电动汽车变速传动装置设计(5)

2019-04-21 19:13

电动汽车变速传动装置设计

变速器的换档操作,尤其是从高档向低档的换档操作比较复杂,而且很容易产生轮齿或花键齿间的冲击。为了简化操作,并避免齿间冲击,可以在换档装置中设置同步器。

5.1同步器的工作原理

同步器换档过程由三个阶段组成。第一阶段:同步器离开中间位置,做轴向移动并靠在摩擦面上。摩擦面相互接触瞬间,假如齿轮3的角速度ω3。和滑动齿套1的角速度ωl不同,在摩擦力矩作用下锁销相对滑动齿套1转动一个不大的角度,并占据锁止位置。此时锁止面接触,阻止了滑动齿套向换档方向移动。第二阶段:来自手柄传至换档拨叉并作用在滑动齿套上的力F,经过锁止元件又作用到摩擦面上。由于ω3和ωl不等,存上述表面产生摩擦力。滑动齿套1和齿轮3分别与整车和变速器输入轴转动零件相连接。于是,在摩擦力矩作用下,滑动齿套l和齿轮3的转速逐渐接近,其角速度差Δω=︱ω1-ω3︱减小了。在Δω=0瞬间同步过程结束。

第三阶段:Δω=0,摩擦力矩消失,而轴向力F仍作用在锁止元件上,使之解除锁止状态,此时滑动齿套和锁销上的斜面相对移动,从而使滑动齿套占据了换档位置.相邻档位相互转换时,应该采取不同操作步骤的道理同样适用于移动齿轮换档的情况,只是前者的待接合齿圈与技合套的转动角速度要求一致,而后者的待接合齿轮啮合点的线速度要求一致,但所依掘的速度分析原理是一样的。

5.2同步器的功用同步器的种类

同步器有常压式和惯性式。

目前全部同步式变速器上采用的是惯性同步器.它主要由接台套、同步锁环等组成,它的特点是依靠摩擦作用实现同步。

接合套、同步锁环和待接合齿轮的齿圈上均有倒角(锁止角),同步锁环的内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触产生摩擦。锁止角与锥面存设计时已作了适当选择,锥面摩擦使得待啮合的齿套

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与齿圈迅速同步,同时又会产生一种锁止作用,防止齿轮存同步前进行啮合。

当同步锁环内锥面与待接合齿轮圈外锥面接触后,在摩擦力矩的作用下齿轮转速迅速降低(或升高)到与同步锁环转速相等,两者同步旋转。齿轮相对于同步锁环的转速为零,因而惯性力矩也同时消失,这是在作用力的推动下,接合套不受阻碍地与同步锁环齿圈啮合,并进一步与待接合齿轮的齿圈接合而完成换档过程。

5.3同步器的参数的确定 5.3.1摩擦因数

摩擦因数除与选用的材料有关外.还与工作面的表面粗糙度、润滑油种类和温度等因素有关.作为与同步环锥面接触的齿轮上的锥面部分与齿轮做成一体,用低碳合金钢制成。对锥面的表面粗糙度要求较高,用来保证在使用过程中摩擦因数变化小。若惟面的表面粗糙度差,在使用初期容易损害同步环锥面。同步环常选用能保证具有足够高的强度和硬度、耐磨性能良好的黄铜合金制造,如锰黄铜、铝黄铜和锡黄铜等。早期用青铜合金制造的同步环因使用寿命短,已遭淘汰。由黄铜合金与铜材构成的磨擦副,存油中工作的摩擦因数取为0.1。摩擦因数对换档齿轮和轴的角速度能迅速达到相同有重要作用。摩擦因数大,换档省力或缩短同步时间;摩擦因数小则反之,甚至失去同步作用。为此,在同步环锥面处制有破坏油膜的细牙螺纹槽及与螺纹槽垂直的泄油槽,用来保证摩擦面之间有足够的摩擦因数。

5.3.2同步环主要尺寸确定

同步环锥面上的螺纹槽

如果螺纹槽螺线的顶部设计得窄些,则刮去存在于摩擦锥面之间的油膜效果好。但顶部宽度过窄会影响接触面压强,使磨损加快。试验还证明:螺纹的齿顶宽对的影响很大, 随齿顶的磨损而降低,换档费力,故齿顶宽不易过大,螺纹槽设计得大些,

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可使被刮下来的油存于螺纹之间的间隙中,但螺距增大又会使接触面减少.增加磨损速度.通常轴向灌油槽为6~l2个,槽宽3~4mm。

锥面半锥角口α

摩擦锥面半锥角越小,摩擦力矩越大。但过小则磨擦锥面将产生自锁现象,避免自锁的条件是tanα>.一般取60~80。 取60时,摩擦力矩较大,但在锥面的表面粗糙度控制不严时,则有粘着和咬住的倾向;在70时就很少出现咬住现象。 锁止角

领止角选取的正确,可以保证只有在换档的两个部分之间角速度差达到零值才能进行换挡。影响锁止角选取的因素主要有摩擦因敏擦锥面的平均半径R,锁止面平均半径和锥面半锥角。已有结构的锁止角在260—460范围内变化。 摩擦锥面平均半径R

R往往受结构限制,包括变速器中心距及相关零件的尺寸和布置的限制,尽可能将R取大些。 同步时间

同步器工作时,要连接的两个部分达到同步的时间越短越好。除去同步器的结构尺寸,转动惯量对同步时间有影响以外,变速器输入轴,输出轴的角速度差及作用在同步器摩擦锥面上的轴向力,均对同步时间有影响。轴向力大,同步时间减少。而轴向力与作用在变速杆手柄上的力有关.不同车型要求作用到手柄上的力也不相同。为此,同步时间与车型有关,计算时可存下属范围内选取:对轿车变速器高档取0.l5-0.30s,低档取1.00~1.5s;对货车变速器高档取0.30~0.80s.低档取1.00~1.50s。

转动惯量的计算

换档过程中依靠同步器改变转速的零件统称为输入端零件,它包括第一轴及离合器的从动盘,中间轴及其上的齿轮,与中间轴上齿轮相啮合的第二周上的常啮合齿轮。其转动惯量的计算:

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首先求得各零件的转动惯量,然后按不同档位转换到被同步的零件上,对已有的零件,其转动惯量值通常用扭摆法测出;若零件未制成,可将这些零件分解为标准的几何体.并按数学公式合成求出转动惯量。

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第6章变速器操纵机构

变速器操纵机构能让驾驶员使变速器挂上或摘下某一档.从而改变变速器的工作状态。根据汽车使用条件的需要.驾驶员利用变速器的操纵机构完成选档和实现换档或退到空档的工作。变速器操纵机构按照变速操纵杆(变速杆)位置的不同,可分为直接操纵式和远距离操纵式两种类型。

变速器操纵机构应当满足如下主要要求:换挡时只能挂入一个档位,换档后应使齿轮在全齿长上啮合,防止自动脱档或自动挂档,防止误挂倒档,换档轻便。

用于机械式变速器的操纵机构,常见的是由变速杆、拨块、拨叉、变速叉轴及互锁、自锁等主要件组成,并依靠驾驶员手力完成选档、换档或退到空档工作,称为手动换档变速器。

6.1 对变速器操纵机构的要求

为了保证变速器的可靠工作,变速器操纵机构应能满足以下要求:

(1)挂档后应保证结合套于与结合齿圈的全部套合(或滑动齿轮换档时,全齿长都进入啮合)。在振动等条件影响下,操级机构应保证变速器不自行挂档或自行脱档。为此在操纵机构中设有自锁装置;

(2)为了防止同时挂上两个档而使变速器卡死或损坏,在操纵机构中设有互锁装置;

(3)为了防止在汽车前进时误挂倒档,导致零件损坏,在操纵机构中设有倒档锁装置。

6.2 直接操纵手动换档变速器

这种形式的变速器布置在驾驶员座椅附近,变速杆由驾驶室底板伸出,驾驶员可以直接操纵.本次设计的两档变速器的操纵机构就采用这种形式,多用于后轮驱动的车辆。

拨叉轴的两端均支承于变速器盖的相应孔中,可以轴向滑动。

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