电动汽车变速传动装置设计
齿形系数图4.1 当处于一档时，故由
Tg=Temax·i1=107×2.5×1000=267500 (4-10)
d1=mz1=3×11=33mm (4-11)
F1=2Tg/d1=2×267500/33=16212.12N (4-12) σW1=16212.12×1.65×1.1/24×9.42×0.18=611.3MPa(4-13) σW2=16212.12×1.65×0.9/24×9.42×0.18=591.6 MPa(4-14)
当计算载荷取作用到变速器第一轴上的最大扭矩Temax时，一档直齿轮的弯曲应力在400~850 MPa之间。 2）斜齿轮弯曲应力
σW= F1KσKf/BtyKg （4-16） 式中σw为弯曲应力(MPa);
B为齿宽( mm)，取24mm；
t为端面齿距(mm)， r=πm=3.14x3 =9.42； y为齿形系数．如齿形系数图4.1； F1为一挡齿轮1的圆周力(N)； d为节圆直径 (mm)；
Kσ为应力集中系数，可近似取1.5；
Kf为摩擦力影响系数，主动齿轮取1.1，从动齿轮取0.9；
14
电动汽车变速传动装置设计
Kg为重合度影响系数，取2.0；
选择齿形系数y时，按当量模数zn=z/cos3β在齿形系数表中查的， y=0.14
二档齿轮圆周力：
Tg=TemaxZ4/Z3=107000 Nm （4-17） d3=mz/cosβ=2.5×22/cos20=58.5 （4-18） F3=2Tg/ d3=2×107000/58.5=5035.5N (4-19) σW3=5035.5×1.5/17.5×7.85×0.14×2=196.4Mpa(4-20)
σW4=196.4MPa 当计算载荷取作用到第一轴上的最大扭矩时，对常啮合齿轮和高档齿轮，许用应力在180~350MPa范围内，因此，上述计算结果均符合弯曲强,度要求。
2）齿轮接触应力σf=0.418(FE/B)(1/?z?1/?b) （4-21） 式中σf为齿轮的接触应力(MPa) ；
F为齿面上的法向力(N)，F=F1/（cosαcosβ）; F1为圆周力（N），F1=2Tg/d ； α为节点处的压力角(200)；
β为齿轮螺旋角；
E为齿轮材料的弹性模量（MPa）．材料为45
可取E=190×103 t(MPa)；
B为齿轮接触的实际宽度( mm)；直齿轮B=20mm、斜齿轮B=17.5mm，
ρz 、ρb为主、从动齿轮节点处的曲率半径( mm); 直齿轮： ρz= rzsinα (4-22) Ρb=rbsinα (4-23) 斜齿轮：
ρz= rzsinα/cos2β (4-24) ρb= rbsinα/cos2β (4-25) 其中，rz 、rb分别为主从动齿轮节圆半径( mm)。
将作用在变速器第一轴上的载荷Temax作为计算载荷时，变速
15
电动汽车变速传动装置设计
器齿轮的许用接触应力ρj见下表：
表4-4变速器齿轮的许用接触应力
ρj/MPa 齿轮 渗碳齿轮 一档和倒档 常啮合齿轮和高档 一档：1856.74MPa 二档：1290.45MPa
对照上表4-4可知，所设计变速器队轮的接触应力基本符合要求。
1900~2000 1300~1400 液体碳氮共渗齿轮 950~1000 650~700 通过计算可以得出各档齿轮的接触应力分别如下： 4.3确定轴的尺寸
变速器轴的确定和尺寸，主要依据结构布置上的要求并考虑加工工艺和装配工艺要求而定。存草图设计时，由齿轮、换档部件的工作位置和尺寸可初步确定轴的长度。而轴的直径可参考同类汽车变进器轴的尺寸选定，也可由下列经验公式初步选定：
第一轴d=(0.4～0.5)A =0.45A =0.45×59 = 26.55 mm 第二轴：d=1.07（Temax）1/3=1.07×（107）1/3=50.8 mm d与l关系：
一轴：d/l=0.l6 ~ 0.18=0.l7 二轴：d/l =0.l8~0.21=0.2
所以，一轴：l= d/0.17=26.5/0.17 =156.2 mm 二轴：l=d/0.2=50.8/0.2=254 mm
轴的校核是评定变速器是否满足所要求的强度、刚度等条件，是否满足使用要求，是设计过程中的重要步骤，主要是为了对设计的数据校核，达到设计的要求。
变速器齿轮在轴上的位置如图4-3所示：
16
电动汽车变速传动装置设计
A FB a b L
图4.3轴受力简图
轴在垂直面内挠度为fc，在水平面为fx．转角为δ，则 fc=F1a2b2/3EIL; fx=F2a2b2/3EIL；δ=F1ab﹙b-a﹚／3EIL; F1为轮齿齿宽在中间平面上的圆周力； F2为齿轮齿宽在中间面上的径向力； E为弹性模量， E=2.l×105 Mpa； I为惯性力矩，对于实心轴：I= πd4/64； D为轴的直径，花键处按平均直径； a,b为齿轮上作用力矩与支座A，B的距离； L为支座间的距离； 轴的全挠度为：f =
fc?fx22
存其作用下应力为：σ= M/W=32M／πd3 M=MC2?MX2?MZ2； W为抗弯截面系数
轴在垂直面和水平面挠度的允许值为fc=0.05~0.10mm．f'x=0.10~0.15mm.齿轮所在平面的转角不应超过0.002rad。经过计算校核后该轴满足要求。
17
电动汽车变速传动装置设计
第5章同步器的设计
图5.1同步器的结构及安装图示
同步器有常压式、惯性式和惯性增力式三种，常压式同步器结构虽然简单，但有不能保证啮合件在同步状态下（即角速度相等）换挡的缺点，现己不用。得到广泛应用的是惯性式同步器．惯性式同步器是依靠摩擦作用实现同步的，在其上面设有专设机构保证接合套与待接合的花键齿圈存在达到同步之前不可能接触，从而避免齿问冲击。
由于变速器输入轴与输出轴以各自的速度旋转，变换挡位时存在一个―同步‖问题。两个旋转速度不一样齿轮强行啮合必然会发生冲击碰撞，损坏齿轮，因此，旧式变速器的换挡要采用―两脚离合‖的方式，升档在空档位置停留片刻，减档要在空档位置加油门，以减少齿轮的转速差。但这个操作比较复杂，难以掌握精确．因此设计师创造出同步器，通过同步器使将要啮合的齿轮达到一致的转速而顺利啮合。
18