【《纯电动车变速箱换档机构设计案例》2500字】

纯电动车变速箱换档机构设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u26537纯电动车变速箱换档机构设计案例 19181.1对变速器操纵机构的要求 1226721.2变速器的选择及布置 1311191.3锁止装置 2103001.3.1自锁装置 2212311.3.2互锁装置 3111581.4锁环惯性式同步器 3247201.4.1锁环惯性式同步器结构 3269511.4.2锁环惯性式同步器工作原理 3273631.4.3锁环惯性式同步器主参数确定 41.1对变速器操纵机构的要求变速箱操纵机构就是可以依据驾驶要求实现控制档位的变换，实现变速箱换挡功能。根据路况的不同以及驾驶目的要求，可以通过操作机构来控制变速器的换挡。变速器操纵机构分为数直接操纵式和远距离操纵式。手动挡变速器是通过人工操作的方式实现换挡的变速器，主要由变速杆\叉、拨块\叉、互\自锁等主要零部件组成[14]。为了通过操纵机构实现变速箱换挡功能，该装置必须满足以下条件：（1）操纵杆正常情况下只能选择一个档位，这样才不会发生档位冲突给驾驶带来危险。（2）正常换挡后的相互啮合的齿轮要在轴向上全部啮合，这样是为了避免不是非人为的操作而发生换挡减少事故的发生。1.2变速器的选择及布置直接操纵手动换挡变速器是我们用得最多的一种变速器，这类变速箱的优点使变速箱离驾驶员很近方便驾驶员的操作，驾驶人员可以直接通过手中的操作杆来控制变速箱的换挡。所以通过我们上文对变速器的计算与分析，再结合本课题下设计汽车的变速器的结构要求，我选择采用直接操纵手动换挡变速器。手动换挡变速器更加符合我们所设计的课题标准。设计的纯电动汽车变速箱选用的直接操纵手动换挡方式进行设计的，所以变速杆是安装在变速箱盖上的，布置在操作员的座椅右侧处。变速杆的安装方式主要从盖上和盖下装进去，两种安装方式都是通过定位弹簧进行定位来防止变速杆抖动或转动，在变速箱盖的球支承处设置有因定销，并且在变速杆球头上铣有直槽，用于实现变速杆前后摆动以及左右摇动，如图6-1所示。图6-1变速杆结构1.3锁止装置1.3.1自锁装置通过上述对变速箱操纵结构的要求分析可知，我们要保证变速箱中相互啮合的齿轮在轴向上全部啮合，从而避免非人为的脱挡与挂挡情况的出现[15]。我们为了避免这样的现象产生，我们采用自锁装置来实现。自锁装置是用钢球阻止拨叉杆对变速箱锁死，他的工作原理为：在变速器拨叉轴的端盖上含挖有3个一样大小和深度的小孔，每一个孔中的组成包括钢球和弹簧。当钢球正对中间凹槽时，变速箱应该正好处于控挡状态下。当钢球正对应两边缘的凹槽时，移动拨叉会使拨叉不能移动处于锁死的状态，当凹槽在钢球的上方时，小孔内的弹簧的弹性作用力会阻止相对应的钢球进入小孔中，这样就会使拨叉杆被挡住无法移动从而处于锁死的状态，这样就可以阻止不是人为因素下导致的脱档和不正常挂挡的情况发生。这样可以避免驾驶事故的发生。当驾驶员主动意愿下换挡，我们只要用力推一下变速杆，这样变速杆上的力就能把钢球再一次推会之前对应的小孔中，这样我们就可以解除拨叉轴轴向方向的自锁，解除拨叉轴的锁死就又可以继续移动，这样我们就可以实现在人们主动意愿下的换挡操作，当拨叉轴在一个凹槽移动到钢球正上方时，钢球又会被我们再一次顶入小孔中，这样我们就可以实现换挡后的自锁。1.3.2互锁装置根据上面论文对变速箱的结构设计和功能的分析，我们得到一个结论，就是在正常的换挡情况中，要确保操纵杆在正常情况下只能选择一个档位。为了避免在换挡时换挡机构选择不止一个挡位，通常采用互锁装置。1.4锁环惯性式同步器1.4.1锁环惯性式同步器结构锁环惯性式同步器结构如图6-2所示，该同步器的锁止元件位于锁环5（9）的齿轮和啮合套8的齿端部处，当需要进行换挡时，是同轴向将换挡力作用到啮合套上，再带动锁环和滑块一起移动，使得齿轮的锥面与锁环锥面以及被接合接触为止。1.接合齿圈2.滑块3.拨叉4.二轴齿轮5、9.锁环6弹簧圈7.花键毂8.啮合套图6-2锁环惯性式同步器1.4.2锁环惯性式同步器工作原理同步器其作用是让换挡时齿轮的速度接近相同从而使齿轮避免打齿。同步器可以分为常压式、惯性式和惯性增力式三类。通常情况下我们使用最多的是锁环惯性式同步器。同步器工作流程为：（1）工作前期，同步器沿着轴的轴向方向滑动。此时同步器上产生摩擦力矩，同步器中的锁销旋转到锁止的位置，实现锁止。（2）工作中期，首先通过换挡手柄带动换挡拨叉进行换挡，换挡拨叉又将换挡力传递到同步器中的滑动齿套上，并且通过工作前期的锁止元件最终传递到摩擦面上。实现速度的同步变换[12]。（3）工作后期，在实现速度的同步变换时，齿轮的角速度与同步器上滑动齿套的角速度相等，因此摩擦面上的摩擦力消失，锁止元件还是会收到换挡的力，这个作用力会解除锁止的状态。1.4.3锁环惯性式同步器主参数确定(1)摩擦系数由我们所学习的物理知识可以知道，物体表面的摩擦系数的大小是受该物体的材料、表面的粗糙程度等条件的影响。在一般情况下，同步作用的齿轮与接触锥面是作为一个整体，所以他们的材料是相同。而且为了保证在同步器在使用有限日期内的摩擦系数是几乎不变的，我们需要对锥面的设计非常的严格和标准。（2）锥面半锥角口α摩擦转矩与锥面的半锥角成反比关系，但是当半锥角小于某一值时装置将出现自锁现象。因此选择角度值时需要避免出现自锁（tanα≥f），其角度值一般取α=6°～8°。角度值取为α=6°时，摩擦力矩较大，但是很容易造成咬住或粘着的现象；根据目前其他车辆的设计一般取值为α=7°，因为在这个值时候很少出现咬住现象，因此本文设计的锥面半锥角取值为α=7°。（3）同步环锥面上的螺纹槽该参数设计的合理与否直接影响了同步器的使用效果以及使用寿命。该参数过小时磨损严重，过大时摩擦系数变小同步困难。所以齿顶一般不宜过大，螺纹槽参数相对设计略大（4）摩擦锥面平均半径R锁环惯性式同步器摩擦锥面平均半径R如果设计的过大，将会导致摩擦力矩变大，惯性同步器摩擦锥面平均半径R的取值还直接受到变速箱的中心距和其他相关零件的结构设计以及布局的限制，因此不能取得过大，一般是在我们要保证在条件允许和不影响其他结构的使用性能的情况下使半径越大越好。（5）锁止角β锁止角的作用是让它们在相同的角速度才可以发生偏向移动，同时锁止角β的选取会受到锥面半