一种并联式混合动力汽车传动系设计
5 变速器的设计
变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步，爬坡，转弯，加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利工况范围内工作。变速器设有空挡和倒挡。需要时变速器还有动力输出功能。
对变速器如下基本要求：
1）保证汽车有必要的动力性和经济性。
2）设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输。 3）设置倒档，使汽车能倒退行驶。
4）设置动力输出装置，需要时能进行功率输出。 5）换挡迅速，省力，方便。
6）工作可靠。汽车行驶过程中，变速器不得有跳挡，乱挡以及换挡冲击等现象发生。
7）变速器应当有高的工作效率。 8）变速器的工作噪声低。
除此以外，变速器还应当满足轮廓尺寸和质量小，制造成本低，维修方便等要求。满足汽车有必要的动力性和经济性指标，这与变速器的档数，传动比范围和各档传动比有关。汽车工作的道路条件越复杂，比功率越小，变速器的传动比范围越大。在原变速传动机构基础上，再附加一个副箱体，这就在结构变化不大的基础上，达到增加变速器档数的目的。近年来，变速器操纵机构有向自动操纵方向发展的趋势。
5.1 中心距的确定
中心距对变速器的尺寸及质量有直接影响，所选的中心距、应能保证齿轮的强度。三轴式变速器的中心局A（mm）可根据对已有变速器的统计而得出的经验公式初定：
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A=KA3 TImax (5-1)
式中KA----中心距系数。对轿车，KA =8.9~9.3；对商用车，KA =8.6~9.6；对多档主变速器，KA =9.5~11；TImax ----变速器处于一挡时的输出扭矩：
TImax=Temaxi1ηg=4166.4 N·m
i1为变速器一档传动比；ηg为变速器传动效率。取0.96。 故可得出初始中心距A=152.87mm。
5.2齿轮参数的选择
5.2.1 模数m
齿轮模数是一个重要的参数，影响它的选取因素有：齿轮的强度、质量、噪声、工艺要求等。选取时遵守的原则是：
在变速器中心距相同的条件下，选取较小的模数，就可以增加齿轮的齿数，同时增加齿宽可使齿轮啮合的重合度增加，并减小噪声。而为了使质量小些，应该增加模数，同时减小齿宽；从工艺方面考虑，各档齿轮应该选用同一种模数，而从强度方面考虑，各档应有不同的模数。对货车，减小质量比减小噪声更重要，故低档齿轮应选用大些的模数，其他档位选用另一种模数。而由于一对相互啮合的齿轮模数相等，所以各档从动齿轮的模数与主动齿轮的模数相同。
斜齿轮：mn=K3 Memax 10≈3.78 直齿轮：mt=K3 Memaxi1η 10≈4.99 （K---模数系数，K斜=1；K直=0.7） 根据以上得：一档与倒档齿轮模数取4.5， 二～四档齿轮模数取4。 5.2.2 压力角α
压力角较小时，重合度较大，传动平稳，噪声较低；压力角较大时，可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度。对客车，为提高齿轮承载能力，应选用22.5°或
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25°等大些的压力角。
选取各档压力角如下：
α1=22°，α2=21°，α3=20°，α4=19°，倒档齿轮为α5=22.5°。 5.2.3 螺旋角β
螺旋角在变速器中得到广泛的应用。选取斜齿轮的螺旋角，应该注意到它对齿轮工作噪声，轮齿的强度和轴力的影响。在齿轮选用大些的螺旋角时，使齿轮啮合的重合度增加，因而工作平稳，噪声降低。试验还证明：随着螺旋角的增大，齿的强度也相应提高，不过当螺旋角大于300 时，并不希望用过大的螺旋角；而从提高高档齿轮的接触强度着眼，应当选用较大的螺旋角。
斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用到轴承上。设计时应力求中间轴上的轴向力平衡，以减小轴承负荷，提高轴承寿命。因此，中间轴上不同档位齿轮的螺旋角应该是不一样的。中间轴上全部齿轮的螺旋方向应一律取为右旋，则第一，二轴上的斜齿轮应取为左旋。轴向力经轴承盖作用到壳体上。一档和倒档设计为直齿时，在这些档位上工作，中间轴上的轴向力不能抵消，而此时第二轴没有轴向里作用，由图5.1可知，欲使中间轴上两个斜齿轮的轴向力平衡，需满足下列条件：
????1=????1tan??1; ????2=????2tan??2;
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图 5.1 中间轴轴向力的平衡
由于T=Fn1r1=Fn2r2为使两轴向力平衡，必须满足
tanβ1 tanβ2=r1 r2 (5-2)
式中Fa1, Fa2—— 齿轮1，2 上的轴向力；
T —— 中间轴传递的扭矩；r1 , r2——齿轮1，2 的节圆半径； 最后，可用调整螺旋角的方法，将各对啮合齿轮因模数或齿数不同等原因而造成的中心距不等现象加以消除，斜齿轮螺旋角可选取的范围是：10°～30°
初选螺旋角如下：二档齿轮螺旋角β2=20°， 三档齿轮螺旋角β3=20°， 四档齿轮螺旋角β4=28°， 5.2.4 齿宽
在选择齿宽的时候，应该注意到齿宽对变速器的轴向尺寸，齿轮工作平稳性，齿轮强度和齿轮工作时的受力均匀程度等均有影响。
考虑到尽可能缩短变速器的轴向尺寸和减小质量，应该选用较小的齿宽。另一方面，齿宽减小使斜齿轮传动平稳的优点被削弱，此时虽然可以用增加齿轮螺旋角的方法给予补偿，但这时轴承承受的轴向力增大，使寿命降低；齿宽还会使
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齿轮的工作应力增加。选用宽些的齿宽，工作时会因轴的变形导致齿轮倾斜，使齿轮沿齿宽方向受力不均匀并在齿宽方向磨损不均匀。通常根据齿轮模数来选定齿宽：
直齿轮： b=（4.5-7.5）????;? 齿宽系数取5.5 斜齿轮： b= (6.5-8.5)????; 齿宽系数取8 求得各档齿轮的齿宽如下：
b1=24.75；b2=32；b3=32；b4=32；b5=24.75 5.2.5 变位系数
本变速器各档位的齿轮均不变位,所以变位系数X=0。
5.3各档齿轮参数的计算
在初选中心矩，齿轮模数和螺旋角以后，根据变速器的档数，传动比和传动方案来分配各档齿轮的齿数。确定变速器各档齿轮齿数时，应考虑下列因数：
（1）尽量符合动力性，经济性等对各档传动比的要求； （2）最少齿数不产生根切；
（3）互相啮合的齿轮，齿数间不应有公因数，速度高的齿轮更需要注意这点；
（4）齿数多，可以降低齿轮的传动噪声。 5.3.1 确定一档的齿数 一档传动比为i1=Z2×Z9
1
10
ZZ
如果Z9，Z10确定了，则Z2，Z1的传动比可求出。为了求Z9，Z10的齿数，先求其齿数和Zh
直齿Zh=2A mt斜齿Zh=2Acosβ mn
代入数据计算得：Zh＝2×138.2 ／4.5＝61.4≈62 ,即Z9+Z10=62 客车Z10在12～17 之间,取Z10=14,则Z9=48
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