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純電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文-文庫(kù)吧資料

2025-07-03 16:30本頁(yè)面
  

【正文】 圖55垂直面彎矩圖齒輪中間剖面右側(cè)彎矩合成彎矩圖,如圖56所示。圖53軸承垂直面受力圖(3)畫出水平面彎矩圖和垂直面彎矩圖齒輪中間剖面左側(cè)水平彎矩為 (5 9)齒輪中間剖面右側(cè)水平彎矩為 (5 10)水平面彎矩圖見圖54。圖51小齒輪軸的結(jié)構(gòu)圖(1) 計(jì)算齒輪受力轉(zhuǎn)矩 (5 1)圓周力 (5 2)徑向力 (5 3)軸向力 (5 4)(2)計(jì)算軸承支反力水平面 (5 5) (5 6)水平面軸承受力如圖52所示。 (455) (4 56)查圖419,得= 結(jié)論:輪齒彎曲疲勞承載能力足夠。取載荷系數(shù)K=查齒寬系數(shù)查表411,硬齒面取初選,則 (4 46) (4 47)查圖416,得兩輪復(fù)合齒形系數(shù)為由于,將齒輪3參數(shù)代入計(jì)算,于是由表410取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),則 (4 48)取中心距則 (4 49) (4 50)齒輪圓周速度 (4 51)查表49,并考慮該齒輪傳動(dòng)用途,選擇7級(jí)精度。因此,本齒輪傳動(dòng)可按輪齒的彎曲疲勞承載能力進(jìn)行設(shè)計(jì),確定主要參數(shù),再驗(yàn)算齒面接觸疲勞承載能力。 根據(jù)小齒輪齒面硬度58HRC,大齒輪齒面硬度58HRC,按圖46ME曲線查得齒面接觸疲勞極限應(yīng)力如下:。查表44, ;查圖49,;齒輪傳動(dòng)嚙合寬度 (4 31)取 (4 32)查表46,查表45,=,減速器軸剛度較大,=; (4 33) (4 34)區(qū)域系數(shù)查圖413,標(biāo)準(zhǔn)齒輪;彈性系數(shù)查表48,;;因?yàn)樾↓X輪的許用齒面接觸疲勞應(yīng)力值較小,故將代入,于是結(jié)論:齒面接觸疲勞強(qiáng)度足夠。設(shè)計(jì)式為: (4 22)確定計(jì)算載荷小齒輪轉(zhuǎn)矩 (4 23) (4 24)查表47初選,考慮本齒輪傳動(dòng)是斜齒圓柱齒輪傳動(dòng),電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),載荷有輕微沖擊,軸承相對(duì)齒輪不對(duì)稱布置。根據(jù)圖47ME曲線查得輪齒彎曲疲勞極限應(yīng)力如下:根據(jù)圖48a查得接觸壽命系數(shù)為:根據(jù)圖48b查得彎曲壽命系數(shù)為:其中: (4 16) (4 17)再查43,取安全系數(shù)如下:,于是 (4 18) (4 19) (4 20) (4 21)、確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 由于要設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)是封閉在減速器箱體內(nèi)的,屬閉式傳動(dòng),且為硬齒面齒輪,最大可能的失效是齒根疲勞折斷;也可發(fā)發(fā)生齒面疲勞。(一) 高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算、熱處理方法并確定許用應(yīng)力參考表41初選材料 小齒輪:17CrNiMo6,滲碳淬火,齒面硬度54~62HRC; 大齒輪:17CrNiMo6,滲碳淬火,齒面硬度54~62HRC。第一、二、三軸所用圓錐滾子軸承型號(hào)分別為302030206和30207。3. 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 (4 10) (4 11) (4 12). 軸直徑的初算和軸承的初步選擇軸徑的初步選擇初選軸的材料為40Cr。因此,此處可使 . 主減速器齒輪的基本設(shè)計(jì)[17] [20] [21] [22]. 軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算1. 各軸轉(zhuǎn)速 (4 4) (4 5) (4 6)式中,為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。因,,則: (4 2)因,故: (4 3)當(dāng)時(shí),A取得最小值,減速器結(jié)構(gòu)最為緊湊??倐鲃?dòng)比為,設(shè)齒輪分度圓直徑依次為,且。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為時(shí),汽車達(dá)到經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速, ,汽車以此速度勻速行駛時(shí),續(xù)駛里程為 (3 13). 電池組參數(shù)的選擇已知:整車電壓: 單位質(zhì)量容量:?jiǎn)挝焕锍滔模阂螅豪m(xù)駛里程:則,電池充滿后的總能量為 (3 14)取 能量源的容量為 (3 15)電池重量為 (3 16)中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第四章 主減速器的基本設(shè)計(jì)第四章 [17]。電動(dòng)汽車在平均車速下,克服行駛阻力的單位里程消耗的能量為: (3 11)則 續(xù)駛里程。3) 加速時(shí)間計(jì)算及加速度倒數(shù)曲線,見圖35a、圖35b、圖35c。2) 爬坡度曲線,見圖34。. 動(dòng)力性分析驅(qū)動(dòng)力: (3 5)行駛速度: (3 6)行駛阻力計(jì)算如下:滾動(dòng)阻力: (3 7)空氣阻力: (3 8)爬坡度: (3 9)加速度: (3 10)1) 驅(qū)動(dòng)力—行駛阻力平衡圖,見圖33。圖31電動(dòng)機(jī)功率特性曲線電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性曲線,見圖32。初步確定電動(dòng)機(jī)的基本技術(shù)指標(biāo),如表32所示。. 驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)確定由上可知,電機(jī)的最大功率為16kW。驅(qū)動(dòng)輪應(yīng)提供的最大功率要滿足車輛起動(dòng)、加速、最高車速、最大爬坡度的綜合要求。表31是電驅(qū)動(dòng)性能和動(dòng)力性能匹配計(jì)算的參數(shù)選擇。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 電驅(qū)動(dòng)性能和動(dòng)力性能匹配計(jì)算第三章 電驅(qū)動(dòng)性能和動(dòng)力性能匹配計(jì)算電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配不僅要根據(jù)給定的車型、預(yù)期性能和目標(biāo)工況,而且要根據(jù)基本的控制策略,在保證整車動(dòng)力性的前提下,以經(jīng)濟(jì)性為主要目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算[31]。該系統(tǒng)非常適合作為前輪驅(qū)動(dòng)裝置,對(duì)于電動(dòng)車輛而言,轉(zhuǎn)彎時(shí)采用前輪驅(qū)動(dòng)比后輪動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)效率可以提高20%以上,能夠充分利用電動(dòng)車輛的車載能量,提高續(xù)駛里程,節(jié)約成本[30];此外,還可以利用傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車輛的車身結(jié)構(gòu),在對(duì)傳統(tǒng)前置前驅(qū)內(nèi)燃機(jī)車輛進(jìn)行改裝時(shí),原則上只要移除現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),用所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行替換即可。圖25車橋總體方案示意圖綜上所述,最終方案如圖25所示,采用兩臺(tái)永磁同步電機(jī)作為動(dòng)力源,依靠?jī)商诇p速齒輪組分別進(jìn)行減速,用短半軸驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn),以高能量鋰離子動(dòng)力電池作為電源。圖22雙電機(jī)整體驅(qū)動(dòng)橋式圖23直接驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)輪圖24帶輪邊減速器式電動(dòng)輪 上述三種方案各具優(yōu)缺點(diǎn),由于此車橋的設(shè)計(jì)只對(duì)匹配車型進(jìn)行小范圍的改動(dòng),電驅(qū)動(dòng)車橋性能和基型轎車驅(qū)動(dòng)車橋保持兼容性(傳動(dòng)軸及車輪部分基本不變),所以選擇第一種方案。2) 直接驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)輪,如圖23所示。 因此,此設(shè)計(jì)也采用固定速定齒輪減速器。. 電動(dòng)機(jī)的減速裝置通常對(duì)于電動(dòng)汽車的減速裝置分為固定速比和可變速比變速傳功兩種,它們的優(yōu)缺點(diǎn)如下表24所示。單電機(jī)和雙電機(jī)結(jié)構(gòu)的比較如表23所示。單電機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是:由于只用一個(gè)電動(dòng)機(jī),它能最大限度的減小型相應(yīng)的體積、質(zhì)量及成本。在永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)中,由于永磁同步電機(jī)(PMSM)在效率、功率密度和低速轉(zhuǎn)矩方面的突出優(yōu)點(diǎn)使它非常適合應(yīng)用于多電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng),故初步定為永磁同步電機(jī)。雖然感應(yīng)電動(dòng)機(jī)具有體積較小、成本較低、調(diào)速范圍寬、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn),但是由于永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)沒(méi)有傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的電刷和換向器,因此永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)幾乎可與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)競(jìng)爭(zhēng)媲美,而且具有如下優(yōu)點(diǎn):1) 由于電動(dòng)機(jī)由高能永磁材料勵(lì)磁,對(duì)于給定的輸出功率,它的質(zhì)量和體積能夠大大減小,使得功率密度提高;2) 由于轉(zhuǎn)子無(wú)繞組,無(wú)銅損,其效率高于感應(yīng)電動(dòng)機(jī);3) 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱主要集中在定子上,易于采取措施散熱;4) 永磁勵(lì)磁不受制造缺陷、過(guò)熱或機(jī)械損壞的限制,因而可靠性較高;5) 轉(zhuǎn)子電磁時(shí)間常數(shù)小,動(dòng)態(tài)性能好。采用數(shù)字評(píng)分的方法來(lái)比較上述幾種電機(jī)的性能,主要對(duì)電機(jī)的六個(gè)方面的性能加以評(píng)價(jià),每個(gè)性能的得分為15分,表22給出了比較結(jié)果。目前純電動(dòng)汽車普遍采用的電機(jī)主要有直流電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)、永磁同步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)四種,總的發(fā)展趨勢(shì)是由通用電機(jī)向?qū)S秒姍C(jī)發(fā)展,由直流電機(jī)向交流電機(jī)發(fā)展。④電機(jī)的外形尺寸要求盡可能小,質(zhì)量盡可能輕:⑤電機(jī)的可靠性好,耐溫和耐潮性能強(qiáng),能夠在較惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期工作,運(yùn)行時(shí)噪音低,維修方便。②較寬的恒功率范圍,保證純電動(dòng)汽車具有高速行駛的能力,電機(jī)的過(guò)載系數(shù)應(yīng)達(dá)到23倍。車輛行駛的路面工況較復(fù)雜,所以作為純電動(dòng)汽車用的電機(jī)的功率必須要適應(yīng)這種復(fù)雜工況的要求。. 電動(dòng)機(jī)的選擇及布置方案 純電動(dòng)汽車是利用電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的。 在眾多電池中,磷酸鐵鋰電池由于它超常的使用壽命、安全性、大電流快速充放電、耐高溫、大容量、無(wú)記憶效應(yīng)和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),逐漸成為動(dòng)力電池的佼佼者,表21為磷酸鐵鋰動(dòng)力電池性能及與其他電池性能的比較。222圖 21純電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu). 蓄電池的選擇 蓄電池作為電動(dòng)汽車的能量源,要求其具有高的比能量和比功率,滿足車輛動(dòng)力性和續(xù)駛里程的需要,還應(yīng)具有與車輛使用壽命相當(dāng)?shù)难h(huán)壽命、高效率、良好的性能價(jià)格比及免維護(hù)性。圖中,雙線表示機(jī)械連接,粗線表示電氣連接,細(xì)線表示控制連接。能源子系統(tǒng)包括能源及能量管理系統(tǒng)。純電動(dòng)汽車主要由三個(gè)子系統(tǒng)組成:電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。必須重新建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施 為了克服蓄電池充電時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題,需要在停車場(chǎng)或車庫(kù)建設(shè)類似燃油汽車加油站的快速充電站,氫燃料電池汽車則需要解決氫的來(lái)源問(wèn)題和建設(shè)加氫站等設(shè)施。目前實(shí)際使用的電池有鉛酸電池、鎳基電池、常溫鋰電池、金屬空氣電池等,常見的蓄電池比能量的范圍為35~110Wh/kg,而汽油的低熱值為44MJ/kg,可見汽油的能量密度約為蓄電池的110~340倍,即使把電動(dòng)機(jī)的工作效率高于發(fā)動(dòng)機(jī)這一因素考慮在內(nèi),兩者之差也相當(dāng)懸殊。因此,如果我們能綜合廉價(jià)利用廉價(jià)勞動(dòng)力和高新技術(shù)的優(yōu)勢(shì),電動(dòng)汽車的生產(chǎn)成本就會(huì)大大降低。當(dāng)然,除了對(duì)電動(dòng)汽車各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和整車系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化外,我們應(yīng)該努力提高全球的電動(dòng)汽車水平,集中東西方的力量共同解決有關(guān)電動(dòng)車的一些問(wèn)題,尤其是生產(chǎn)成本問(wèn)題?;旌蟿?dòng)力汽車價(jià)格明顯高于同級(jí)別的燃油汽車。. 存在問(wèn)題[1] [4]初始成本高 目前純電動(dòng)汽車的價(jià)格一般為同級(jí)燃油汽車的2~5倍。純電動(dòng)汽車和混合電動(dòng)汽車市場(chǎng)化的速度最終主要取決于它們各自的價(jià)格。 在未來(lái)30年里,純電動(dòng)汽車和混合電動(dòng)汽車都將會(huì)市場(chǎng)化,并且會(huì)占有各自的市場(chǎng)份額。在國(guó)內(nèi),同濟(jì)大學(xué)、北京理工大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、比亞迪汽車公司、北京三環(huán)
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