【正文】 maxins?LR?34 / 49 圖 轉(zhuǎn)彎示意圖 汽車轉(zhuǎn)彎時如圖 ，前后輪都會產(chǎn)生側(cè)偏角。轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的梯形機(jī)構(gòu)底角為：176。當(dāng)轉(zhuǎn)向輪獨(dú)立懸掛時，每個轉(zhuǎn)向輪分別相對于車架作獨(dú)立運(yùn)動，因而轉(zhuǎn)向橋必須是斷開式的。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、質(zhì)量輕，剛性大，轉(zhuǎn)向靈敏，制造容易，成本低，正、逆效率都較高，而且省略了轉(zhuǎn)向搖臂和轉(zhuǎn)向直拉桿，使轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)簡化，因此它在轎車上得到了廣泛地應(yīng)用。它主要由轉(zhuǎn)向器殼體、轉(zhuǎn)向齒輪、齒條傳動副等組成?，F(xiàn)代汽車經(jīng)常在良好的路面上行駛故多采用可逆式轉(zhuǎn)向器（可逆式轉(zhuǎn)向器有利于汽車轉(zhuǎn)向結(jié)束后轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤的自動回正，但也能將壞路面對車輪的沖擊力傳到轉(zhuǎn)向盤，發(fā)生“打手”現(xiàn)象）目前在汽車上廣泛采用的有齒輪齒條式、循環(huán)球齒條齒扇式以及循環(huán)球曲柄指銷式幾種。目前國內(nèi)外生產(chǎn)的許多車型在轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)中采用了萬向轉(zhuǎn)動裝置（包括轉(zhuǎn)向萬向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動軸） ，只要適當(dāng)改變轉(zhuǎn)向萬向轉(zhuǎn)動裝置的幾何參數(shù)，便可滿足各種變型車的總布置要求，有助于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器等部件的通用化和系列化。工作原理：當(dāng)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，通過轉(zhuǎn)向軸及轉(zhuǎn)向軸帶動轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)動副，使轉(zhuǎn)向搖臂前后擺動，再通過轉(zhuǎn)向直拉桿和轉(zhuǎn)向節(jié)臂使左轉(zhuǎn)向節(jié)及裝在其上的轉(zhuǎn)向輪繞主銷偏轉(zhuǎn)。在設(shè)計微型電動車時為求其結(jié)構(gòu)簡單操縱輕便減少整車質(zhì)量故我在設(shè)計微型純電動車時采用簡單的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。32 / 49 微型純電動車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可按轉(zhuǎn)向能源的不同分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩大類。美國克萊斯勒和通用汽車分司分別認(rèn)為，上、下擺臂長度之比取0．7和0．66為最佳。設(shè)計汽車懸架時，希望輪距變化要小，以減少輪胎磨損，提高其使用壽命，因此應(yīng)選擇l2／l1在0．6附近；為保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性，希望前輪定位角度的變化要小，這時應(yīng)選擇l2／。圖中的Z—δ和Z—γ分別為車輪外傾角和主銷內(nèi)傾角隨車輪跳動的特性曲線。其中Z—By(1/2輪距)為車輪接地點在橫向平面內(nèi)隨車輪跳動的特性曲線。另一方面也是為了得到理想的懸架運(yùn)動特性?，F(xiàn)代轎車所用的雙橫臂式前懸架，一般設(shè)計成上橫臂短、下橫臂長。此圖適用于軸距2．8～3．2m，質(zhì)心高為0．58～0．6m的轎車。)確定f1，然后找到相應(yīng)的ηd，求出主銷后傾角變化率(推薦懸架每壓縮lOmm時為10′一40′)． 如超出范圍，即重新選β1，直至達(dá)到要求為止。運(yùn)用此圖的步驟如下：先根據(jù)設(shè)計的允許前俯角(在0．5g時為1176。 為了綜合1上述要求，選擇恰當(dāng)?shù)目骨案┙牵瑖庖迅鶕?jù)設(shè)計經(jīng)驗制定出一套列線圖。一+2176。但主銷后傾角變得太大時，會使支承處反力矩過人，同時使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對側(cè)向力十分敏感，易造成車輪擺振或轉(zhuǎn)向盤上力的30 / 49變化。至于采取哪種方案為好，要和上、下橫臂在縱向平面內(nèi)的布置一起考慮。如車輪上跳、下橫臂斜置角αl為正、上橫臂斜置角α2為負(fù)值或零值時，主銷后傾角隨車輪的上跳而增大。為正，而上橫臂軸N—N的斜置角α2則有正值、零值和負(fù)值三種布置方案，、b、c所示。一般規(guī)定，軸線前端遠(yuǎn)離汽車縱軸線的夾角為正，反之為負(fù)，與汽車縱軸線平行者，夾角為零。29 / 49 上下橫臂在橫向平面內(nèi)的布置方案 3．水平面內(nèi)上、下橫臂動軸線的布置方案 上、下橫臂軸線在水平面內(nèi)的布置方案有三種。 ，第第5方案的λ變化規(guī)律為壓縮行程λ減小，拉伸行程λ增大，這與所希望的規(guī)律正好相反，因此不宜用在汽車前懸架中；第3方案雖然主銷后傾角的變化最小，但其抗前俯的作用也小，所以現(xiàn)代汽車中也很少采用；第6方案的主銷后傾角變化規(guī)律是比較好的，所以這三種方案在現(xiàn)代汽車中被廣泛采用。各匹配方案中ββ2角度的取值見圖注，其正負(fù)號按右手定則確定。六種可能布置方案的主銷后傾角λ值隨車輪跳動的曲線。綜上所述我所設(shè)計的微型純電動車的前懸架采用雙橫臂式懸架，而后懸架采用單斜臂式獨(dú)立懸架。單斜臂式獨(dú)立懸架兼有單橫臂和單縱臂式獨(dú)立懸架的優(yōu)點。通常這個角度小于 45 度適當(dāng)?shù)剡x擇夾角 θ，可以調(diào)整輪距、車輪傾角、前束等，使之變化最小。 。目前，汽車上廣泛采用上下臂不等長的雙橫臂式獨(dú)立懸架（主要用于前懸架）和麥弗遜式獨(dú)立懸架。麥弗遜式懸架也稱滑柱連桿式懸架，可看作是燭式懸架的改進(jìn)型，由于增加了橫擺臂改善了滑動立柱的受力狀況。不等長的雙橫臂式獨(dú)立懸架多應(yīng)用于轎車前輪上。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)形式 雙橫臂式 單橫臂式側(cè)傾中心高度 比較低 比較高車輪相對車身跳動時車輪定位參數(shù)的變化車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角均有變化車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角變化大輪距變化小，故輪胎磨損速度慢變化大，故輪胎磨損速度快懸架側(cè)傾角剛度 較小，需要用橫向穩(wěn)定器 較大，可不裝橫向穩(wěn)定器橫向剛度 橫向剛度大占用空間尺寸 占用較多的空間 占用較小的空間其他結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，前懸架用的多結(jié)構(gòu)簡單、成本低、前懸架架用的少導(dǎo)向機(jī)構(gòu)形式 單縱臂式 單斜臂式側(cè)傾中心高度 比較低 居單橫臂式和單縱臂式之間車輪相對車身跳動時車輪定位參數(shù)的變化主銷后傾角變化大 有變化輪距 不變 變化不大26 / 49懸架側(cè)傾角剛度較小，需要裝橫向穩(wěn)定器居單橫臂式和單縱臂式之間橫向剛度 橫向剛度小 橫向剛度較小占用空間尺寸 幾乎不占用高度空間其他 結(jié)構(gòu)簡單，成本低導(dǎo)向機(jī)構(gòu)形式 麥弗遜式 扭轉(zhuǎn)梁隨動臂式側(cè)傾中心高度 比較高 比較低車輪相對車身跳動時車輪定位參數(shù)的變化變化小 左、右輪同時跳動時不變輪距 變化很小 不變懸架側(cè)傾角剛度較大，可不裝橫向穩(wěn)定器橫向剛度 橫向剛度大占用空間尺寸 占用的空間小其他結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，乘用車商用的較多結(jié)構(gòu)簡單，用于發(fā)動機(jī)前置前驅(qū)乘用車的后懸架由上表及查閱同類資料可知采用單橫臂式獨(dú)立懸架用于轉(zhuǎn)向輪時，會使主銷內(nèi)傾角和車輪外傾角發(fā)生較大的變化，對于轉(zhuǎn)向操縱有一定的影響，故目前在前懸架中很少采用。因此，懸架占用的空間尺寸也用來作為評價指標(biāo)之一。25 / 49不同類型的懸架占用的空間尺寸不同，占用橫向尺寸大的懸架影響發(fā)動機(jī)的布置和從車上拆裝發(fā)動機(jī)的困難程度。橫向剛度 懸架的橫向剛度影響操縱穩(wěn)定性。懸架側(cè)傾角剛度 當(dāng)汽車作穩(wěn)態(tài)圓周行駛時，在側(cè)向力的作用下，車廂繞側(cè)傾軸線轉(zhuǎn)動，并將此轉(zhuǎn)動角度稱之為車廂側(cè)傾角。車輪定位參數(shù)的變化 車輪相對車身上下跳動時，主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、車輪外傾角及車輪前束等定位參數(shù)會發(fā)生變化。側(cè)傾中心位置高，它到車身質(zhì)心的距離縮短，可使側(cè)向力臂及側(cè)向力矩小些，車身的側(cè)傾角也會減小。評價時常從以下幾個方面進(jìn)行：側(cè)傾中心高度 汽車在側(cè)向力的作用下，車身再通過左、右車輪中心的橫向垂直平面內(nèi)發(fā)生側(cè)傾時，相對于地面的瞬時轉(zhuǎn)動中心，稱為側(cè)傾中心。獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)形式分析獨(dú)立懸架又分為雙橫臂式、單橫臂式、雙縱臂式、單縱臂式、單斜臂式、麥弗遜式和扭轉(zhuǎn)梁隨動臂式等幾種類型。獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，維修不便。以上優(yōu)點使獨(dú)立懸架廣泛地被應(yīng)用在現(xiàn)代汽車上，特別是轎車的轉(zhuǎn)向輪普遍采用了獨(dú)立懸架。3） 采用斷開式車橋，發(fā)動機(jī)總成的位置便可降低和前移，使汽車質(zhì)心下降，提高了汽車的行駛穩(wěn)定性。在道路條件和車速相同時，非簧載質(zhì)量越小，則懸架所受到的沖擊載荷也越小。獨(dú)立懸架具有以下優(yōu)點：1） 在懸架彈性元件一定的變形范圍內(nèi)，兩側(cè)車輪可以單獨(dú)運(yùn)動，而互不影24 / 49響，這樣在不平道路上行駛時可減少車架和車身的振動，而且有助于消除轉(zhuǎn)向輪不斷偏擺的不良現(xiàn)象。隨著高速公路網(wǎng)的發(fā)展，促使汽車速度不斷提高，使得非獨(dú)立懸架已不能滿足汽車行駛平順性和操縱穩(wěn)定性等方面提出的要求。另外。前后懸架均采用縱置鋼板非獨(dú)立懸架的汽車轉(zhuǎn)向行駛時，內(nèi)側(cè)懸架處于減載而外側(cè)懸架處于加載狀態(tài)，結(jié)果與懸架固定連接的車橋的軸線相對汽車縱向中心線偏轉(zhuǎn)一角度α。2）獨(dú)立懸架其結(jié)構(gòu)特點是車橋做成斷開的，每一側(cè)的車輪可以單獨(dú)地通過彈性懸架與車架連接，兩側(cè)車輪可以單獨(dú)跳動，互不影響。汽車懸架可分為兩大類：非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架。它的功用是把路面作用于車輪上的垂直反力（支承力） 、縱向反力、 （驅(qū)動力和制動力）和側(cè)向反力以及這些反力所造成的力矩都要轉(zhuǎn)遞到車架上，以保證汽車的正常行駛。 4) 實現(xiàn)汽車底盤系統(tǒng)的電子化、主動化。3) 對車輪采用制動能量回收系統(tǒng)，則可大大提高汽車能量利用效率，且與采用單電動機(jī)驅(qū)動的電動汽車相比，其能量回收效率也獲得顯著增加。這種驅(qū)動系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車驅(qū)動系統(tǒng)相比有以下特點： 1) 傳動系統(tǒng)得到減化，整車質(zhì)量大大減輕。 車輪獨(dú)立驅(qū)動技術(shù)的特點 電動汽車車輪獨(dú)立驅(qū)動系統(tǒng)是利用獨(dú)立控制的電動機(jī)分別驅(qū)動汽車的車輪，車輪之間沒有機(jī)械傳動環(huán)節(jié)。而車輪獨(dú)立驅(qū)動技術(shù)（即采用輪轂電機(jī)的電動輪）則可使電動汽車底盤實現(xiàn)電子化，主動化，大大提高電動汽車的性能。這種布置難以充分發(fā)揮電動汽車的優(yōu)勢。經(jīng)過近些年的發(fā)展，電動汽車技術(shù)日趨成熟，部分產(chǎn)品已進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用如 Toyota Prius。與輪邊電機(jī)方式相比，輪轂電機(jī)方式具有明顯的優(yōu)點，主要包括：（1）可以完全省略傳動的傳動裝置，整體動力利用效率大大提高；（2）輪轂電機(jī)使得整車總布置可以采用扁平化的底盤結(jié)構(gòu)型式，車內(nèi)空間和布置自由度得到極大的改善；（3）車身上幾乎沒有大功率的運(yùn)動部件，整車的振動和噪聲舒適性得到極大改善；（4）輪轂電機(jī)方式便于實現(xiàn)四輪驅(qū)動驅(qū)動型式，有利于極大改善整車的動力性能；（5）輪轂電機(jī)作為執(zhí)行元件，利用響應(yīng)速度快和準(zhǔn)確的優(yōu)點便于實現(xiàn)包括線控驅(qū)動、線控制動以及線控整車動力學(xué)控制在內(nèi)的整車動力學(xué)集成控制，提高整車的主動安全性。但是，安裝在車身上的電機(jī)對整車總布置的影響很大，尤其是在后軸驅(qū)動的情況下。所謂輪邊電機(jī)方式是指每個驅(qū)動車輪由單獨(dú)的電機(jī)驅(qū)動，但是電機(jī)不是集成在車輪內(nèi)，而是通過傳動裝置（例如傳動軸）連接到車輪。但是，分散電機(jī)驅(qū)動方式具有以下缺點：（1）為滿足各輪運(yùn)動協(xié)調(diào)，對多個電機(jī)的同步協(xié)調(diào)控制要求高；22 / 49（2）電機(jī)的分散安裝布置提出了結(jié)構(gòu)布置、熱管理、電磁兼容以及振動控制等多方面的技術(shù)難題。缺點是：（1）傳動鏈長，傳動效率低；（2）通常要求使用高轉(zhuǎn)速大功率電機(jī)，對電機(jī)性能要求高。輪轂電機(jī)系統(tǒng)特點分析通常，電動汽車采用集中電機(jī)驅(qū)動的動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式。對于內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的汽車，需要通過多級變速箱來近似實現(xiàn)理想的汽車驅(qū)動特性，如圖 所示。因此相同的底盤結(jié)構(gòu)只需更換不同功率的輪轂電機(jī)，即可獲得不同的整車動力性能。為了提高輪轂電機(jī)的外形通用性，考慮在一定功率范圍內(nèi)的輪轂電機(jī)采用相同的外形結(jié)構(gòu)。20 / 49 圖 TM4 一體化輪轂電機(jī)系統(tǒng)同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院在 2022 年、2022 年和 2022 年分別推出了采用輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的四輪驅(qū)動燃料電池微型電動汽車動力平臺“春暉一號”和“春暉二號”，兩者均采用四個低速永磁直流無刷輪轂電動機(jī)直接驅(qū)動，匹配相應(yīng)的盤式制動器。該一體化輪轂電機(jī)系統(tǒng)的永磁無刷直流電動機(jī)的額定功率為，峰值功率可達(dá)到 80kw，峰值扭矩為 670Nm，額定轉(zhuǎn)速為 950rpm，最高轉(zhuǎn)速為 1385rpm，而且額定工況下的平均效率可達(dá)到 %。19 / 49 圖 KAZ 一體化輪轂電機(jī)系統(tǒng)法國 TM4 公司設(shè)計制造的一體化輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)如圖 所示。圖 為 KAZ 的前、后輪轂電機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。為了18 / 49使電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速符合車輪的實際轉(zhuǎn)速要求，KAZ 的輪轂電機(jī)系統(tǒng)匹配了一個傳動比為 的行星齒輪減速機(jī)構(gòu)。2022 年，最新推出了以鋰電池為動力源，采用 8 個大功率交流同步輪轂電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動的電動大轎車 KAZ，最高時速達(dá)到 311km/h。1996 年，該小組聯(lián)合日本國家環(huán)境研究所研制了采用輪轂電機(jī)驅(qū)動的后輪驅(qū)動電動汽車 ECO，輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)選用永磁直流無刷電動機(jī)，額定功率為 ，峰值功率為 20kw，并配速比為 1：5 的行星齒輪減速機(jī)構(gòu)。 國內(nèi)外典型輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)日本慶應(yīng)義塾大學(xué)環(huán)境信息學(xué)部清水浩教授領(lǐng)導(dǎo)的電動汽車研究小組在過去的十幾年中，一直以基于輪轂電機(jī)的全輪驅(qū)動電動汽車為研究對象，至今已試制了五種不同型式的樣車。輪轂電機(jī)的電機(jī)類型分為永磁、感應(yīng)、開關(guān)磁阻式。電機(jī)應(yīng)用類型與特點分析輪轂電機(jī)系統(tǒng)的驅(qū)動電機(jī)按照電機(jī)磁場的類型分為徑向磁場和軸向磁場兩種類型。由于電動機(jī)電制動容量的存在，往往可以使制動器的設(shè)計容量可以適17 / 49當(dāng)減小。輪轂電機(jī)動力系統(tǒng)由于電機(jī)電制動容量較小，不能滿足整車制動效能的要求，通常需要附加機(jī)械制動系統(tǒng)。圖所示為兩種結(jié)構(gòu)形式的輪轂電機(jī)。16 / 49圖 輪轂電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式高速內(nèi)轉(zhuǎn)子的輪轂電機(jī)具有較高的比功率，質(zhì)量輕，體積小，效率高，噪聲小，成本低；缺點是必須采用減速裝置，使效率降低，非簧載質(zhì)量增大，電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速受線圈損耗、摩擦損耗以及變速機(jī)構(gòu)的承受能力等因素的限制。為了獲得較高的功率密度，電機(jī)的轉(zhuǎn)速通常高達(dá) 10000r/min。通常，外轉(zhuǎn)子型采用低速外傳子電機(jī)，電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速在 1000－1500r/min 左右，無任何減速裝置，電機(jī)的外傳子與車輪的輪輞固定或者集成在一起，車輪的轉(zhuǎn)速與電機(jī)相同。輪轂電機(jī)動力系統(tǒng)根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)子型式主要分成兩種結(jié)構(gòu)型式：內(nèi)轉(zhuǎn)子型和外轉(zhuǎn)子型。代表車型比亞迪汽車公司的純電動汽車 ET。采用輪毅驅(qū)動電動機(jī)驅(qū)動，電動機(jī)可以裝在電動汽車的車輪輪毅中，直接驅(qū)動電動汽車的驅(qū)動輪，蓄電池可以布置在車身底部，或者布置在行李倉內(nèi)，如圖。 微型電動車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)