畢業論文-微型純電動汽車總體設計與計算(文件)

　

【正文】 圖 1? 、 2? 的匹配 對 ? 的影響 為了提高汽車的制動穩定性和舒適性，一般希望主銷后傾角的變化規律為：在懸架彈簧壓縮時后傾角增大；在彈簧拉伸時后傾角減小，用以造成制動時因主銷后傾角變大而在控制臂支 架上產生防止制動前俯的力矩。 下橫臂軸 M— M和上橫臂軸 N— N與縱軸線的夾角，分別用 α 1和 α 2來表示，稱為導向機構上、下橫臂軸的水平斜置角。上、下橫臂斜置角不同的組合方案，對車輪跳動時前輪定位參數的變化規律有很大影響。當車輪上跳、主銷后傾角變大時．車身卜的懸架支承處會產生反力矩，有抑制制動時前俯的作用。當車輪上跳時，懸架每壓縮 lOmm，主銷后傾角變化范圍為 10′ 一 40′ 。～ 3176。 圖 選擇上、下橫臂橫線縱向傾角的線圖 4．上、下橫臂長度的確定 雙橫臂式懸架的上、下臂長度 對車輪上、下跳動時前輪的定位參數影響很大。 河北工業大學 2021 屆畢業論文 30 圖 上、下橫臂長度之比 1l /2l 改變時懸架運動特性 圖 l1保持原車值不變，改變上橫臂長度 l2，使 l2／ l1，分別為， 0． 6， 0． 8， 1． 0， 1． 2時計算得到的懸架運動特性曲線。當 l2／l1=1． 0時， δ 和γ均為直線并與橫坐標垂直，這時， δ 和γ在懸架運動過程中保持定值。根據我國轎車設計的經驗，在初選尺寸時 , l2／ l1l取 0． 65為宜。 河北工業大學 2021 屆。動力轉向系統是兼用駕駛員體力和發動力的動力作為轉向能源的轉向系統，其是在機械轉向系統的基礎上加設一套轉向加力裝置而形成的。綜合以上分析，該懸架的 l2／ l1應在 0． 6～ 1． 0范圍內。由圖可以看出，當上、下橫臂的長度之比為 0． 6時， By曲線變化最平緩； l2／ l1增大或減小時， By曲線的曲率都增加。這一方面是考慮到布置發動機方仙。接著可用圖 ，先選定球銷中心距，從圖 dλ／ df1值與初選的球銷中心距在圖上沿虛線所示的路線找到上、下橫臂的夾角 (β 2— β 1)，如布置上允許即認為初選成功。該圖由三組線圖組成：圖 (以重力加速度 g的百分數表示 )，前輪上方車身下沉量 f1，與抗前俯率 η d的關系；圖 ，為下橫臂擺動軸線與水平線夾角β 1不相同時，主銷后傾角λ的變化；率 dλ／ df1，河北工業大學 2021 屆畢業論文 29 與抗前俯率的關系；圖 ，主銷后傾角λ的變化率 dλ／ df1與上、下橫臂擺動軸線夾角 (β 2— β 1)的關系。因此，希望轎車的主銷后傾角原始值為 1176。如組合方案為上、下橫臂斜置角 α α 2都為正值，如圖 ，則主銷后傾角隨車 輪的上跳較少增加甚至減少 (當 α 1α 2時 )。 圖 水平面內上、下橫臂軸布置方案 為了使輪胎 在遇到凸起路障時能夠使輪胎一面上跳，一面向后退讓，以減少傳到車身上的沖擊力，還為了便于布置發動機，大多數前置發動機汽車的懸架下橫臂軸M— M的斜置角。 2．橫向平面內上、下橫臂的布置方案 比較圖 、 b、 c三圖可以清楚地看到，上、下橫臂布置不同，所得側傾中心位置也不同，這樣就可根據對 側傾中心位置的要求來設計上、下橫臂在橫向平面內的布置方案。圖中橫坐標為λ值，縱坐標為車輪接地中心的垂直位移量。它自 20 世紀 60 年代問世以來多用在后輪驅動的汽車的后懸架上。 單斜臂式獨立懸架是介于單橫臂式和單縱臂式之間的一種懸架結構形式，單斜臂繞與汽車縱軸線成一定夾角θ的軸線擺動。麥弗遜式懸架也稱滑柱連桿式懸架，可看作是燭式懸架的改進型，由于增加了橫擺臂改善了滑動立柱的受力狀況。 導向機構形式 雙橫臂式 單橫臂式 側傾中心高度 比較低 比較高 車輪相對車身跳動時車輪定位參數的變化 車輪外傾角與主銷內傾角均有變化 車輪外傾角與主銷內傾角變化大 輪距 變化小，故輪胎磨損速度慢 變化大，故輪胎磨 損速度快 懸架側傾角剛度 較小，需要用橫向穩定器 較大，可不裝橫向穩定器 橫向剛度 橫向剛度大 占用空間尺寸 占用較多的空間 占用較小的空間 其他 結構稍復雜，前懸架用的多 結構簡單、成本低、前懸架架用的少 導向機構形式 單縱臂式 單斜臂式 側傾中心高度 比較低 居單橫臂式和單縱臂式之間 車輪相對車身跳動時車輪定位參數的變化 主銷后傾角變化大 有變化 輪距 不變 變化不大 懸架側傾角剛度 較小，需要裝橫向穩定器 居單橫臂式和單縱臂式之間 橫向剛度 橫向剛度小 橫向剛度較小 河北工業大學 2021 屆畢業論文 25 占用空間尺寸 幾乎不占用高度空間 其他 結構簡單，成本低 導向機構形式 麥弗遜式 扭轉梁隨動臂式 側傾中心高度 比較高 比較低 車輪相對車身跳動時車輪定位參數的變化 變化小 左、右輪同時跳動時不變 輪距 變化很小 不變 懸架側傾角剛度 較大，可不裝橫向穩定器 橫向剛度 橫向剛度大 占用空間尺寸 占用的空間小 其他 結構簡單、緊湊，乘用車商用的較多 結構簡單，用于發動機前置前驅乘用車的后懸架 由上表及查閱同類資料可知采用單橫臂式獨立懸架用于轉向輪時，會使主銷內傾角和車輪外傾角發生較大的變化，對于轉向操 縱有一定的影響，故目前在前懸架中很少采用。 不同類型的懸架占用的空間尺寸不同，占用橫向尺寸大的懸架影響發動機的布置和從車上拆裝發動機的困難程度。 懸架側傾角剛度 當汽車作穩態圓周行駛時，在側向力的作用下，車廂繞側傾軸線轉動，并將此轉動角度稱之為車廂側傾角。側傾中心位置高，它到車身質心的距離縮短，可使側向力臂及側向力矩小些，車身的側傾角也會減小。 獨立懸架結構形式分析 獨立懸架又分為雙橫臂式、單橫臂式、雙縱臂式、單縱臂式、單斜臂式、麥弗遜式和扭轉梁隨動臂式等幾種類型。 以上優點使獨立懸架廣泛地被應用在現代汽車上，特別是轎車的轉向輪普遍采用了獨立懸架。在道路條件和車速相同時，非簧載質量越小，則懸架所受到的沖擊載荷也越小。隨著高速公路網的發展，促使汽車速度不斷提高，使得非獨立懸架已不能滿足汽車行駛平順性和操縱穩定性等方面提出的要求。前后懸架均采用縱置鋼板非獨立懸架的汽車轉向行駛時，內側懸架處于減載而外側懸架處于加載狀態，結果與懸架固定連接的車橋的軸線相對汽車縱向中心線偏轉一角度α。汽車懸架可分為兩大類：非獨立懸架和獨立懸架。 4) 實現汽車底盤系統的電子化、主動化。這種驅動系統與傳統汽車驅動系統相比有 以下特點： 1) 傳動系統得到減化，整車質量大大減輕。而車輪獨立驅動技術（即采用輪轂電機的電動輪）則可使電動汽車底盤實現電子化，主動化，大大提高電動汽車的性能。經過近些年的發展，電動汽車技術日趨成熟，部分產品已進入商業化應用如 Toyota Prius。但是，安裝在車身上的電機對整車總布置的影響很大，尤其是在后軸驅動的情況下。 但是，分散電機驅動方式具有以下缺點： （ 1）為滿足各輪運動協調，對多個電機的同步協調控制要求高； 河北工業大學 2021 屆畢業論文 21 （ 2）電機的分散安裝布置提出了結構布置、熱管理、電磁兼容以及振動控制等多方面的技術難題。 輪轂電機系統特點分析 通常，電動汽車采用集中電機驅動的動力系統結構型式。因此相同的底盤結構只需更換不同功率的輪轂電機，即可獲得不同的整車動力性能。 河北工業大學 2021 屆畢業論文 19 圖 TM4一體化輪轂電機系統 同濟大學汽車學院在 2021 年、 2021 年和 2021 年分別推出了采用輪轂電機驅動系統的四輪驅動燃料電池微型電動汽車動力平臺“春暉一號”和“春暉二號”，兩者均采用四個低速永磁直流無刷輪轂電動機直接驅動，匹配相應的盤式制動器。 河北工業大學 2021 屆畢業論文 18 圖 KAZ一體化輪轂電機系統 法國 TM4 公司設計制造的一體化輪轂電機結構如圖 所示。為了使電動機輸出轉速符合車輪的實際轉速要求， KAZ 的輪轂電機系統匹配了一個傳動比為 的行星齒輪減速機構。 1996 年，該小組聯合日本國家環境研究所研制了采用輪轂電機驅動的后輪驅動電動汽車 ECO，輪轂電機驅動系統選用永磁直流無河北工業大學 2021 屆畢業論文 17 刷電動機，額定功率為 ，峰值功率為 20kw，并配速比為 1： 5 的行星齒輪減速機構。 輪轂電機的電機類型分為永磁、感應、開關磁阻式。由于電動機電制動容量的存 在，往往可以使制動器的設計容量可以適當減小。圖所示為兩種結構形式的輪轂電機。為了獲得較高的功率密度，電機的轉速通常高達10000r/min。輪轂 電機動力系統根據電機的轉子型式主要分成兩種結構型式：內轉子型和外轉子型。 采用 輪 毅 驅動電動 機 驅動 ， 電動 機可以裝在 電動 汽 車 的 車輪輪 毅中， 直接 驅動電動 汽 車 的 驅動輪 ，蓄 電 池可以布置在 車 身底部，或者布置在行李 倉 內，如 圖 。充電時 , 過程正好相反 。在充放電過程中 , 鋰離子在電池正極和負極之間往返流動。因此鋰離子電池逐漸取代 鉛和鎳氫電池，成為純電動汽車蓄電池的核心技術。質子交換膜燃料電池（ PEMFC）是唯一可以在性能上與燃油汽車競爭的電池，本文將介紹其最近發展情況情況。 各種主要電動車用蓄電池對比見表 1。 3 微型純電動車部件選擇與設計 微型電動車蓄電池系統 電動汽車目前還存在價格較高、續駛里程較短、動力性能較差等問題，而這些問題都是和電源技術密切相關的。 河北工業大學 2021 屆畢業論文 12 動力電源使用成本高 ，續駛里程短 目前電動汽車尚不如內燃機汽車技術完善，尤其是動力電源（電池）的壽命短，使用成本高。向蓄電池充電的電力可以由煤炭、天然氣、水力、核能、太陽能、風力、潮汐等能源轉化。特別是在城市運行，汽車走走停停，行駛速度不高，電動汽車更加適宜。眾所周知，內燃機汽車廢氣中的 CO、 HC 及NOX、微粒、臭氣等污染物形成酸雨酸霧及光化學煙霧。 技術概述 電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。合適的車型、經濟的配置。 機械、電氣裝置耐用少維修。 電動機組應 有高效率的能量轉換。 電動車輛是以電為能源，由電動機驅動行駛的，不再產生新的污染，不再產生易燃、易爆之隱患。國家發政委 “新能源汽車 公告管理辦法和實施細則 ”已于 2021 年 11 月 1 日施行。我們對此認識到了，但行動不力。另外驅動電機之調速控制也分有級調速和無級調速，有采 [1]用電子調速控制器和不用調速控制器之分。純電動汽車的用途也在四大部件的選用配置河北工業大學 2021 屆畢業論文 10 直接相關。由于電動機被拖動時，即可發電，因 此蓄電池電動汽車一般都帶有可回收減速和下坡是能量回收（再生）系統。貨叉的起升和門架的傾斜通常由電動機驅動的液壓系統完成。電動汽車的轉向裝置有機械轉向、液壓轉向和液壓助力轉向等類型 。它同其他汽車的構成是相同的，由車輪、輪胎和懸架等組成。因為驅動電機的旋向可以通過電路控制實現變換，所以電動汽車無需內燃機汽車變速器中的倒檔。當采用交流異步電動 機驅動時，電動機轉向的改變只需變換磁場三相電流的相序即可，可使控制電路簡化。目前電動汽車上應用較廣泛的是晶閘管斬波調速，通過均勻地改變電動機的端電壓，控制電動機的電流，來實現電動機的無級調速。但直流 電動機由于存在換向火花，比功率較小、效率較低，維護保養工作量大，隨著電機技術和電機控制技術的發展，勢必逐漸被直流無刷電動機（ BLDCM）、開關磁阻電動機（ SRM）和交流異步電動機所取代，如無外殼盤式軸向磁場直流串勵電動機 。目前，電動汽車上應用最廣泛的電源是鉛酸蓄電池，但隨著電動汽車技術的發展，鉛酸蓄電池由于比能量較低，充電速度較慢，壽命較短，逐漸被其他蓄電池所取代。電力驅動及控制系統是電動汽車的核心，也是區別于內燃機汽車的最大不同點。 優點 :技術相對簡單成熟，只要有電力供應的地方都能夠充電。由于電力可以從多種一次能源獲得，如煤、核能、水力、風力、光、熱等，解除人們對石油資源日見枯竭的擔心。其二是中國從現在開始全面推廣普及純電動汽車，相當于在未來 20 年中把發達國家上百年工業化道路重新再走一遍，國內已經大量普及的傳統汽車逐步淘汰升級，會帶來巨大市場和新利潤增長點。小批量研發生產的 4 種車型、近 40 輛公交車即將投入北京市奧運電動示范車河北工業大學 2021 屆畢業論文 6 隊的示范運行。 我國電動汽車重大科技專項實施 4年來，經過 200 多家企業、高校和科研院所的2021 多名技術骨干的努力，目前已取得重要進展：燃料電池汽車已經成功開發出性能樣車，燃料電池轎車累計運行 4000km，燃料電池客車累計運行 8000km；混合動力客車已在武漢等地公交線路上試驗運行超過 14 萬 km；純電動轎車和純電動客車均已通過國家有關認證試驗。甚至在某些領域，如鋅 空氣