摘要近年来，虽然许多国家都投入大量资金人力研究电动汽车，但目前为止变速器和其它一些关键性技术还没有取得有效地突破，变速器的续驶里程和充电时间大大制约了电动汽车的发展和普及。因此，在变速器问题解决之前，如何合理地选择这些部件及有关参数，使匹配达到最优，在相同变速器条件下，更好地满足动力性要求和最大地增加续驶里程，一直是研究者们追求的目标，也是本论文研究的主要目的。随着科学技术的进步，汽车工业得到了迅速发展，而人类对舒适性的更高追求，使得自动变速器的发展更加深入。本文通过对行星齿轮传动变速器的研究和阐述，计算了每个行星排传动比的表达式。通过此次设计，我们可以了解到该变速器的基本结构：即换挡执行元件（2个离合器和3个制动器）与行星排以适当方式连接组成，得到5个前进档和1个倒档。采用该机构的汽车自动变速器，结构简单紧凑、档位数多、传动效率高、换档平稳、操纵性能好。关键词：机械工程、变速器、行星齿轮传动目录摘要1ABSTRACT2目录4第一章绪论71.1 引言71.2 混合动力汽车概述71.3 混合动力汽车国内外研究发展现状81.3.1 日本混合动力/电动汽车发展概况91.3.2 美国混合动力/电动汽车发展概况101.3.3 欧洲混合动力/电动汽车发展概况111.3.4 国内发展概况121.4 混合动力汽车原理131.4.1混合动力汽车原理131.5 汽车传动系统的发展历程141.6 行星齿轮的发展与研究15第二章传动系统的概述及其方案的确定172.1 行星齿轮变速器的原理和功用172.2 行星齿轮机构的简介172.3 换档执行机构的简介172.4 行星齿轮变速器的基本工作原理18第三章行星齿轮变速器传动比的确定203.1 行星齿轮变速器传动比方案的确定203.2 传动比计算21第四章行星排的设计244.1 K1行星排的设计244.1.1 齿数选择：244.1.2 材料选择及热处理方法：244.1.3 齿轮2-3按接触强度计算：244.1.4 K1传动系主要尺寸：254.1.5 验算K1行星传动排的接触强度254.1.6 齿轮抗弯强度校核264.2 K2行星排的设计264.2.1 齿数选择：264.2.2 材料选择及热处理方式：264.2.3 ac齿轮按接触强度初步计算264.2.4 验算a-c齿轮传动的接触强度：274.2.5 齿轮抗弯强度校核284.2.6 b-c齿轮传动的接触强度和抗弯强度的校核284.3 K3行星排的设计284.4 太阳轮、行星轮和行星架的结构设计294.4.1 太阳轮的结构：294.4.2 行星轮及行星架的结构：29第五章轴和轴承的设计315.1 轴的设计及检验315.2 轴承校核34第六章离合器与制动器的设计356.1 离合器的设计356.2 制动器的设计36第七章主要零件的工艺设计387.1 太阳轮和行星轮的加工工艺387.1.1 工艺过程：387.1.2 关键工序分析：387.2 内齿圈加工工艺387.2.1 工艺工程：387.2.2 工艺分析：38第八章辅助系统设计408.1 控制系统设计408.2 润滑系统设计40结论42参考资料43致谢45第一章绪论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与国外同行处于同一起跑线上，技术水平与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；二是有利于降低制造成本和有利于实现产业化。1.2 混合动力汽车概述1881年就出现了电动汽车，它比内燃机汽车还早一些。但内燃机汽车后来居上，在性能、机动性、车辆的重量等指标远远地超过了电动汽车。电动汽车在20世纪20年代达到了鼎盛时期后就一蹶不振，成为“电瓶车”式的辅助车辆。在20世纪初蒸汽汽车、电动汽车、和内燃机汽车基本是三足鼎立，在汽车保有量中，蒸汽汽车占40，电动汽车38，而内燃机汽车仅占22，美国是最早使用电动汽车作为运输车辆的国家之一，1915年美国电动汽车的产量曾经达到过年产5000辆的最高峰。有很多电动汽车一直到第二次世界大战期间仍在使用。但到20世纪60年代电动汽车的保有量仅占汽车总量的2。随着现代水利发电、核能发电、风力发电和太阳能的利用，为人们提供了巨大的能源。因此，各国和各大汽车公司都重视了电动汽车的研究、开发和试制，从20世纪70年代起，新一代电动汽车脱颖而出，出现了各种各样高性能的电动汽车。混合动力表示有多种动力参与汽车驱动，一般指燃油发动机和电机这两种动力。混合动力电动汽车是电动汽车研制中的后起之秀，却在纯电动汽车之前成功实现了产业化。它综合了传统汽车引擎驱动电机驱动的优点，既能充分发挥燃料发动机持续工作时间长、动力性能好，又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处。并且，混合动力汽车可以在运行过程中维持电量的均衡，不像纯电动汽车要配备专用的充电器等配套设备。混合动力电动汽车，其动力系统包括内燃机和电池组，兼备了内燃机汽车和电动汽车优点,按内燃机与电动机的连接方法可分为并联式、串联式和混联式。它将内燃机、电动机与一定容量的储能器件通过控制系统相结合，电动机可补充提供车辆起步、加速时所需转矩，又可以存储吸收内燃机富余功率和车辆制动能量，从而可大幅度降低油耗，减少污染物排放。混合动力汽车虽然没有实现零排放，但其动力性、经济性和排放等综合指标能满足当前苛刻要求，可缓解汽车需求与环境污染及石油短缺的矛盾。与传统内燃机汽车相比，主要优点是采用了高功率的能量储存装置（飞轮、超级电容器或蓄电池）向汽车提供瞬时能量，可以提高效率、节省能源、降低排放，经济性和排放性明显改善，技术经济可行性较强。较之纯电动汽车，其主要优点：续使里程和动力性可达到内燃机汽车的水平；空调、真空助力、转向助力及其它辅助电器，借助原动机动力，无需消耗电池组有限电能，从而保证了乘坐的舒适性；而且混合动力汽车技术难度相对较小，成本相对较低。混合动力汽车介于传统汽车和动力汽车、燃料电池汽车之间，是一种承前启后的，在经济和技术方面都趋于成熟的电动汽车产品4。1.3混合动力汽车国内外研究发展现状混合动力汽车通过内燃机和发动机的有机结合，具备了内燃机汽车加油方便、续使里程长和纯电动汽车污染少、效率高的特点，成为当今世界汽车界竞相开发的热点。丰田的Prius、本田的Insight、福特的Prodigy、克莱斯勒的ESX3、通用的Precept141、日产的Tino1151等都具有代表性的车型，其中Prius和Insight已是成熟的产品，并将继续扩大生产规模，其它车型也将在23年推向市场5。我国也非常重视混合动力电动汽车的研制和开发，一些单位已进行了一些初步的工作，并取得了一定的成绩，国家科技部已将其做为“十五”863 重大专项内容。1.3.1 日本混合动力/电动汽车发展概况日本汽车保有量占全球第二位，由于人口密集，国土狭小，石油100依赖进口。因此，日本对EVHEV的研发十分重视。日本从1965年开始电动车的研制、通产省正式把电动车列入国家项目，1967年成立了日本电动车协会，促进了电动车事业的发展，1971年日本通产省就制定了电动汽车的开发计划，1991年日本通产省又制定了“第三届电动汽车普及计划”，提出到2000年日本电动汽车的年产量达到10万辆，保有量达到20万辆。2001年7月，日本开展了“低公害车开发普及行动”，将EVHEV列为重点开发的低公害汽车之列，并制定了专门的政策，以促进EVHEV的普及应用；2002年提出从2005年开始大幅度限制尾气排放，制定了新长期排放限制的标准，准备用于2005年以后销售新车的一项排放法规；2002年2月26日，日本中央环境审议会大气环境领域的一个专门委员会（环境大臣的咨询机构）提出了一份将要纳入这项法规的尾气排放标准的咨询提案。这项提案的内容包括将颗粒状物质（PM）含量比现行标准的要求最大削减85%，将氮氧化物（NOX）削减50%等一些内容，该法规的实施将进一步推动EVHEV的发展。按照目前的发展速度，预计在2010年将达到210万辆。丰田是全世界第一台正式批量生产的混合动力车的制造者，自从1997年开始，Prius就开始在日本销售，2000年起便在北美、欧洲及世界各地公开发售。目前，Prius已经在中国上市。到了2001年，丰田又在日本推出了Estima混合动力小货车、使用弱混合动力的皇冠豪华小轿车和Dyna混合动力轻型货车。丰田商业化的车型已经达到5款。为了在实现低排放的前提下，提高车辆的动力性，在2003年，丰田汽车把新一代的混合动力系统Hybrid Synergy Drive引入到了第二代的Prius上面。在2005年，他把这套系统的使用范围扩展到了对动力性能要求更高的SUV车型上雷克萨斯的RX400h（日本名为Harrier Hybrid）和Highlander Hybrid（日本名为Kluger Hybrid）。本田公司在混合动力车方面也颇有建树， 1999年推出“INSIGHT”，2001年推出“CIVIC”。本田还在混合动力车的开发上，通过研究新型发动机、镍氢蓄电池等追求动力高效化；通过开发新型轻质铝车身、树脂油箱等谋求车辆的轻型化，使汽车达到每公升汽油可行驶35公里的世界最高水平，并且使汽车尾气排放达到世界最严格要求的标准。1.3.2 美国混合动力/电动汽车发展概况汽车工业是美国的支柱产业，给美国带来了繁荣昌盛，但同时也带来了能源危机、环节污染以及资源的浪费。美国近年来几乎要从国外进口全国消耗量一半以上的石油。为了避免受到石油危机的冲击，美国十分重视对混合动力汽车的研究和开发。1976年卡特总统签署EV/HEV研究开发和示范法案，授权美国能源部执行和管理EV/HEV研究计划，但是直到九十年代初电动车的研究在美国才真正开始。1990年10月布什总统签署清洁空气法严格规定了汽车排放的标准，同月加州政府也有了新的规定，即要求汽车制造商在加州销售的车辆中百分之二必须是零排放车辆，而当时只有纯电动汽车才可能达到零排放车辆的要求。1991年美国通用汽车公司、福特汽车公司和克莱斯勒汽车公司共同协议，成立了先进电池联合体(USABC)，共同研究开发新一代电动汽车所需要的高能电池。1991年10月USABC与美国能源部签订协议，在1991-1995年的四年间投资2.26亿美元来资助电动汽车用高能电池的研究。1993年，美国克林顿政府推出了新一代汽车伙伴计划即PNGV，要求联邦政府部门从1993到1995年度大量购买包括EV/HEV的替代燃油车。PNGV制订了10年开发计划，目标是80mpg(约3L/100km)的低油耗汽车。2002年1月9日，10年计划尚未结束，美国能源部部长斯潘塞阿伯拉罕在各大汽车公司首脑参加的会议上宣布，根据总统布什的国家