电动汽车用两档位变速装置设计研究

黄志勇

摘要：电动汽车用两档位变速装置，可以有效的确定最佳挡位，通过传输相应的转角或扭矩，手动或者通过电控设备带动变速箱的换挡拨叉摆动，实现高低挡之间的切换。这样，可结合车辆的行驶状况，手动或自动地切换合适的挡位，保证了电动汽车在起步、加速、爬坡时具有足够的扭矩，既能节约电能，马力充足，变速箱传送效率更高，维修保养成本低，大大提升了电动汽车的驾驶性能。

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.

關键词：电动汽车;两档位;变速装置

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

1  研究背景

电动汽车由于使用电能驱动，克服了传统内燃机汽车的环境污染和资源短缺的问题，电动汽车的驱动电机相对传统内燃机具有较宽的工作范围，并且电机低速时恒转矩和高速时恒功率的特性更适合车辆运行需求，然而固定速比减速器仅有一个挡位，使得电动汽车电机常处在低效率区域，既浪费宝贵的电池电量，又提高了对驱动电机的要求，而且还会使车辆的续驶里程减少，电动汽车驱动电机在实际路况上既要在恒转矩区提供较高的瞬时转矩，又要在恒功率区提供较高的运行速度，才能满足车辆的高速、爬坡、加速等整车性能要求，假如在电动汽车上使用两挡机械自动变速箱（AMT），就能解决上述矛盾，即在两挡机械变速箱上加装电控自动换挡装置来实现换挡自动化。

2  两档位变速器结构设计

一种电动汽车用两档位变速装置，包括箱体，所述箱体顶部通过螺钉固定有箱盖，所述箱体内顶端处设有转轴，所述转轴两端分别固定套有轴承，两个轴承分别嵌入箱体两侧内壁并与其接触处固定连接，所述转轴一端固定有连接轴，所述连接轴另一端穿透箱体伸出箱体外侧，所述连接轴与箱体接触处旋转连接，所述转轴上固定套有套筒，所述套筒上倾斜状环形开设有拔叉滑槽，所述拔叉滑槽内滑动设有滑杆，所述滑杆一端伸出拔叉滑槽固定连接有导向筒，所述导向筒内滑动套有拔叉轴，所述拔叉轴两端分别与箱体两侧内壁固定连接，所述导向筒底端处固定有换挡拔叉，所述导向筒正下端设有输出轴，所述输出轴设置在箱体内，所述输出轴中央处固定套有第三轴承，所述第三轴承嵌入箱体内壁并与其接触处固定连接，所述输出轴处在箱体内一端上固定套有第二轴承，所述第二轴承上固定套有圆柱齿轮，所述圆柱齿轮侧壁上固定有输入轴，所述输入轴另一端穿透箱体内壁并伸出箱体外侧，所述输入轴与箱体接触处固定套有第一轴承，所述第一轴承固定嵌入箱体侧壁内，所述输出轴上固定套有花键毂，所述花键毂上套有接合套，所述接合套内圈面上开设有与花键毂外圈面花键相对应的花键，所述接合套内圈面上的花键与花键毂外圈面上的花键啮合，所述接合套外圈面上环形开设有卡接凹槽，所述接合套外圈面上的卡接凹槽内插入换挡拔叉的底部凸起，所述花键毂一侧设有第一圆柱齿轮，所述第一圆柱齿轮套在输出轴上并与其旋转连接，所述第一圆柱齿轮与圆柱齿轮之间设有限位圈，所述限位圈固定套在输出轴上，所述限位圈侧壁与第一圆柱齿轮侧壁贴合，所述第一圆柱齿轮与花键毂之间设有镶套，所述镶套外圈面上开设有与花键毂外圈面的花键相对应的花键，所述镶套滑动套在输出轴上并通过若干个螺钉与第一圆柱齿轮侧壁固定连接，所述花键毂另一侧设有第二圆柱齿轮，所述第二圆柱齿轮套在输出轴上并与其旋转连接，所述第二圆柱齿轮与花键毂之间设有第一镶套，所述第一镶套外圈面上开设有与花键毂外圈面的花键相对应的花键，所述第一镶套滑动套在输出轴上并通过若干个螺钉与第二圆柱齿轮侧壁固定连接，所述输出轴正下端设有第一转轴，所述第一转轴设置在箱体内，所述第一转轴两端分别固定套有第四轴承，两个第四轴承分别嵌入箱体两侧内壁并与其接触处固定连接，所述第一转轴从左到右依次固定套有第三圆柱齿轮、第四圆柱齿轮和第五圆柱齿轮，所述第三圆柱齿轮与圆柱齿轮啮合设置，所述第四圆柱齿轮与第一圆柱齿轮啮合设置，所述第五圆柱齿轮与第二圆柱齿轮啮合设置。其具体结构如图1-图2所示。

图1、图2中：箱体1、箱盖2、转轴3、连接轴3-1、套筒4、拔叉滑槽5、轴承6、滑杆7、导向筒8、拔叉轴9、输入轴10、第一轴承11、圆柱齿轮12、换挡拔叉13、第二轴承14、输出轴15、第三轴承16、限位圈17、第一圆柱齿轮18、镶套19、花键毂20、接合套21、第二圆柱齿轮22、第一镶套23、第一转轴24、第四轴承25、第五圆柱齿轮26、第三圆柱齿轮27、第四圆柱齿轮28。

3  工作原理

本文研究的电动车用两档位变速装置在使用时，把驱动电机的输出轴通过联轴器与输入轴侧端固定连接，并把输出轴侧端通过联轴器与主减速器的输入轴固定连接，主减速器的输出轴与差速器的输入轴固定连接，且差速器的输出轴与车轮传动连接，再把连接轴侧端上固定连接挂挡杆的连动杆，或者在连接轴上固定连接电控的自动的传动机构。当驱动电机被启动时，驱动电机输出的动力会传递至输入轴，输入轴会同步带动圆柱齿轮转动，圆柱齿轮转动时会啮合第三圆柱齿轮同步转动，第三圆柱齿轮转动时会通过第一转轴同步带动第五圆柱齿轮和第四圆柱齿轮转动，第五圆柱齿轮和第四圆柱齿轮转动时会分别同步带动第二圆柱齿轮和第一圆柱齿轮转动，由于第二圆柱齿轮和第一圆柱齿轮均与输出轴旋转连接，且由于输出轴侧端通过减速器和差速器与车轮传动连接，因此第二圆柱齿轮和第一圆柱齿轮转动时输出轴不会同步转动，也就是说此时本变速箱处在空挡位。

当车辆起步挂一档时，推动挂挡杆会使得连接轴顺时针方向转动，连接轴会同步通过转轴带动套筒顺时针方向转动，套筒顺时针方向转动时由于拔叉滑槽的倾斜状环形设置，套筒上的拔叉滑槽会通过滑杆把换挡拔叉向右移动，此过程中导向筒和拔叉轴起到导向作用，换挡拔叉向右移动会拨动接合套向第一镶套方向移动，进而接合套会同时套在花键毂和第一镶套上，接合套把花键毂和第一镶套连接成一个整体，此时第五圆柱齿轮通过齿轮传动把动力给第二圆柱齿轮时，由于第一镶套和花键毂连接成整体，且第一镶套和第二圆柱齿轮通过螺钉固定连接，所以花键毂会同步跟随第二圆柱齿轮转动，同时同步带动输出轴转动，最后输出轴的传动力到达主减速器，经过主减速器的减速增扭后，再由差速器传至车轮，达到本变速箱的一档输出过程。挂二档时，拉动挂挡杆使得连接轴逆时针方向转动，连接轴会同步通过转轴带动套筒逆时针方向转动，这样套筒上的拔叉滑槽会通过滑杆把换挡拔叉向左移动，换挡拔叉向左移动会拨动接合套向镶套方向移动，进而接合套会同时套在花键毂和镶套上，接合套把花键毂和镶套连接成一个整体，此时第四圆柱齿轮通过齿轮传动把动力传递给第一圆柱齿轮时，由于镶套和花键毂连接成整体，且镶套和第一圆柱齿轮通过螺钉固定连接在一起，所以花键毂会同步跟随第一圆柱齿轮转动，同时花键毂会同步带动输出轴转动，最后输出轴的传动力到达主减速器，经过主减速器减速增扭后，再由差速器传至车轮，达到本变速箱的二档输出过程。

4  结论

本电动汽车用两档位变速装置，可以有效的確定最佳挡位，通过传输相应的转角或扭矩，手动或者通过电控设备带动变速箱的换挡拨叉摆动，实现高低挡之间的切换。这样，可结合车辆的行驶状况，手动或自动地切换合适的挡位，保证了电动汽车在起步、加速、爬坡时具有足够的扭矩，既能节约电能，马力充足，变速箱传送效率更高，维修保养成本低，大大提升了电动汽车的驾驶性能。

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