畢業(yè)設計12座觀光電動車的設計

1、鄭州科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 題 目 12座觀光電動車的設計 學生姓名 何昕 專業(yè)班級 08級機械設計制造及其自動化2班 學 號 200833048 院 （系） 機械工程學院 指導教師(職稱) 完成時間 2012年 5 月 15日 摘 要 汽車已成為當今人類社會不可缺少的工具，是城市居民日常生活的一部分，他可以拉動3.27倍的相關產(chǎn)業(yè)和解決10%左右的社會總勞動力的就業(yè)之一。汽車與人民的緊密度越來越緊，他對人類社會進步產(chǎn)生著巨大的推動作用，世界上汽車保有量也與日俱增。但是汽車的飛速發(fā)展和數(shù)量的日益增多給人類帶來了麻煩，尤其是影響人類可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境污染的問題和出現(xiàn)能源短缺問題。人們開始關注

2、電動汽車，電動汽車可以實現(xiàn)零排放，無污染，無噪聲。所以研究電動汽車勢在必行。本次設計主要研究電動汽車的部分內(nèi)容，包括電動機的選擇，減速器差速器的設計，制動系統(tǒng)的設計四部分內(nèi)容?？偟乃悸肥峭ㄟ^使用變頻調(diào)速電動機調(diào)節(jié)車輪轉(zhuǎn)速，減速器起減速增扭的作用，差速器實現(xiàn)同一軸上的兩輪在轉(zhuǎn)彎時以不同的速度行駛。制動系統(tǒng)是電動汽車不可缺少的一部分，特別是旅游觀光車需要頻繁的啟停，制動系統(tǒng)必須穩(wěn)定且剎車穩(wěn)定。關鍵詞 旅游觀光車/電動汽車/電動機/減速器/差速器/制動器twelve sightsing electric carabstractcars have become such an indispensabl

3、e tool of human society, is the city residents part of daily life, he can pull 3.27 times the related industrial and solve 10% of the total social labour of one of employment. cars and peoples close degree more and more tight, he human society advances to such a vast role, auto possession in the wor

4、ld was growing. but the bus rapid development and increasing the number of brought trouble, especially the impact of human sustainable development of environmental pollution problems and appear energy shortage. people begin to pay close attention to electric cars, electric cars can realize zero emis

5、sions, no pollution, no noise. so the electric car is imperative. the main research electric car design part of the content, including the choice of motor, gear reducer of differential design, braking system design four sections. the idea is through the use of variable frequency speed regulation whe

6、el speed motor, gear reducer increasing the role of the slow twist, differential realize the same shaft two rounds in turning to the different speed. braking system is an indispensable part of the electric car, especially tourism car need frequent rev. stop, braking system must be stable and braking

7、 stability. keywords：tourism car, the electric car ,motor,reducer,differential mechanism,brake 目 錄摘 要iabstractii1 緒論11.1 電動汽車的概念11.2 電動車輛的優(yōu)點11.3 電動汽車的發(fā)展21.4 電動汽車發(fā)展所面臨的問題31.5 電動車輛的主要組成部分42 電動機的選擇43 主減速器的設計63.1 總傳動方案的確定63.2 主減速器傳動方案的確定73.3 減速器主要參數(shù)的確定83.3.1 減速方案83.3.2 確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩93.3.3 主減速器錐齒輪基本參數(shù)的選擇1

8、03.3.4 “格里森”制主減速器錐齒輪強度計算133.4 主減速器錐齒輪材料的選擇154 差速器的設計154.1 差速器齒輪主要參數(shù)的選擇164.1.1 差速器傳遞形式確定164.1.2 行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)的選擇164.1.3 錐齒輪大端端面模數(shù)m為164.1.4 壓力角174.1.5 行星齒輪軸直徑d及支撐長度l174.1.6 差速器齒輪材料選取175 半軸的設計195.1 半軸主要的載荷工況:195.2 半軸計算轉(zhuǎn)矩及桿部直徑195.3 強度校核206 制動系統(tǒng)的設計206.1 概述206.2 盤式制動器主要結(jié)構參數(shù)226.3 制動力矩的計算226.3.1 制動力的計算226.3.2

9、 制動力分配系數(shù)246.3.3 同步附著系數(shù)256.3.4 制動強度和附著系數(shù)利用率266.3.5 最大制動力矩276.4 制動器主要結(jié)構零件設計286.4.1 制動盤286.4.2 制動鉗286.4.3 制動塊286.5 液壓制動驅(qū)動機構的設計計算296.5.1 制動輪缸的設計296.5.2 制動論缸直徑和工作容積的計算296.5.3 制動主缸設計30總 結(jié)31致 謝32參考文獻331 緒論1.1 電動汽車的概念電動車輛是指用電能驅(qū)動電動機作為牽引或行駛的車輛1。由圖1-1可知觀光電動車是電動車輛中特定車的一種。特定車是指在特指的有限活動空間或有某種專用用途的一種小型電動車輛，性能參數(shù)不高但

10、非常適用于某種場合，如高爾夫球場用的高爾夫球場車。1998年美國在舉辦亞特蘭大奧運會時在高爾夫球場投放了250輛專用電動車成為該屆奧運會的一大亮點。我國近幾年在汕頭、武漢、北京、上海、天津等地的公園游覽區(qū)、觀光區(qū)投放的步行街觀光車、公園休閑車等示范車在示范區(qū)受到游客的關注。再如我國近幾年發(fā)展的電動自行車、電動摩托車、電動三輪車深受不求遠行但求靈活方便的人的歡迎也可作為身體行動不便的弱勢群體的行動輔助工具。 電動車輛類型軌道電車無軌電車特定車電動汽車電動火車輕軌電力客車有饋線無軌電車有饋線快速充電客車高爾夫球場車觀光游覽車助動車搬運車純電動汽車混合電動汽車燃料電池電動汽車 圖1-1電動車輛分類圖

11、1.2 電動車輛的優(yōu)點1）可以實現(xiàn)零排放，對環(huán)境友好 以電力作為主要動力，沒有發(fā)動機可以實現(xiàn)零排放2。表1-1 nox排放量比較燃料的種類汽油柴油電力甲醇氫nox排放量（g/mj）0.1130.0560.0470.0190.0220.0220.0422）噪音低 與內(nèi)燃機汽車相比，震源明顯減少而且沒有燃燒過程，也沒有配氣機構的機械運動和活塞連桿機構的運動，只有與其相當?shù)目諌簷C，散熱風扇，傳動機構噪聲，噪聲級明顯低于內(nèi)燃機汽車。經(jīng)試驗表明4.5mw,11mw磷酸燃料電池噪聲水平不高于55db，僅是內(nèi)燃機汽車的百分之四十。3）效率高 表3是豐田汽車公司試驗時測試的數(shù)據(jù)，電動汽車的綜合效率均比汽油發(fā)動

12、機高。表1-2 各類汽車綜合效率比較類型汽油電力混合動力（汽油機）燃料電池（壓縮比）燃料生產(chǎn)率（%）88268858汽車運用效率（%）16803050綜合效率（%）14.0820.826.4294)可以實現(xiàn)能量回收 根據(jù)電動汽車的能源組合機制，很容易利用電動機可逆發(fā)電的功能回收制動能或下坡時勢能轉(zhuǎn)化的電能，使汽車的續(xù)駛里程增加，穩(wěn)定性提高。近幾年開發(fā)的新型電動汽車都具有能量回收系統(tǒng)，可使汽車續(xù)駛里程增加10%15%。5)可以有效解決汽車面臨的能源可持續(xù)發(fā)展的問題 電動車輛所用的蓄電池所蓄的的電能，可以由公用電網(wǎng)中得到，故所有獲取電能的方法都可以用做電動汽車的能源獲取途徑，如水力發(fā)電核電熱電風電

13、地熱電和太陽能等均可。6)與燃油汽車相比，電動汽車的結(jié)構特點是靈活的，這種靈活性源于電動汽車具有以下幾個獨特的特點：首先，電動汽車的能量主要通過柔性的而不是通過剛性聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)軸傳遞的，因此電動汽車各部分的布置有很大的靈活性。其次，電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)不同會使系統(tǒng)結(jié)構區(qū)別很大，采用不同類型的電動機會影響到電動汽車的質(zhì)量，尺寸形狀，不同類型的儲能裝置也會影響電動汽車的質(zhì)量形狀尺寸。另外，不同的補充能源裝置具有不同的硬件結(jié)構，例如蓄電池可通過感應式和接觸式的充電機組成。1.3 電動汽車的發(fā)展電動汽車的歷史比內(nèi)燃機汽車還早、電動汽車也曾在19世紀末20世紀初在美國有個黃金時代。1912年美國電動車保有量

14、曾達到384輛，所占份額超過內(nèi)燃機。其保有量占總數(shù)的38%，僅次于蒸汽機汽車（40%）。只是后來由于內(nèi)燃機的技術發(fā)展，特別是啟動機成功應用到汽車上后，電動車才被人忽略，投入不足，技術發(fā)展緩慢。20世紀60年代后，人們?yōu)榄h(huán)境問題，能源問題而重新對電動汽車進行認識。1976年日本成立了電動汽車協(xié)會，重新研發(fā)電動汽車。1990年美國三家汽車公司聯(lián)合成立先進電池聯(lián)合體。隨后美國總統(tǒng)布什批準了2.26億美元撥款資助此項研究。1990年美國通用汽車公司推出“impact”牌電動轎車。我國科技部“十五”國家“863”計劃電動汽車為重大專項計劃，組織企業(yè)、高等院校和科研單位，以官，產(chǎn)，學，研四位一體的方式，聯(lián)

15、合攻關，投入8.8億元人民幣，實施電動汽車專項總體目標5。由于國家重視和重點院校，大型企業(yè)的骨干示范作用，帶動了全國范圍內(nèi)的研發(fā)熱潮，如我國生產(chǎn)的電動自行車，三輪車，觀光車等小功率車輛，2005年全國產(chǎn)量為900萬輛，其中三分之一出口，實現(xiàn)產(chǎn)值200億元，2006年全國年產(chǎn)值達1600萬輛，產(chǎn)值達320億元，出口比例比2005年有所提高。車型由雙輪發(fā)展到三輪四輪。動力電池也不再是單一的鉛酸電池，而發(fā)展到堿性電池，燃料電池。在研發(fā)電動汽車的關鍵技術方面，我國也取得了階段性的成果，尤其是燃料電池方面。比如北京金能公司董事長鄭重德是世界著名的全氟質(zhì)子交換膜和燃料電池專家其在“863”計劃中領銜研制的

16、geec全氟質(zhì)子交換膜，有效面積有10.20,50，和100平方米多種，研制的alm雙網(wǎng)絡膜電極是世界率先研制成功的。1.4 電動汽車發(fā)展所面臨的問題電動汽車擁有和發(fā)動機汽車相反的性能，即電動汽車在環(huán)境性、效率等方面略勝一籌，但是在舒適性、輸出功率大小和價格方面略遜一點。目前，燃油汽車的缺點中主要的是環(huán)境問題，而電動汽車則略勝一籌。但是由于技術、經(jīng)濟上的問題，電動汽車的產(chǎn)量并不會增多太多。其問題主要表現(xiàn)在一下幾個方面：1）目前，電動汽車仍然是“能量不充?！钡能囕v，如何能夠更好的利用車載能量是設計中的核心問題。首先要考慮汽車的主要用途及形式。市區(qū)用小客車及輕型載貨汽車以市區(qū)行駛循環(huán)方式為主，相對

17、在公路上行駛的的汽車而言，啟動較頻繁，能量利用率較低，有可能較好的利用制動回收能量。而主要行駛在公路上的電動汽車，特別是在高速公路上行駛時，則對汽車速度及續(xù)駛里程要求較高。2）電動汽車的價格比傳統(tǒng)汽車的價格高。為了降低成本，應選用現(xiàn)有的技術成熟部件，在綜合分析比較的同時，確定電動汽車的性能參數(shù)及規(guī)格。3）力求減少汽車質(zhì)量、如何利用減速制動回收能量則是電動汽車設計中另一核心問題。1.5 電動車輛的主要組成部分電動汽車主要包括電源供給系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)。電源供給系統(tǒng)主要由儲能裝置主要是蓄電池、能源變換裝置和電源饋電線組成；驅(qū)動系統(tǒng)主要由電子控制器、功率裝換器、電動機、機械傳動裝

18、置和驅(qū)動車輪組成控制系統(tǒng)主要包括車輪制動器和一些液壓輔助裝置組成；2 電動機的選擇電動機驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車的重要組成部分，他主要是在駕駛員的控制下高效地將動力電池的能量轉(zhuǎn)化為車輪的動能驅(qū)動車輛或者將車輪上的動能反饋到動力電池中以實現(xiàn)車輛的能量回收制動。電動汽車對電動機性能要求如下：1) 過載能力強，為保證車輛動力性能好，電動機具有較好的轉(zhuǎn)矩過載能力。峰值轉(zhuǎn)矩一般為額定轉(zhuǎn)矩的2倍以上；峰值功率為額定功率的1.5倍以上且峰值轉(zhuǎn)矩和峰值功率的工作時間一般要求5min以上。2) 轉(zhuǎn)矩響應快，電動機一般采用低速恒轉(zhuǎn)矩和高速恒功率控制形式，要求轉(zhuǎn)矩響應快，波動小，穩(wěn)定性好。3) 調(diào)速范圍寬，最高轉(zhuǎn)速是基速

19、的2倍以上。4) 高效工作區(qū)寬，系統(tǒng)效率大于80%的轉(zhuǎn)速區(qū)大于75%。5) 功率密度高，便于電動機及其控制系統(tǒng)在車輛上布置安裝。6) 電動機驅(qū)動系統(tǒng)可靠性好，電磁兼容性好，易于維護。根據(jù)整車的初步布局方案可知以下參數(shù)表2-1整車布局方案總長=4600mm軸距=2500mm前懸=1100mm后懸=1000mm額定載人數(shù)量（含駕駛員）13重量1370kg/人=910kg車身自重800kg滿載總重171kg輪胎半徑300mm車外形尺寸460017002000假設車最大爬坡度為10%，分析車受力總驅(qū)動力 滾動阻力-在硬路面上行駛，由于橡膠輪胎的彈性遲滯形成的能量損失，相當于汽車輪在前進方向上遇到的一個

20、阻力消耗了汽車的能量。g-汽車總重量（n）（800+910）9.8=16758n；-坡度角；f-滾動阻力系數(shù)，取0.013；空氣阻力-根據(jù)空氣動力學原理，汽車在行駛過程中，由于空氣動力作用，在汽車行駛方向作用在汽車上的分力稱為空氣阻力。-空氣阻力系數(shù)，取0.4；-平均車速（km/h）；a-迎風面積；坡道阻力-上坡時車重力沿坡道方向的分力加速阻力 -質(zhì)量增加系數(shù)，取1.2總驅(qū)動力 驅(qū)動軸轉(zhuǎn)矩 驅(qū)動功率p 輸入功率（電動機輸出功率） -機械傳動系總效率 ；-離合器效率，取0.99；-齒輪傳動效率，取0.96-軸承效率，取0.99；根據(jù)最高車速v=50km/h,驅(qū)動輪的最高轉(zhuǎn)速根據(jù)和選擇電動機：可選

21、用襄樊特種電機有限公司生產(chǎn)的yts系列的變頻調(diào)速電動機，低速時（f50hz時能輸出恒功率特性，能與spwm變頻調(diào)速器相配套，構成交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。yts系列電動機的轉(zhuǎn)速功率等級與安裝尺寸，機座中心高符合國際iso標準，其對應數(shù)值與y系列（ip44）三相異步電動機相一致，互換通用性強。故選用型號為y280s-2的電動機，其額定功率為p=90kw,轉(zhuǎn)速n=2970r/min3 主減速器的設計3.1 總傳動方案的確定驅(qū)動形式42。本設計采用電動機前置前輪驅(qū)動的方案，將電動機縱置。采用前置前驅(qū)的特點：1) 前輪驅(qū)動越過障礙的能力高；2) 因為沒有傳動軸，車內(nèi)地板凸包高度可以降低，有利于與提高乘坐舒適性

22、；3) 主減速器和差速器裝在一個殼體內(nèi)，機構緊湊，減小總體尺寸；4) 電動機、離合器、變速器與駕駛員位置近，所以操作機構簡單；5) 前輪驅(qū)動相對于后輪驅(qū)動其前橋軸荷大，有明顯的轉(zhuǎn)向不足；6) 前輪驅(qū)動并轉(zhuǎn)向要采用等速萬向節(jié)，其結(jié)構和制造工藝復雜；7) 前橋負荷較后軸重，并且前輪又是轉(zhuǎn)向輪，故前輪工作條件惡劣，輪胎壽命短，但是旅游觀光電動車車身較長，滿載時重心偏后，采用前置前驅(qū)更好地使整車受力均衡；3.2 主減速器傳動方案的確定主減速器是傳動系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齒數(shù)少的錐齒輪帶動齒數(shù)多的錐齒輪。對發(fā)動機縱置的汽車，由于汽車在各種道路上行使時，其驅(qū)動輪上要求必須具有一定的驅(qū)動

23、力矩和轉(zhuǎn)速，在動力向左右驅(qū)動輪分流的差速器之前設置一個主減速器后，便可使主減速器前面的傳動部件如萬向節(jié)等所傳遞的扭矩減小，從而可使其尺寸及質(zhì)量減小、操縱省力。驅(qū)動橋中主減速器、差速器設計應滿足如下基本要求：a）所選擇的主減速比應能保證汽車既有最佳的動力性和燃料經(jīng)濟性。b）外型尺寸要小，保證有必要的離地間隙；齒輪其它傳動件工作平穩(wěn)，噪音小。c）在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動效率；與懸架導向機構與動協(xié)調(diào)。d）在保證足夠的強度、剛度條件下，應力求質(zhì)量小，以改善汽車平順性。e）結(jié)構簡單，加工工藝性好，制造容易，拆裝、調(diào)整方便。為了減少驅(qū)動橋的外輪廓尺寸，主減速器中采用螺旋錐齒輪。因為螺旋錐齒輪不發(fā)生根

24、切（齒輪加工中產(chǎn)生輪齒根部切薄現(xiàn)象，致使齒輪強度大大降低）的最小齒數(shù)比直齒輪的最小齒數(shù)少，使得螺旋錐齒輪在同樣的傳動比下主減速器結(jié)構較緊湊。此外，螺旋錐齒輪還具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小等優(yōu)點，汽車上獲得廣泛應用。此外，有些汽車的主減速器采用準雙曲面錐齒輪（車輛行業(yè)中簡稱雙曲面?zhèn)鲃樱﹤鲃?。準雙曲面錐齒輪傳動與圓錐齒輪相比，準雙曲面齒輪傳動不僅工作平穩(wěn)性更好，彎曲強度和接觸強度更高，同時還可使主動齒輪的軸線相對于從動齒輪軸線偏移。當主動準雙曲面齒輪軸線向下偏移時，可降低主動錐齒輪和傳動軸位置，從而有利于降低車身及整車重心高度，提高汽車行使的穩(wěn)定性。但是，準雙曲面齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時，齒面間有較大的相對滑動，且

25、齒面間壓力很大，齒面油膜很容易被破壞。為減少摩擦，提高效率，必須采用含防刮傷添加劑的雙曲面齒輪油，絕不允許用普通齒輪油代替，否則將時齒面迅速擦傷和磨損，大大降低使用壽命，提高了成本，并且觀光電動車載重小，綜合考慮采用螺旋錐齒輪較經(jīng)濟。螺旋錐齒輪傳動的主、從動齒輪軸線垂直相交于一點，齒輪并不同時在全長上嚙合，而是逐漸從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端。另外，由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對以上的輪齒同時捏合，所以它工作平穩(wěn)、能承受較大的負荷、制造也簡單。為保證齒輪副的正確嚙合，必須將支承軸承預緊，提高支承剛度，增大殼體剛度。主動錐齒輪采用懸臂式支撐方案，從動錐齒輪采用跨置式支撐方案。圖2-1主動錐齒輪

26、采用懸臂式支撐方案3.3 減速器主要參數(shù)的確定3.3.1 減速方案為了滿足不同的使用要求，主減速器的結(jié)構形式也是不同的。按參加減速傳動的齒輪副數(shù)目分，有單級式主減速器和雙級式主減速器、雙速主減速器、雙級減速配以輪邊減速器等。雙級式主減速器應用于大傳動比的中、重型汽車上，若其第二級減速器齒輪有兩副，并分置于兩側(cè)車輪附近，實際上成為獨立部件，則稱輪邊減速器。單級式主減速器應用于轎車和一般輕、中型載貨汽車。單級主減速器由一對圓錐齒輪組成，具有結(jié)構簡單、質(zhì)量小、成本低、使用簡單等優(yōu)點。所以本設計采用單級減速器。傳動比 3.3.2 確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩“格里森”制錐齒輪提供了三種計算載荷的方法：按發(fā)

27、動機最大轉(zhuǎn)矩和最低檔傳動比確定從動錐齒輪的。此方法僅限于汽車載荷的計算對電動汽車不適用，所以不用此方法計算。按驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩確定為滿載狀態(tài)下一個驅(qū)動橋上的靜載荷，；為汽車最大加速度時后軸負載荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，取1.3；為輪胎與路面間的附著系數(shù)，取0.85；為傳動比；為主傳動效率，取0.97；按日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩為滿載時總重量；為道路滾動阻力系數(shù)，取0.13；平均爬坡能力系數(shù)，取0.08；為汽車性能系數(shù)，取0；n為驅(qū)動橋數(shù)，n=1；當計算錐齒輪的最大應力時，計算轉(zhuǎn)矩當計算錐齒輪的疲勞壽命時，主動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩3.3.3 主減速器錐齒輪基本參數(shù)的選擇主、從動錐齒輪齒數(shù)和主、從動齒

28、輪齒數(shù)的選取要遵循以下原則：1) 為了磨合均勻，、之間避免有公約數(shù)；2) 為了得到理想的齒面重合度和高的齒輪彎曲強度，主、從動齒輪齒數(shù)和應不少于40；3) 為了嚙合平穩(wěn)、噪聲小和具有高的輪齒彎曲強度，對于轎車，一般不少于9；對于貨車一般不是少于6；4) 當主傳動比較大時，盡量使取得少些，以便得到滿意的離地間隙。當時，可取最小值并等于5，但為了嚙合平穩(wěn)并提高疲勞強度常大于5；當較小時，為3.55，可取712.5) 對于不同的主傳動比，和應有適當?shù)拇钆?。結(jié)合汽車設計課程設計指導書教材中表6-4、6-5初步選取為10，+=10+67=7740，合理(一) 確定齒端模數(shù)和從動錐齒輪大端分度圓直徑對于

29、單級減速器，對驅(qū)動橋殼尺寸有影響，大將影響橋殼離地間隙，小則影響跨置式主動齒輪前段支撐座的安裝空間和差速器的安裝?？筛鶕?jù)經(jīng)驗公式初選為從動錐齒輪大端分度圓直徑，mm;為直徑系數(shù)，取15；為從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩，；同時還應該滿足主動錐齒輪大端模數(shù)為了嚙合平穩(wěn)和滿足強度要求可將模數(shù)值取得稍大些，則，(二) 主、從動錐齒輪齒面寬和錐齒輪齒面過寬并不能增大齒輪的強度和壽命，反而會導致應錐齒輪輪齒小端齒溝變窄引起的切削刀頭頂面寬過窄及刀尖圓角過小。這樣不但減小齒根圓角半徑，加大了應力集中，還降低了道具使用壽命。此外，在安裝時有位置偏差或由于制造、熱處理變形等原因，使齒輪工作時載荷集中于輪齒小端，會引起輪

30、齒小端過早損壞和疲勞損傷。另外，齒面過寬也會引起裝配空間的減小。但是齒面過窄，輪齒表面的耐磨性會降低4。一般地，從動錐齒輪齒面寬推薦,但同時也滿足，綜合考慮?。灰话惚却?0%，即，圓整為38mm.(三) 中點螺旋角螺旋角沿齒寬是變化的，輪齒大端螺旋角最大，輪齒小端螺旋角最小，弧齒錐齒輪副中點螺旋角是相等的。選擇時，應考慮它對齒面重合度、輪齒強度和軸向力大小的影響。越大、也越大，同時嚙合的齒數(shù)越多，傳動就越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強度越高。初步選定為35(四) 螺旋方向從錐齒輪錐頂看，齒形從中心線上半部向左傾斜為左旋，向右傾斜為右旋。主、從動錐齒輪的螺旋方向是相反的。當電動機正轉(zhuǎn)時，應時主動齒

31、輪的軸向力離開錐頂方向，這樣可以使主、從動齒輪有分離的趨勢，否則會導致齒輪卡死而損壞。當電動機逆時針旋轉(zhuǎn)時主動錐齒輪為左旋，從動錐齒輪為右旋。(五) 法向壓力角法向壓力角大一些可以增加輪齒強度，減少齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)。但相對于小尺寸的齒輪，壓力角大易使齒頂變尖及刀尖寬度過小，并使齒輪端面重合度下降。因此，對于輕負荷工作的齒輪一般采用小壓力角，可使齒輪運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低。對于弧齒錐齒輪輕型車輛選用1430或16，初步選用16。表3-1“格里森”制螺旋錐齒輪的幾何尺寸項目計算公式結(jié)果主動錐齒輪齒數(shù)10從動錐齒輪齒數(shù)67傳動比6.7端面模數(shù)m3.5齒面寬38mm34mm工作齒高5.6mm全齒高6

32、.309mm中點螺旋角35法向壓力角16軸交角90節(jié)圓直徑35mm235mm節(jié)錐角8.581.5節(jié)錐距118.4mm周節(jié)11mm齒頂高4.3mm1.3mm齒根高1.958mm4.958mm3.3.4 “格里森”制主減速器錐齒輪強度計算輪齒損壞形式主要有彎曲疲勞折斷、過載折斷、齒面點蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損5等。1） 單位齒長圓周力主減速器錐齒輪的表面耐磨性常用輪齒上單位齒長圓周力來估算:p為輪齒上單位齒長圓周力；f為作用在輪齒上的圓周力；n式中：為平均分度圓直徑；為從動齒輪齒面寬；,合理。按驅(qū)動打滑轉(zhuǎn)矩計算時 ，合理。2） 輪齒彎曲強度按驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩校核主動齒輪齒根彎曲應力 為過載系數(shù)，

33、取1；為尺寸系數(shù)，；為齒輪彎曲應力綜合系數(shù)，取0.255；，合理。從動錐齒輪彎曲應力，合理。按日常行駛平均轉(zhuǎn)矩校核主動錐齒輪彎曲應力，合理。從動錐齒輪彎曲應力,合理。3）齒輪接觸強度為尺寸系數(shù)，取1；為齒面品質(zhì)系數(shù)，取232.6；，合理。3.4 主減速器錐齒輪材料的選擇驅(qū)動橋錐齒輪的工作條件非常惡劣，與傳動系其他齒輪相比較，具有載荷大、作用時間長、變化多、有沖擊等特點6。其損壞形式主要有輪齒根部彎曲折斷、齒面疲勞點蝕、擦傷和磨損等。是傳動系中的薄弱環(huán)節(jié)。所以錐齒輪的材料必須滿足以下要求;1) 具有高的彎曲疲勞強度和表面接觸疲勞強度，齒面具有高的硬度以保證有高的耐磨性。2) 齒輪芯部應有適當?shù)捻g

34、性以適應沖擊載荷，避免在沖擊載荷下齒根折斷。3) 鍛造性能、切削加工性能及熱處理性能良好，熱處理后變形小或變形規(guī)律易控制。4) 選擇合金材料時，盡量少用含ni、gr元素的材料，而選用含mn、fn、ti、mo、si等元素的合金鋼。主減速器錐齒輪可選用滲碳合金鋼，20grmnti.此外，為改善新齒輪的磨合，防止其在運行初期出現(xiàn)早期的磨損、擦傷、膠合、或咬死，錐齒輪在熱處理經(jīng)加工后，作厚度為0.0050.020mm的磷化處理或鍍銅、鍍錫處理。對齒面進行噴丸處理，可提高25%的齒輪壽命。4 差速器的設計差速器7是驅(qū)動橋上的主要原件。由于車輛在轉(zhuǎn)彎時的運動軌跡是圓弧，如果車輛向左轉(zhuǎn)彎，圓弧中心點在左側(cè)，

35、在相同的時間里，右側(cè)車輪走的弧線要比左側(cè)車輪長，為了平衡這個差異，就要左邊的輪子慢一點，右側(cè)的輪子快一點，用不同的轉(zhuǎn)速彌補距離的差異，所以必須使用差速器。它的作用是就是在向兩邊半軸傳遞動力的同時，允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面間的摩擦。差速器由行星齒輪，行星架（差速器殼），半軸齒輪等零件組成。經(jīng)減速器傳遞的動力經(jīng)半軸傳到差速器，直接驅(qū)動行星架，再由行星輪帶動左、右兩條半軸，分別驅(qū)動左、右車輪。4.1 差速器齒輪主要參數(shù)的選擇4.1.1 差速器傳遞形式確定差速器齒輪及半軸齒輪均采用直齒錐齒輪7。行星齒輪數(shù)n,n=2行星齒輪球面半徑式中：

36、為行星齒輪球面半徑系數(shù)，??；初步確定節(jié)錐距4.1.2 行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)的選擇如果取較大的模數(shù)輪齒具有較高的強度但是會加大尺寸，所以要求行星齒輪的齒數(shù)應取的少一些，但一般不少于10；半軸齒輪齒數(shù)在1425之間選取8。此外半軸齒輪與行星齒輪齒數(shù)比在1.52的范圍內(nèi)。為了使2個行星齒輪同時與2個半軸齒輪嚙合，2半軸齒輪齒數(shù)和必須能被行星齒輪齒數(shù)整除，否則差速器不能裝配。初步選定。行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角及模數(shù)m=26.6=63.44.1.3 錐齒輪大端端面模數(shù)m為4.1.4 壓力角選取壓力角取2230，齒高系數(shù)為0.8的齒形4.1.5 行星齒輪軸直徑d及支撐長度l行星齒輪軸直徑與行星齒輪安裝孔

37、直徑相同，行星齒輪在軸上的支撐長度也就是行星齒輪安裝孔的深度9。行星齒輪軸直徑d為，圓整為10mm;行星齒輪在軸上的支撐長度l為mm。4.1.6 差速器齒輪材料選取差速器齒輪與主減速器齒輪一樣，基本上都是用滲碳合金鋼制造，可用于制造差速器齒輪的材料為20grmnti、20crmnmo、22grmnmo和20grmo10。表4-1差速器齒輪幾何尺寸計算表項目計算公式結(jié)果行星齒輪齒數(shù)15半軸齒輪齒數(shù)30端面模數(shù)m2齒面寬3.2mm工作齒高5.6mm全齒高4.1mm法向壓力角2230軸交角90節(jié)圓直徑30mm60mm節(jié)錐角22.663.4節(jié)錐距33.4mm周節(jié)6.2832mm齒頂高2.15mm1.0

38、5mm齒根高1.426mm2.526mm徑向間隙0.9齒根角面錐角根錐角齒側(cè)間隙0.055 半軸的設計半軸根據(jù)其車輪端的支撐方式不同，可分為半浮式、3/4浮式和全浮式11。因為半浮式和3/4浮式的半軸都要承受車輪反力所引起的力和力矩。12座觀光電動車采用全浮式半軸，可減少半軸所承受的力和力矩。5.1 半軸主要的載荷工況:1) 縱向力(驅(qū)動力或制動力)最大時，最大值為()，側(cè)向力2) 側(cè)向力最大時，其最大值為(車輛在側(cè)滑)，側(cè)滑時輪胎與地面的側(cè)向力系數(shù)，沒有縱向力作用3) 車輛通過不平整路面時，垂向力最大，縱向力和側(cè)向力都為0.由于車輪受縱向力和側(cè)向力的大小受車輪與地面最大附著力限制，所以兩個方

39、向力的最大值不會同時出現(xiàn)12。5.2 半軸計算轉(zhuǎn)矩及桿部直徑半軸計算轉(zhuǎn)矩桿部直徑d 半軸的干部直徑應小于或等于半軸的花鍵底徑，以便使半軸各部分達到基本等強度。半軸的破壞形式大多是扭轉(zhuǎn)疲勞損壞，所以在結(jié)構設計時應盡量增大各過度部分的圓角半徑，尤其是凸緣與桿部，花鍵與桿部的過度部分以減少應力集中。此外半軸桿部的強度儲備應低于驅(qū)動橋其他傳力零件的強度儲備，使半軸起一個“熔絲”的作用。5.3 強度校核半軸的扭轉(zhuǎn)切應力半軸的扭轉(zhuǎn)角度g為材料的剪切彈性模量，合金鋼g=79.38gpa;將d調(diào)整為26mm，此時=5.6，合理。6 制動系統(tǒng)的設計6.1 概述制動系統(tǒng)的功用是使汽車以適當?shù)臏p速度降速行駛至停車，

40、在下坡行駛時保持適當?shù)姆€(wěn)定車速，使汽車可靠的停在原地坡道上。制動系包括行車制動裝置和駐車制動裝置13。設計制動系時應滿足以下要求：1) 足夠的制動能力，用一定的制動初速度下的制動減速度和制動距離兩項指標評定。我國一般要求制動減速度j不小于0.6g()。一般在水平干燥的瀝青、混凝土路面上以初速度30km/h制動時，制動距離應保證對輕型貨車和轎車不大于7m，中型貨車不大于8m，重型貨車不大于12m。2) 工作可靠，行車制動至少有兩套獨立的驅(qū)動制動器的管路。其中一套管路失效時，另一套完整的管路應保證汽車制動能力不低于沒有失效時規(guī)定值的30%。3) 用任何速度制動時，汽車都不應當喪失操作性和方向穩(wěn)定性

41、。4) 防止水和污泥進入制動器工作表面。5) 要求制動系統(tǒng)的熱穩(wěn)定好。6) 操作輕便，并具有良好的隨動性。7) 制動時制動系產(chǎn)生的噪聲盡可能小，同時力求減少散發(fā)出對人體有害的石棉纖維等物質(zhì)，以減少公害。8) 作用滯后性應盡可能短。作用滯后性是指制動反應時間，以制動踏板開始動作至達到給定的制動效能所需的時間來評價。對于反應時間較長的氣制動車輛，要求不得高于0.6s。9) 摩擦襯片應有較高的壽命。10) 摩擦副磨損后，應有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機構，且調(diào)整間隙工作容易，最好設置自動調(diào)整間隙機構。11) 汽車制動系統(tǒng)應具有報警裝置，以便及時發(fā)現(xiàn)制動系統(tǒng)故障。制動裝置包括制動器和制動驅(qū)動機構。行車制動

42、是用腳踩下制動踏板時操縱車輪制動器，且具有專門的中央制動器或利用車輪制動器進行制動14。制動器有摩擦式、液力式和電磁式等幾種，本設計采用液力式鉗盤式制動器。鉗盤式制動器的摩擦力產(chǎn)生于同車輪固定部位相連的部件與一個或幾個制動盤兩端面之間。其中摩擦材料僅能覆蓋制動盤工作表面的一小部分。鉗盤式制動器的固定元件是兩塊帶有摩擦襯片的制動塊，制動塊裝在制動鉗體內(nèi)，制動鉗通過螺栓固定在轉(zhuǎn)向節(jié)或橋殼上。兩制動塊之間裝有作為旋轉(zhuǎn)元件的制動盤。制動盤以螺栓固定在輪轂上。制動塊的摩擦襯片與制動盤接觸面積很小，在盤上所占的中心角一般僅為3050，稱為點盤式制動器。其結(jié)構較簡單、質(zhì)量小、散熱性好且借助于制動盤的離心力作

43、用易將泥水、污物等甩掉，維修也方便，但因摩擦襯塊的面積較小，制動時其單位壓力很高，摩擦面的溫度較高，對摩擦材料要求較高。盤式制動器又分為固定鉗盤式和浮動鉗盤式。固定鉗盤式為制動鉗固定在制動盤兩側(cè)，且在兩側(cè)均有加壓機構。固定鉗盤式制動器有如下優(yōu)點：除活塞和制動塊以外無其他滑動件，易于保證鉗的剛度；結(jié)構及制造工藝與一般的制動輪缸相差不多；容易實現(xiàn)從鼓式到盤式的改型；能適應不同回路驅(qū)動系統(tǒng)的要求。但也有缺點：至少有兩個液壓缸分置于制動盤兩側(cè)，因而必須用跨越制動盤的內(nèi)部油道或外部油管來連通。這樣一方面使制動器的徑向和軸向尺寸加大，增加了在汽車上的布置難度；另一方面增加了受熱機會，使制動液溫度過高而汽化

44、。固定鉗盤式制動器兼作駐車制動器，必須在主制動鉗上另外附裝一套供駐車制動用的輔助制動鉗。由于這些確定，固定鉗盤式制動器很難適應現(xiàn)代車輛的要求，所以我們采用浮動鉗盤式制動器15。浮動鉗盤式制動器僅在制動盤一側(cè)設有加壓機構的制動鉗，借助本身的浮動，而在制動盤的另一側(cè)產(chǎn)生壓緊力。浮動鉗盤式制動器的優(yōu)點如下，僅在盤的內(nèi)側(cè)有液壓缸，故軸向尺寸小，制動器能更進一步靠近輪轂；沒有跨越制動盤的油道或油管，并且液壓缸冷卻條件好，所以制動液汽化的可能性小、成本低、浮動鉗的制動塊可兼作駐車制動。6.2 盤式制動器主要結(jié)構參數(shù)（1）制動盤直徑d制動盤直徑d應盡可能取大些，可使制動盤有效半徑增加，降低制動鉗的夾緊力，減

45、少襯塊的單位壓力和工作溫度16。但由于受輪輞的限制，制動盤的直徑通常取輪輞直徑的70%79%。這里取d=120mm.(2)制動盤厚度h制動盤厚度h對制動盤質(zhì)量和工作時的溫升有很大的影響。為了減少質(zhì)量，制動盤厚度不宜取得太大；為了降低溫度，制動盤厚度有不宜取得過小。制動盤可以做成實心的，為了更好的散熱通風可以再制動盤上鑄出通風孔道。綜上所訴，制動盤厚度取h=20mm。(3)摩擦襯塊外半徑和內(nèi)半徑摩擦襯塊外半徑和內(nèi)半徑的比值不大于1.5.若比值偏大，摩擦襯片工作時襯塊的外緣與內(nèi)側(cè)圓周相差較多，磨損不均勻，接觸面積減少17。導致制動力矩變大。這里=143mm，=200mm。（4）摩擦襯塊面積a對于摩

46、擦襯塊面積a的計算，根據(jù)制動塊單位面積占有的汽車質(zhì)量設單位面積占有汽車質(zhì)量為，設襯塊在制動盤上所占的中心角為40由推出=143mm，=200mm6.3 制動力矩的計算6.3.1 制動力的計算制動系統(tǒng)主要參數(shù)確定：軸距l(xiāng)=2500mm;車輪滾動半徑空載時車總重滿載時車總質(zhì)量空載時軸荷分配：前軸負荷 后軸負荷空載時質(zhì)心位置距前軸1000mm;滿載時質(zhì)心位置距前軸1300mm;地面制動力，即地面作用于車輪上的力制動器制動力，即在輪胎周緣克服制動器摩擦力矩所需的力。的大小取決于制動器的結(jié)構形式、尺寸、摩擦副的摩擦系數(shù)及車輪的有效半徑等因素，并與制動踏板的力成正比?？傊苿悠髦苿恿εc前后軸車輪制動器制動力

47、和的關系制動器制動力地面制動力的方向相反，當車輪角速度時，大小亦相等。制動器制動力地面制動力達到車輪與地面間的附著力時18，由于受著附著條件的限制在達到值后就不再增大，此時前后車輪均被抱死（車輪角速度）并在地面上滑移。而制動器制動力由于踏板力的增大使摩擦力矩增大而繼續(xù)上升（見下圖）。圖6-1地面制動力與制動器制動力的關系車輪與路面間總的附著力等于前后軸車輪附著力、之和式中：q為制動強度，亦稱比減速度或比制動力，在前后車輪均被抱死時，。這時前后軸車輪的制動器制動力、即是理想最大的制動力，此時6.3.2 制動力分配系數(shù)當汽車各車輪制動器的制動力足夠時，根據(jù)汽車前、后軸的軸荷分配，前、后車輪制動器制

48、動力的分配、道路附著系數(shù)和坡度情況等，制動過程可能出現(xiàn)的情況有如下三種19：1) 前輪先抱死拖滑，然后后輪再抱死拖滑；2) 后輪先抱死拖滑，然后前輪再抱死拖滑；3) 前、后車輪同時抱死拖滑。在以上三種情況中，顯然是前、后輪同時抱死拖滑時附著條件利用最好。當前后車輪同時抱死時，此時的前后軸車輪的制動器制動力和是理想的前后輪制動器制動力，并且是輪胎與地面間附著系數(shù)的函數(shù)。如果汽車前、后制動器的制動力能按曲線（如下圖）的規(guī)律分配，則能保證汽車在任何附著系數(shù)的路面上制動時，都能使前后車輪制動時前后車輪同時抱死，對附著條件的利用、制動時汽車的方向穩(wěn)定性較為有利。大多數(shù)車輛的前后制動力之比為一定值，并以前

49、制動器制動力與汽車總制動器制動力之比來表示分配比例，稱為汽車制動器制動力分配系數(shù)206.3.3 同步附著系數(shù)圖中線與曲線交點處的附著系數(shù)為同步附著系數(shù)，它是汽車制動性能的一個重要參數(shù)，由汽車結(jié)構決定，對于前、后制動器制動力為固定比值的汽車，只有在附著系數(shù)等于同步附著系數(shù)的路面上，前、后車輪制動器才會同時抱死。當汽車在不同值的路面制動時有以下情況：當,線位于曲線上方，制動時后輪先抱死，這時容易發(fā)生后軸側(cè)滑使汽車失去方向穩(wěn)定性；當=,制動時前、后車輪同時抱死，是一種穩(wěn)定工況，但使汽車喪失轉(zhuǎn)向能力。圖6-2制動力載荷分配系數(shù)本設計屬于第二種工況。6.3.4 制動強度和附著系數(shù)利用率（1）制動強度q汽

50、車制動時汽車總的地面制動應該等于汽車總質(zhì)量和制動減速度的乘積，即式中：為制動減速度；m為汽車質(zhì)量；g為重力加速度；g為汽車質(zhì)量；q為制動強度。（2）附著系數(shù)利用率附著系數(shù)利用率表示附著條件的利用情況，他的定義為（3）汽車在不同值的路面制動的制動強度和附著系數(shù)利用率汽車在不同值的路面制動時可能有三種情況，其最大的制動力不同，所以在這三種情況下制動強度q和附著系數(shù)利用率也不同。當時，可能得到的最大制動力取決于前輪剛剛首先抱死的條件，此時，則總制動力、制動強度q和附著系數(shù)利用率分別為當時，可能得到的最大制動力取決于后輪剛剛首先抱死的條件，此時，則總制動力、制動強度q和附著系數(shù)利用率分別為本設計屬于此

51、種工況則總制動力、制動強度和附著系數(shù)利用率當時，前后車輪均被抱死，此時,則總制動力、制動強度q和附著系數(shù)利用率分別q=，=1此時附著利用率最高。為保證汽車制動時的方向穩(wěn)定性和有足夠的附著系數(shù)利用率，聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會汽車制動法規(guī)規(guī)定，在各種載荷情況下，轎車的制動速度在0.15q0.8,其他汽車的制動強度在0.15q0.3時,前輪均應首先抱死；在車輪均為首先抱死的情況下，0.20.8時，必須滿足q。6.3.5 最大制動力矩為了保證汽車有良好的制動效能和穩(wěn)定性，應合理的確定前、后輪制動器的制動矩，以保證汽車有良好的制動效能和穩(wěn)定性。對于選取較大值的汽車，這類車輛經(jīng)常行駛在良好道路上，車速較高，后

52、輪制動抱死失去穩(wěn)定而出現(xiàn)甩尾的危險性較前一類汽車大得多。因此應從保證汽車制動時的穩(wěn)定性出發(fā)，來確定各軸的最大制動力矩。當時，相應的極限制動強度q,故所需的后軸和前軸的最大制動力矩為式中：為該車的所能遇到的最大附著系數(shù)。6.4 制動器主要結(jié)構零件設計6.4.1 制動盤制動盤一般由摩擦性能良好的珠光體灰鑄鐵制成，為了保證有足夠的強度和耐磨性能，其牌號不低于ht250。用于鉗盤式制動器的制動盤結(jié)構形狀為禮帽形，其圓柱部分長度取決于布置尺寸。為了改善冷卻條件，制動盤上可以鑄出圓孔可大大改善散熱條件，增加散熱面積，但是會加大制動盤整體厚度，本設計制動盤厚度為20mm。制動盤工作面的加工精度應達到以下要求

53、：平面度允差為0.012mm，表面粗糙度為，兩摩擦表面的平行度不應大于0.05mm，制動盤端面圓跳動不應大于0.03mm。6.4.2 制動鉗制動鉗可由可鍛鑄鐵或球墨鑄鐵制造，也可用輕合金制造，可做成整體的也可做成兩半由螺栓連接。本設計采用后一種方式制造。其外緣留有缺口，以便不用拆下制動鉗便可檢查或更換制動塊。制動鉗體應有高的強度和剛度。一般多在前提中加工出制動油缸，也有將單獨制造的油缸嵌入鉗體中。本設計采用后一種方式。活塞由鑄造合金或鋼制造。為了提高耐磨性能，活塞的工作表面進行鍍鉻處理。此外，制動鉗體的安裝位置可以在車軸之后或之前。制動鉗位于車軸之后能使制動時輪轂軸承的合成載荷??；制動鉗位于軸前可避免輪胎向前內(nèi)甩濺泥污。本設計采用安裝位置為軸前。6.4.3 制動塊制動塊又背板和摩擦襯塊構成，兩者直接壓嵌或鉚接在一起。襯塊多為扇形面，也有矩形或正方形或長圓形的?；钊麘M可能多的