【正文】 前 言 提到電子差速器，首先要說(shuō)到電動(dòng)汽車，隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展．能源危機(jī)與環(huán)境污染等問(wèn)題日趨顯露，電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的研發(fā)得到了廣泛的重視。而電子差速作為電動(dòng)汽車上應(yīng)用的一項(xiàng)新技術(shù)，也得到了越來(lái)越多的關(guān)注和研究。 差速器對(duì)于汽車的平穩(wěn)行駛和轉(zhuǎn)向都起著重要的作用，當(dāng)車輛行駛在轉(zhuǎn)彎路面或彎道時(shí)，為了達(dá)到轉(zhuǎn)向的目的．車輛轉(zhuǎn)向時(shí)內(nèi)外輪應(yīng)當(dāng)具有一定的速度差，即差速， 其目的是為了在車輛轉(zhuǎn)向時(shí)使車輪線速度能與該車的輪心速度相協(xié)調(diào)，以避免因車輪拖滑或滑轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的功率循環(huán)不平衡或者汽車不能正常行駛的問(wèn)題。 當(dāng)汽車轉(zhuǎn) 彎時(shí)，例如左轉(zhuǎn)彎， 圓 心在左側(cè) ，在相同的時(shí)間內(nèi)右側(cè)車輪要比左側(cè)車輪走過(guò)的軌跡要長(zhǎng)，所以右側(cè)車輪轉(zhuǎn)的要更快一些。要達(dá)到這個(gè)效果，就得通過(guò)差速器來(lái)調(diào)節(jié)。 傳統(tǒng)的機(jī)械差速器 由行星齒輪、行星輪架（差速器殼）、半軸齒輪等零件組成。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)軸進(jìn)入差速器，直接驅(qū)動(dòng)行星輪架，再由行星輪帶動(dòng)左、右兩條半軸，分別驅(qū)動(dòng)左、右車輪。差速器的設(shè)計(jì)要求滿足：（左半軸轉(zhuǎn)速） +（右半軸轉(zhuǎn)速） =2（ 行星輪架轉(zhuǎn)速）。當(dāng)汽車直行時(shí)，左、右車輪與行星輪架三者的轉(zhuǎn)速相等處于平衡狀態(tài)，而在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)三者平衡狀態(tài)被破壞，并通過(guò)半軸反映到半軸齒 輪上，迫使行星齒輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，使外側(cè)半軸轉(zhuǎn)速加快，內(nèi)側(cè)半軸轉(zhuǎn)速減慢，從而實(shí)現(xiàn)兩邊車輪轉(zhuǎn)速的差異。 電子差速器則不再需要機(jī)械差速齒輪，其差速功能主要由軟件來(lái)完成。它是在建立模型分析的基礎(chǔ)上，得出各驅(qū)動(dòng)輪滿足的速度關(guān)系，進(jìn)而通過(guò)控制器，實(shí)施電子控制。電子差速器通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速的控制，使控制精確靈活的同時(shí)降低了機(jī)械傳動(dòng)損耗，因此在電動(dòng)汽車上有廣闊的應(yīng)用前景。 目前國(guó)內(nèi)的電子差速器的產(chǎn)品還比較少，主要是理論研究，重點(diǎn)在于控制算法即電子差速控制策略的研究。目前的研究均建立在 ACKERMANN — JEANTAND 模型的基礎(chǔ)上，采取的控制方法有模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，和自適應(yīng)控制等，在建模和仿真實(shí)驗(yàn)中均達(dá)到了比較理想的效果。研究中也存在一些問(wèn)題，主要是ACKERMANN — JEANTAND 模型的局限性，該模型的分析是建立在比較理想的假設(shè)條件的基礎(chǔ)上的，沒(méi)有考慮輪胎的影響，忽略了輪胎轉(zhuǎn)彎時(shí)的離心力，沒(méi)有考慮已經(jīng)發(fā)生滑移、滑轉(zhuǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，并且只進(jìn)行了靜態(tài)分析，因此這些理論成果距離到真車的應(yīng)用還有一段距離。今后對(duì)于電子差速的研究應(yīng)該著眼于，建立更加完善的控制模型，綜合考慮各種實(shí)際因素，使控制更加合理化， 更加智能化。同時(shí)應(yīng)該合理選擇控制器，使其充分發(fā)揮控制功能的同時(shí)，降低控制能本。 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇，減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，硬件電路設(shè)計(jì)，和電子差速控制方法的研究。通過(guò)計(jì)算電動(dòng)汽車運(yùn)行所需的功率，進(jìn)而查閱資料對(duì)各種電機(jī)進(jìn)行對(duì)比，最終選擇永磁無(wú)刷直流電機(jī)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速很高，扭矩比較小，為了使車輪獲得足夠大的扭矩，在電機(jī)和車輪之間設(shè)置了減速裝置。該電子差速系統(tǒng)包括主控電路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，信號(hào)反饋裝置。文中對(duì)硬件電路的設(shè)計(jì)和電子差速控制方法都做了詳細(xì)的闡述。 為了完成該設(shè)計(jì)，查閱了大量的資料 ，也吸收了很多科學(xué)、前衛(wèi)的觀點(diǎn)，使本設(shè)計(jì)得到了完善。本設(shè)計(jì)中包含機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容，體現(xiàn)在減速裝置的設(shè)計(jì)部分，在硬件電路的設(shè)計(jì)中也包含了很多電路，電力電子，單片機(jī)等電子方面的內(nèi)容，很好地體現(xiàn)了機(jī)與電的結(jié)合。當(dāng)然設(shè)計(jì)中也存在很多漏洞和不足，該設(shè)計(jì)是建立在真車的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，由于條件的不足和缺少仿真環(huán)節(jié)，不能夠清楚的知道該差速控制的控制效果。所以殷切的希望各位老師對(duì)本設(shè)計(jì)的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)及疏漏錯(cuò)誤之處給予批評(píng)、指證。 目 錄 摘要 ................................................................ I Abstract........................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第 1 章 緒論 ......................................................... 1 為什么要發(fā)展電動(dòng)汽車 ......................................... 1 電動(dòng)汽車的發(fā)展簡(jiǎn)史 ........................................... 2 電子差速器在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用 ................................. 3 第 2 章 電子差速器整體結(jié)構(gòu)論述 ....................................... 5 機(jī)械差速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理 ......................................... 5 電子差速器的設(shè)計(jì)原理 ......................................... 6 第 3 章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇 ............................................... 8 電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)性能要求 ..................................... 8 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)的選擇 ................................... 8 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī) 性能比較 .................................... 10 蓄電池的選擇 ................................................ 11 第 4 章 減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................ 13 傳動(dòng)比的計(jì)算 ................................................ 13 齒輪的設(shè)計(jì) .................................................. 13 齒輪參數(shù)選擇與設(shè)計(jì) .................................... 13 齒輪強(qiáng)度校核 .......................................... 16 校核齒根彎曲強(qiáng)度 ...................................... 17 軸的設(shè)計(jì) .................................................... 18 選擇軸的材料和熱處理方式 .............................. 18 最小軸徑估算 .......................................... 18 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................ 19 軸的強(qiáng)度校核 .......................................... 20 聯(lián)軸器的 選擇 ................................................ 23 齒輪的潤(rùn)滑 .................................................. 23 軸承鍵的選擇 ................................................ 24 第 5 章 硬件電路設(shè)計(jì) ................................................ 25 控制器芯片介紹 .............................................. 25 89C51 單片機(jī)芯片內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)介紹 ...................... 25 89C51 單片機(jī)引腳排列及功能 ........................... 27 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) ........................................ 29 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) ........................................ 30 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) .............................................. 30 驅(qū)動(dòng)控制原理圖 ........................................ 31 傳感器的選擇和測(cè)速原理 ...................................... 32 霍爾傳感器的工作原理 .................................. 33 霍爾傳感器的測(cè)速原理 .................................. 33 編碼器的工作原理 ...................................... 34 編碼器的測(cè)速原理 ...................................... 34 程序設(shè)計(jì) .............................................. 35 第 6 章 電子差速控制方法研究 ........................................ 37 電子差速模型分析 ............................................ 37 電子差速 實(shí)現(xiàn)方式 ............................................ 38 四輪轉(zhuǎn)速協(xié)調(diào)控制 ...................................... 39 加減速運(yùn)行 ............................................ 39 總體轉(zhuǎn)向控制 .......................................... 40 結(jié)束語(yǔ) ............................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 2021屆機(jī)械電子工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 以四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車的研究為背景，設(shè)計(jì)了一種基于 89C51 的電子差速控制系統(tǒng)。在分析了 ACKERMANN 和 JEANTAND 模型以后，提出了控制方案，并畫出了程序流程圖和硬件電路的設(shè)計(jì)。本文包括 減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、 電子差 速系統(tǒng)設(shè)計(jì) ，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路清 晰，控制方法有效，為今后進(jìn)一步開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車電子差速系統(tǒng)提供了依據(jù)。 關(guān)鍵詞 ：電動(dòng)汽車 ,電子差速 ,控制方法 ,閉環(huán)反饋 張森：汽車電子差速及其控制方法設(shè)計(jì) II ABSTRACT For the background of the study of 4 wheel drive electric vehicles, we have designed a electrical differential system based on Singlechip to the ACKERMANN and JEANTAND model ,we Proposed control scheme , draw process flow chart and designed the hardware circuit. In this paper, including electronic differential system design and deceleration device design. The design Program of this system is clear and the control method is effective, which provided a basis for further development of electronic differential system. Keywords: Electric vehicles, Electronic differential, Control method, Closedloop feedback 2021屆機(jī)械電子工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1章 緒 論 人類為了生活和生產(chǎn)的需要， 1886 年發(fā)明了汽車。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車已成為人們?nèi)粘Ｉ钪幸豢桃搽x不開(kāi)的代步和運(yùn)輸工具。汽車工業(yè)雜當(dāng)代世界經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中發(fā)揮了巨大的作用，是當(dāng)今世界最大、最重要的工業(yè)部門之一，成為世界大多數(shù)國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)。美國(guó)家工程院評(píng)選了 20 項(xiàng) 20 世紀(jì)最偉大的工程技術(shù)成就，第一項(xiàng)是“電氣化”，第二項(xiàng)是“汽車”。 汽車工業(yè)的發(fā)展給人們?cè)炀土嗽S多就業(yè)機(jī)會(huì)，帶來(lái)了財(cái)富，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。汽車縮短了人們之間