【文章內(nèi)容簡介】 頁 圖 電動汽車的驅(qū)動方式 （ 2） 驅(qū)動配置 電動汽車的驅(qū)動方式主要有 4種，見圖 。 其中 (a)為普通式， b)為無變速器式， (c)為無差速器式， (d)為輪式電機(jī)式。內(nèi)燃機(jī)汽車的驅(qū)動機(jī)構(gòu)是由離合器、變速器、差速器等組成的。因此。機(jī)械傳動系統(tǒng)消耗的能量約占總有效能量的 10％ 。電動機(jī)的外特性與內(nèi)燃機(jī)不同，其轉(zhuǎn)速從零到最高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)可任意調(diào)節(jié)，且在低轉(zhuǎn)速區(qū)轉(zhuǎn)大矩。體積小，效率高而且可做到大減速比的行星齒輪減速器可以使較高的電機(jī)最大設(shè) 計轉(zhuǎn)速與電動汽車要求相適應(yīng)，從而減小電機(jī)的體積使之能夠裝入汽車輪轂。隨著電機(jī)技術(shù)、功率變換技術(shù)和控制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，減速器最終將被取消，使傳動系統(tǒng)能量損耗降到最低。 所以 在 本次 設(shè)計中 電動汽車的驅(qū)動方式 選擇 圖 （ C）中的樣式。 電動觀光汽車總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 參與者：文彥濤、何建利、單同樂、曹閃閃 第 11 頁 電動汽車傳動系的布置形式和驅(qū)動橋的選擇 （ 1）傳動系的布置形式 在 本次 設(shè)計中采用后置后驅(qū) —RR：即發(fā)動機(jī)后置、后輪驅(qū)動在大型客車上多采用這種布置型式，少量微型、輕型轎車也采用這種型式。發(fā)動機(jī)后置，使前軸不易過載，并能更充分地利用車箱面積，還可有效地降低車身地板的 高度或充分利用汽車中部地板下的空間安置行李，也有利于減輕發(fā)動機(jī)的高溫和噪聲對駕駛員的影響。缺點(diǎn)是發(fā)動機(jī)散熱條件差，行駛中的某些故障不易被駕駛員察覺。遠(yuǎn)距離操縱也使操縱機(jī)構(gòu)變得復(fù)雜、維修調(diào)整不便。但由于優(yōu)點(diǎn)較為突出，在大型客車上應(yīng)用越來越多。 本次設(shè)計的電動汽車選用的 傳 動系統(tǒng)是電力式傳動系統(tǒng)，它和燃油汽車的靜液式傳動系統(tǒng)有些類似。 采用的也是后置后驅(qū) —RR，電動機(jī)固定在后軸上，省去了傳動裝置，離合器和變速器也都用不著，使整個傳動系統(tǒng)大大簡化，同時也降低了汽車的自重，提高了汽車的動力性性能。 （ 2）驅(qū)動橋的選擇 汽車驅(qū)動橋殼是汽車上的主要承載構(gòu)件之一，其作用主要有：支撐并保護(hù)主減速器、差速器和半軸等，使左右驅(qū)動車輪的軸向相對位置固定；同從動橋一起支撐車架及其上的各總成質(zhì)量；汽車行駛時，承受由車輪傳來的路面反作用力和力矩并經(jīng)懸架傳給車架等。驅(qū)動橋殼應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度且質(zhì)量小，并便于主減速器的拆裝和調(diào)整。由于橋殼的尺寸和質(zhì)量比較大，制造較困難，故其結(jié)構(gòu)型式應(yīng)在滿足使用要求的前提下應(yīng)盡可能便于制造。驅(qū)動橋殼分為整體式橋殼，分段式橋殼和組合式橋殼三類。整體式橋殼具有較大的強(qiáng)度和剛度，且便于主減速器的裝配、調(diào)整和維修，因此 普遍應(yīng)用于各類汽車上。 本次設(shè)計 電動汽車 選用的 是整體式后軸驅(qū)動橋，主減速器和差速器是做成一體的，而電機(jī)固定在后軸上，利用齒輪連接直接與主減速器嚙合，省去了萬向傳動裝置。 電動汽車 前后懸架的選擇 懸架是汽車的車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的震動，以保證汽車能平順地行駛。 典型的懸架結(jié)構(gòu)由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減震器等組成，個別結(jié)構(gòu)則還有緩沖塊、橫向穩(wěn)定桿等。彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧 、螺旋彈簧以及扭桿電動觀光汽車總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 參與者：文彥濤、何建利、單同樂、曹閃閃 第 12 頁 彈簧等形式，而現(xiàn)代轎車懸架多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧，個別高級轎車則使用空氣彈簧。 根據(jù)汽車兩側(cè)車輪運(yùn)動是否相互關(guān)聯(lián)，汽車懸架分為非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架兩大類。 非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車輪安裝在一根整體式車橋上，車輪連同車橋一起通過彈性元件與車架 (或車身 )相連。車身的相對穩(wěn)定性較差。但這種懸架結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，在載重汽車上被廣泛應(yīng)用。 獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車輪各自單獨(dú)地通過彈性元件與車架 (或車身 )相連，并且采用斷開式車橋。若一側(cè)車輪相對于車架 (或車身 )的位置發(fā)生變化時，另一側(cè)車輪不受影響。這種懸架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但車身的平穩(wěn)性和高速行駛的穩(wěn)定性較好，因此在轎車和小客車上得到普遍采用。 電動觀光 氣 車，其所行駛的路況比較好，并且車速很低。故為使其結(jié)構(gòu)簡單，成本低 。本次設(shè)計前軸選 用麥弗遜式獨(dú)立懸架，因為它結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用最為廣泛，成本也較低，又能滿足車一定的舒適性；后軸 選 采用鋼板彈簧非獨(dú)立懸架，最簡單最便宜而又實用的懸架。 車橋選擇 車橋 (也稱車軸 )通過懸架和車架 (或承載式車身 )相連，兩端安裝汽車車輪。其功能是傳遞車架 (或承載式車身 )與車輪之間各方向作用力。 車橋可以是整體式 的，有如一個巨大的杠鈴，兩端通過懸架系統(tǒng)支撐著車身，因此整體式車橋通常與非獨(dú)立懸架配合；車橋也可以是斷開式的，象兩把雨傘插在車身兩側(cè)，再各自通過懸架系統(tǒng)支撐車身，所以斷開式車橋與獨(dú)立懸架配用。 根據(jù)驅(qū)動方式的不同，車橋也分成轉(zhuǎn)向橋、驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和支持橋四種。其中轉(zhuǎn)向橋和支持橋都屬于從動橋。大多數(shù)汽車采用前置后驅(qū)動 (FR)，因此前橋作為轉(zhuǎn)向橋，后橋作為驅(qū)動橋；而前置前驅(qū)動 (FF)汽車則前橋成為轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，后橋充當(dāng)支持橋。 轉(zhuǎn)向橋的結(jié)構(gòu)基本相同，由兩個轉(zhuǎn)向節(jié)和一根橫梁組成。如果把橫梁比做身體，轉(zhuǎn)向節(jié)就是他 左右搖晃的腦袋，脖子就是我們常說的主銷，車輪就裝在轉(zhuǎn)向節(jié)上，仿佛腦袋上帶了個草帽。不過，行駛的時候草帽轉(zhuǎn)，腦袋卻不轉(zhuǎn)，中間用軸承分隔開，腦袋只管左右晃動。脖子 ——主銷是車輪轉(zhuǎn)動的軸心，這個軸的軸線并非垂直于地面，車輪本身也不是垂直的，我們將在車輪定位一節(jié)具體論述。 轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋與轉(zhuǎn)向橋的區(qū)別就是一切都是空心的，橫梁變成了橋殼，轉(zhuǎn)向節(jié)變成了轉(zhuǎn)向節(jié)殼體，因為里面多了根驅(qū)動軸。這根驅(qū)動軸因被位于橋殼中間的差電動觀光汽車總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 參與者：文彥濤、何建利、單同樂、曹閃閃 第 13 頁 速器一分為二，而變成了兩根半軸。兩個草帽也不是簡單地套在腦袋上，還要與里面的兩根半軸直接相連。半軸在 “脖子 ”的位置也多了一個關(guān)節(jié) ——萬向節(jié)，因此半軸也變成了兩部分，內(nèi)半軸和外半軸。 本次設(shè)計的電動汽車，前軸是采用麥弗遜式獨(dú)立懸架，所以選用的前橋是斷開式的，而后軸采用的是鋼板彈簧的非獨(dú)立懸架，故選用的后橋是整體式的。前橋為轉(zhuǎn)向橋，后橋為驅(qū)動橋。 電動汽車 的轉(zhuǎn)向系和制動系 (1)轉(zhuǎn)向系 我設(shè)計的電動觀光車，是結(jié)構(gòu)比較簡單的微型車，前懸架是麥弗遜式的獨(dú)立懸架，鑒于上面所敘說的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的特點(diǎn)，所以我選擇的是齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器分兩端輸出式和中間（或單端）輸出式兩種。 圖 是齒輪 齒條式轉(zhuǎn)向器的幾種轉(zhuǎn)向輸出方式，根據(jù)本次 設(shè)計的 電動汽車 的機(jī)構(gòu)以及車架和前懸架的特點(diǎn)，圖 c 的轉(zhuǎn)向輸出方式比較合適。 圖 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 (2)制動系 汽車制動器中有兩種形式，鼓式制動器和盤式制動器。鼓式制動器 是最早形式的汽車制動器，當(dāng)盤式制動器還沒有出現(xiàn)前，它已經(jīng)廣泛用于各類汽車上。但由于結(jié)構(gòu)問題使它在制動過程中散熱性能差和排水性能差，容易導(dǎo)致制動效率下降，因此在近三十年中，在轎車領(lǐng)域上已經(jīng)逐步退出讓位給盤式制動器。但由于電動觀光汽車總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 參與者：文彥濤、何建利、單同樂、曹閃閃 第 14 頁 成本比較低，仍然在一些經(jīng)濟(jì)類轎車中使用，主要用于制動負(fù)荷比較小的后輪和駐車制 動。典型的鼓式制動器主要由底板、制動鼓、制動蹄、輪缸（制動分泵）、回位彈簧、定位銷等零部件組成。底板安裝在車軸的固定位置上，它是固定不動的，上面裝有制動蹄、輪缸、回位彈簧、定位銷，承受制動時的旋轉(zhuǎn)扭力。每一個鼓有一對制動蹄，制動蹄上有摩擦襯片。制動鼓則是安裝在輪轂上，是隨車輪一起旋轉(zhuǎn)的部件，它是由一定份量的鑄鐵做成，形狀似園鼓狀。當(dāng)制動時，輪缸活塞推動制動蹄壓迫制動鼓，制動鼓受到摩擦減速，迫使車輪停止轉(zhuǎn)動。 在轎車制動鼓上，一般只有一個輪缸，在制動時輪缸受到來自總泵液力后，輪缸兩端活塞會同時頂向左右制動 蹄的蹄端，作用力相等。但由于車輪是旋轉(zhuǎn)的，制動鼓作用于制動蹄的壓力左右不對稱，造成自行增力或自行減力的作用。因此，業(yè)內(nèi)將自行增力的一側(cè)制動蹄稱為領(lǐng)蹄，自行減力的一側(cè)制動蹄稱為從蹄，領(lǐng)蹄的摩擦力矩是從蹄的 2～ 倍，兩制動蹄摩擦襯片的磨損程度也就不一樣。 為了保持良好的制動效率，制動蹄與制動鼓之間要有一個最佳間隙值。隨著摩擦襯片磨損，制動蹄與制動鼓之間的間隙增大，需要有一個調(diào)整間隙的機(jī)構(gòu)。過去的鼓式制動器間隙需要人工調(diào)整，用塞尺調(diào)整間隙?，F(xiàn)在轎車鼓式制動器都是采用自動調(diào)整方式，摩擦襯片磨損后會自動調(diào)整與 制動鼓間隙。當(dāng)間隙增大時，制動蹄推出量超過一定范圍時，調(diào)整間隙機(jī)構(gòu)會將調(diào)整桿（棘爪）拉到與調(diào)整齒下一個齒接合的位置，從而增加連桿的長度，使制動蹄位置位移，恢復(fù)正常間隙。 轎車鼓式制動器一般用于后輪（前輪用盤式制動器）。鼓式制動器除了成本比較低之外，還有一個好處，就是便于與駐車（停車）制動組合在一起，凡是后輪為鼓式制動器的轎車，其駐車制動器也組合在后輪制動器上。這是一個機(jī)械系統(tǒng)，它完全與車上制動液壓系統(tǒng)是分離的：利用手操縱桿或駐車踏板（美式車）拉緊鋼拉索，操縱鼓式制動器的杠件擴(kuò)展制動蹄，起到停車制動作用， 使得汽車不會溜動；松開鋼拉索，回位彈簧使制動蹄恢復(fù)原位，制動力消失。 盤式制動器在液力助力下制動力大且穩(wěn)定， 在各種路面都有良好的制動表現(xiàn)，其制動效能遠(yuǎn)高于鼓式制動器，而且空氣直接通過盤式制動盤，故盤式制動器的散熱性很好。但是盤式制動器結(jié)構(gòu)相對于鼓式制動器來說比較復(fù)雜，對制動鉗、管路系統(tǒng)要求也較高，而且造價高于鼓式制動器。 電動觀光車是一輛低速的 電動汽車 ，行駛路況較好，為了降低成本，后輪將采用鼓式制動器，前輪采用盤式制動器。 電動觀光汽車總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 參與者：文彥濤、何建利、單同樂、曹閃閃 第 15 頁 車架的設(shè)計 車架 形式的介紹與確定 就像人的身體由骨架來支持一樣， 電 動 汽車也必須有一幅骨架，這就是車架。車架的作用是承受載荷，包括汽車自身零部件的重量和行駛時所受的沖擊、扭曲、慣性力等。現(xiàn)有的 車架有邊梁式、鋼管式等形式，其中邊梁式是采用最廣泛的一種車架。 邊梁式車架由兩根長縱梁及若干根短橫梁鉚接或焊接成形，縱梁主要承負(fù)彎曲載荷，一般采用具有較大抗彎強(qiáng)度的槽形鋼梁。也有采用鋼管，但多用于輕型車架上。一般縱梁中部受力最大，因此設(shè)計者一般將縱粱中部的截面高度加大，兩端的截面高度逐漸減少，這樣一來可使應(yīng)力分布均勻，同時也減輕了重量 。 橫梁有槽形、管形或口形，以保證車架的扭轉(zhuǎn) 剛度和抗彎強(qiáng)度。橫梁還用以安裝發(fā)動機(jī)、變速器、車身和燃油箱等。為適應(yīng)不同的車型，橫梁布置有多種型式，如為了提高車架的扭轉(zhuǎn)剛度采用 X 型布置的橫梁。邊梁式結(jié)構(gòu)簡單，工藝要求低，制造容易，使用廣泛。但由于粗壯的大梁縱貫全車，影響整車布置和空間利用率，大梁的橫截面高度使車廂離地距離加大，乘客上下車不方便，另外重量也大，整車行駛經(jīng)濟(jì)性變差 。這些缺點(diǎn)對小客車、轎車是缺點(diǎn)，對于越野車可能就是優(yōu)點(diǎn)，因為越野車要求有很強(qiáng)的通過性，行駛崎嶇路面時要有一定大的離地間隙，而非常顛簸的道路會令車體大幅扭動，只有帶剛性車架的承載式車 身結(jié)構(gòu)才能抵御這種沖擊力。因此越野車上普遍采用非承載式車身。 本次設(shè)計的電動車車架是 邊梁式車架 ，它結(jié)構(gòu)簡單，便于自由設(shè)計，生產(chǎn)工藝簡單，有利于降低汽車的制造成本。 車架設(shè)計主要考慮的問題 車架的主要作用是 滿足車身總布置的要求，即汽車在復(fù)雜多變的行駛過程中，固定在車架上的各總成和部件之間不應(yīng)發(fā)生干涉；車架應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和適應(yīng)的剛度 。而本次設(shè)計的電動觀光汽車主要行駛在路曠比較好的路面上，所以就不用特意考慮車在 行駛過程中固定在車架上的各總成和部件之間 的各種牽引力。 車架由兩根縱梁和 數(shù) 根橫梁組成 ， 車架縱 梁采用 2 根 抗彎強(qiáng)度較好的平直槽形載面梁 。 下面是 橫梁的確定。 (1)車架 橫梁 前部 車架前部裝有平頭駕駛室和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，為了保證駕駛在汽車行駛當(dāng)中不致扭壞，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不至于因車架的撓曲變形而影響轉(zhuǎn)向特性和操縱穩(wěn)定性。在前端布置了兩根抗彎強(qiáng)度較大的 橫 梁 (第一橫梁和第二橫梁 )和兩根橫穿縱梁的橫梁 。 (2)橫梁 車架中部 車架前后兩段剛性都較大，而大部份車架變形 (包手括彎曲、扭轉(zhuǎn) )均集中在電動觀光汽車總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 參與者：文彥濤、何建利、單同樂、曹閃閃 第 16 頁 車架中部，這一段應(yīng)允許有一定的撓曲變形，以起到緩沖作用，同時也可避 免應(yīng)力集中。 而且在車架中部還有電池和座位的安放，使得中部會承受很大的壓 力，所以 在這一段布置了三 根與縱梁腹板連接的橫梁 以保證有 足夠的強(qiáng)度和剛度以承受汽車的載荷 。 (3)橫梁 車架后部 該車 為 后置后驅(qū) —RR驅(qū)動形式，后鋼板彈簧為平衡懸架，懸架支座只與大梁的下翼面連接。為了保證汽車操縱穩(wěn)定，減少軸轉(zhuǎn)向，提高側(cè)傾的穩(wěn)定性，這一部份的設(shè)計剛性應(yīng)較大。所以，在懸架支撐上布置了兩根背靠背抗彎強(qiáng)度很大的槽形梁，與平衡懸架心軸組成了一個框架結(jié)構(gòu)，保證車架的剛度和平衡懸架受力的傳遞。并且，為了保證座 位的剛度，在車架尾部布置了兩個槽形梁。 電動觀光汽車電路圖 電動觀光汽車總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 參與者：文彥濤、何建利、單同樂、曹閃閃 第 17 頁 圖 4 參數(shù)的 校核