纯电动汽车变速箱机械系统设计文献综述
2020-04-24 09:38:54
1.目的及意义
随着全球经济飞速发展,环境破坏和能源短缺的问题也日益凸显,以内燃机为动力的传统汽车技术突破出现瓶颈,汽车行业面临着越来越严格的节能减排的要求,这就让低能耗、低排放的纯电动汽车成为全球瞩目的焦点。
传统汽车中,变速箱是通过改变传动比来改变发动机曲轴的转矩,适应在起步、加速、行驶以及克服各种道路阻碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速不同要求的需要。变速箱在纯电动汽车中所起的作用与在传统汽车中基本一致,都是根据驾驶员的要求和外界条件来改变电动机传递到驱动轮上的转速和转矩,使汽车具有相应的行驶速度和克服各种行驶工况的能力。不同的是,纯电动汽车的倒挡是通过电动机反转实现。在降低电池与电机的负荷的同时,也提高了电动机工作效率。对于小型纯电动汽车,整车轻量化和降低成本尤其重要。因此,设计纯电动汽车变速箱时应尽量减小轮廓尺寸和质量,降低成本,并使拆装与维修方便等。
电动汽车的电机,与内燃机相比,有两个特点:
1. 低速,甚至零转速下也可以输出很大的转矩。
2.工作范围特别广,典型范围0-7000rpm。(当然,以永磁同步电机为例,在高速下,输出转矩也会逐渐下降)。
正是由于以上两点,即使没有离合器与变速器,电动汽车也是可以正常工作的。但是电动汽车最好还是配上变速箱,具体来说有以下几个优势:
1. 无变速器的纯电动汽车中,电机的工作转速范围特别广,不可避免地会遇到噪声问题。
2. 离合器不仅有传输/断开转矩的功能,还有扭矩减震功能。无离合器的传动系统需要额外的减振装置或减振算法。
3. 行驶经济性: 有变速器的话,可以通过换档使电机处于效率更高的区域。
4. 行驶动力性: 同样性能的电机,在变速器的帮助下可以使整车的动力性更强(典型的指标是百公里加速性能提高)。
5. 生产成本: 为达到相同的性能,有变速器可以有效地减少电机指标与电池指标。举一个非常有说服力的品牌的例子,那就是特斯拉。
之所以现在国内外有不少电动汽车没有变速箱,并不是不想用,而是由于以下原因:
- 变速箱生产不出来:如特斯拉。
- 变速箱供应链弱、整车厂集成控制能力弱,导致不想用变速箱。
本文在了解纯电动汽车的工作原理基础上,进行纯电动汽车两档变速箱的基本结构设计,对整车参数进行对整车参数进行了匹配研究,优化变速器的传动比,并进行了齿轮以及轴的参数设计。利用SOLIDWORKS软件建立变速器的三维模型。