【文章內(nèi)容簡介】 電動車運行方程是把電動車當作一個平移的鋼體，表示電動車在不同運行狀態(tài)時，作用在電動車上諸力的關(guān)系式。在工程上用它計算電動車運行時所需要的制動力、慣性力。 電動車在運行時狀態(tài)有三種： 牽引狀態(tài)，電動車在電動機的牽引力作用下，起動，加速或等速運行； 慣性運行，電動車在運行中牽引電動機斷電后靠慣性運行； 制動運行，電動車在運行中切斷牽引電動機的電源，并且施加機械或畢業(yè)設(shè)計（論文） 四輪環(huán)保電瓶車的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 14 電氣的制動力，減速運行。 電動車在牽引等速狀態(tài)下，沿運行方向作用在電動車上的力有牽引力F 、靜阻力 0F 和慣性力 aW 。根據(jù)靜法原理，可列出如下方程 0 0aF F W? ? ? 式 () 這就是牽引等速運行狀態(tài)下的基本方程。 、電動車的行駛力學 、 車輛模型 驅(qū)動系統(tǒng)的動力輸出特性與車子的動力性能直接相關(guān)。驅(qū)動系統(tǒng)的動力輸出更該滿足車子的動力性能要求。在設(shè)計電動車驅(qū)動系統(tǒng)時，為了使電動車達到要求的動力性能指標，首先必須建立電動車的力學模型，對電動車行駛過程中力與功率的平衡進行分析，以得到電動車的需求特性。電動車的動力傳動系統(tǒng)主要是由能量存儲系統(tǒng)和動力驅(qū)動系統(tǒng)組成。能量存儲系統(tǒng)包括蓄電池和能量管理系統(tǒng)，動力驅(qū)動系統(tǒng)包括驅(qū)動電動機和驅(qū)動控制系統(tǒng)。 電動車在行駛過程中，由動力蓄電池輸出電能給電動機，電動機輸出功率，用于克服電動車本身機械裝置中的內(nèi)部阻力以及行駛條件決定的外部阻力消耗的功率，外部阻力即電動車的行駛阻力。從分析電動汽車行駛時的受力狀況出發(fā)，建立直線行駛方程式，是分析電動車直線行駛性能的基礎(chǔ)。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 四輪環(huán)保電瓶車的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 15 圖 21 車輪行駛時的受力分析 電動 車 運行時的阻力系數(shù) ? 為： f dKuD??? 式 () 式中： fK —— 車輪與地面之間的滾動摩擦系數(shù)， fK 取 ； D —— 車輪直徑， mm 。 d —— 軸承的直徑， mm ； u —— 軸承的摩擦系數(shù)，取 ； 所以阻力系數(shù)： ????? 需要說明的是車輪與地面之間的滾動摩擦系數(shù) fK 是隨著路面狀況的不同 ， 其數(shù)值也在不斷改變。參考文獻 [27]給出正常行駛的不同路段的滾動摩擦系數(shù)表 21。 表 21 不同路面的滾動摩擦系數(shù) 路面特征 fK 全新堅硬的柏油、混泥土、小方石塊路面 經(jīng)壓軋的坑洼波動的碎石路，混泥土路面 壓壞的柏油路面 良好路面 一般的土路 松沙路面 畢業(yè)設(shè)計（論文） 四輪環(huán)保電瓶車的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 16 、電動車阻力計算 電動車的靜阻力主要 是 基本阻力和坡道阻力，空氣阻力因車速不高，計算時可以不予考慮。 基本阻力是電動車經(jīng)常受的阻力?；咀枇τ米枇ο禂?shù)求得 ， 電動車的基本阻力用下式計算 ： ?? gmmMgF )( 211 ??? 式（ ） 式中 1m —— 人的質(zhì)量， 1m =70kg ； 2m —— 電動車空載時的質(zhì)量， 2m =50kg 。 所以基本阻力為： NF 2 0 0 )7050(1 ????? 坡道阻力是電動車載坡道上運行時，電動車的重力沿坡道傾斜方向的分 力。設(shè) ? 為坡道的傾斜角 ， 這 時 坡道的阻力 2F 為 ： ?s in)( 212 gmmF ??? 式（ ） 式中的 “ ? ” 符號表示：上坡運行時取 “ +”， 下坡運行時取 “ ” 所以電動車的靜阻力為： 0 1 2 1 2( ) ( sin )F F F m m g ??? ? ? ? ? 式 （ ） 若電動車在水平地面上行駛時電動車的靜阻力為： NF )00 2 0 0 (10)7050(0 ?????? 、電動車慣性力的計算 電動車的慣性力除了平移之外，還有車輪、電機轉(zhuǎn)子等螺旋部件的旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)慣性矩。為了簡化計算，將這些旋轉(zhuǎn)慣性矩折算成平移移動畢業(yè)設(shè)計（論文） 四輪環(huán)保電瓶車的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 17 的慣性力。這樣電動車慣性力即為： 1 2 1 2 1 2( ) ( ) ( 1 ) ( )aW m m a m m a m m a??? ? ? ? ? ? ? 式 （ ） aW —— 電動車的慣性力， N ； ? —— 旋轉(zhuǎn)慣性系數(shù)，參照礦用機車的數(shù)據(jù)，電動車取 ； a —— 電動車的加速度，啟動時的加速度取 2/ms。 將 ? 值代入式（ ）得： 121. 07 5 ( )aW m m a?? 式 （ ） 將式 ()、式 ()帶入 式（ ） 整理后得到電動車牽引運行時需要機車給出的牽引力為： 12( ) ( si n )F m m g a??? ? ? ? 式 （ ） 將數(shù)據(jù)帶入得 ： NF )(10)7050( ??????? 電動車在慣性運行的狀態(tài)下牽引電動機斷電，牽引力消失。電動車依靠已具有的能量克服阻力繼續(xù)運行，如果軌道坡度不大，電動車是減速運行的，在這種情況下，沿運行方向作用在電動車的力只有靜阻力 F 和慣性力 aW 。令式 ()中的 F 等于零，可得到慣性運行狀態(tài)下的基本方程為： 0aFW? ? ? 式 （ ） 將式（ ）、式（ ）帶入式（ ），可以得到慣性運行時列車的加速度的表達式： 1 ( sin )1 .0 7 5a g w ?? ? ? 式 （ ） 由上式可以看出，電動車上坡或沿水平運行時，及下坡 sin??? 時，0a? ，電動車減速運行；只有在下坡運行 sin??? 時，電動車是加速運行畢業(yè)設(shè)計（論文） 四輪環(huán)保電瓶車的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 18 的。 、電動車牽引力的計算 現(xiàn) 在分析牽引電動機給出的轉(zhuǎn)矩怎樣轉(zhuǎn)化成車的牽引力，牽引力與 哪些因素有關(guān)。 電動車的后輪，是牽引電動機的主動輪。設(shè)電動車的質(zhì)量為 2m ，作用在該輪對上的力見圖 22。 M 為牽引電動機傳遞到該輪上的轉(zhuǎn)矩； F 為運行阻力， 0N 為地面的支持力。將轉(zhuǎn)矩 M 用一個作用在輪軌接觸點和輪心的等效力偶代替，則力偶的大小 11F 為： 11 2MF D? 式 （ ） 當輪胎接觸點處的 maxfFF? 時，摩擦 fF 與力偶力 11F 總是大小相等方向相反，車輪在 C 點處無滑移，在輪心處 F 的作用下，車輪以 C 點為瞬心，向前滾動前進。輪心處 F 11 力，即為一個輪上的牽引力， 11F 與阻力 F 平衡。 圖 22 電動車 牽引力分析 若 maxfFF? 時，車輪在 C點受力不平衡，車輪將克服路面的摩擦阻力畢業(yè)設(shè)計（論文） 四輪環(huán)保電瓶車的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 19 空轉(zhuǎn)而不前進。 實際上，由于車輪的圓度誤差不均與磨損以及軌面狀況等因素的影響，車輪在 C點處不可能保持理想的無滑動滾動、免不了 有 滑移。為考慮這一因素影響，將摩擦系數(shù)值取低一點。理論上把這個系數(shù)稱為粘著系數(shù)；車輪與路面之間的摩擦力相應得稱為粘著力；這種牽引方式稱為粘著牽引。 表 22 不同路面狀況的粘著系數(shù) ? 路面特征 粘著系數(shù) ? 全新堅硬的柏油、混泥土（干） 柏油路面（濕） 混泥土路面（濕） 泥土路面（干） 泥土路面（濕） 松沙路面 冰面 影響粘著系數(shù)的因素很多，其中主要有： 車輪與路面的狀態(tài) 帶有花紋的輪面或干燥的路面，粘著系數(shù)較大，路面潮濕，有冰、血、霜或油垢的路面粘著系數(shù)較小。 運行速度的高低 隨著運行速度增加 ,加劇了車輪與路面的縱向和橫向的滑動及機車振動，粘著系數(shù)減小。 電動車特性的差異，車輪直徑的大小不同，各車輪間的負載分布不均、電動機的分布等都對粘著系數(shù)有影響。參考文獻 [27]得到表 22。 、電動車的動力性能 電動車因為以蓄電池存儲的電能為能量來源，所以衡量電動車性能的畢業(yè)設(shè)計（論文） 四輪環(huán)保電瓶車的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 20 一項重要指標是最大續(xù)駛里程，而且，電動車采用的是電機驅(qū)動系統(tǒng)，其輸出特性和一般車也不相同。 電動車的電機驅(qū)動系統(tǒng)將蓄電池輸出的電能轉(zhuǎn)化為車輪的旋轉(zhuǎn)動能，從而驅(qū)動電動車運行。它決定了電動車的動力性能，它的能量轉(zhuǎn)化效率也直接影響到電動車的最大行駛里程。由此可見，研究電動車驅(qū)動系統(tǒng)對提高電動車性能具有重要意義。 另外，電動車因為采用電機驅(qū)動系統(tǒng)，可以利用電動機的逆向工作性能，制動時的能量進行回饋，增強其制動性能。 電動車的動力性能值是車在良好路面上直線行駛時由車受到的縱向外力決定的，所能達到的平均行駛速度 [29]。下面介紹車的主要動力性能指標：最高車速、加速時間、最大爬坡度。 車的最高車速：在水平良好的路面上，車所能達到的最高行駛車速。 車的加速時間：常用原地起步加速時間與超車加速時間來表明車的加速能力。原地起步加速時間是指汽車由低檔起步，并以最大的加速度逐步換至最高檔后到預定的距離或預定速度所需的時間。超車加速時間，是指用最高檔由較低車速全力加速到高速所需的時間。 車能爬上的最大的坡度是指用滿載時車在良好路面上的最大爬坡度表示的。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 四輪環(huán)保電瓶車的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 21 、電動車的基本參數(shù)介紹 ：包括動力蓄電池，不包括乘員或裝載質(zhì)量，隨車工具，車載充電器。 ：指物體在單位時間內(nèi)所做的功。功率越大轉(zhuǎn)速越高，車的最高速度也越高，常用最大功率來描述車的動力性能。最大功率一般用馬力或千瓦來表示， 1 馬力等于 。 ：扭矩是使物體發(fā)生轉(zhuǎn)動的力。發(fā)動機的扭矩就是指從曲軸端輸出的力矩。在功率固定的條件下它與發(fā)電機轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系，轉(zhuǎn)速越快扭矩越小，反之越大，它反映了車在一定范圍內(nèi)的負載能力。 （ kg）：車滿載時的總質(zhì)量。 最大裝載質(zhì) 量（ kg）：車在道路上行駛時的最大裝載質(zhì)量。 （ mm）：通過車輛兩車輪的中心，并垂直于車輛縱向?qū)ΨQ平面的二垂線之間的距離。簡單的說，就是車前軸到后軸的距離。 輪距（ mm）：車的左右輪胎面中心線間的距離。 、電動車的 制動系統(tǒng) 、 電動車剎車分類 傳統(tǒng)的電動車只是機械式剎車 ,使很多的能量在不知不覺中浪費 ,而現(xiàn)在我們做的電動車帶有了能量反饋節(jié)約了能量 。 帶有制動能量再生系統(tǒng)電動車的制動過程與傳統(tǒng)的電動車的制動有著不同之處。再生制動力是利用在電磁場中旋轉(zhuǎn)的磁極將會產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩的旋轉(zhuǎn)方向與車輪 行駛 的方向相反，從而產(chǎn) 生 對電動車的制動。但是這種制動方式在遇到緊急情況時將不能應付，因為他不能 在 短時間內(nèi)使 車停下來 。因此在做電畢業(yè)設(shè)計（論文）