電動汽車用兩檔位變速裝置設計研究

黃志勇

摘要：電動汽車用兩檔位變速裝置，可以有效的確定最佳擋位，通過傳輸相應的轉角或扭矩，手動或者通過電控設備帶動變速箱的換擋撥叉擺動，實現高低擋之間的切換。這樣，可結合車輛的行駛狀況，手動或自動地切換合適的擋位，保證了電動汽車在起步、加速、爬坡時具有足夠的扭矩，既能節(jié)約電能，馬力充足，變速箱傳送效率更高，維修保養(yǎng)成本低，大大提升了電動汽車的駕駛性能。

Abstract： Electric vehicles with two-gear transmission device， can effectively determine the best gear， through the transmission of the corresponding corner or torque， manual or electric control equipment to drive the transmission shift fork swing， to achieve the switch between high and low gear. In this way， according to the driving condition of the vehicle， manual or automatic switch of the appropriate gear， to ensure that electric vehicles in the start， acceleration， climbing the hill has enough torque， can not only save electricity， sufficient horsepower， transmission efficiency is higher， low maintenance cost， greatly improve the driving performance of electric vehicles.

關鍵詞：電動汽車;兩檔位;變速裝置

Key words： electric vehicle;two gear;variable speed gear

1? 研究背景

電動汽車由于使用電能驅動，克服了傳統(tǒng)內燃機汽車的環(huán)境污染和資源短缺的問題，電動汽車的驅動電機相對傳統(tǒng)內燃機具有較寬的工作范圍，并且電機低速時恒轉矩和高速時恒功率的特性更適合車輛運行需求，然而固定速比減速器僅有一個擋位，使得電動汽車電機常處在低效率區(qū)域，既浪費寶貴的電池電量，又提高了對驅動電機的要求，而且還會使車輛的續(xù)駛里程減少，電動汽車驅動電機在實際路況上既要在恒轉矩區(qū)提供較高的瞬時轉矩，又要在恒功率區(qū)提供較高的運行速度，才能滿足車輛的高速、爬坡、加速等整車性能要求，假如在電動汽車上使用兩擋機械自動變速箱（AMT），就能解決上述矛盾，即在兩擋機械變速箱上加裝電控自動換擋裝置來實現換擋自動化。

2? 兩檔位變速器結構設計

一種電動汽車用兩檔位變速裝置，包括箱體，所述箱體頂部通過螺釘固定有箱蓋，所述箱體內頂端處設有轉軸，所述轉軸兩端分別固定套有軸承，兩個軸承分別嵌入箱體兩側內壁并與其接觸處固定連接，所述轉軸一端固定有連接軸，所述連接軸另一端穿透箱體伸出箱體外側，所述連接軸與箱體接觸處旋轉連接，所述轉軸上固定套有套筒，所述套筒上傾斜狀環(huán)形開設有拔叉滑槽，所述拔叉滑槽內滑動設有滑桿，所述滑桿一端伸出拔叉滑槽固定連接有導向筒，所述導向筒內滑動套有拔叉軸，所述拔叉軸兩端分別與箱體兩側內壁固定連接，所述導向筒底端處固定有換擋拔叉，所述導向筒正下端設有輸出軸，所述輸出軸設置在箱體內，所述輸出軸中央處固定套有第三軸承，所述第三軸承嵌入箱體內壁并與其接觸處固定連接，所述輸出軸處在箱體內一端上固定套有第二軸承，所述第二軸承上固定套有圓柱齒輪，所述圓柱齒輪側壁上固定有輸入軸，所述輸入軸另一端穿透箱體內壁并伸出箱體外側，所述輸入軸與箱體接觸處固定套有第一軸承，所述第一軸承固定嵌入箱體側壁內，所述輸出軸上固定套有花鍵轂，所述花鍵轂上套有接合套，所述接合套內圈面上開設有與花鍵轂外圈面花鍵相對應的花鍵，所述接合套內圈面上的花鍵與花鍵轂外圈面上的花鍵嚙合，所述接合套外圈面上環(huán)形開設有卡接凹槽，所述接合套外圈面上的卡接凹槽內插入換擋拔叉的底部凸起，所述花鍵轂一側設有第一圓柱齒輪，所述第一圓柱齒輪套在輸出軸上并與其旋轉連接，所述第一圓柱齒輪與圓柱齒輪之間設有限位圈，所述限位圈固定套在輸出軸上，所述限位圈側壁與第一圓柱齒輪側壁貼合，所述第一圓柱齒輪與花鍵轂之間設有鑲套，所述鑲套外圈面上開設有與花鍵轂外圈面的花鍵相對應的花鍵，所述鑲套滑動套在輸出軸上并通過若干個螺釘與第一圓柱齒輪側壁固定連接，所述花鍵轂另一側設有第二圓柱齒輪，所述第二圓柱齒輪套在輸出軸上并與其旋轉連接，所述第二圓柱齒輪與花鍵轂之間設有第一鑲套，所述第一鑲套外圈面上開設有與花鍵轂外圈面的花鍵相對應的花鍵，所述第一鑲套滑動套在輸出軸上并通過若干個螺釘與第二圓柱齒輪側壁固定連接，所述輸出軸正下端設有第一轉軸，所述第一轉軸設置在箱體內，所述第一轉軸兩端分別固定套有第四軸承，兩個第四軸承分別嵌入箱體兩側內壁并與其接觸處固定連接，所述第一轉軸從左到右依次固定套有第三圓柱齒輪、第四圓柱齒輪和第五圓柱齒輪，所述第三圓柱齒輪與圓柱齒輪嚙合設置，所述第四圓柱齒輪與第一圓柱齒輪嚙合設置，所述第五圓柱齒輪與第二圓柱齒輪嚙合設置。其具體結構如圖1-圖2所示。

圖1、圖2中：箱體1、箱蓋2、轉軸3、連接軸3-1、套筒4、拔叉滑槽5、軸承6、滑桿7、導向筒8、拔叉軸9、輸入軸10、第一軸承11、圓柱齒輪12、換擋拔叉13、第二軸承14、輸出軸15、第三軸承16、限位圈17、第一圓柱齒輪18、鑲套19、花鍵轂20、接合套21、第二圓柱齒輪22、第一鑲套23、第一轉軸24、第四軸承25、第五圓柱齒輪26、第三圓柱齒輪27、第四圓柱齒輪28。

3? 工作原理

本文研究的電動車用兩檔位變速裝置在使用時，把驅動電機的輸出軸通過聯軸器與輸入軸側端固定連接，并把輸出軸側端通過聯軸器與主減速器的輸入軸固定連接，主減速器的輸出軸與差速器的輸入軸固定連接，且差速器的輸出軸與車輪傳動連接，再把連接軸側端上固定連接掛擋桿的連動桿，或者在連接軸上固定連接電控的自動的傳動機構。當驅動電機被啟動時，驅動電機輸出的動力會傳遞至輸入軸，輸入軸會同步帶動圓柱齒輪轉動，圓柱齒輪轉動時會嚙合第三圓柱齒輪同步轉動，第三圓柱齒輪轉動時會通過第一轉軸同步帶動第五圓柱齒輪和第四圓柱齒輪轉動，第五圓柱齒輪和第四圓柱齒輪轉動時會分別同步帶動第二圓柱齒輪和第一圓柱齒輪轉動，由于第二圓柱齒輪和第一圓柱齒輪均與輸出軸旋轉連接，且由于輸出軸側端通過減速器和差速器與車輪傳動連接，因此第二圓柱齒輪和第一圓柱齒輪轉動時輸出軸不會同步轉動，也就是說此時本變速箱處在空擋位。

當車輛起步掛一檔時，推動掛擋桿會使得連接軸順時針方向轉動，連接軸會同步通過轉軸帶動套筒順時針方向轉動，套筒順時針方向轉動時由于拔叉滑槽的傾斜狀環(huán)形設置，套筒上的拔叉滑槽會通過滑桿把換擋拔叉向右移動，此過程中導向筒和拔叉軸起到導向作用，換擋拔叉向右移動會撥動接合套向第一鑲套方向移動，進而接合套會同時套在花鍵轂和第一鑲套上，接合套把花鍵轂和第一鑲套連接成一個整體，此時第五圓柱齒輪通過齒輪傳動把動力給第二圓柱齒輪時，由于第一鑲套和花鍵轂連接成整體，且第一鑲套和第二圓柱齒輪通過螺釘固定連接，所以花鍵轂會同步跟隨第二圓柱齒輪轉動，同時同步帶動輸出軸轉動，最后輸出軸的傳動力到達主減速器，經過主減速器的減速增扭后，再由差速器傳至車輪，達到本變速箱的一檔輸出過程。掛二檔時，拉動掛擋桿使得連接軸逆時針方向轉動，連接軸會同步通過轉軸帶動套筒逆時針方向轉動，這樣套筒上的拔叉滑槽會通過滑桿把換擋拔叉向左移動，換擋拔叉向左移動會撥動接合套向鑲套方向移動，進而接合套會同時套在花鍵轂和鑲套上，接合套把花鍵轂和鑲套連接成一個整體，此時第四圓柱齒輪通過齒輪傳動把動力傳遞給第一圓柱齒輪時，由于鑲套和花鍵轂連接成整體，且鑲套和第一圓柱齒輪通過螺釘固定連接在一起，所以花鍵轂會同步跟隨第一圓柱齒輪轉動，同時花鍵轂會同步帶動輸出軸轉動，最后輸出軸的傳動力到達主減速器，經過主減速器減速增扭后，再由差速器傳至車輪，達到本變速箱的二檔輸出過程。

4? 結論

本電動汽車用兩檔位變速裝置，可以有效的確定最佳擋位，通過傳輸相應的轉角或扭矩，手動或者通過電控設備帶動變速箱的換擋撥叉擺動，實現高低擋之間的切換。這樣，可結合車輛的行駛狀況，手動或自動地切換合適的擋位，保證了電動汽車在起步、加速、爬坡時具有足夠的扭矩，既能節(jié)約電能，馬力充足，變速箱傳送效率更高，維修保養(yǎng)成本低，大大提升了電動汽車的駕駛性能。

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