太阳能混合动力观光车驱动系统设计.doc

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY毕 业 设 计 说 明 书题目:太阳能混合动力观光车驱动系统设计二级学院（直属学部）： 专业： 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师姓名： 职称： 评阅教师姓名： 职称： 2014 年11月常州工学院毕业设计摘 要太阳能是一种清洁能源，不仅可以部分代替石化燃料，而且可以减少二氧化碳和有害气体的排放，防止地球环境恶化太阳能车尤其适合在环保要求较高的旅游景点使用，可以做到真正的零排放，实现完全意义上的环保毕业设计的主要内容是太阳能混合动力观光车的总体方案设计和驱动系统设计总体方案设计包括：分析给定的技术参数及工作条件，进行调查研究、收集资料，确定个部分的构造型式、主要尺寸及估重，并做布置位置草图；初算整机重心位置、桥负荷、稳定性、牵引性、制动性、机动性等，绘制总体外型尺寸及参数性能图。

驱动系统设计包括：（1）驱动系统传动方案的确定采用单电机集中驱动系统，由减速箱总成、差速器总成及驱动桥组成，驱动电机与减速器主动齿轮直接相连，通过两级减速及差速器，将扭矩传送到左右两个驱动轮电机轴线与车轮轴线平行，因此减速器采用两极圆柱齿轮传动半轴采用全浮式结构，与轮毂用螺钉连接传递转矩桥壳采用组合式结构，一端由轮毂轴承支承在车轮上，另一端与减速器相连2）减速器的设计分配传动比，计算动力和运动参数；按接触强度确定中心距，计算齿轮的主要参数；按扭转强度设计轴的尺寸，按弯扭合成校核轴的强度；减速器箱体的设计；轴承的寿命校核3）半轴、桥壳等零件的结构设计与强度校核关键词：电动车；驱动桥；减速器 目 录第1章 绪论 11.1引言 11.2太阳能电动车的发展趋势 11.3太阳能电动车的组成 11.4太阳能电动车驱动系统组成 1第2章 电动车总体设计 32.1技术参数 32.2构造形式及工作条件 32.3主要参数选择 32.3.1主要尺寸 32.3.2电动车质量 32.3.3电动机参数： 32.3.4轮胎参数 42.3.5传动比计算 42.3.6最大爬坡度计算 42.4核心件参数 42.5总体布置计算 52.5.1各部分质量及重心坐标： 52.5.2空载及满载时重心坐标 52.5.3轴荷分配计算 52.6稳定性计算 62.6.1汽车不纵向翻倒的条件 62.6.2汽车不横向翻倒的条件 62.7最小转弯直径的计算 62.8行程计算 7第3章 双电动机驱动桥设计 83.1驱动系统总体设计 83.2减速器的设计 83.2.1传动比分配 83.2.2运动和动力参数计算 83.2.3齿轮参数计算 93.2.4轴的设计 163.2.5平键的强度校核 173.2.6轴的强度校核 173.2.7轴承的寿命校核 223.2.8减速器箱体的设计 243.3半轴的设计 243.3.1半轴的形式 243.3.2半轴轴径的确定 243.3.3花键的设计和校核 253.3.4半轴连接螺钉强度校核 253.4轮毂的设计 263.4.1轮毂的外形设计 263.4.2轮毂与轮辋的连接螺栓强度校核 263.5驱动桥壳的设计 273.5.1驱动桥壳的结构设计 273.5.2驱动桥壳的强度计算 273.5.3桥壳与减速器连接螺钉强度校核 293.6轮毂轴承的寿命计算 29致 谢 31参考文献 32常州工学院毕业设计第1章 绪论1.1引言伴随着21世纪的到来，由于降低公害、安全节能及新颖化的社会要求，汽车技术在不断引入以新材料、电子技术为基础的新技术过程中取得巨大的进步。

汽车能源利用效率、有害物排放、车用新能源的开发和利用等问题，近年来一直受到各国政府、专家和公众的关注人们投入巨额资金和大量人力研究更加清洁的汽车，寻找更加洁净的，可持续利用的替代能源使用最清洁、最丰富的能源一太阳能作为燃料的太阳能电动车诞生了，它已成为当前世界各发达国家竞相研究开发的前沿项目1.2太阳能电动车的发展趋势太阳光能变为电能，是利用太阳能的一条重要途径太阳能属于清洁能源，绿色环保，绝无污染，取之不尽，用之不竭对太阳能的直接利用，代表了人类文明发展的新水平，有利于人类社会的可持续发展因此太阳能电动车被人类称之为“未来汽车’电动汽车是最近这些年来世界各大汽车厂竞相开发的项目，因为清洁环保汽车一直是人们追求的目标随着人类对地球升温的担心和大气污染的日益加重，人们对太阳能的关心越来越增长1.3太阳能电动车的组成太阳能电动车是指利用太阳能电池的光伏特性将太阳能转化为电能，并利用该电能作为能源驱动行使的汽车它由驱动桥、转向系、制动系、车架、车身、太阳能电池板、蓄电池、驱动电机和电控系统等组成电动汽车的驱动桥处于传动系的末端，它的基本功用是增大由传动器传来的转矩，将转矩分配给左右驱动车轮，并使左右驱动车轮具有汽车行驶运动学所要求的差速功能；同时，驱动桥还要承受作用于路面和车架之间的铅垂力、纵向力和横向力。

转向系的功用是改变汽车的行驶方向和保持汽车稳定的直线行驶汽车一般采用前轮转向转向系的主要组成机构包括：转向盘、转向器、转向传动杆系等制动系是用来强制汽车减速或停车，并可使汽车在坡道上停放的装置为保证汽车在紧急情况下可靠的制动，应有两套独立的制动系统，其中一种是用机械方式传递其操纵力的制动系的主要组成机构包括：制动踏板、驻车制动杆、车轮制动器等车身包括驾驶室和各种形式的车厢，用以容纳驾驶员、乘客和装载货物太阳能电池置于车身表面，主要由半导体硅制成，在被光照射以后，由于其吸收光能，激发出电子和空穴，从而产生电动势，如果接上负载，就形成电流；再通过MPPT（最大功率跟踪）装置给电机和蓄电池提供能量，实现太阳能转换为电能1.4太阳能电动车驱动系统组成一般的汽车结构中，驱动桥包括减速器、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件根据其齿轮类型、主动齿轮和从动齿轮的安置方法以及减速方式的不同，减速器的结构形式也不同减速器的传动比、驱动桥的离地间隙和计算载荷是减速器设计的原始数据，要在总体设计时就确定由于发动机在汽车上是纵向安置的，减速器将用来改变转矩的传递方向为了使汽车有足够的牵引力和适当的最高车速，减速器进行增大转矩、降低转速的变化。

差速器用来解决左右车轮间的转矩分配问题和差速要求当汽车转弯或在不平路面上行驶时，左右车轮在同一时间内所滚动的行程是不一样的，因此其转速也应不同因此，要求驱动桥在传递转矩给左右车轮的同时，能使它们以适应上述运动学要求的不同角速度旋转，这一要求是由差速器来实现的装有差速器的汽车，当左右齿轮与地面的附着系数不同且一个驱动车轮滑转而失去牵引力时，另一个附着好的驱动车轮也将丧失牵引功能驱动车轮的传动装置的功用在于将转矩由差速器半轴齿轮传到驱动车轮对转向驱动桥，则必须在驱动车轮的传动装置中安装等速万向节，对于非转向驱动桥来说，驱动车轮的传动装置也要用万向节传动如果驱动车轮不是转向轮，则车轮直接由连接差速器和轮毂的半轴来驱动，这时半轴将差速器半轴齿轮与轮毂连接起来在装有轮边减速器的驱动桥上，轮边减速器的主动齿轮与半轴齿轮以半轴连接桥壳起着支撑汽车荷重的作用，并将载荷传递给车轮，作用在车轮上的牵引力、制动力等力都是通过桥壳传到车架上因此，桥壳既有承载作用，又有力的传递，同时还是减速器、差速器、半轴的外壳在汽车行使过程中，桥壳承受繁重的载荷因此，桥壳既要结构简单，降低成本以及方便拆装维修，又要考虑在动载荷下有足够的强度和刚度。

轮胎与车轮支撑汽车质量，并承受路面的各种反力，如驱动力和制动力，在汽车转弯时，还要承受侧向力以及吸收汽车行使时产生的动载荷和振动车轮由轮辋和轮辐组成轮胎装在轮辋上，轮辐用轮胎螺栓固定在轮毂上轮辋是轮胎安装的基础，既要支撑轮胎，又要保证轮胎拆卸方便第2章 电动车总体设计2.1技术参数额定载人数 4～6人总质量 约1000 kg最大行驶速度V行 30km/h 最大爬坡度（满载） 10%最小离地间隙δ 150mm最小转弯半径Rmin 4500mm最大制动距离 6m自重 576 kg蓄电池电压 48V电控 Acl/48/1802.2构造形式及工作条件电动车形式：后置后驱电动车动力：蓄电池组—直流串励电动机驱动额定电压：48V工作场所：旅游景点路面条件：沥青或混凝土路面2.3主要参数选择2.3.1主要尺寸总长a=3200mm，总宽w=1600mm，总高h=1900mm，轴距L=（54%~60%）a代入数据，取整为2000mm, 轮距B=0.75L+100(±80) 代入数据，取整为1350mm, 前悬L=450mm,后悬L=700mm，最小离地间隙150mm2.3.2电动车质量座位数：4座，整车质量=人均整备质量 座位数=96 5=480kg，参考同类车取 600kg；总质量取整为1000 kg 。

2.3.3电动机参数：最大功率P=（V+V） （2-1）=(30+30)=1.56kw其中：传动效率0.9，g重力加速度，滚动阻力系数0.0165，C空气阻力系数0.65，A汽车正面投影面积，m汽车质量取 安全裕量系数为1.1，则电机最大功率应为2.18kW，根据电机资料，以最接近原则选取2.2kW的串励直流电机，其额定转速为，额定转速时的扭矩为； 2.3.4轮胎参数直径工作半径，单边宽最大承载437kg，胎压0.3MPa；2.3.5传动比计算==9.15 （2-2）式中： 为汽车的最高车速； 是最高车速时发动机的转速； 为车轮的滚动半径2.3.6最大爬坡度计算= （2-3） =46.6 =36.6Km最大牵引力F= （2-4） = =118Kg－=－0.0165 =11.8%>10%，故满足设计要求。

2.4核心件参数铅酸蓄电池：DC 48V，160Ah，外形尺寸 522mm 240mm 242mm，重量 260kg；电动机： 2.2kW，DC 48V，56A，2800r/min，重量 26kg;太阳能电池板：多晶硅材料，最大转换效率 ,最大输出功率约470W，外形尺寸 2200mm 1650mm 50mm，重量。