ９、蓄电池容量：指完全充电得电池在规定条件下所释放得总得电量，用C表示. １0、荷电状态:称为“SＯC"，指蓄电池放电后剩余容量与全荷电容量得百分比. 11、蓄电池完全充电：指蓄电池内所有得活性物质都转换成完全荷电得状态。 1２、蓄电池得总能量:指蓄电池在其寿命周期内电能输出得总与. 13、蓄电池能量密度：指从蓄电池得单位质量或体积所获取得电能。 14、蓄电池功率密度：指从蓄电池得单位质量或单位体积所获取得输出功率. 15、蓄电池充电终止电压:指蓄电池标定停止充电时得电压. 16、蓄电池放电终止电压:指蓄电池标定停止放电时得电压。 17、蓄电池能量效率：指放电能量与充电能量之比值。 1８、蓄电池自放电：指蓄电池内部自发得或者不期望得化学反应造成得电量自动减少得现象。 1９、车载充电器：指固定安装在车上得充电器. 2０、恒流充电：指以一个受控得恒定电流给蓄电池进行充电得方式。 21、感应式充电：指利用电磁感应给蓄电池进行充电得方式. 2２、放电时率:电流放至规定终止电压所经历得时间。 23、连续放电时间：指蓄电池不间断放电至中止电压时,从开始放电到中止电压得时间。 24、记忆效应:指蓄电池经过长期充放电后显示出明显得容量损失与放电电压下降，经过数次完全充放电循环后可恢复得现象、 电动汽车自动变速器设计研究 时间:2011-04-30 14:39来源:南昌大学机电工程学院作者:黄菊花等点击: 次 本文首先简述了常见自动变速器的结构原理和优缺点，结合电动汽车电机特性和双离合器自动变速器的优点，提出将两挡双离合器自动变速器应用于电动汽车。 0引言 电动汽车以可再生清洁的电能为动力，克服了传统内燃机汽车的环境污染和资源短缺问题；电动汽车牵引电机相对传统内燃机具有较宽的工作范围，并且电机低速时恒转矩和高速时恒功率的特性更适合车辆运行需求。然而固定速比减速器仅有一个挡位，使得电动汽车电机常处在低效率区域，既浪费宝贵电池能量而使续驶里程减少，又提高了对牵引电机的要求。电动汽车牵引电机既要在恒转矩区提供较高瞬时转矩，又要在恒功率区提供较高运行速度，才能满足车辆的高速、爬坡和加速等整车性能要求。为使电动汽车发挥其优越性，并降低电动汽车对动力电池和牵引电机要求，电动汽车传动系统应多挡化。 手动变速器换挡操纵复杂以及换挡过程中需要切断动力源影响电动汽车的驾驶性能和舒适性。自动变速是车辆变速发展趋势，自动变速器相对手动变速器具有较高整车的安全性、舒适性等性能。基于平行轴式手动变速器的双离合器自动变速器，不仅继承了手动变速器传动效率高、结构紧凑、价格便宜等许多优点；同时还解决了换挡动力中断问题，也保留了液力自动变速器、无级自动变速器等换档品质好的优点。因此电动汽车采用两挡双离合器自动变速器具有更好的整车性能。 1电动汽车自动变速器结构原理 1.1系统结构原理图 图1 所示为两挡双离合器自动变速器系统结构原理图，它以变速器电控单元为中心，接收制动踏板、选择开关、加速踏板等传感器获知的信号，同时可以利用CAN 总线技术接收来自整车控制器的信号，如车速、电机转速等信号。变速器电控单元采集当前路况信息，通过一定的换挡规律发出信号指令，控制离合器执行机构操纵离合器的分离与结合等动作。 变速器设计文献综述 摘要：车辆的变速器很大程度上影响着车辆行驶的经济性、动力性、驾乘舒适性，是车辆最重要的部件之一。本文分析了国内外变速器产业的发展状况，介绍了国内外先进的变速器设计方法、科学的开发流程等，还根据我国变速器产业的发展现状提出了一些问题，并且对变速器产业的发展提出了一些合理的建议。 关键词：变速器，科学开发流程、先进设计方法 一.变速器研究意义 变速器是伴随汽车出现的产物，是组成一辆汽车的必需品，而变速器设计更是汽车设计中最重要的环节之一。变速器的作用是用来改变传动比，使发动机尽量工作在有利的工况下，满足不同的行驶要求。在不同的行驶条件下，要求汽车行驶速度和驱动扭矩能在很大范围内变化，而汽车发动机的特性是转速变化范围较小，扭矩变化范围更不可能满足实际路况需要，而变速器能做到在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。因此,变速器的性能直接影响到汽车行驶性能。随着技术进步,变速器在最基本的传动功能之外，也在实现越来越多的功能，例如实现倒车行驶，用来满足汽车倒退行驶的需要; 中断动力传递，在发动机能够怠速运转，汽车换档或需要停车时，中断向驱动轮的动力传递; 实现空档，当离合器接合时，变速箱可以不输出动力。由此可见，研究变速器对汽车产业发展具有十分重大的意义。 二.国内外变速器使用的现状 在欧洲市场上，原本手动变速器占据的绝大部分的市场,在不断被自动变速器侵占。例如在西欧，2005年生产的装配有自动变速器的汽车占汽车总量的23%。而10年前，这个数字仅为13%。可见自动变速器正在成为市场的主流。在中国市场上，配备自动变速器也已经成为车用变速器的重要趋势。然而，在自动变速器方面，由于其新工艺、新技术和设计原理与传统手动变速器有比较大的差异，导致国内厂家在自动变速器的研发上与国际先进水平存在较大差距，即使向国外厂商寻求技术帮助，他们也不约而同地对国内厂家进行了技术封锁，这导致我国的自动变速器相比国外产品性能低下，需要大量依赖进口。据统计，进口产品占我国自动变速器市场的78%。而在手动变速器方面，经过长时间的发展，设计原理和生产工艺等都较为成熟，技术难度也相对较低，因此我国通过引进国外先进技术，消化吸收并自主创新，能做到自主生产，基本满足了本土车辆厂商的生产需要。可以预见的是，未来汽车变速器的市场将以自动变速器为主，发展和掌握高端自动变速器制造技术是追赶世界变速器制造技术的重要途径。而优先开发手自一体变速器在技术上可以延续我国在手动变速箱上积累的经验，更有利于我国变速器产业的发展。 三. 国外变速器先进的设计方法 近10年以来，我国变速器产业特别重视新产品的开发研制，无论是从人力物力的投入，还是资金的投入，都是非常巨大的。 摘要 本论文研究一个驱动10吨的装载机作业的液力传动变速箱设计过程，课题的专题部分是换档离合器的设计与计算。液力传动变速箱主要由变速箱、液力变矩器、油泵总成与主调压阀和溢流阀组件、操纵阀组件、换档离合器和液压控制等部分组成。该箱为由液力变矩器提供转矩并具有前进四档、后退四档共八个档位的定轴式动力换档变速箱，该变速箱采用三元件单涡轮液力变矩器。液力变矩器使该液力传动变速箱具有液力传动输出的自动适应性，能随着外负载的变化而相应改变其输出扭矩和转速，而且要求能够吸收和消除来自发动机和外负载对传动系统的冲击振动。所采用的换档方式要求操纵简单、方便，起动平稳，较大地减轻操作者劳动强度。本课题通过液力传动变速箱主要参数的设计，用三维设计软件Pro/E来实现液力传动变速箱的零部件造型和整机造型。在液力传动变速箱设计过程中，在投入生产之前利用计算机把三维图转成二维工程图，为生产工艺提供指导和参考。 关键词：液力传动变速箱；液力变矩器；换档离合器；操纵阀 目录 引言 (1) 1 动力换档变速箱的发展概况 (1) 2 工程机械变速箱 (2) 2.1 变速箱概述 (2) 2.1.1变速箱的功用 (2) 2.1.2对变速箱的要求 (2) 2.1.3变速箱的类型 (3) 2.2 主要技术参数 (4) 2.2.1传动比范围d的确定 (5) 2.2.2公比值q的选取原则与预定公比值q' (5) 2.2.3公比值q与档位数 Z的确定 (6) 2.2.4传动比i的选取 (6) 2.3 工作原理及结构介绍 (6) 2.3.1定轴式动力换档变速箱 (6) 2.3.2离合器 (9) 2.4 液力变矩器 (12) 3 定轴式动力换档变速箱设计 (15) 3.1 变速箱传动方案设计 (15) 3.2 变速箱主要参数的确定 (17) 3.2.1传动轴的中心距a (17) 3.2.2齿轮模数m (18) 3.2.3齿轮齿形角α (19) 3.2.4齿轮齿宽b (19) 3.2.5斜齿轮螺旋角β (19) 3.2.6齿轮齿数z (19) 3.3 变速箱主要零件设计 (20) 3.3.1齿轮设计 (20) 新能源电动汽车两档变速器的设计与实现 一、纯电动汽车两挡自动变速器传动比优化及换挡品质研究 摘要： 汽车传动系统中，变速器作为关键构件，直接影响整车性能。为了使电动汽车驱动电机的效率得到提升，对固定速比电动汽车进行改动，采用两挡传动比方案，促使驱动电机工作效率提高，进而使整车动力性能及经济性能得到提升。主要对纯电动汽车两挡自动变速器传动比优化及换挡品质进行研究。 1、整车基本参数 基于传统微型车对电动汽车进行研究，保留原车悬挂系统，动力电池采用锰酸锂电池，驱动电机采用永磁同步电机。 综合研究后，整车参数为：满载质量 1 350 m/kg，机械传动效率0.9，轮胎滚动半径0.258 r/min，迎风面积1.868 A/m2，空气阻力系数0.31. 根据国标GB/T 28382—2012标准及市场定位，整车动力性指标如下：30 min最高车速≥80 km/h，最大爬坡速度≥20%，4%坡度的爬坡车速≥60 km/h，12%坡度的爬坡车速≥30 km/h，工况法行驶里程≥100 km。 2、驱动电机参数确定 对电机进行选择时，要确保电机最大限度地工作在高效区，同时也要考虑电池组的峰值放电倍率。 2.1 驱动电机功率在最高车速时计算 以最高车速在水平道路上行驶，对加速阻力忽略不计，设风速为0，那么电机的输出功率即为 ?P1为最高车速时驱动功率； ?ηt为机械传动效率； ?mg为整车满载质量； ?f（u）为滚动阻力系数； ?umax为最大车速； ?Cd为空气阻力系数； ?A为迎风面积。 其中： f（u）=1.2（0.009 8+0.002 5[u/（100 km/h）]+ 0.000 4[u/（100 km/h）]4）. 电动汽车变速器的现状和发展方向 汽车行驶的速度是不断变化的，这就要求汽车的变速器的变速比要尽量多，这就是无级变速(Continuously Variable Transmission简称"CVT") 。尽管传统的齿轮变速箱并不理想，但其以结构简单、效率高、功率大三大显着优点依然占领着汽车变速箱的主流地位。 在跨越了三个世纪的一百多年后的今天，电动汽车还没有使用上满意的无级变速箱。这是汽车的无奈和缺憾。但是,人们始终没有放弃寻找实现理想汽车变速器的努力,各大汽车厂商对无级变速器(CVT)表现了极大的热情，极度重视CVT在汽车领域的实用化进程。这是世界范围尚未根本解决的难题，也是汽车变速器的研究的终极目标。 汽车变速器 围绕汽车变速箱五个研究方向，各国汽车变速器专家展开了激烈的角逐。 1．摩擦传动CVT 金属带式无级变速箱(VDT-CVT)的传动功率已能达到轿车实用的要求，装备金属带式无级变速箱的轿车已达100多万辆。据报道：大排量6缸内燃机（2.8L）的奥迪A6轿车上装备的金属带式无级变速箱Multitronic CVT ，能传动142kw（193bhp）功率，280Nm扭矩。这是真正意义的无级变速器。 另一种摩擦传动CVT(名为Extroid CVT)是滚轮转盘式。日产把它装在概念车XVL上首次于去年东京车展展示，新款公爵(Cedric)车也装用这种CVT。可与3L以上排量的大马力内燃 机(XVL的引擎输出为330Nm/194kw)搭配使用，可谓汽车变速箱发展史上又一重要进步。 从V形橡胶带CVT到V型金属带CVT再到滚轮转盘式CVT，摩擦传动CVT的研究已持续了整整一个世纪，尽管摩擦传动无级变速器的发展已经达到很高的水平，也已经装备上电动汽车达到了实用的水平。但齿轮变速箱依然占据着半壁河山，这至少说明了四个问题：（1）无级变速（CVT）是汽车变速箱始终追逐的目标。 （2）摩擦传动CVT实现大功率的无级变速传动是极为困难的。 （3）摩擦传动CVT传动效率低是必然的。 （4）摩擦传动CVT的效率，功率无法与齿轮变速相比。 2．液力传动 人们经常把液力自动变速器（AT）和无级变速器（CVT）两个概念混为一谈。实际上这两种变速器工作原理完全不同。液力自动变速器免除了手动变速器繁杂的换档和脚踩离合器踏板的频繁操作，使开车变得简单、省力。但是, 液力自动变速器（AT）不是无级变速，是有级变速的自动控制，没有从根本上满足汽车对变速器的要求。 从原始橡胶带无级变速箱到现代金属链无级变速箱、滚轮转盘式CVT，百年大回转说明：无级变速箱是汽车变速箱的最终归属，液力自动变速器只不过是一种过渡产品。 3．电控机械式自动变速器 电控机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission简称"AMT")和液力自动变速器（AT）一样，不是无级变速器，是有级变速器的自动换档控制。其特点是机械传动部分沿用了传统的有级变速箱，但控制参量太多，实现自动控制相当困难。 4．齿轮无级变速器 齿轮无级变速器（Gear Continuously Variable Transmission）这是一种全新的设计思想，是利用齿轮传动实现高效率、大功率的无级变速传动。 据最新消息：一种"齿轮无级变速装置"(Gear Continuously Variable Transmission简称"G-CVT")已经试制成功，并已经进行了多次样机试验。"齿轮无级变速装置"结构相当简单，只有不足20种非标零件，51个零件，生产成本甚至低于手动变速箱。预计今年进行装车试验。 齿轮无级变速器的优势表现为： （1）传动功率大，200KW的传动功率是很容易达到的； （2）传动效率高，90%以上的传动效率是很容易达到的； （3）结构简单，大幅度降低生产成本，相当于自动变速箱的1/10； （4）对电动货车而言，提高传动效率，节油20%； （5）发动机在理想状态下工作，燃料燃烧完全，排放干净，极大的减少了对环境的污染。 HUNAN UNIVERSITY 毕业设计(论文) 设计论文题目：电动车两档变速器 换挡机构设计学生姓名：曹文研 学生学号：20110402426 专业班级：11级车辆四班 学院名称：机械与运载工程学院 指导老师：周云山 学院院长：韩旭 2015 年5 月20 日 电动车两档变速器换挡机构设计 摘要 变速器已经因为其对性能较大的提升逐渐成为一个电动车不可或缺的一部分，目前最常用的是AMT变速器。本论文为此类型变速器设计一个换档机构（包括电机驱动的换挡执行机构），主要重点有： 1，根据对电动汽车变速器的受力分析，对换挡机构进行结构设计，从而保证换挡机构性能，保证换挡过程中不可与其他零件产生干涉，结构紧凑。准确地实现换挡电机对同步器的控制功能。 2，保证换挡电机符合要求。需要计算同步器力矩和换挡力的大小，可以通过对换挡同步过程进行分析，通过约束换挡速度和拨叉行程这两个参数在合理范围内，根据不同换挡时刻主从动齿轮的转速差，由此计算出换挡力，以此为依据完成选换挡电机及传动机构的参数设计。 3，要选择合适的电动执行机构的结构形式，保证电动执行机构可以可靠平稳的换挡，并且通过结构设计对换挡过程进行优化，达到减小换挡时的冲击，保证寿命，减小换挡电机功率，减小成本的优点。 关键词：电动车两档变速器，换挡机构，结构设计，换挡过程优化，三维建模 Electric car two speed transmission shift mechanism design Abstract because of its great performance，Transmission is becoming an integral part of an electric car, the most commonly used is the AMT transmission. this thesis is about designing a shift mechanism for this type of transmission (including a motor-driven shift actuator), the main focus are: 1, based on stress analysis of electric vehicle transmission, the shift mechanism is designed to ensure that the performance of the shift mechanism to ensure that the shift process can not interfere with other parts, compact structure. Achieving the Shifting motor to control the synchronization accurately. 2, to ensure the shift motor compliance with the requirements. Need to calculate the synchronization torque and the shifting power. Through an analysis of shifting during synchronization.By constraining the shifting rate and shift fork movement within reasonable limits to calculate the shifting force,depending on these,we can choose the appropriate shifting motor and shifting mechanism. 3,To select the appropriate electric shifting actuator form, guarantee electric shifting actuator smooth and reliable, and by the structural design to make the shifting process optimization, to reduce the impact of the shift time to ensure longevity, reduced shift motor power,to reducing costs. Key Words:Electric car two speed transmission，Shifting mechanism， Structural Design，Shifting Process Optimization， 3-dimensional modeling 液力变速箱结构原理 详解 ·YD13 793 104· YD130 液力变速器结构原理详解Hydromedia Transmission 使用说明书 SERVICE MANUAL 杭州前进齿轮箱集团有限公司 （杭州齿轮箱厂） HANGZHOU ADVANCE GEARBOX GROUP CO.,LTD. （HANGZHOU GEARBOX WORKS） 目录 说明 (3) 第一节基本参数 (3) 第二节简介 (3) 第三节结构原理 (7) 3．1变矩器 (7) 3．2动力换挡变速箱 (7) 3．3取力器 (7) 3．4控制系统 (7) 3．5输出端与辅件 (9) 第四节安装与连接 (10) 第五节操作 (11) 5．1加油 (11) 5．2操纵和换挡 (11) 5．3停车和停放 (11) 5．4拖行 (11) 5．5检查 (12) 5．6其它 (12) 第六节维护和保养 (12) 6．1 油品 (12) 6．2 油量 (12) 6．3 换油 (12) 6．4 滤清器的更换 (13) 6．5 使用要求 (13) 6．6 保养 (13) 6．7 拆装、维修简明事项 (13) 6．8 挡位选择器 (13) 6．9 常见易耗件及密封胶清单 (14) 第七节常见故障的分析及排除方法 (14) 图1 YD130系列液力变速器 说明 本说明书将主要介绍YD130系列液力变速器的结构、工作原理、使用规程及日常维护注意事项等。对与其结构或工作原理相近的变速器同时也有指导作用。 说明书中所涉及的一些数据或原理等均为常规情况下的YD130系列配置。由于 YD130为一系列化产品，结构或外形上可能存在着多样性，在未特殊说明的情况下，均以本说明书做为作业指导书。 本说明书的物料编号为YD13 793 104，使用时请注意核对。 我们将尽量确保手册中的内容正确无误，同时本公司将保留改进和修改产品及说明书的权利，恕不事先通知。 用户在使用前请仔细阅读本说明书。正确的使用是保证液力变速器长期正常运行的前提！ 第一节基本参数 最大输入功率：130kW 最高输入转速：2600r/min 涡轮轴最大扭矩：1000Nm 注：以上参数均为理论设计的额定值，由于发动机及车辆配置等参数在不同型式车辆上存在着多样性，变速器实际匹配数据与上述理论值可能有所差异。 第二节简介 YD130系列液力变速器由一个液力变矩器和一个具有整体箱式的多挡动力换挡变速箱组成，能实现前后桥驱动。 摘要 在具有广阔的发展前景和市场空间的汽车行业中，车辆技术也得到较快的发展。金属带式无级变速器是一种新型的机械摩擦式无级变速器，具有承载能力强、效率高、平稳性好、环保节能等优良的传动特性，特别适用于需要传递中大功率而又需无级调速的场合。 本设计是基于现代人们对汽车性能的更高要求，鉴于国内外专家对无级变速器的研究与分析，结合金属带式无级变速器的现状和发展趋势、基本结构、传动原理、性能特点，主要以其在轿车中的应用，设计金属带式无级变速器的传动机构，根据对设计参数的分析，对整个无级变速器的各级传动部分的传动方式进行详细的设计，包括主、从动带轮；主、从动锥盘；中间减速机构，使其与传统的变速器相比，耐用性能、加速性能、燃油性能以及排放性能都得到改善。 关键词：金属带；无级变速器；传动机构；机械摩擦式；主、从动锥盘；中间减速机构 ABSTRACT In a broad development prospects and market space in the auto industry, vehicle technology has also been developed quickly. Metal belt type variator is a new type of mechanical friction type variator, high bearing ability, high efficiency, energy saving and steadiness, good environment protection fine transmission characteristics, especially suitable for high power and in need to pass to stepless speed regulation occasion. This design is based on the modern people to an automobile performance higher request, in view of the fact that the domestic and foreign experts to variator's research and the analysis，combined with the metal belt type continuously variable transmission of the status and development trends, the basic structure, transmission principle, performance characteristics.According to its application in cars, completed the design of metal belt CVT transmission, based on the design variable's analysis, the transmission part at all levels of detail design transmission mode, , including master, driven pulleys; Lord, driven cone-disk; intermediate deceleration institutions and compared with the traditional transmission, durable performance, and accelerating performance, fuel performance and emission performance is improved. Keywords：Metal belt；Contiuously Variable Transmission；transmission；a type of mechanical friction; lord, driven cone-disk; ntermediate deceleration institutions 纯电动汽车的基本结构和原理 与燃油汽车相比，纯电动汽车的结构特点是灵活，这种灵活性源于纯电动汽车具有以下几个独特的特点。首先，纯电动汽车的能量主要是通过柔性的电线而不是通过刚性联轴器和转动轴传递的，因此，纯电动汽车各部件的布置具有很大的灵活性。其次，纯电动汽车驱动系统的布置不同，如独立的四轮驱动系统和轮毂电动机驱动系统等，会使系统结构区别很大；采用不同类型的电动机，如直流电动机和交流电动机，会影响到纯电动汽车的重量、尺寸和形状；不同类型的储能装置，如蓄电池，也会影响纯电动汽车的重量、尺寸及形状。另外，不同的能源补充装置具有不同的硬件和机构，例如，蓄电池可通过感应式和接触式的充电机充电，或者采用更换蓄电池的方式，将替换下来的蓄电池再进行集中充电。 纯电动汽车的结构主要由电力驱动控制系统、汽车底盘、车身以及各种辅助装置等部分组成。除了电力驱动控制系统，其他部分的功能及其结构组成基本与传统汽车相同，不过有些部件根据所选的驱动方式不同，已被简化或省去了。所以电力驱动控制系统既决定了整个纯电动汽车的结构组成及其性能特征，也是纯电动汽车的核心，它相当于传统汽车中的发动机与其他功能以机电一体化方式相结合，这也是区别于传统内燃机汽车的最大不同点。 1、电力驱动控制系统 电力驱动控制系统的组成与工作原理如图5.1所示，按工作原理可划分为车载电源模块、电力驱动主模块和辅助模块三大部分。 1)车载电源模块 车载电源模块主要由蓄电池电源、能源管理系统和充电控制器三部分组成。 (1)蓄电池电源。蓄电池是纯电动汽车的唯一能源，它除了供给汽车驱动行驶所需的电能外，也是供应汽车上各种辅助装置的工作电源。蓄电池在车上安装前需要通过串并联的方式组合成所要求的电压一般为12V或24V的低压电源，而电动机驱动一般要求为高压电源，并且所采用的电动机类型不同，其要求的电压等级也不同。为满足该要求，可以用多个12V 或24V的蓄电池串联成96～384V高压直流电池组，再通过DC／DC转换器供给所需的不同电压。也可按所需要求的电压等级，直接由蓄电池组合成不同电压等级的电池组，不过这样会给充电和能源管理带来相应的麻烦。另外，由于制造工艺等因素，即使同一批量的蓄电池其电解液浓度和性能也会有所差异，所以在安装电池组之前，要求对各个蓄电池进行认真的检测并记录，尽可能把性能接近的蓄电池组合成同一组，这样有利于动力电池组性能的稳定和延长使用寿命。 (2)能源管理系统。能源管理系统的主要功能是在汽车行驶中进行能源分配，协调各功能部分工作的能量管理，使有限的能量源最大限度地得到利用。能源管理系统与电力驱动主模块的中央控制单元配合在一起控制发电回馈，使在纯电动汽车降速制动和下坡滑行时进行能量回收，从而有效地利用能源，提高纯电动汽车的续程能力。能源管理系统还需与充电控制器一同控制充电。为提高蓄电池性能的稳定性和延长使用寿命，需要实时监控电源的使用情况，对蓄电池的温度、电解液浓度、蓄电池内阻、电池端电压、当前电池剩余电量、放电时间、放电电流或放电深度等蓄电池状态参数进行检测，并按蓄电池对环境温度的要求进行调温控制，通过限流控制避免蓄电池过充、放电，对有关参数进行显示和报警，其信号流向辅助模块的驾驶室显示操纵台，以便驾驶员随时掌握并配合其操作，按需要及时对蓄电池充电并进行维护保养。 (3)充电控制器。充电控制器是把电网供电制式转换为对蓄电池充电要求的制式，即把交流电转换为相应电压的直流电，并按要求控制其充电电流。充电器开始时为恒流充电阶段。纯电动汽车设计方案
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