【正文】 ................................. 26 最大制動(dòng)力矩 ............................................................................................. 27 制動(dòng)器主要結(jié)構(gòu)零件設(shè)計(jì) .............................................................. 28 制動(dòng)盤(pán) ......................................................................................................... 28 制動(dòng)鉗 ......................................................................................................... 28 制動(dòng)塊 ......................................................................................................... 28 12 座觀光電動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì) V 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...................................................... 29 制動(dòng)輪缸的設(shè)計(jì) ......................................................................................... 29 制動(dòng)論缸直徑和工作容積的計(jì)算 ............................................................. 29 制動(dòng)主缸設(shè)計(jì) ............................................................................................. 30 總 結(jié) ......................................................................................................... 31 致 謝 ......................................................................................................... 32 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................... 33 12 座觀光電動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 電動(dòng)汽車(chē)的概念 電動(dòng)車(chē)輛是指用電能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)作為牽引或行駛的車(chē)輛 [1]。 由圖 11 可知觀光電動(dòng)車(chē)是電動(dòng)車(chē)輛中特定車(chē)的一種。 特定車(chē)是指在特指的有限活動(dòng)空間或有某種專(zhuān)用用途的一種小型電動(dòng)車(chē)輛，性能參數(shù)不高但非常適用于某種場(chǎng)合，如高爾夫球場(chǎng)用的高爾夫球場(chǎng)車(chē)。 1998 年美國(guó)在舉辦亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)時(shí)在高爾夫球場(chǎng)投放了 250 輛專(zhuān)用電動(dòng)車(chē)成為該屆奧運(yùn)會(huì)的一大亮點(diǎn)。我國(guó)近幾年在汕頭、武漢、北京、上海、天津等地的公園游覽區(qū)、觀光區(qū)投放的步行街觀光車(chē)、公園休閑車(chē)等示范車(chē)在示范區(qū)受到游客的關(guān)注。再如我國(guó)近幾年發(fā)展的電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)、電動(dòng) 三輪車(chē)深受不求遠(yuǎn)行但求靈活方便的人的歡迎也可作為身體行動(dòng)不便的弱勢(shì)群體的行動(dòng)輔助工具。 圖 11 電動(dòng)車(chē)輛分類(lèi)圖 電動(dòng)車(chē)輛的優(yōu)點(diǎn) 1）可以實(shí)現(xiàn)零排放，對(duì)環(huán)境友好 以電力作為主要?jiǎng)恿Γ瑳](méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)零排放 [2]。 電動(dòng) 車(chē)輛 類(lèi)型 軌 道 電 車(chē) 無(wú) 軌 電 車(chē) 特 定 車(chē) 電 動(dòng) 汽 車(chē) 電 動(dòng) 火 車(chē) 輕軌 電力 客車(chē) 有饋線無(wú)軌電車(chē) 有饋線快速充電客車(chē) 高爾 夫球 場(chǎng)車(chē) 觀光 游覽 車(chē) 助 動(dòng) 車(chē) 搬 運(yùn) 車(chē) 純電 動(dòng)汽 車(chē) 混合 電動(dòng) 汽車(chē) 燃料電池電動(dòng)汽車(chē) 12 座觀光電動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì) 2 表 11 NOx 排放量比較 燃料的種類(lèi) 汽油 柴油 電力 甲醇 氫 NOx 排放量（ g/MJ） ~ ~ 2）噪音低 與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相比，震源明顯減少而且沒(méi)有燃燒過(guò)程，也沒(méi)有配氣機(jī)構(gòu)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)和活塞連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，只有與其相當(dāng)?shù)目諌簷C(jī)，散熱風(fēng)扇，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)噪聲，噪聲級(jí)明顯低于內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)。經(jīng)試驗(yàn)表明 ,11MW 磷酸燃料電池噪聲水平不高于 55dB，僅是內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的百分之四十。 3）效率高 表 3 是豐田汽車(chē)公司試驗(yàn)時(shí)測(cè)試的數(shù)據(jù)，電動(dòng)汽車(chē)的綜合效率均比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)高。 表 12 各類(lèi)汽車(chē)綜合效率比較 類(lèi)型 汽油 電力 混合動(dòng)力（汽油機(jī)） 燃料電池（壓縮比） 燃料生產(chǎn)率（ %） 88 26 88 58 汽車(chē)運(yùn)用效率（ %） 16 80 30 50 綜合效率（ %） 29 4)可以實(shí)現(xiàn)能量回收 根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)的能源組合機(jī)制，很容 易利用電動(dòng)機(jī)可逆發(fā)電的功能回收制動(dòng)能或下坡時(shí)勢(shì)能轉(zhuǎn)化的電能，使汽車(chē)的續(xù)駛里程增加，穩(wěn)定性提高。近幾年開(kāi)發(fā)的新型電動(dòng)汽車(chē)都具有能量回收系統(tǒng)，可使汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程增加 10%~15%。 5)可以有效解決汽車(chē)面臨的能源可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題 電動(dòng)車(chē)輛所用的蓄電池所蓄的的電能，可以由公用電網(wǎng)中得到，故所有獲取電能的方法都可以用做電動(dòng)汽車(chē)的能源獲取途徑，如水力發(fā)電核電熱電風(fēng)電地?zé)犭姾吞?yáng)能等均可。 6)與燃油汽車(chē)相比，電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是靈活的，這種靈活性源于電動(dòng)汽車(chē)具有以下幾個(gè)獨(dú)特的特點(diǎn)：首先，電動(dòng)汽車(chē)的能量主要通過(guò)柔性的而 不是通過(guò)剛性聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)軸傳遞的，因此電動(dòng)汽車(chē)各部分的布置有很大的靈活性。其次，電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不同會(huì)使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)區(qū)別很大，采用不同類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)會(huì)影響到電動(dòng)汽車(chē)的質(zhì)量，尺寸形狀，不同類(lèi)型的儲(chǔ)能裝置也會(huì)影響電動(dòng)汽車(chē)的質(zhì)量形狀尺寸。另外，不同的補(bǔ)充能源裝置具有不同的硬件結(jié)構(gòu)，例如蓄電池可通過(guò)感應(yīng)式和接觸式的充電機(jī)組成。 電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展 12 座觀光電動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì) 3 電動(dòng)汽車(chē)的歷史比內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)還早、電動(dòng)汽車(chē)也曾在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初在美國(guó)有個(gè)黃金時(shí)代。 1912 年美國(guó)電動(dòng)車(chē)保有量曾達(dá)到 384 輛，所占份額超過(guò)內(nèi)燃機(jī)。其保有量占總數(shù)的 38%， 僅次于蒸汽機(jī)汽車(chē)（ 40%）。只是后來(lái)由于內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)發(fā)展，特別是啟動(dòng)機(jī)成功應(yīng)用到汽車(chē)上后，電動(dòng)車(chē)才被人忽略，投入不足，技術(shù)發(fā)展緩慢。20 世紀(jì) 60 年代后，人們?yōu)榄h(huán)境問(wèn)題，能源問(wèn)題而重新對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行認(rèn)識(shí)。 1976年日本成立了電動(dòng)汽車(chē)協(xié)會(huì)，重新研發(fā)電動(dòng)汽車(chē)。 1990 年美國(guó)三家汽車(chē)公司聯(lián)合成立先進(jìn)電池聯(lián)合體。隨后美國(guó)總統(tǒng)布什批準(zhǔn)了 億美元撥款資助此項(xiàng)研究。 1990年美國(guó)通用汽車(chē)公司推出“ Impact”牌電動(dòng)轎車(chē)。 我國(guó)科技部“十五”國(guó)家“ 863”計(jì)劃電動(dòng)汽車(chē)為重大專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃，組織企業(yè)、高等院校和科研單位，以官 ，產(chǎn)，學(xué)，研四位一體的方式，聯(lián)合攻關(guān)，投入 億元人民幣，實(shí)施電動(dòng)汽車(chē)專(zhuān)項(xiàng)總體目標(biāo) [5]。由于國(guó)家重視和重點(diǎn)院校，大型企業(yè)的骨干示范作用，帶動(dòng)了全國(guó)范圍內(nèi)的研發(fā)熱潮，如我國(guó)生產(chǎn)的電動(dòng)自行車(chē)，三輪車(chē)，觀光車(chē)等小功率車(chē)輛， 2021 年全國(guó)產(chǎn)量為 900 萬(wàn)輛，其中三分之一出口，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值 200 億元， 2021 年全國(guó)年產(chǎn)值達(dá) 1600 萬(wàn)輛，產(chǎn)值達(dá) 320 億元，出口比例比 2021 年有所提高。車(chē)型由雙輪發(fā)展到三輪四輪。動(dòng)力電池也不再是單一的鉛酸電池，而發(fā)展到堿性電池，燃料電池。在研發(fā)電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)方面，我國(guó)也取得了階段性的成 果，尤其是燃料電池方面。比如北京金能公司董事長(zhǎng)鄭重德是世界著名的全氟質(zhì)子交換膜和燃料電池專(zhuān)家其在“ 863”計(jì)劃中領(lǐng)銜研制的 GEEC 全氟質(zhì)子交換膜，有效面積有,50，和 100 平方米多種，研制的 ALM 雙網(wǎng)絡(luò)膜電極是世界率先研制成功的。 電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展所面臨的問(wèn)題 電動(dòng)汽車(chē)擁有和發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)相反的性能，即電動(dòng)汽車(chē)在環(huán)境性、效率等方面略勝一籌，但是在舒適性、輸出功率大小和價(jià)格方面略遜一點(diǎn)。目前，燃油汽車(chē)的缺點(diǎn)中主要的是環(huán)境問(wèn)題，而電動(dòng)汽車(chē)則略勝一籌。但是由于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上的問(wèn)題，電動(dòng)汽車(chē)的產(chǎn)量并不會(huì)增多 太多。其問(wèn)題主要表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面： 1）目前，電動(dòng)汽車(chē)仍然是“能量不充?！钡能?chē)輛，如何能夠更好的利用車(chē)載能量是設(shè)計(jì)中的核心問(wèn)題。首先要考慮汽車(chē)的主要用途及形式。市區(qū)用小客車(chē)及輕型載貨汽車(chē)以市區(qū)行駛循環(huán)方式為主，相對(duì)在公路上行駛的的汽車(chē)而言，啟動(dòng)較頻繁，能量利用率較低，有可能較好的利用制動(dòng)回收能量。而主要行駛在公路上的電動(dòng)汽車(chē)，特別是在高速公路上行駛時(shí)，則對(duì)汽車(chē)速度及續(xù)駛里程要求較高。 12 座觀光電動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì) 4 2）電動(dòng)汽車(chē)的價(jià)格比傳統(tǒng)汽車(chē)的價(jià)格高。為了降低成本，應(yīng)選用現(xiàn)有的技術(shù)成熟部件，在綜合分析比較的同時(shí)，確定電動(dòng)汽車(chē)的性能參數(shù) 及規(guī)格。 3）力求減少汽車(chē)質(zhì)量、如何利用減速制動(dòng)回收能量則是電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì)中另一核心問(wèn)題。 電動(dòng)車(chē)輛的主要組成部分 電動(dòng)汽車(chē)主要包括電源供給系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)。電源供給系統(tǒng)主要由儲(chǔ)能裝置主要是蓄電池、能源變換裝置和電源饋電線組成；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由電子控制器、功率裝換器、電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)車(chē)輪組成控制系統(tǒng)主要包括車(chē)輪制動(dòng)器和一些液壓輔助裝置組成； 2 電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車(chē)的重要組成部分，他主要是在駕駛員的控制下高效地將動(dòng)力電池的能量轉(zhuǎn)化為車(chē)輪的動(dòng)能驅(qū)動(dòng)車(chē)輛或者 將車(chē)輪上的動(dòng)能反饋到動(dòng)力電池中以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的能量回收制動(dòng)。 電動(dòng)汽車(chē)對(duì)電動(dòng)機(jī)性能要求如下： 1) 過(guò)載能力強(qiáng)，為保證車(chē)輛動(dòng)力性能好，電動(dòng)機(jī)具有較好的轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力。峰值轉(zhuǎn)矩一般為額定轉(zhuǎn)矩的 2 倍以上；峰值功率為額定功率的 倍以上且峰值轉(zhuǎn)矩和峰值功率的工作時(shí)間一般要求 5min 以上。 2) 轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快，電動(dòng)機(jī)一般采用低速恒轉(zhuǎn)矩和高速恒功率控制形式，要求轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快，波動(dòng)小，穩(wěn)定性好。 3) 調(diào)速范圍寬，最高轉(zhuǎn)速是基速的 2 倍以上。 4) 高效工作區(qū)寬，系統(tǒng)效率大于 80%的轉(zhuǎn)速區(qū)大于 75%。 5) 功率密度高，便于電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)在車(chē)輛上布置安裝 。 6) 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠性好，電磁兼容性好，易于維護(hù)。 根據(jù)整車(chē)的初步布局方案可知以下參數(shù) 表 21 整車(chē)布局方案 總長(zhǎng) aL=4600mm 軸距 =2500mm 前懸 FL=1100mm 12 座觀光電動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì) 5 后懸 RL=1000mm 額定載人數(shù)量（含駕駛員） 13 重量 13 70kg/人 =910kg 車(chē)身自重 800kg 滿載總重 171Kg 輪胎半徑 300mm 車(chē)外形尺寸 4600 1700 2021 假設(shè)車(chē)最大爬坡度為 10%，分析車(chē)受力 總驅(qū)動(dòng)力 t f w i jF F F F F? ? ? ? 滾動(dòng)阻力 fF在硬路面上行駛，由于橡膠輪胎的彈性遲滯形成的能量損失，相當(dāng)于汽車(chē)輪在前進(jìn)方向上遇到的一個(gè)阻力消耗了汽車(chē)的能量。 cosfF fG ?? G汽車(chē)總重量（ N）（ 800+910） =16758N； ?坡度角； f滾動(dòng)阻力系數(shù)，取 ； ? ? ? ? 空氣阻力 wF根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理，汽車(chē)在行駛過(guò)程中，由于空氣動(dòng)力作用，在汽車(chē)行駛方向作用在汽車(chē)上的分力稱(chēng)為空氣阻力。 w C AVF ? DC空氣阻力系數(shù)，取 ； aV平均車(chē)速（ Km/h）； A迎風(fēng)面積； 2 =wFN??? （ ） 30 坡道阻力 iF上坡時(shí)車(chē)重力沿坡道方向的分力 12 座觀光電動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì) 6 i sin N?? ? ?? 加速阻力 jF 1710 tdGFNgd??? ? ? ? ? ? ?質(zhì)量增加系數(shù)，取 總驅(qū)動(dòng)力 t+++=3797f w i jFFFFF N????? 驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩 tM t Nm?? ?? ? 驅(qū)動(dòng)功率 P 87 1000FVP KW?? ? ? 輸入功率（電動(dòng)機(jī)輸出功率） tP PP KW?? ? ? ?機(jī)械傳動(dòng)系總效率 44123 ????? ? ?? ?； 1?離合器效率，取 ； 2?齒輪傳動(dòng)效率，