【正文】 備電動(dòng)汽車(chē)后，普遍存在續(xù)駛里程短、加速動(dòng)力差且壽命短等問(wèn)題。中國(guó)燃料電池公共汽車(chē)商用化示范項(xiàng)目為時(shí)5年，根據(jù)北京和上海的地域和資源特點(diǎn)各分別提出燃料電池公共汽車(chē)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)，采用全球招標(biāo)方式購(gòu)置12輛燃料電池公共汽車(chē)，并建立相應(yīng)加氫設(shè)施，在北京和上海(各6輛)示范運(yùn)行，預(yù)計(jì)運(yùn)行160萬(wàn)km。2005年5月11日，歐盟委員會(huì)正式宣布，自2003年起在歐洲10個(gè)城市展開(kāi)的“歐洲清潔城市運(yùn)輸項(xiàng)目計(jì)劃”圓滿結(jié)束，并同時(shí)宣布，將在全歐盟范圍內(nèi)進(jìn)一步推廣普及氫燃料電池公交車(chē)。Production}(汽車(chē)制造與生產(chǎn))期刊報(bào)道，預(yù)計(jì)世界汽車(chē)市場(chǎng)上2010年混合動(dòng)力車(chē)輛將達(dá)100萬(wàn)輛，2015年混合動(dòng)力車(chē)輛將在世界汽車(chē)市場(chǎng)份額中占15％，2020年占25％。日野公司早在1994年就推出了混合動(dòng)力的HIMR大客車(chē)、載貨車(chē)和專(zhuān)用車(chē)，到2001年已銷(xiāo)售250輛。國(guó)家863計(jì)劃中已經(jīng)明確中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展要遵循燃料電池汽車(chē)第一位，混合動(dòng)力汽車(chē)第二位，兼顧純電動(dòng)汽車(chē)的基本原則。因?yàn)殡妱?dòng)汽車(chē)與傳統(tǒng)的汽油汽車(chē)相比，它不單純是發(fā)動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單替換，其設(shè)計(jì)、加工、材料以及電氣、控制系統(tǒng)都要作出相應(yīng)地改變，使整車(chē)參數(shù)合理匹配，這意味著以汽車(chē)工業(yè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的世界發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)體系將面臨著重大的調(diào)整。電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用可有效地減少對(duì)石油資源的依賴(lài)，可將有限的石油用于更重要的方面。電動(dòng)汽車(chē)無(wú)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的噪聲，電動(dòng)機(jī)的噪聲也較內(nèi)燃機(jī)小。美國(guó)和中國(guó)加起來(lái)占到全球電力行業(yè)減排量的大概一半。450情景中要求的到2020年(僅10年之隔)的與能源相關(guān)的二氧化碳排放削減量是驚人的，其2020年的排放量是307億噸，比參考情景中的排放量少38億噸。在當(dāng)今世界面臨能源與環(huán)境的雙重危機(jī)之時(shí)，要求汽車(chē)工業(yè)提高汽車(chē)的能源使用效率，減少污染物質(zhì)的排出量。據(jù)報(bào)道，目前世界污染最嚴(yán)重的10個(gè)城市有7個(gè)在中國(guó)，根據(jù)國(guó)家環(huán)保中心預(yù)測(cè)，2010年汽車(chē)尾氣排放將占大氣污染的64％。而到了現(xiàn)在，我國(guó)二氧化碳排放總量已位居世界第二，2025年前后我國(guó)的二氧化碳排放總量可能超過(guò)美國(guó)。[1]哥本哈根聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)于2009年12月7日到18日在丹麥?zhǔn)锥几绫竟匍_(kāi)。在非經(jīng)合組織國(guó)家，目前正在考慮的國(guó)家政策和運(yùn)輸及工業(yè)部門(mén)的方案能產(chǎn)生16億噸的減排量。和參考情景相比，發(fā)電行業(yè)(和工業(yè))中二氧化碳捕集和封存(CCS)占了2030年總減排量的10%。噪聲對(duì)人的聽(tīng)覺(jué)、神經(jīng)、心血管、消化、內(nèi)分泌、免疫系統(tǒng)也是有危害的；其次，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維修方便。向蓄電池充電的電力可以由煤炭、天然氣、水力、核能、太陽(yáng)能、風(fēng)力、潮汐等能源轉(zhuǎn)化。選擇發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)不僅僅是保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源的問(wèn)題，更會(huì)對(duì)改變中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的落伍狀況、尋求國(guó)民經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)點(diǎn)、增強(qiáng)國(guó)家實(shí)力等方面起到極大的推動(dòng)作用，具有重大的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)意義。為此，筆者對(duì)國(guó)內(nèi)外電動(dòng)客車(chē)的研究開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展情況做一個(gè)綜合性介紹。日產(chǎn)柴油機(jī)公司采用天然氣壓縮的柴油機(jī)與電機(jī)組合的混合動(dòng)力系統(tǒng)，主要用于中型貨車(chē)城市運(yùn)行。粗略估計(jì)，如果2020年全球汽車(chē)產(chǎn)量為1億輛的話，那么，混合動(dòng)力車(chē)將達(dá)2500萬(wàn)輛。[3] 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀電動(dòng)客車(chē)因其空間大、載客量大、適合城市公共交通而深受中國(guó)政府、企業(yè)和社會(huì)的普遍關(guān)注。上述“奔馳”燃料電池大客車(chē)在北京384路空載試運(yùn)行就是該項(xiàng)目的一部分。鎳鎘電池雖然成本高、可回收性差，但其加速動(dòng)力足、壽命較長(zhǎng)。另外，由于采用了一系列新材料、新技術(shù)，致使電動(dòng)汽車(chē)的造價(jià)居高不下。而且也存在車(chē)輛正常運(yùn)行時(shí)電機(jī)功率大量富余、電機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的體積和重量大等問(wèn)題。制動(dòng)時(shí), 由電子控制的再生制動(dòng)系統(tǒng)和摩擦制動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)作用,制動(dòng)性能將明顯提高。第2章 動(dòng)力耦合變速方案 豐田THS集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)介紹豐田公司于1997 年開(kāi)始銷(xiāo)售混合動(dòng)力的Prius ,它是世界第一款商業(yè)用途的大批量生產(chǎn)的混合動(dòng)力汽車(chē)。由于沒(méi)有變速器,直接采用了發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力的組合,這樣使驅(qū)動(dòng)力全方位地響應(yīng)駕駛員的要求,從低速到高速,從低功率的巡航行駛到滿負(fù)荷加速。動(dòng)力分配裝置采用行星齒輪機(jī)構(gòu)。而且機(jī)構(gòu)布置不緊湊，體積大，不易于在車(chē)上布置。而且齒圈鎖死與解鎖的執(zhí)行與控制也是一個(gè)不易解決的難題。永磁式直流有刷電動(dòng)機(jī)是將永磁放于不轉(zhuǎn)動(dòng)的定子上而于轉(zhuǎn)子安置線圈, 因此須經(jīng)由碳刷與換向片將電流傳遞至轉(zhuǎn)子上, 可經(jīng)由機(jī)械接觸使電動(dòng)機(jī)隨時(shí)處于最大轉(zhuǎn)矩, 但碳刷、換向片間的磨損與轉(zhuǎn)子線圈散熱不易等原因, 限制了電動(dòng)機(jī)高速、大電流的應(yīng)用, 此類(lèi)電動(dòng)機(jī)在車(chē)輛應(yīng)用多集中于3000 rpm 與數(shù)百瓦的輸出功率以下的裝置。在選擇電機(jī)功率時(shí)，要綜合考慮電機(jī)的額定功率和最大功率。由于電機(jī)的外特性與發(fā)動(dòng)機(jī)的不同，串聯(lián)混合動(dòng)力轎車(chē)的最高車(chē)速同時(shí)還受到電機(jī)最大功率的限制。由圖32可知，車(chē)速為30km/h時(shí)爬坡度隨著傳動(dòng)比的增大而直線上升。因此應(yīng)采用最高轉(zhuǎn)速不大于6000r/min的普通電機(jī)。需要k=。按經(jīng)驗(yàn)公式選取模數(shù)取模數(shù)mm計(jì)算主要幾何參數(shù)初選β=10176。按經(jīng)驗(yàn)公式選取模數(shù)取模數(shù)mm計(jì)算主要幾何參數(shù)可得 zt=52 zj=65 由式（33）可得齒圈齒數(shù)zq=182計(jì)算齒寬取 行星輪和太陽(yáng)輪齒寬b=50mm計(jì)算重合度==== 計(jì)算圓周速度綜上所述，輸出齒輪采用斜齒圓柱齒輪，行星輪系采用直齒圓柱齒輪。最小軸徑估算。 太陽(yáng)輪輸入軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮到軸的實(shí)際應(yīng)用，擬采用齒輪軸形式，結(jié)構(gòu)效果圖如圖44所示。各軸段長(zhǎng)度通過(guò)整體結(jié)構(gòu)確定。當(dāng)制動(dòng)帶磨損到ξ值后，制動(dòng)帶兩端相互接觸，此時(shí)，因制動(dòng)帶抱緊力無(wú)法．再調(diào)緊，而使制動(dòng)帶制動(dòng)失效，也即此制動(dòng)帶壽命終止，此時(shí)的ξ值就稱(chēng)為制動(dòng)帶的極限磨損量，它是外抱帶式制動(dòng)器設(shè)計(jì)中的一個(gè)很重要的概念。執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用一副鉗式裝置實(shí)現(xiàn)（如圖49所示）。5．2 軸強(qiáng)度校核 輸出軸校核輸出軸受力圖如圖51所示：圖51FaFtFr根據(jù)齒輪的受力計(jì)算公式，齒輪受力大小為計(jì)算支反力在垂直平面受力圖如圖52所示圖52FrFr1Fr2ABC在水平平面受力圖如圖53所示圖53ACBFtFt1Ft2繪制水平彎矩圖（圖54），垂直彎矩圖（圖55）圖54圖55則合成彎矩為已知所受轉(zhuǎn)矩則可根據(jù)校核公式：其中，由于軸單向轉(zhuǎn)動(dòng)，去a=；W值為因此，根據(jù)彎扭合成法，該軸結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度要求。因此，根據(jù)彎扭合成法，該軸的結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度要求。因?yàn)閮蓚€(gè)輸入軸都為行星齒輪傳動(dòng)，而且齒輪均為直齒圓柱齒輪，所以沒(méi)有軸向力。閱讀了一些有關(guān)混合動(dòng)力耦合裝置等前沿知識(shí)的文獻(xiàn)，而且了解了一些關(guān)于電機(jī)控制等新領(lǐng)域的知識(shí)，開(kāi)闊了知識(shí)面，擴(kuò)大了視野。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，淵博的知識(shí)，以及在百忙之中不忘對(duì)我們的關(guān)心和指導(dǎo)，都給我留下了深刻的印象。感謝武小花博士，從本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的開(kāi)始，武博士就一直耐心地幫我解決最細(xì)節(jié)的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)期間給予我許多有益的建議，真誠(chéng)的幫助和熱忱的鼓勵(lì)，讓我感激不盡?？偟膩?lái)說(shuō)，本課題比較理想的達(dá)到了預(yù)期的目的，但由于作者水平有限 ，一些細(xì)節(jié)問(wèn)題考慮的還不夠周全。但軸上所受的力均為大小相等，方向相反的平衡力，所以支反力應(yīng)該較小，所以應(yīng)該可以確定，非特殊情況，深溝球軸承不會(huì)失效。所以沒(méi)有軸向力，其受力示意圖如圖57所示。所以沒(méi)有軸向力，其受力示意圖如圖56所示。圖49圖4104．4 箱體的設(shè)計(jì) 箱體尺寸參數(shù)[10]已知輸出齒輪中心距為a=250mm箱體壁厚 凸緣厚度 地角螺釘直徑 標(biāo)準(zhǔn)件。表41查表，ξ=5mm。圖46制動(dòng)方式有很多種，由于齒圈的半徑較大，不宜采用同步器撥叉式的制動(dòng)裝置。太陽(yáng)輪齒頂圓直徑為108mm，故選定軸身直徑為60mm。故最小軸徑為經(jīng)圓整，取最小軸徑dmin=30mm。又因?yàn)樾行驱X輪、齒圈和太陽(yáng)輪均為直齒圓柱齒輪，軸向力很小，換句話說(shuō)其實(shí)只要是行星齒輪與行星架配合的軸承為過(guò)盈配合，一般情況下也不會(huì)有軸向移動(dòng)。減速比k=zqzt=。所以當(dāng)齒圈轉(zhuǎn)速為0時(shí)，由行星架輸出的轉(zhuǎn)矩較大。但β值的過(guò)多增加會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)工作電流的增大，增大了逆變器的功率損耗和尺寸。這是因?yàn)殡姍C(jī)的峰值功率主要是由百公里加速時(shí)間所限制的。根據(jù)汽車(chē)?yán)碚撝R(shí)可知： ()式中，汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力；車(chē)輪滾動(dòng)半徑；電機(jī)轉(zhuǎn)矩，傳動(dòng)效率。電機(jī)功率越大，整車(chē)的加速和爬坡性能越好，但電機(jī)功率增大將導(dǎo)致電機(jī)的體積和質(zhì)量迅速增加，而且會(huì)使電機(jī)不能經(jīng)常工作在額定功率附近，使電機(jī)的效率和功率因數(shù)下降，因此電機(jī)功率的合理選擇也十分重要。目前該技術(shù)在混合汽車(chē)上的應(yīng)用越來(lái)越多, 例如豐田與Honda 混合汽車(chē)采用此類(lèi)電動(dòng)機(jī), 瞬間輸出功率達(dá)到數(shù)十千瓦與最高轉(zhuǎn)速需求在5000 rpm 以上。圖26在低速時(shí),齒圈鎖死，電機(jī)A經(jīng)較大速比減速增扭后驅(qū)動(dòng)車(chē)輛；當(dāng)車(chē)速較高即在20km/h左右時(shí)，齒圈解鎖，電機(jī)A和電機(jī)B通過(guò)行星齒輪轉(zhuǎn)速耦合后驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。如圖24。齒圈的轉(zhuǎn)軸直接與電動(dòng)機(jī)連接,把驅(qū)動(dòng)力傳給車(chē)輪,太陽(yáng)輪直接與發(fā)電機(jī)連接[4]。為保證在受到大負(fù)荷時(shí),汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力不受影響,如打開(kāi)空調(diào)時(shí),進(jìn)行精確的驅(qū)動(dòng)力調(diào)整控制,以達(dá)到平穩(wěn)連續(xù)行駛性能。在2003 年4 月的紐約國(guó)際車(chē)展上,豐田推出了采用THS