新能源汽車(chē)兩檔變速器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)分析

演講人：日期：新能源汽車(chē)兩檔變速器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)分析目錄CONTENTS兩檔變速器設(shè)計(jì)背景與必要性?xún)蓹n變速器結(jié)構(gòu)類(lèi)型與理論基礎(chǔ)基于Romax的設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證典型應(yīng)用與未來(lái)發(fā)展方向關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)與解決方案01兩檔變速器設(shè)計(jì)背景與必要性新能源汽車(chē)發(fā)展需求與挑戰(zhàn)能源危機(jī)傳統(tǒng)燃油車(chē)消耗石油資源，排放尾氣污染環(huán)境，需發(fā)展新能源汽車(chē)。政策驅(qū)動(dòng)各國(guó)政府出臺(tái)政策鼓勵(lì)新能源汽車(chē)發(fā)展，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)化應(yīng)用。市場(chǎng)需求消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)性能、續(xù)航里程、充電便捷性等方面的需求不斷提升。電機(jī)效率受限在高速行駛時(shí)，電機(jī)效率降低，能耗增加，影響續(xù)駛里程。高速行駛能耗高加速性能受限單速比變速器無(wú)法提供足夠的減速比，影響車(chē)輛加速性能。單速比變速器無(wú)法使電機(jī)在所有工況下都保持高效工作區(qū)域。單速比變速器的局限性分析電機(jī)效率優(yōu)化通過(guò)兩檔變速器，使電機(jī)在不同工況下都能工作在高效區(qū)域。高速行駛能耗降低在高速行駛時(shí)，切換到低速比檔位，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，提高效率，降低能耗。加速性能提升在低速比檔位下，電機(jī)能夠提供更大的扭矩輸出，提升車(chē)輛加速性能。電機(jī)溫升控制兩檔變速器可以降低電機(jī)的工作負(fù)荷，從而降低電機(jī)溫升，延長(zhǎng)使用壽命。兩檔變速器的技術(shù)優(yōu)勢(shì)（能耗降低6%，續(xù)駛里程提升7%）02兩檔變速器結(jié)構(gòu)類(lèi)型與理論基礎(chǔ)主流結(jié)構(gòu)對(duì)比AMT（機(jī)械式自動(dòng)變速器）在傳統(tǒng)手動(dòng)變速器基礎(chǔ)上，增加換擋自動(dòng)控制系統(tǒng)，具有成本低、傳動(dòng)效率高、易于制造等優(yōu)點(diǎn)，但換擋平順性較差。DCT（雙離合變速器）行星齒輪式通過(guò)兩組離合器交替工作，實(shí)現(xiàn)無(wú)動(dòng)力中斷換擋，具有換擋迅速、傳動(dòng)效率高、油耗低等優(yōu)點(diǎn)，但制造成本較高，且對(duì)雙離合器的控制要求較高。采用行星齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)變速，具有結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力大、傳動(dòng)比范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，但制造成本高，且對(duì)行星齒輪的耐磨性和潤(rùn)滑要求較高。123保時(shí)捷Taycan行星齒輪方案解析（速比16.01/8.05）采用行星齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)兩檔變速，結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力大、傳動(dòng)比范圍寬，且換擋平順性好。行星齒輪方案特點(diǎn)保時(shí)捷Taycan兩檔變速器速比分別為16.01和8.05，通過(guò)合理匹配電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和車(chē)速，實(shí)現(xiàn)高效傳動(dòng)和節(jié)能。速比選擇保時(shí)捷Taycan采用智能換擋邏輯，根據(jù)車(chē)速、加速度等參數(shù)自動(dòng)選擇最佳擋位，實(shí)現(xiàn)換擋平順和動(dòng)力性最佳。換擋邏輯為減小換擋沖擊，需設(shè)計(jì)精確的同步器，確保換擋時(shí)齒輪轉(zhuǎn)速同步，減小齒輪沖擊和磨損。同步器與離合器設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題（換擋沖擊/成本控制）同步器設(shè)計(jì)離合器是實(shí)現(xiàn)換擋的重要部件，需具有分離迅速、接合平順、承載能力大等特點(diǎn)，以保證換擋品質(zhì)和傳動(dòng)效率。離合器設(shè)計(jì)在滿足性能和可靠性要求的前提下，需合理控制同步器和離合器的制造成本，提高整車(chē)的經(jīng)濟(jì)性。成本控制03基于Romax的設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證變速器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析零部件建模分析變速器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，確定輸入軸、中間軸和差速軸之間的連接方式和齒輪傳動(dòng)比。根據(jù)變速器系統(tǒng)分析結(jié)果，建立各零部件的三維模型，包括齒輪、軸、軸承等。建模流程：輸入軸-中間軸-差速軸系統(tǒng)搭建裝配與仿真將各零部件進(jìn)行虛擬裝配，并添加運(yùn)動(dòng)副和約束，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真和動(dòng)力學(xué)分析，驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性和可行性。仿真結(jié)果分析對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，找出系統(tǒng)存在的問(wèn)題和不足之處，為后續(xù)的優(yōu)化和改進(jìn)提供依據(jù)。介紹靜力分析的基本原理和方法，以及其在變速器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。通過(guò)仿真軟件對(duì)變速器二檔100%工況進(jìn)行靜力分析，生成變形云圖，直觀地展示各部件的變形情況。根據(jù)變形云圖，評(píng)估各部件的強(qiáng)度和剛度是否滿足設(shè)計(jì)要求，并找出潛在的變形和破壞點(diǎn)。根據(jù)評(píng)估結(jié)果，提出相應(yīng)的優(yōu)化建議和改進(jìn)措施，以提高變速器的整體性能。靜力分析案例（二檔100%工況變形云圖）靜力分析原理變形云圖生成變形結(jié)果評(píng)估優(yōu)化建議齒輪參數(shù)優(yōu)化介紹齒輪參數(shù)優(yōu)化的方法和原則，包括齒輪模數(shù)、齒數(shù)、螺旋角等參數(shù)的優(yōu)化，以提高齒輪的傳動(dòng)效率、承載能力和平穩(wěn)性。同步器性能仿真通過(guò)仿真軟件對(duì)同步器進(jìn)行性能仿真，驗(yàn)證其同步效果和換擋性能，為變速器設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供可靠依據(jù)。同步器建模要點(diǎn)闡述同步器的工作原理和作用，以及在建模過(guò)程中需要注意的關(guān)鍵點(diǎn)，如同步器齒形設(shè)計(jì)、摩擦材料選擇等。同步器測(cè)試與驗(yàn)證介紹同步器測(cè)試的方法和標(biāo)準(zhǔn)，以及在實(shí)際應(yīng)用中的驗(yàn)證過(guò)程，確保同步器的性能和質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。齒輪參數(shù)優(yōu)化與同步器建模要點(diǎn)0102030404典型應(yīng)用與未來(lái)發(fā)展方向保時(shí)捷Taycan電驅(qū)系統(tǒng)集成案例（168kg緊湊設(shè)計(jì)）電機(jī)與兩檔變速器集成將電機(jī)、變速器和差速器高度集成，減少動(dòng)力傳遞路徑，提高系統(tǒng)效率。緊湊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高效冷卻系統(tǒng)通過(guò)優(yōu)化齒輪比和電機(jī)布局，實(shí)現(xiàn)168kg的輕量化設(shè)計(jì)，降低車(chē)輛整備質(zhì)量。采用先進(jìn)的冷卻技術(shù)和材料，確保電機(jī)在高轉(zhuǎn)速、高功率下穩(wěn)定運(yùn)行，延長(zhǎng)使用壽命。123換擋策略?xún)?yōu)化：經(jīng)濟(jì)模式與動(dòng)力模式切換邏輯經(jīng)濟(jì)模式在低速、輕載等工況下，通過(guò)換擋策略使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效區(qū)，降低能耗，提高續(xù)航里程。030201動(dòng)力模式在加速、爬坡等需要高動(dòng)力輸出的工況下，換擋策略調(diào)整至最佳動(dòng)力輸出狀態(tài)，保證車(chē)輛的動(dòng)力性。智能識(shí)別與切換根據(jù)駕駛員意圖和車(chē)輛狀態(tài)，智能識(shí)別并切換經(jīng)濟(jì)模式和動(dòng)力模式，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的最佳平衡。通過(guò)增加檔位數(shù)量，更靈活地適應(yīng)不同工況，進(jìn)一步提高動(dòng)力系統(tǒng)的效率和性能。多檔位變速器技術(shù)趨勢(shì)（三檔/無(wú)動(dòng)力中斷方案）三檔變速器在換擋過(guò)程中，通過(guò)精確的控制策略和先進(jìn)的換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)無(wú)動(dòng)力中斷換擋，提高駕駛舒適性和動(dòng)力輸出的連貫性。無(wú)動(dòng)力中斷方案結(jié)合車(chē)輛動(dòng)力學(xué)和控制理論，對(duì)變速器進(jìn)行智能化控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋、自適應(yīng)學(xué)習(xí)等功能，提高駕駛體驗(yàn)和車(chē)輛性能。智能化控制05關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)與解決方案狗齒離合器設(shè)計(jì)方案針對(duì)大速比差帶來(lái)的換擋沖擊和動(dòng)力中斷問(wèn)題，研究換擋過(guò)程控制策略，優(yōu)化換擋時(shí)序和離合器接合規(guī)律，保證換擋過(guò)程的平穩(wěn)和動(dòng)力輸出的連續(xù)性。換擋過(guò)程控制策略仿真分析與試驗(yàn)驗(yàn)證通過(guò)仿真分析和臺(tái)架試驗(yàn)，驗(yàn)證大速比差下?lián)Q擋平順性的表現(xiàn)，為整車(chē)匹配和調(diào)校提供依據(jù)。采用專(zhuān)利中的狗齒離合器設(shè)計(jì)方案，通過(guò)同步器來(lái)實(shí)現(xiàn)換擋過(guò)程中的平穩(wěn)過(guò)渡，有效解決了大速比差下的換擋平順性問(wèn)題。大速比差下的換擋平順性（專(zhuān)利中的狗齒離合器方案）系統(tǒng)輕量化與NVH控制結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)在保證系統(tǒng)強(qiáng)度和剛性的前提下，對(duì)變速器殼體、齒輪等關(guān)鍵零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，減輕系統(tǒng)重量，提高輕量化水平。振動(dòng)噪聲控制針對(duì)變速器運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲問(wèn)題，研究振動(dòng)噪聲的產(chǎn)生機(jī)理和傳播路徑，采取隔振、吸振、消聲等措施，提高NVH性能。材料選擇與應(yīng)用選用輕質(zhì)高強(qiáng)度材料，如鋁合金、鎂合金等，降低零部件重量；同時(shí)，考慮材料的阻尼特性和吸音性能，進(jìn)一步控制振動(dòng)和噪聲。仿真分析與測(cè)試驗(yàn)證通過(guò)仿真分析對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，驗(yàn)證其運(yùn)動(dòng)性能和可靠性；同時(shí)，進(jìn)行臺(tái)架