一种并联式混合动力汽车传动系设计.docx

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1、一种并联式混合动力汽车传动系设计摘要近年来，一些交通机构已经测试了配备混合动力系统的公交车。据报道，混合动力系统在排放和燃油经济性能方面和传统的柴油发动机系统相比有着显著的优势。在本文中，我们分析了混合动力汽车的发展现状以及现有混合动力电动客车传动系的结构特点和使用效果，参考相关文献，综合考虑各方面因数，对城市用并联式电动客车的结构特点进行分析，并以cs6120混联式混合动力电动客车为基础，对其传动系统进行一系列的设计。其中包括结构设计、参数选择、变速器设计计算以及绘图过程，并对各零部件进行校核。另外还根据并联式混合动力电动客车的使用要求，采用类比的方法，选用合适的离合器等其他总成。关键词：混

2、合动力汽车；CS6120并联式混合动力电动客车；传动系统；变速器设计THEDESIGNOFATRANSMISSIONSYSTEMFORCS6120PARA11E1HYBRIDE1ECTRICVEHIC1EAbstractInrecentyears,severa1transitagencieshavetestedbusesequippedwithhybridpowertrainsystems.Ithasbeenreportedthathybridpowertrainshavesignificantadvantagesoverconventiona1diese1enginesystems,inth

3、eareaofemissionsandfue1economyperformance.Inthispaper,weana1ysisedonthestructura1characteristicsandapp1icationoftransmissionsystemfortheexistinghybride1ectricbus,referencetore1evant1iterature,comprehensiveconsiderationofvariousfactors,toana1yzethestructura1characteristicsofthecityhybride1ectricbuses

4、,andbasedonCS6120HybridE1ectricBus,designitstransmissionsystem.Inc1udingthestructura1design,preferences,ca1cu1ationanddrawing.Inaddition,a1soaccordingtotherequirementsofusingHybridE1ectricBus,useana1ogmethods,choosetheotherappropriateassemb1ysuchasc1utch,andtochecka11partsandcomponents.KeyWords:Hybr

5、ide1ectricvehic1e;CS6100para11e1-serieshybride1ectricvehic1e;Transmissionsystem;Transmissiondesign目录1绪论11.1 引言11.2 混合动力汽车的发展现状11.2.1 治理与改善我国环境状况的目标21.2.2 石油短缺的压力41.2.3 日本混合动力/电动汽车发展概况61.2.4 美国混合动力/电动汽车发展概况71.2.5 欧洲混合动力/电动汽车发展概况91.2.6 我国发展概况1113关键性技术的研究121.3.1整车能量管理系统和控制策略1213.2子系统的关键技术141.4本课题的研究内容1

6、72并联式混合动力电动汽车传动系的结构特点分析172.1 混合动力汽车动力传动系布置方案172.2 并联式HEV动力传动系172.3 并联式HEV动力传动系结构分析182.3.1 转速合成式PHEV动力传动系182.3.2 扭矩合成式PHEV动力传动系202.3.3 牵引力合成式PHEV动力传动系233CS6120并联式混合动力大客车总体设计243.1 基本原理243.2 汽车轴数、驱动形式、布置形式的选择263.2.1 确定汽车类型263.2.2 确定轴数263.2.3 驱动形式263.2.4 布置形式273.3 汽车主要参数确定273.3.1 外廓尺寸273.3.2 一般参数273.3.3

7、 轴荷分配273.4 汽车轮胎的选择284CS6120并联式混合动力电动汽车传动系参数的设计294.1 发动机功率的选择294.2 电动机参数的选择314.2.1 电动机额定转速和最高转速的选择314.2.2 电动机额定功率的选择324.3 传动比的选择334.3.1 主减速器传动比Ift的选择334.3.2 变速器传动比选择344.4 电池组容量的选择374.5 车辆最高车速的校核375变速器的设计385.1 中心距的确定395.2 齿轮参数的选择405.2.1 模数m405.2.2 压力角405.2.3 螺旋角415.2.4 齿宽425.2.5 变位系数435.3 各档齿轮参数的计算435

8、.3.1 确定一档的齿数435.3.2 修正中心距445.3.3 确定常啮合传动齿轮副的齿数445.3.4 确定其他档位的齿数445.3.5 倒档齿轮齿数455.3.6 确定倒档与中间轴的中心距455.4 齿轮机构的校核465.4.1 变速器齿轮的毁坏形式465.4.2 齿轮强度计算465.5 轴的设计计算SO5.5.1 轴的功用及要求505.5.2 轴的尺寸的初选515.5.3 轴的校核526设计总结63参考文献致谢1绪论1. 1引言混合动力汽车应是我国电动汽车产业化的突破口据中国汽车报报道，根据“十五”国家863计划电动汽车重大专项的目标定位和技术路线，结合我国汽车工业的发展现状，一些专家

9、认为，混合动力电动汽车应成为我国电动汽车发展的重点和方向，并有希望率先取得产业化突破。从我国电动车技术来看，目前已从实验室开发试验阶段过渡到商品性试生产阶段，我国电动汽车研制开发基本上和国外同行处于同一起跑线上，技术水平和产业化的差距比较小，目前已有一定基础。在上世纪90年代中期已推出电动汽车样车，电动轿车概念车、燃料电池中型客车已经问世。现在世界上的电动汽车主要分成纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池汽车三种，专家认为选择混合动力电动汽车作为现阶段我国电动汽车产业化的突破口，符合我国汽车工业的发展要求。原因一是混合动力电动汽车承接了传统汽车的技术，有利于对传统汽车工业的改造；二是有利于降低

10、制造成本和有利于实现产业化。1.2混合动力汽车的发展现状汽车工业是大多数国家经济发展的支柱产业。美国国家工程院评出的20世纪最伟大的20项工程技术成就中汽车排名第二已足以说明这一点。从“十五”计划开始，我国汽车工业也进入高速发展和快速增长时期。我国和世界各国一样，随着汽车产品和保有量的大量增加，由此而引发的环境和能源问题已经引起了国家和社会的广泛关注。污染的严重和能源的匮乏，对整个世界和各国经济的发展而言，无疑是一个巨大的挑战和残酷的瓶颈。对此，必须积极寻求应对办法，认真研究解决对策。1.2.1 治理和改善我国环境状况的目标汽车尾气排放有害物质对城市区域大气具有严重的危害，许多国家相应制定了严

11、格的法律法规、规范和国家标准，违背法律法规和不符合相关标准的汽车在市场竞争中被淘汰出局。当前我国汽车工业面临着必须达到的两个目标是：达到如表IT所示的法规和标准要求表IT美国、欧洲及中国对汽车尾气排放有害气体的限制法规和标准实施年代199219941996220082010美国1990USEPA法1994USEPA法2004USEPA联规规法规邦法规欧洲标准欧I欧欧III欧Iv欧V中国GB14716(1-70-93相当于欧I相当于欧II相当于欧In和国际同步限制C02的排放越来越多的证据表明，汽车的C02排放是破坏环境最重要的元凶之一。为此，联合国“政府间气候变化专业委员会”(IPCC)对其进

12、行了评估，表明：1996年世界共排放C02等温室气体200亿吨，美国占25%,其中汽车排放占10%,中国排放C02占1315%。1997年12月，全球气候变化条约国第三次缔约国会议(CoP3)在日本京都召开，会议通过的京都议定书限定了C02、N02、甲烷等6种造成温室的气体的排放量如表1-2所示。表1-2世界主要国家需要降低的排放量欧盟美国日本加拿大8%7%6%6%议定书还规定以1990年为基准到2012年止,工业发达国家C02排放量要降低总量的512%。这些数字看起来不大，但考虑到汽车数量的增加，需要减少的绝对量则相当可观，如日本实际要降低20%左右。目前已有I1O多个国家批准了京都议定书，

13、但排放CO2最多的美国却拒绝执行，并提出排放CO2要实行市场化。京都议定书虽对发展中国家没有提出具体要求，但考虑到每燃烧Ikg汽油产生约3kg的CO2,而我国是石油消耗大国，有不可忽视的CO2排放量的治理任务。1.2.2 石油短缺的压力我国石油资源短缺，已发现可开采的储量仅占世界总储量的4%左右，从1993年开始进口石油，并以每年两位数字的百分比增长，2000年进口石油7000万吨,成品油3000万吨。到2005年以后，每年进口石油将超过一亿吨，相当于科威特一年的石油总产量，未来我国石油缺口更大。我国石油需求和产量如表3所示表1-3我国石油需求和亿吨年份需求产量缺口2000年2.41.60.7

14、+0.32005年2.81.781.022010年3.61.891.71面对如此严重的环境问题和严峻的能源现状,世界各国都在寻找解决的途径，经过多年的探索,在科技界比较一致的对策是:提高和完善内燃机的性能，进一步提高内燃机的热效率，降低能耗，广泛采用电喷、智能正时可变气阀(WT2i),稀薄燃烧、压缩直喷点火、改进燃油品质等先进技术;采用替代燃料，如水煤气、氢、乙醇、甲醇、合成燃油1NG和1PG等;鼓励和推广采用电动汽车（EV）、混合动力电动汽车（HEV）、燃料电池电动汽车（FCEV）。目前动力电池技术未取得突破性进展，EV只能在城近郊区、旅游名胜区、步行街等有限地区使用。FCEV是利用氢、氧在

15、常温下产生电化学反应发电作为车辆运动的动能，排出的是水，为零排放，这是第一优势；第二优势是氢在地球上储存量很多，可以从水和生物中提取，不依赖石油资源。虽然现在的一些技术难题使近期批量使用还有困难，但这两大优势注定了FCEV是发展的趋势。早在1909年，就有人提出了利用内燃机和电动机结合来克服纯电动汽车续驶里程短和充电时间长的缺点，并出现了早期的混合动力电动汽车HEV,成为了从内燃机汽车到电动汽车的一种过渡车型。随着技术的进步，电动汽车的发展呼唤新的车型。这种车型是将技术上最先进（即油耗最低，排放污染最优，体积重量最小）的内燃机和一种一定容量的高性能储能装置（动力电池）相结合,通过最先进的电子控制系统组成电机驱动系统，这三者的最佳匹配必将大