纯电动汽车两档变速器

纯电动汽车两档自动变速器的设计与研究第1章电动汽车以及AMT自动变速器的介绍 (2)1.1 纯电动汽车的发展及其前景 (2)1.2 AMT自动变速器的发展 (3)1.3 江淮同悦纯电动汽车介绍 (3)第2章变速器的设计与计算 (4)2.1 方案的选择 (5)2.2 传动方案的拟定 (5)2.3传动路线分析 (6)2.4档数及数比的选择 (6)2.5齿轮参数的选择 (7)第3章变速器齿轮强度计算与校核 (10)3.1齿轮材料的选择原则 (10)3.2齿轮校核 (10)第4章轴的设计和校核 (14)4.1轴的结构和尺寸设计 (14)4.2初选轴的直径 (14)4.3 轴的校核 (16)第5章轴承的选择与校核 (18)5.1输入轴轴承的选择与寿命计算 (18)5.2输出轴轴承的选择与寿命计算 (18)第6章电磁离合器和电磁制动器的选配 (20)6.1电磁离合器的选型 (20)6.2电磁制动器的选型 (21)第7章变速器的润滑与密封 (22)7.1 润滑方式 (22)7.2 润滑油牌号和用量 (22)7.3 密封方式 (22)第8章设计总结 (23)参考文献 (24)第1章纯电动汽车以及AMT自动变速器的介绍1.1 纯电动汽车的发展及其前景1.1.1纯电动汽车的优缺点石油是不可再生资源，随着它的大量消耗，人们不可避免地面临石油短缺的危机；另外，随着人们环境保护意识的提高，这一切都促使人们去寻找新的能源，开发新的动力，这包括气体燃料内燃机、电动汽车等。

纯电动汽车是指由车载蓄电池给电机提供电能驱动的车辆，具有零排放、高效率、维修方便等优点。

常用的电池类型有铅酸蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子电池等。

蓄电池的比功率和比能量两项指标对电动汽车的加速性能、爬坡性能和续驶里程有着重要影响。

与汽油、甲醇等燃料相比，现有蓄电池的能量密度较低。

在现在城市道路工况下，必须在其比能量、比功率和循环寿命之间做出权衡。

纯电动汽车的优点主要有：（1）无污染、噪声小无污染、噪声小，电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，几乎是“零污染”。

众所周知，内燃机汽车废气中的CO、HC及NOX、微粒、臭气等污染物形成酸雨酸雾及光化学烟雾。

电动汽车无内燃机产生的噪声，电动机的噪声也较内燃机小。

噪声对人的听觉、神经、系统也是有危害的。

（2）单一的电能源相对于混合动力汽车和燃料电池汽车，纯电动汽车以电动机代替燃油机，噪音低、无污染，电动机、油料及传动系统少占的空间和重量可用以补偿电池的需求；且因使用单一的电能源，电控系统相比混合电动车大为简化，降低了成本，也可补偿电池的部分价格。

（3）结构简单，维修方便电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小。

当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操纵（4）能量转换效率高同时可回收制动、下坡时的能量，提高能量的利用效率；电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车。

特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。

电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。

有些研究表明，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。

主要存在的技术难题有：电动汽车的困难是目前蓄电池单位重量储存的能量太少，还因电动车的电池较贵，又没形成经济规模，故购买价格较贵，至于使用成本，有些试用结果比汽车贵，有些结果仅为汽车的1/3，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。

现阶段电池的容量还达不到需要，续航能力还达不到全天候的应用。

1.1.2 纯电动汽车的发展前景因为纯电动汽车的对环境的破坏很小，随着近年来的不可再生能源危机，石油能源的紧张，同时伴随着温室效应、有毒气体排放量的增加等环境问题的出现，以及人们的环保意识不断加强，纯电动汽车不断发展起来，同时各国也注重纯电动汽车的研究，已逐步展开对电动汽车的研究与竞争开发。

不断制定开发纯电动汽车的计划。

随着电池以及电机技术的不断进步，纯电动汽车在汽车行业中所占的比例会越来越大。

1.2 AMT变速器的发展AMT变速器也称自动变速器，它是电控机械自动变速器的简称。

它是在干式离合器和齿轮变速器基础上加装微机控制的自动变速系统。

自动变速器（AMT）能根据车速、油门踏板、驾驶员命令等参数，确定最佳挡位，控制原来由驾驶员人工完成的离合器分离与接合、换挡手柄的摘挡与挂挡以及发动机的油门开度的同步调节等操作过程，最终实现换挡过程的操纵自动化。

AMT 保持了原有机械变速器的基本结构，具有传动效率高、结构紧凑、成本低、易于制造、工作可靠及操纵方便等优点，尤其是其省油的特点适合于我国大、中巴与载重车应用。

其工作原理是在机械变速箱(手动档)原有基础上进行改造，主要改变手动换档操纵部分。

即在总体传动结构不变的情况下通过加装微机控制的自动操纵系统来实现换档的自动化。

因此AMT实际上是由一个电脑来控制一个机器人系统来完成操作离合器和选档的两个动作。

AMT的核心技术是微机控制，电子技术及质量将直接决定AMT的性能与运行质量。

AMT变速器和传统的变速器相比，它有自己独特的特点：（1）与MT相比，AMT 的优势为：操作更便捷：智能换挡，驾驶无需离合；动力更强：技术与F1同源，驾驶感受更精彩；省油9%：微电脑控制系统，换挡时机掌握更精确；安全性更优：模仿最优秀驾驶员驾驶，避免错误操作。

（2）与AT相比，AMT的优势为：动力更强：传动效率高出7%以上，动力传输无损耗；省油20%：手动挡的机械变速，微电脑的智能操控；生产成本低：低于30%的成本优势，生产继承性强；维护成本低：可于MT媲美，较AT更低。

（3）与CVT相比，AMT的优势为：成本低，利于生产；维护更方便，成本更低；产品可匹配性好。

因为AMT变速器相比于传统的变速器有上述的优点，随着电控及制造技术的不断进步，AMT在目前汽车上的应用正在逐渐增多。

结合以上分析，为了能更好的与纯电动汽车电机匹配以及实现换挡方便，在选择变速机构时我们首选AMT自动变速器。

1.3 江淮同悦纯电动汽车介绍江淮同悦纯电动轿车长4155mm,宽1650mm，高1445mm,轴距2400mm。

该车是江淮在同悦平台基础上开发的电动车配件，整体继承了传统汽车外形优美等特点。

车体整备质量比国内同类车型要轻，仅为1200kg，这样该车的提速时间更短、行驶里程也更长。

我们以江淮同悦纯电动汽车作为标杆车进行纯电动汽车两档变速器的开发，同时进行电机与变速器的匹配计算，江淮同悦纯电动汽车的整车性能参数如下：其电机参数为：第2章 变速器的设计与计算2.1 方案的选择现有常用的电动汽车两档变速器有AMT 结构和DCT 结构。

采用AMT 结构时，需要使用同步器，此时换挡冲击较大。

而采用DCT 结构时，由于变速箱只有两个档位，此时双离合器结构会使成本增加很多。

因此设计此款两挡电动汽车在AMT 自动变速器的基础上增加了电磁制动器和电磁离合器，取消了传统的同步器，解决了换挡时冲击大的问题，同时避免了DCT 中因为使用双离合器机构而使成本增加。

在传动机构的选择上，为了使机构简单，制造方便、在加工制造过程中减少成本以及减轻变速器的重量，我们采用最简单的2K-H 型行星齿轮机构。

2K-H 型行星齿轮减速器，单排行星齿轮机构运动规律特性方程式如下式（5）所示： (5)其中：1n 为太阳论转速；2n 为齿圈转速；3n 为行星架转速； a 为齿圈齿数2Z 与太阳轮齿数1Z 之比即a=1Z /2Z .2.2传动方案的拟定初步拟定纯电动汽车自动变速器传动系统的结构简图如图1所示。

其中离合器C 用于连接输入轴和行星轮架，制动器F 用于制动齿圈；设太阳轮齿数为1Z ,齿圈齿数为2Z ;太阳轮的转速为1n ，齿圈的转速为2n ，行星架的转速为3n ；a 为齿圈齿数1Z 与太阳轮齿数2Z 之比即a=1Z /2Z .图2.1 2K-H 行星齿轮变速器原理图各挡位换挡执行元件的工作情况如下表1：表2.1 各挡工作状况2.3传动路线分析2.3.1 1挡1挡时，制动器F 制动齿圈，离合器C 不工作。

动力传动路线为：电动机------输入轴-----太阳轮------行星轮、行星架-------输出轴；2.3.2 2挡（直接挡）2挡时，离合器C工作，连接输入轴和行星架，制动器F 不工作。

动力传动路线为：电机-----输入轴------太阳轮、行星轮架-----（行星轮系整体转动）-----输出轴；2.3.3 倒挡（R 挡）倒挡时，电机反转，制动器F 制动齿圈，离合器F 不工作。

其动力传动路线为：电动机（反转）------太阳轮-------行星轮、行星架------输出轴；2.4 档数及数比的选择纯电动汽车两挡变速器速比选择的基本原则：一挡速比在满足汽车爬坡要求的同时，要兼顾在常用低速段电机运行在高效率区间；二挡在满足最高车速的同时，尽量降低电机的输入轴转速，同时要满足常用高速段运行时电机转速尽量落在电机运行的高校区域。

同时，在速比选择过程中还要考虑挡位切换过程中平顺性控制问题，过大的1挡速比和过小的2挡速比将极有可能造成挡位切换过程中电机输出总功率不能保持平衡，影响平顺性。

2.4.1 高速档的选取根据2K-H 行星齿轮机构的特点，2档采用直接档。

主减速比可由最高车速确定，即有：式中，为主减速比；为电机实际最高转速；为轮胎滚动半径；为最高车速。

经计算得≤0i 5.995另外，为使最大车速时电机能发挥出最大功率，的选择还应满足：max n v r db 式中，b n 为电机基数转速。

经计算得.498整理得2.498≤≤t i 5.995通过查阅同悦纯电动车相关资料可得=4.412，因此二档为直接档，即2i =1时，减速比满足计算要求，故二档可取直接档。

取2i =1。

2.4.2 1档的选取变速器的1挡速比主要考虑电动汽车的最大爬坡度，则有式中，1i 为1挡速比；con T _m 为电机额定转矩；α为最大爬坡度；t η为机械传动效率；v M 为整车质量；f 为滚动阻力系数。

其中t η=0.95， 经计算得1i =3.83.2.5 齿轮参数的选择2.5.1模数选取齿轮模数时一般要遵守的原则是：为了减少噪声应合理减小模数，同时增加齿宽；为使质量小些，应该增加模数，同时减少齿宽；从工艺方面考虑，各档齿轮应该选用一种模数；从强度方面考虑，各档齿轮应有不同的模数。

对于轿车，减少工作噪声较为重要，因此模数应选得小些；对于货车，减小质量比减小噪声更重要，因此模数应选得大些。