初稿-N- DDZ电动快递车动力传动系统

1、全套图纸联系 QQ：1834186366 目录目录 目录-1 摘要-2 1 绪论 -3 1.1 研究目的及意义 -3 1.2 国内外研究现状 -3 1.3 本文研究研究内容 -7 2 总体设计-8 2.1 设计任务分析 -8 2.2 拟定传动系统方案 -9 2.3 拟定电动快递车动力系统结构及基本参数 -12 3 电动快递车动力系统详细设计-14 3.1 电动机的选择 -14 3.2 传动比分配 -17 3.3 变速箱的设计 -20 3.4 轴的设计 -22 3.5 主减速器锥齿轮的设计 -24 3.6 十字轴万向节的强度校核 -24 总结-26 参考文献-27 全套图纸联系 QQ：18341

2、86366 摘要摘要 随着能源短缺及环境问题的日益突出，全球汽车工业正处于一个转型阶段， 即传统的内燃机汽车逐渐朝着新能源电动快递车方面转型，这对于我国汽车工 业的发展是一个全新的契机，大力发展新能源电动快递车，掌握其重要技术， 就能让我国汽车企业在未来的全球竞争中占得先机，在汽车行业占据领先地位。 电动快递车指全部或部分用电能驱动电动机作为动力系统的汽车，它具有 高效、节能、低噪声、零排放等显著优点，在环保和节能方面具有不可比拟的 优势。目前世界各国政府及汽车企业均大力投入研发电动快递车技术。目前， 电动快递车的类型主要有：燃料电池电动快递车、混合动力电动快递车和纯电 动快递车 3 种类型。

3、纯电动快递车技术由于研发起步早，发展时间长，曾被全 球汽车企业广泛看好，至 1970 年以来，纯电动快递车技术已逐渐完善，其制造 成本也相应降低。 在政府的大力扶持下，目前电动汽车发展迅速，越来越多的人开始选择接 受电动快递车这种环保的出行方式。同时也被许多汽车厂家认为是未来汽车发 展的方向，而且都投入了大笔资金进行研发。不过，由于充电问题的现实阻碍， 一直以来还没有得到充分推广。 电动快递车动力传动系统的零部件包括电机、变速器、传动轴、差速器、 半轴和车轮。电机可以从静止状态开始运转，并且能在较宽速度范围内进行有 效的工作。这种能力使得它可以省去离合器，而在传统内燃机汽车上则需要使 用离合器

4、。单一的传动比可以满足电机转速与车轮速度的匹配。电动快递车可 以设计成不需要齿轮的形式，但是减速器的使用使电机可以在一定车速下高速 运转，这种高转速低转矩的需求特性可以缩小电机的尺寸。 重要词：重要词：电动车；快递车；动力传动； 全套图纸联系 QQ：1834186366 1 1 绪论绪论 1.11.1 研究目的及意义研究目的及意义 目前，我国电动快递车发展已经进入重要时期，既面临重大的发展机遇， 也面临着严峻的挑战。我国电动快递车发展中还存在很多需要解决的问题，如 核心技术还不具备竞争力，企业投入不足，政府的统筹协调能力还没有充分发 挥等。总体上看来，我国电动快递车产业，起步较早，发展较快，但

5、是由于传 统汽车及相关产业基础相对薄弱、投入不足，差距仍然存在，中高端技术竞争 压力越来越大，因此，必须加大攻坚力度，推动我国汽车产业向创新驱动转型， 提高核心技术竞争力，确保我国汽车行业的可持续发展。 电动快递车使用电动机作为传动系统的动力源，缓解了能源紧缺的压力， 实现了人们长期以来对汽车零尾气排放的期盼，传动系统作为汽车的核心组成 部分，其技术创新是电动快递车发展的重要途经。 目前，关于电动快递车的研究主要集中在能量存储系统、电驱动系统和控 制策略的开发研究三方面。 能量存储系统相当于电动快递车的发动机，是电动快递车电动机所需电能 的提供者。目前，铅酸蓄电池是使用最为广泛的，但其充电速度

6、较慢，使用寿 命短，节能环保差。随着电动快递车技术的发展，其他电池正在渐渐取代着铅 酸蓄电池。目前发展的新电源有纳硫电池、锂电池、镍镉电池、飞轮电池、燃 料电池等，尽管这些新电源投入应用，但是短时间内还是无法解决电动快递车 电源充电缓慢，电量存储低续航里程短的问题。 电动快递车整车控制策略的开发研究一直在紧锣密鼓的进行着，整车控制 系统是电动快递车实现整车控制和管理的重要，是实现和提高整车控制功能和 性能水平的一个重要技术确保。其核心技术主要体现在整车控制软件的架构设 计、转矩控制策略以及对整车和各系统得能量管理上。尽管控制策略的开发研 究一直没有间断，但是，系统开发较为复杂，进度较慢。 1.

7、21.2 国内外研究现状国内外研究现状 我国正式对电动快递车的研制始于 1981 年，当时全球对电动快递车的宣传 和需求并不强烈，对电动快递车的研究也相当零散，投入很少。目前，我国电 动快递车的研究、开发进入了有组织。有领导的全面发展阶段，国家在电动快 递车研制开发方面也采取了积极有效的宏观引导措施。 全套图纸联系 QQ：1834186366 我国高度重视电动快递车技术的发展。 “十五”期间，启动了“863”计划 电动快递车重大科技专项，确立了“三纵三横” （三纵：混合动力汽车、电动快 递车、燃料电池汽车；三横：电池、电动机、电控）的研究布局，取得了一大 批电动快递车技术创新成果。 “十一五”

8、以来，中国提出“节能和电动快递车” 战略，政府高度关注电动快递车的研发和产业化。 20062007 年，中国电动快递车产业取得了重大的发展，中国自助研制的 电动、混合动力和燃料电池三类电动快递车整车产品相继问世。2008 年 7 月 11 日，科技部和北京市举行了奥运电动快递车示范运行交车仪式。交车仪式上， 各类车型共计 595 辆交付使用，为官员、运动员、教练员、媒体记者以及社会 观众等提供服务。2010 年上海世博会期间，也有超过 1000 辆电动快递车在世 博场馆和周边运行。 合肥工业大学首先基于整车基本参数，分析了动力性要求，确定电机的选 型。然后传统电动快递车传动系统的布置形式，用两

9、档变速器代替了固定速比 减速器，设计了一种新的传动布置方案，在最后根据整车的动力性指标对传动 系速比上限和下限进行了分析计算。 大连交通大学李律鸣在 FMPMG 的理论分析基础上，设计了一种永磁厂条 只是永磁齿轮代替传统变速箱的新型传动系统，运用汽车相关知识进行了传动 系统设计，参考国内外最新电动快递车参数配置，提出了模型参数设计过程， 利用 Ansoft 有限元仿真软件建立模型，并进行静态和动态仿真。利用 Ansoft 逐 一分析了 FMPMG 各结构参数和转矩的关系，针对所设计方案进行参数优化。 姬芬竹等人考虑到电动机低速恒转矩和高速恒功率的特性，分析了电动快 递车的传动比与档位确定原则，

10、同时提出了使用固定速比的电动快递车传动方 案，通过重新设计并优化分配固定速比和主减速器速比，从而获得更好的电动 快递车动力性能。王峰等人提出了双电机行星齿轮系电动快递车动力传动装置， 省去了离合器，增加了车辆变速范围，减轻了汽车质量和提高汽车动力性。对 其电机和传动装置的参数进行合理选择和匹配计算，在 Matlab/Simulink 环境下 进行了整车动力性能的仿真，对传动系统的参数进行了优化。 重庆大学陈宗波提出了双驱电动快递车，对双驱电动快递车动力传动系统 进行参数匹配与仿真研究。根据几种工作模式以及一些参数确定原则，最终确 定两个电机的参数。通过对传动系速比进行优化，使电动快递车常态工况

11、运行 的速度区域落在电动快递车的高效区所对应的转速范围内，同时证明了经过改 全套图纸联系 QQ：1834186366 变速比，可以使电动机的工作点移向电动机经常工作的最佳效率区域内，合理 的传动系速比可以改善整车的性价比。长安大学张珍提出了主电机辅以轮毂电 动机的传动系统结构形式。论文中分三种运行工况对该传动系统进行了分析， 第一种是通常工况，只有主电机工作；第二种工况是大负荷超负荷工况，主电 机跟辅助电机同时工作，保护主电机，提高传动系统的效率；第三种工况是制 动和下坡工况，主电机和辅助电机作为发电机同时工作，进行能量回收。这种 主电机和轮边电机的有机结合，充分提高驱动效率的同时极大地提高了

12、能量回 收率。 2008 年以来，以美国、欧盟、日本为代表的国家和地区相继发布实施了新 的电动快递车发展战略，更加明确了产业的发展方向，进一步加大了研发投入 与政府扶持力度。日本，以产业竞争力为第一目标，全面发展混合动力、电动、 燃料电池三种电动快递车，研发和产业化均走在世界前列。美国，以能源安全 为主要目标，强调插电式电动快递车发展。欧盟，以二氧化碳排放法规为主要 驱动力，重视发展电动快递车。 世界上第一辆电动快递车是在 1834 年的美国诞生。美国在电动快递车技术 研发和政策上一直走在世界前列。2012 年汽车产业报告，美国电动快递车销售 总量居世界首位。美国电动快递车联盟提出的电动快递车

13、发展目标和行动计划， 目标希望到 2018 年全美初步形成良好的电动快递车生态网络。 2012 年日本电动快递车销量位居世界第二。日本电动快递车产业化成果在 全球范围内是最好的。以丰田普锐斯为代表的日本混合动力汽车，在世界低污 染汽车开发销售领域已经占据了领头地位。丰田和本田汽车公司已成为当今世 界燃料电池汽车市场上的重要企业。为推广电动快递车以及环保汽车，日本从 2009 年 4 月 1 日起实施“绿色税制” ，他的适用对象包括电动快递车、混合动 力汽车、清洁柴油汽车、天然气汽车以及获得认定的低排放且燃油消耗量低的 车辆。 法国是石油资源缺少的国家，汽油昂贵，油价约为美国的四倍，每年从国 外

14、进口大量的石油。在政府积极发展电动快递车政策的带动下，各个汽车厂商 也纷纷加大投资力度，雷诺日产联盟、标致雪铁龙和日本三菱汽车公司合 作，相继推出了多款环保电动快递车。 德国在电动快递车方面也做出了重要贡献。宝马也是氢动力发动机车型研 究的先行者。在 2009 年德国政府批准的 500 亿欧元的经济刺激计划中，很大一 全套图纸联系 QQ：1834186366 部分资金用于电动快递车研发、 “电动快递车充电站”网络建设和可再生能源的 开发。 21 世纪以来，国外各大汽车厂商纷纷制订了新的电动快递车发展规划。在 这个“电动环保竞技场”上，包括通用、奔驰、大众、宝马、日产、本田、丰 田、克莱斯勒、福

15、特等先行者，更是争先恐后的扮演了电动快递车开发的主角。 本田公司推出了百分之百纯电力驱动汽车，包括在 1997 年推出的 EV+电 动快递车和 2009 年推出的 FCXClarity 燃料电池汽车。奔着减少二氧化碳排放 和提高代替能源使用效率的目标，本田公司利用在电力驱动系统和能源管理技 术方面的专业知识，设计师设计的小型电动快递车的电力驱动系统具有卓越的 能源转换效率和极佳的动态性能。 2013 年，本田公司为电动快递车设计了一套新的动力系统。为了获得比原 有的电动快递车更好的市场竞争力，这个动力系统兼具有高功率和低损耗的特 点，具备世界上最先进的能源转化效率和比同类电动快递车更卓越的动态

16、性能。 为了实现高的能源转换效率，这种动力系统还配备了新开发的电动伺服制动系 统进行协同控制；为了实现高动态性能，电动马达装配了新形状的转子，动力 控制单元也装配了具有高导热散热性能的部件。因为配备了三重并行模块组和 一个制冷系统，电池系统虽结构紧凑，但支持大功率输出。这个创新的动力系 统带来了优良的结果，汽车一次行驶里程数可以达到 82 英里，能源转化力达到 世界先进水平 29 千瓦时/100 英里，同时，它的加速性能相当于 2.0 排量的汽车 的性能。 由 Ford 和 GE 公司联合开发的 ETX 轿车，把两档变速器、电动机和差速 器设计成一个整体。德国的达姆施塔特技术大学把高速感应电机

17、和两档变速器 组成的驱动系统，证明了该系统可以极大改善电动快递车的性能。 英国桑德兰大学通过仿真模拟对比了安装两档变速器和固定速比减速器的 电动快递车，表明安装了两档变速器的电动快递车不仅可以减少能量消耗，还 可以减少整个驱动链的尺寸和重量。美国印第安纳波利斯大学针对一款 5 档手 动变速器的电动公交车，研究了在换档过程中的电机控制问题，该方案适合直 接耦合集成动力系统的电动快递车。 韩国汉阳大学的 WootaikLee 等人研究表明：合理地选择电动快递车的动力 驱动系统的零部件及其有关参数，使其达到最优匹配，将对整车性能产生较大 全套图纸联系 QQ：1834186366 影响。 法国西布列塔

18、尼大学 A.haddoun 等人通过建模与仿真分析，比较了三种不 同控制策略在计算整车动力性的条件下对电动快递车能耗性价比的影响，结果 表明，基于空间矢量建模的直接转矩控制策略具有最好的控制效果。日本横滨 大学的 Kawamura 主要针对动力电机的转矩特性进行了研究，着重论述了电动 快递车用动力电机的启动特性和过载特性。英国谢菲尔德大学 M.J.West 对比分 析了多能源控制总成的设计方法，并对混合动力驱动系统中的能量流动进行深 入分析，提出了混合动力汽车的能量管理方法。 德国瓦尔塔汽车工业公司的 EberhardMeissner 等对未来电动快递车动力系 统的能量管理和电池监测的发展趋势

19、进行了预测，将能量管理定义为能量回馈、 能量流动、能量存储和能量消耗的综合控制，同时给出了能量管理、电池管理 和电池状态监测之间的层次关系，将电池管理和电池监测归结于能量管理的范 畴，延长了电池的使用寿命。 美国田纳西大学 Chiasson.J 分析了电动快递车用各类型动力电池的充放电 特性，提出了一种新的 SOC 估算方法，并建立 SOC 计算模型。通用汽车公司 设计的 EVI 电动快递车电池管理系统除了对单体电池电压、充放电电流进行检 测，还具有六路温度检测、高压保险丝熔断保护、高压回流式继电器、电量显 示和低压报警等功能。美国伊利诺伊大学的 SanghunChoi 等提出了基于 RCC

20、的 能量回收最大化的再生制动控制方法，使用该方法回收的制动能量比传统再生 制动控制方法提高了 20%。德克萨斯 ACd风阻系数；Umax为最 高车速。g 为重力加速度，取 9.8kgms2。 （2）电动机的峰值功率 电动机的峰值功率越高电动快递车的后备功率越大。为了满足整车爬坡、 急加速等大功率短时工况需求，根据爬坡及加速等动力性能要求计算电动机峰 值功率。 根据最大爬坡度的需求进行分析，电动快递车以 VN=30km/h 的速度在最 大坡度 imax=30%的坡上行驶。此时所需求的功率为： max12 2 maxmax 2 (cossin) 21.153600 (1531 9.8 0.014c

21、os(arctan0.3)1531 9.8 sin(arctan0.3) 0.35 1.98 3030 ) 21.1536000.91 41.6 i DNN PPP C AVV mgfmg KW 根据百公里加速时间 t050km/h的需求进行分析，电动快递车加速过程中 需要较大的后备功率，其瞬时车速可以根据经验公式得： x m m t vv t 全套图纸联系 QQ：1834186366 其中，vm为电动快递车的末速度；tm为电动快递车的加速时间；x 为拟合 系数，一般取 0.5 左右。 汽车在从零加速到 50km/h 的过程中，不仅要克服加速阻力、空气阻力。其 中，空气阻力会随电动快递车速度成

22、二次方增长，因此，选取加速末尾时刻进 行设计计算： 2 2 2 (1) 21.153.63600 0.35 1.98 50 (1531 9.8 0.014 21.15 1.04 1531 50100.250 1) 3.60.21036000.91 71.3 x Dmmmm t m C AVmvttv Pmgf tt KW 根据前述计算，为了满足电动快递车动力性的要求，必须确保电动机的额 定功率大于 PN，峰值功率大于 maxPimax，Pt。单电机的功率也不适宜太大， 功率过大会造成电机实际质量的增加，一方面，这样不符合现在汽车轻量化设 计的理念，另一方面会增加整车的制造成本，不能达到预期的经

23、济收益。而且 电机功率过大，会使电动快递车无法充分利用电机的高效区，在电动快递车的 行进过程中，会更大的更迅速的消耗蓄电池的电量导致电动快递车续航里程下 降。 （3）电动机的额定转速以及最高工作转速 目前，电动快递车的行驶工况一般为市区工况，大部分市区道路限速 60km/h，因此，常规车速假设为 UN=60km/h，以此数值计算电机的额定功率： 0 0.377 gN N i i U n r 其中，nN表示电机的额定转速，r/min；ig表示传动比；i0表示主减速比； UN表示常规车速，km/h；r 表示车轮滚动半径，m。 电机的制作工艺、制作成本以及传动系统各个部件的设计和成本都取决于 电动机

24、的最高工作转速。电动机一般分为普通电机和高速电机。普通电机的转 速在 6000r/min 以下，电动客车上的应用较多。高速电机的转速在 6000r/min 以 上，应用范围广，更适合电动轿车使用。因此，本文设计的电动快递车传动系 统使用 6000r/min 以上的高速永磁同步电机。 全套图纸联系 QQ：1834186366 电机扩大恒功率区系数 是驱动电动机的最高转速比上额定转速的值。试 验表明， 值一般取 24 之间。 （4）电动机匹配结果 根据前述匹配计算和分析，总结现有产品规格，本系统选用的永磁同步电 机具体参数如下。 主电机参数 技术参数项参数指标 额定转速/rpm3000 转速范围/

25、rpm08500 额定功率/kw18.5 峰值功率/kw50 额定转矩/Nm123 峰值转矩/Nm280 辅电机参数 额定功率/kw7.5 峰值功率/kw25 3.23.2 传动比分配传动比分配 车辆的使用条件和性能要求决定了电动快递车传动系统的档位数，从理论 上来讲，增加档位数可使电动快递车电动机尽可能的工作在高效区，使电动快 递车的能耗降低，增加续航里程。同时，可以使整车的加速爬坡的动力性能得 到提高。虽然增加电动快递车的档位数可以提高整车的动力性和性价比。但是， 增加档位数会使变速器的机械结构更加复杂，控制难度更高，进一步增加了制 造的成本。 本传动系统使用两档自动变速器技术方案，该方案

26、能够使电动快递车电动 机有更好的机械输出特性。一档时，传动比大，电动机低速大转矩的特性使电 动快递车能够更好的完成起步、爬坡、急加速工况需求；二档时，传动比小， 电动机高速时输出的大功率可以确保电动快递车的最高车速需求。同时，变速 箱传动逼得设计尽可能的使电动机日常工作点在电机的高效区内，满足电动快 递车动力性的同时，确保能耗最低。 在确定变速箱不同档位传动比时，首先根据不同档位传动比要满足的电动 全套图纸联系 QQ：1834186366 快递车行驶工况，并利用所学动力学方程，确定不同档位传动比的合理设计范 围。 本论文用 ig1和 ig2分别表示 AMT 变速箱一档和二档的传动比，iF表示主

27、减 速器传动比，用 i1=ig1*iF表示一档时传动系统的总传动比，用 i2=ig2*iF表示二档 时传动系统的总传动比。查阅资料，单级齿轮的最大传动比不应该大于 4，因 此，主减速器传动比 iF选定为 3.8,下面分别对 i1和 i2进行匹配计算。 计算 i1范围 大传动比 i1必须满足电动快递车最大爬坡度的要求，并且电动快递车运行 时驱动转矩不可以大于地面附着力的极限值。 i1 需要满足的电动快递车最大爬坡度 2 1 max maxmax cossin 21.15 DN iTC AV mgfmg R 通过上式计算可得：i17.34 B）i1 需要确保电动快递车运行时驱动转矩不可以大于地面附

28、着力的极限 值 1 max iT G R 其中， 表示路面附着系数，取值范围是：干燥的水泥路面，=0.71.0， 潮湿水泥路面，=0.40.6，刚开始下雨时路面：=0.30.4，在这里取 =0.8。 经过计算可得：i113.90 如前所述，i1 取值的合理范围是：7.3413.90 计算 i2 范围 小传动比 i2需要满足电动快递车最高车速以及电动快递车在以最高车速行 驶过程中驱动力不小于行驶阻力。 A）i2必须满足电动快递车的最高车速 因为 i2需要满足电动快递车的最高车速，所以下面的式子成立， maxmax 2 nv iR 其中，nmax电动机的最高转速，取 8500r/min，R 表示车

29、轮的滚动半径，m. 则：i28.49 B）i2满足电动快递车在以最高车速行驶时驱动力不小于行驶阻力 全套图纸联系 QQ：1834186366 C） max 2 2 max 21.15 n D i T C AV mgf R 其中，Tnmax=电机额定功率/电机最高工作转速 则：i25.44 如前所述，i2合理的取值范围是：5.448.49 首先确定了本论文设计的基于直驱式 AMT 的传动系统结构形式和设计原 理，之后根据该电动选用的整车参数以及它的各项性能指标，完成了电动机的 选型，对该传动系统的传动比范围进行了确定，通过分析和查阅相关数据，该 AMT 变速箱一档传动比选用 ig1=3.09，二

30、档的传动比选用 ig2=1.83,主减速器传 动比选用 iF=3.8。 3.33.3 变速箱的设计变速箱的设计 本次设计的基于直驱 AMT 变速箱的电动快递车的传动系统主要包括电动机、 AMT 变速箱、万向传动装置、驱动桥等。下面首先对主要部分的参数进行确定， 然后在 CATIA 中完成各部分三维模型的绘制。 使用直驱 AMT 变速箱，使用的是中间轴式结构，第二轴和中间轴的距离是 变速器的中心距 A，中心距是变速箱的一个基本参数，一方面，它的数值对变 速器的外形尺寸、体积、重量等都产生很大的影响。另一方面，它也影响着传 动齿轮的接触强度。中心距越大，齿轮的接触应力就越小，齿轮的寿命就越长。 中

31、心距不能过小，如果中心距过小，会导致变速箱的长度增加，因此导致轴的 刚度下降，另一方面受一档小齿轮齿数不能过小的限制，中心距也应该选大一 些。 中间轴式变速器中心距的确定 初步确定中心距 A 时，可以用下面的经验公式计算 3 max1Aegg AKTi 其中，A 表示变速器中心距，mm；KA 表示中心距系数，乘用车： KA=8.99.3；Temax 表示电动机的最大转矩（Nm） ；ig1 表示变速器一档是的 传动比；g 表示变速器传动效率，这里取 96%。 根据前文所选电机参数，以及传动比求得： 85A 根据汽车设计所学知识，查表后初步选定齿轮模数取 3。然后根据变速器 的档位数、传动比和传动

32、方案进行各档齿轮齿数比的分配。需要注意的是，各 档齿轮齿数比应该尽量不要取整数，以最大可能的确保齿面磨损均匀。下图为 全套图纸联系 QQ：1834186366 两档变速器传动方案。 图 3.1 两档 AMT 变速器传动方案 一档传动比的确定 一档传动比为 52 1 6 1 g z z i z z 首先求 z1 和 z2 的齿数，再求 z5 和 z6 传动比。 齿数和 2 cos h n A z m 计算后取 zh 为整数，zh=57。在确定齿数和后，进行大小齿数的分配。查 阅资料，因一档传动比为 3.08，因此中间轴上一档齿轮的齿数可在 z6=1517 之间选用，取 z6=16，则 z5=41

33、。则 值取为 22。 中心距的修改 在计算齿数和的过程中，由于取整的原因，中心距的大小发生了变化，此 时，A=85.5。接下来以修改后的中心距作为各档齿轮齿数分配的依据。 常啮合齿轮齿数的确定 根据之前计算可知： 26 1 15 zz i zz 12 57zz 则 z1=26，z2=31。 4.二档齿轮齿数的确定 34 57zz 求得：z3=35，z4=22。 23 2 1 4 g z z i z z 齿轮接触应力校核 1 2 3 4 5 6 输入轴 输出轴 全套图纸联系 QQ：1834186366 一档齿轮接触应力校核： 已知： ； NmmTg 3 10241.16 20 223 nmaMP

34、 5 102.1E ； mm Z Z Ad h 28.122 57 41 8522 5 1 ； mm Z Z Ad h 72 . 7 4 57 16 85222 6 ； mm mK b nc 65.22 22cos 37 cos ; N d T F g 2 . 9721 228.122 1016.24122 3 1 1 ; 1 . 1272 22cos 1972.2 cos 1 N F F ; 8 . 7 22cos 20sin19.535 cos sin 22 z z r p ;08.20 22cos 20sin50.465 cos sin 22 b b r p 由牛顿第三定律可知，作用在主

35、动齿轮和从动齿轮的两作用力是一样的， 故只需要计算一个接触应力即可： a 5 1467.4MP 08.20 1 8 . 7 1 65.22 101 . 22127.1 0.418 11 418 . 0 bz j ppb FE 经过计算结果与现有数据对比两个档位的齿轮接触应力均满足设计要求， 合格。 根据前述计算参数，参考标准件对照表，依次确定各个齿轮的齿数和模数。 3.43.4 轴的设计轴的设计 该变速箱使用中间轴式布置结构，而且前述算出中心距 A=85.5，因此，中 间轴以及第二轴的中间部分直径为 d0.45A。对于中间轴 d/L=0.160.18，对于 第二轴，d/L0.180.21，其中

36、 d 表示轴的最大直径，L 表示轴的支承间距。 3 maxe DK T 第一轴花键部分的直径 D 可以按照下列式子进行初选： 其中，K 为经验系数，K=4.04.6；Temax表示电动机的最大转矩。 有前述公式及经验计算可得： 中间轴中部直径为 d2=38。 第一轴花键部分直径为 D=30。 参考相关论文，初步取壳体的总长度为 324mm，中间轴支承距离取 316mm，则根据相关数据第二轴支承距离为 268mm。 全套图纸联系 QQ：1834186366 AMT 变速箱在工作时，由于齿轮啮合以及动力的传动，变速箱的轴受到转 矩和弯矩。这就需要变速箱轴的刚度和强度必须满足要求，如果轴的刚度不能

37、满足要求将导致轴发生弯曲变形，进而，导致齿轮不能正确的啮合，对于行车 安全以及驾乘感受造成很大的影响。 校验轴的刚度 变速箱轴在垂直平面内发生的挠度以及水平面内产生的转角对齿轮的工作 产生的影响最大。挠度会改变齿轮的中心距，使齿轮不能正确的啮合；轴产 生的转角会导致齿轮之间相互歪斜，使延齿长的压力分布不均匀。 上文初步确定了各轴的直径，长度等尺寸，现在对轴的强度和刚度进行验 算。想要求变速箱输入轴的支点反作用力，必须从中间轴的支点反力入手，先 求出钟建中的支点反力。这里需要注意的是随着档位的不同，齿轮受的切向力、 径向力和轴向力都会发生变化，而且档位不同力到支点的长度也会发生变化， 所以应该对

38、各个档位都进行验算。在进行验算时，可以把轴看做是铰接支撑的 梁。作用在输入轴上的转矩应取 Temax。 材料力学里面有关于计算轴的挠度和转角的公式，在进行计算的时候， 只计算轴上有齿轮的位置的挠度和转角。输入轴常啮合齿轮副，离支撑点的距 离较近，负荷小，一般情况下挠度较小，因此可以不计算。轴在垂直面内的挠 度是 fc，在水平面内的挠度为 fs，转角位 ，用下面的公式进行计算 1 () 3 Fab ba EIL 22 1 3 c Fa b f FIL 22 2 3 s F a b f EIL 其中，F1表示轮齿宽中间平面上的径向力，N；F2表示齿轮齿宽中间平面 上的切向力，N；E 是弹性模量，E

39、=2.1*105MPa；I 为惯性矩，mm4，对于实心 轴，I=d4/64;d 表示轴的直径，mm；花键处均按直径计算；a、b 为齿轮上的 作用力距离 A、B 支座的距离，mm；L 表示支座间的距离，mm。 因此次设计的主要目的是设计基于 AMT 的电动快递车传动系统，所以不 在这里对变速箱各轴的具体参数进行计算校核。 1.校验轴的强度 全套图纸联系 QQ：1834186366 变速箱的轴主要作用是进行力的传递，在这里按许用切应力进行简单的计 算校核。 6 3 9.55 10/ 0.2 TT T TP n Wd 其中，WT表示轴的抗扭截面系数，mm3；P 为轴的传递效率，kW;n 为轴 的转速

40、，r/min；C 跟轴选用的材料有关。 6 3 3 9.55 10 0.2 T PP dC nn n 取峰值转速时，变速箱轴的转速，C 取 125。则 8.8dmm 当轴上有键槽时，应该加大轴的直径，单键直径增加 3%，双键直径增加 7%。 3.53.5 主减速器锥齿轮的设计主减速器锥齿轮的设计 主减速器锥齿轮的主要参数包含主动锥齿轮齿数 Z1、从动锥齿轮齿数 Z2、 从动齿轮大端分度圆的直径 D2、端面模数 ms、中点螺旋角 、法向压力角 等。 选择主动锥齿轮和从动锥齿轮的齿数时必须考虑以下的条件： 为了使齿轮磨合均匀，两个齿轮的齿数之间尽量避免存在公约数； 主动锥齿轮和从动锥齿轮的齿数和应

41、该大于 40，尽可能的得到理想的齿 面重合度以及较高的轮齿弯曲强度； 为了使两个齿轮啮合好、噪音小并且具有较高的疲劳强度，对于乘用车， 主动锥齿轮齿数一般大于 9 主减速比较大时，主动锥齿轮的齿数应该尽量小一些，以此来尽可能的 获得满意的整车最小离地间隙。 汽车上大部分的差速器都使用对称锥齿轮式差速器，对称锥齿轮式差速器 结构比较简单、重量较轻的优点，所以被广泛使用。对称锥齿轮式差速器又分 为普通锥齿轮式差速器、强制锁止式差速器以及摩擦片式差速器。 本设计使用普通锥齿轮式差速器。它结构简单、工作状态安全可靠，一般 使用条件的汽车驱动桥大部分都会使用这种普通锥齿轮式差速器。 3.63.6 十字轴

42、万向节的强度校核十字轴万向节的强度校核 在设计十字轴万向节时，应确保十字轴颈有足够的抗弯强度。设诸滚针对 全套图纸联系 QQ：1834186366 十字轴颈作用力的合力为 F，则： 2 cos T F r 其中 T传动轴计算转矩，取按两种情况计算的转矩（按发动机最大转矩、 变速器一档和按满载驱动轮附着系数为 0.8 计算）的较小者； 合力作用线与十字轴中心间的距离； r 万向节的最大夹角； 十字轴颈根部的弯曲应力为： 1 44 12 32 () d Fs dd 其中：十字轴轴颈直径； 1 d 十字轴油道孔直径； 2 d 力作用点到轴颈根部的距离。 s 弯曲应力应不大于 250350。 2 /mmN 44 12 4 () F dd 十字轴轴颈的剪应力：0120。 2 /mmN 滚针轴承的接触应力： 1 11 272 () n j F ddL 其中：d滚针直径（mm） ； L滚针工作长度（mm） ； 如前所述（mm） ； 1 d 在力 F 作用下一个滚针所受的最大载荷（N） n F 4.6 n F F iZ 其中：i滚针列数； Z每列中的滚针数。 当滚针和十字轴轴颈表面硬度在 HRC58 以上时，许用接触应力为 30003200。 2 /mmN 全套图纸联系 QQ：1834186366 总结总结 本