機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)作業(yè)

1、1. 引言現(xiàn)在石油危機(jī)促使了人們對(duì)新能源的開發(fā)，其中在車輛領(lǐng)域，人們努力在非石油消耗用品上的探索，以至于出現(xiàn)很多電動(dòng)汽車的產(chǎn)品，并且越來越成熟，這個(gè)電動(dòng)客車總體布置的畢業(yè)設(shè)計(jì)將促成我對(duì)這些方面的認(rèn)識(shí)更加深刻。對(duì)以后的工作學(xué)習(xí)有幫助。2. 設(shè)計(jì)方案的確定目前電動(dòng)汽車分為好多種，包括純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車和燃料電池電動(dòng)汽車。純電動(dòng)汽車?yán)秒娏︱?qū)動(dòng)，在使用中可實(shí)現(xiàn)零排放。但迄今為止，電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件蓄電池在能量密度、使用壽命和價(jià)格方面都尚未達(dá)到應(yīng)有的水平，目前還只適應(yīng)于生活環(huán)境要求很高、行駛里程短的街區(qū)、園區(qū)內(nèi)。因此，在目前情況下，以內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（Hybird E

2、lectric Vehicle,簡稱HEV）技術(shù)更具實(shí)用價(jià)值，是近期高效節(jié)能汽車發(fā)展的一個(gè)主要方向。燃料電池電動(dòng)汽車采用的電池是一種將燃料的化學(xué)能用電化學(xué)方法直接轉(zhuǎn)換成電能的電化學(xué)發(fā)電器。它的效率是內(nèi)燃機(jī)的23倍，無污染、無噪聲、排出的不是溫室氣體CO而是水。現(xiàn)存的問題是價(jià)格貴，體積質(zhì)量大，可靠性，環(huán)境適應(yīng)性不高。燃料電池電動(dòng)汽車是新型的高效節(jié)能汽車的發(fā)展方向之一1。2.1 動(dòng)力系統(tǒng)的選擇在對(duì)比幾種電動(dòng)汽車的特點(diǎn)后，鑒于現(xiàn)在的實(shí)際情況，選擇混合動(dòng)力的電動(dòng)汽車是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，作為一輛客車而言，續(xù)駛里程很重要，以及低的故障率的保證，因?yàn)槿绻谛旭偼局袥]有能源了，不管對(duì)客車公司還是對(duì)乘客而言將是一

3、件很棘手麻煩的事。純電動(dòng)車因?yàn)槠淅m(xù)駛里程短如果沒電了只有等待救援的特點(diǎn)，還有目前純電動(dòng)汽車技術(shù)還不是很成熟。所有在設(shè)計(jì)一輛電動(dòng)客車時(shí)選擇動(dòng)力系統(tǒng)為純電動(dòng)汽車不是很合適。當(dāng)然燃料電池電動(dòng)汽車有很好的發(fā)展前景，同樣鑒于其技術(shù)目前不成熟的原因，價(jià)格高，相比混合動(dòng)力汽車，也不是很理想的選擇。最后我們在動(dòng)力方案的選定上確定混合動(dòng)力汽車作為動(dòng)力系統(tǒng)的組成2。2.1.1 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的特點(diǎn)以石油產(chǎn)品為燃料的內(nèi)燃機(jī)，由于其所有的高能量密度而成為目前汽車上使用最普遍的動(dòng)力源，然而汽（柴）油車的排放破壞了人類賴以生存的大氣環(huán)境，加之石油又日益匱乏，工程師們不得不開始去為汽車研發(fā)新的動(dòng)力裝置。電動(dòng)機(jī)與內(nèi)燃機(jī)相比

4、，具有清潔、安靜、效率高的特點(diǎn)，同時(shí)它的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩控制特性比較靈活。電動(dòng)機(jī)在低速時(shí)具有恒轉(zhuǎn)矩的特性，在高速時(shí)具有恒功率的特性，可以在轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩特性曲線下區(qū)域的任何一點(diǎn)工作?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車將電力驅(qū)動(dòng)與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合，充分發(fā)揮了二者的優(yōu)勢。同時(shí)，它可以從根本上解決現(xiàn)在純電動(dòng)汽車動(dòng)力性差和續(xù)駛里程短的問題?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車與純電動(dòng)汽車相比，其主要的優(yōu)勢是：1)電池容量大為減少，進(jìn)而可以降低整車重量，為提高動(dòng)力性作出貢獻(xiàn)。2)由于采用輔助動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，打破了純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的限制，其長途行駛能力可與傳統(tǒng)的汽車相媲美。3)在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上采用高度實(shí)時(shí)和動(dòng)態(tài)的優(yōu)化控制策略，優(yōu)化控制的結(jié)果盡量使動(dòng)力

5、系統(tǒng)各部件工作在最佳狀態(tài)和最高效率區(qū)域，大大限制了內(nèi)燃機(jī)在惡劣工況下的高燃油消耗和大量的尾氣排放，大大提高了混合動(dòng)力汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。在排放限制嚴(yán)格的地區(qū)，還可以關(guān)閉內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力，以純電動(dòng)方式工作，成為零排放的汽車。4)空調(diào)系統(tǒng)等附件有內(nèi)燃機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，有充分的能源供應(yīng)，保證了汽車的乘坐舒適性。5)在控制策略的作用下，輔助動(dòng)力可以向儲(chǔ)能裝置（一般為電池組）提供能量，從而保證混合動(dòng)力汽車無需停車充電，因此可利用現(xiàn)有加油站，不需要進(jìn)行專用充電設(shè)施的建設(shè)。6)由于混合動(dòng)力汽車的電池組在使用過程中是淺充淺放，可以延長電池的使用壽命。2.1.2 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)由于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的組成部件，布置方式

6、以及控制策略不同，所以形成了各種各樣大的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的功率比的大小，分為里程延長型 、雙模式型和動(dòng)力輔助型；根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式的不同，可以分為發(fā)動(dòng)機(jī)開/關(guān)模式型和發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行模式型；根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)是否布置在同一軸線上，分為單軸型和雙軸型；根據(jù)動(dòng)力源的數(shù)量以及動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式不同，可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式以及混聯(lián)式。下面簡單的介紹一下三類混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。參看圖2.1圖2.1a)串聯(lián)式 b)并聯(lián)式 c)混聯(lián)式B-蓄電池 E-內(nèi)燃機(jī) F-油箱 G-發(fā)電機(jī)M-電動(dòng)機(jī) P-功率轉(zhuǎn)換器 T-傳動(dòng)裝置1.串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車：是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車中結(jié)構(gòu)型式最簡單的一種，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能

7、通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，轉(zhuǎn)化后的電能一部分經(jīng)過電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車輪，另一部分則可存儲(chǔ)到蓄電池中去，供汽車加速時(shí)或其他工況下使用。與傳統(tǒng)的燃油汽車相比，它是一種發(fā)動(dòng)機(jī)輔助型的電動(dòng)汽車，主要是為了增加汽車的行駛里程。由于發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)之間的機(jī)械連接裝置中沒有離合器，因此它具有一定的靈活性。盡管其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，但是它需要三個(gè)驅(qū)動(dòng)部分：發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)。如果串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)考慮大爬坡度和頻繁急加速的情況，則為提供最大功率，對(duì)三個(gè)驅(qū)動(dòng)部件的要求相應(yīng)都較高。2.并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車：串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車不同，并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車采用發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車輪。發(fā)動(dòng)機(jī)和

8、發(fā)電機(jī)通常采用不同的離合器驅(qū)動(dòng)車輪，可采用發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、電力單獨(dú)驅(qū)動(dòng)以及發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)三種不同的工作模式。并聯(lián)式是一種電力輔助型的燃料車，目的是為了降低排放和燃油消耗。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)提供的功率大于驅(qū)動(dòng)汽車所需要的功率時(shí)或者再生制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，將多余的能量充入蓄電池。與串聯(lián)式相比，并聯(lián)式只需兩個(gè)驅(qū)動(dòng)部件：發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)，并且，在蓄電池放電完畢前，如果要得到相同的性能，并聯(lián)式比串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的功率要求都要低。3.混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車：它在結(jié)構(gòu)上綜合了串聯(lián)式和并聯(lián)式的特點(diǎn)。與串聯(lián)式相比，它增加了機(jī)械動(dòng)力的傳遞路線；與并聯(lián)式相比，它增加了電能的傳輸路線。

9、因此，它兼有串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)。然而另一方面，這也造成其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高的缺點(diǎn)。2.1.3 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的節(jié)油原理與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車相比，其節(jié)油的主要原因在于：1)為了滿足急加速、以很高車速行駛與快速上坡對(duì)驅(qū)動(dòng)的功率的要求，傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車所配備的發(fā)動(dòng)機(jī)功率往往相當(dāng)大。例如，一般轎車在良好的路面以100km/h和120km/h勻速行駛時(shí)，要求發(fā)動(dòng)機(jī)提供的功率大致是20KW和36KW，但其配備的發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率達(dá)114KW，這樣大的功率儲(chǔ)備主要用于大加速，高車速以及坡道等行駛工況。因此，在一般的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度小，負(fù)荷率低，發(fā)動(dòng)機(jī)常常工作在一個(gè)不經(jīng)濟(jì)的區(qū)域內(nèi)，相應(yīng)的燃油消耗鋁率高，然而

10、，對(duì)與混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，其儲(chǔ)能元件（如蓄電池）的補(bǔ)償功率時(shí)提供電能，從而在混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中可以使用小型的發(fā)動(dòng)機(jī)，并可以使發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)處于高效率的最優(yōu)工作區(qū)域內(nèi)。2)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車可以在汽車停車等候或低速滑行等工況下關(guān)閉內(nèi)燃機(jī)，節(jié)約燃油。3)在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的電力驅(qū)動(dòng)部分中，電動(dòng)機(jī)能夠作為發(fā)電機(jī)工作。當(dāng)汽車減速滑行或緊急制動(dòng)時(shí)，可以利用發(fā)電機(jī)回收部分制動(dòng)能量，轉(zhuǎn)化成電能存入蓄電池，從而進(jìn)一步提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。3. 整車布置設(shè)計(jì)的說明3.1 客車的相關(guān)知識(shí)的介紹3.1.1 客車的分類下面給客車做下簡單的分類，乘坐9人以上，主要供公共服務(wù)的汽車叫客車。按用途分類客車有城市公共客車、城鄉(xiāng)公

11、交車、長途客車、團(tuán)體客車、游覽客車、專用客車等類型。按車身承載形式分類有非承載式車身、半承載式車身、承載式車身。按車身結(jié)構(gòu)差異分薄殼式車身、骨架式車身、復(fù)合式車身、單元式車身和嵌合式車身3?？蛙噺拈L度的方面來區(qū)分，從下表3.1中可以看出。表3.1客車的分類客車級(jí)別微型輕型中型大型車輛總L（）L3.53.5< L7.07.0< L10.0L>10.0本設(shè)計(jì)的是輕型客車，其長度在3.5到7米之間。3.1.2 客車的布置形式客車的布置形式底盤包括傳動(dòng)系、行駛系、轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系四個(gè)部分，這個(gè)具體的就不做介紹了，下面把本課題的發(fā)動(dòng)機(jī)布置形式說一下，布置形式一共有以下三種，發(fā)動(dòng)機(jī)位置：前

12、置、中置、后置根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的位置不同，客車有下列布置形式：發(fā)動(dòng)機(jī)前置后橋驅(qū)動(dòng)；發(fā)動(dòng)機(jī)中置后橋驅(qū)動(dòng)；發(fā)動(dòng)機(jī)后置后橋驅(qū)動(dòng)；發(fā)動(dòng)機(jī)前置時(shí)，可布置在軸距外或布置在前軸上方。發(fā)動(dòng)機(jī)后置時(shí)，可以縱置或橫置在汽車后部。(1)發(fā)動(dòng)機(jī)前置后橋驅(qū)動(dòng) 采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置后橋驅(qū)動(dòng)布置方案的優(yōu)點(diǎn)是：動(dòng)力總成操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單；散熱器位于汽車前部，冷卻效果好；冬季在散熱器罩前部蒙以保護(hù)棉被，能改善發(fā)動(dòng)機(jī)的保溫條件；發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)駕駛員容易發(fā)現(xiàn)7。此方案的主要缺點(diǎn)有：發(fā)動(dòng)機(jī)凸起在地板表面上部，因而車廂面積利用不好，并且布置座椅時(shí)會(huì)受到發(fā)動(dòng)機(jī)的限制；由于傳動(dòng)軸從地板下面通過，致使地板平面離地面較高，乘客上、下車不方便；傳動(dòng)軸長度長

13、；發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲、氣味和熱量易于傳人車廂內(nèi)；隔絕發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)困難，影響乘坐舒適性；檢查發(fā)動(dòng)機(jī)故障必須在駕駛室內(nèi)進(jìn)行，降低了檢修工作的舒適性；如果乘客門布置在軸距內(nèi)，使車身剛度削弱；若采用前開門布置，雖然可以改善車身剛度，但會(huì)使前懸加長，同時(shí)可能使前軸超載。(2)發(fā)動(dòng)機(jī)后置后橋驅(qū)動(dòng) 這種布置方案的主要優(yōu)點(diǎn)是：能較好地隔絕發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲、氣味、熱量；檢修發(fā)動(dòng)機(jī)方便；軸荷分配合理；同時(shí)由于后橋簧上質(zhì)量與簧下質(zhì)量之比增大，能改善車廂后部的乘坐舒適性；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)，車廂面積利用較好，并且布置座椅受發(fā)動(dòng)機(jī)影響較少；作為城市間客車使用時(shí)，能夠在地板下部和客車全寬范圍內(nèi)設(shè)立體積很大的行李箱。作為市內(nèi)用客車不需要行

14、李箱，則可以降低地板高度；傳動(dòng)軸長度短。此方案的主要缺點(diǎn)是：發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻條件不好，必須采用冷卻效果強(qiáng)的散熱器；動(dòng)力總成操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜；駕駛員不容易發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)故障。(3)發(fā)動(dòng)機(jī)中置后橋驅(qū)動(dòng)此方案的主要優(yōu)點(diǎn)是：軸荷分配合理；傳動(dòng)軸的長度短；車廂內(nèi)面積利用最好，并且座椅布置不會(huì)受發(fā)動(dòng)機(jī)的限制；乘客車門能布置在前軸之前等。此方案存在的缺點(diǎn)是：發(fā)動(dòng)機(jī)必須用水平對(duì)置式的，且布置在地板下部，給檢修發(fā)動(dòng)機(jī)帶來困難；駕駛員不容易發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)故障；發(fā)動(dòng)機(jī)在熱帶的冷卻條件和在寒帶的保溫條件均不好；發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲、氣味、熱量和振動(dòng)均能傳人車廂；動(dòng)力總成操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜；受發(fā)動(dòng)機(jī)影響，地板平面距地面較高；在土路上行駛發(fā)動(dòng)機(jī)極易被

15、泥土弄臟。本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)的輕型客車，因?yàn)槠滠嚿黹L度有限，雖然目前客車的發(fā)展趨勢是發(fā)動(dòng)機(jī)后置，但是作為輕型客車而言，發(fā)動(dòng)機(jī)后置，因?yàn)榭傞L有限，發(fā)動(dòng)機(jī)加變速箱加傳動(dòng)軸都要布置在后橋后面，后懸需要很長，軸距就會(huì)很短，對(duì)汽車性能影響很大，故輕型客車通常采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)。3.1.5 車內(nèi)密封問題客車車廂的密封思路密封性問題是一個(gè)系統(tǒng)工程問題，忽視車身內(nèi)任何部位的密封, 都將導(dǎo)致整車密封功虧一簣。密封主要是地板密封，地板周圍與骨架密封，地板以上部分靠蒙皮與外部隔離，內(nèi)飾板不起密封作用。另外，還有側(cè)窗、頂窗、駕駛員門、安全門、乘客門、管線孔、地板檢修口及發(fā)動(dòng)機(jī)罩的密封。地板周圍的密封就是沿地板一周將蒙皮

16、、骨架、護(hù)板所有接縫堵死。它可細(xì)分為前圍、側(cè)圍和后圍的密封。這幾部分的密封在交界處要閉合，形成一個(gè)密封圈。前圍密封與側(cè)圍密封可在第一立柱處閉合，側(cè)圍密封和后圍密封在末立柱處閉合8。文中著重討論側(cè)圍密封。側(cè)圍密封包括以下幾個(gè)方面：駕駛員門及安全門止口的密封、乘客區(qū)地板兩側(cè)的密封及后高地板兩側(cè)的密封。(1)乘客區(qū)地板兩側(cè)的密封在兩側(cè)圍骨架上，從乘客門及駕駛員門后立柱至末立柱之間都有通長的腰圍梁, 在側(cè)封板與腰圍梁接縫打膠，即可實(shí)現(xiàn)乘客區(qū)地板兩側(cè)的密封。原因是張拉蒙皮與下裙部蒙皮對(duì)接縫在腰圍梁上焊接，對(duì)接縫在涂裝車間刮膩?zhàn)雍蟮靡悦芊?，在腰圍梁與側(cè)封板接縫處打膠后，下部灰塵就無客車技術(shù)與研究法從此處進(jìn)

17、入車內(nèi)。該部位打膠作業(yè)原來是在側(cè)封板焊好后，在側(cè)封板與腰圍梁上平面接縫處打膠。由于骨架上立柱遮擋，打膠不能連續(xù)，后改為焊接封板前，在腰圍梁內(nèi)側(cè)面打膠，然后裝焊封板，這樣就沒有斷膠現(xiàn)象了。(2)后高地板兩側(cè)的密封側(cè)圍后段后高地板兩側(cè)密封較為復(fù)雜，因?yàn)樗c艙體及后圍拐角的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。由于后艙體骨架在與地板骨架連接時(shí)，艙體前立柱將艙體和車廂斷開，風(fēng)和灰塵由此進(jìn)入艙體封板和后高地板封板之間的空腔內(nèi)，再從腰圍梁以上的艙體骨架兩側(cè)縫隙進(jìn)入車內(nèi)。由此可見，該結(jié)構(gòu)側(cè)圍后段密封帶已不在腰圍梁處，而是隨著艙體骨架的升高而升高。側(cè)圍密封帶從后地板前端腰梁位置沿立柱上移至窗下橫梁，再沿窗下橫梁至末立柱?？蛙囓噹拿?/p>

18、封應(yīng)在地板、骨架和蒙皮之間形成一個(gè)完整的密封圈。值得注意的是，地板與骨架的密封帶及蒙皮與骨架的密封帶一定要重疊，不能錯(cuò)開,否則整車密封得不到保證，另外在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，合理考慮密封結(jié)構(gòu)是簡化密封作業(yè)、降低密封成本的最根本途徑。3.1.3 車內(nèi)噪聲問題 (1)產(chǎn)生的機(jī)理：車內(nèi)噪聲的產(chǎn)生機(jī)理車內(nèi)噪聲產(chǎn)生機(jī)理如圖3.4 所示。從聲源來看, 車內(nèi)噪聲的來源主要有: 發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、進(jìn)排氣噪聲、冷卻風(fēng)扇噪聲等。車外噪聲向車內(nèi)傳播的具體途徑主要有兩個(gè): 一是通過車身壁板及門窗上所有的孔、縫直接傳入車內(nèi); 二是車外噪聲聲波作用于車身壁板,激發(fā)壁板振動(dòng), 并向車內(nèi)輻射噪聲。從振動(dòng)源來看,主要有兩個(gè)方面: 發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤

19、工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和路面激勵(lì)產(chǎn)生的振動(dòng)。后者頻率較低, 對(duì)激發(fā)噪聲影響較小。車身壁板主要由金屬板和玻璃構(gòu)成, 這些材料都具有很強(qiáng)的聲反射性能。在車室門窗均關(guān)閉的條件下, 上述傳入車內(nèi)的空氣聲和壁板振動(dòng)輻射的固體聲, 都會(huì)在密閉空間內(nèi)多次反射, 相互疊加成為車內(nèi)噪聲9。圖3.4車內(nèi)噪聲發(fā)生機(jī)理示意圖(2)降噪措施：首先對(duì)車廂內(nèi)部而言, 發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)混響聲場是一外部噪聲源, 若能降低其噪聲級(jí)必將有助于降低車內(nèi)噪聲。將發(fā)動(dòng)機(jī)艙設(shè)計(jì)成一個(gè)吸音室, 在發(fā)動(dòng)機(jī)艙的艙壁上粘貼高吸音系數(shù)的玻璃棉, 可顯著降低噪聲的輻射。對(duì)于隔墻, 盡量采用雙層結(jié)構(gòu),在隔聲墻骨架兩側(cè)分別覆蓋厚為2 mm 和1 mm 的薄板, 中間

20、形成50 mm 厚空氣夾心層。其次減少部件尤其是板件的振動(dòng)結(jié)合實(shí)際, 主要采取以下措施:頂蒙皮和側(cè)圍蒙皮采用預(yù)應(yīng)力張拉工藝處理, 能有效提高蒙皮與骨架的貼合度, 避免客車在顛簸路面行駛產(chǎn)生鼓動(dòng)噪聲; 在頂蒙皮和側(cè)圍蒙皮的內(nèi)側(cè)粘貼隔聲阻尼材料(如異型自粘海綿) , 使板件成為自由阻尼層結(jié)構(gòu), 減小共振。大頂內(nèi)飾板下墜(尤其是三合板) , 在崎嶇路面上行駛?cè)菀坠膭?dòng), 為此在大頂骨架中線兩側(cè)合理布置縱梁位置, 于中線兩側(cè)固定兩列螺絲或鉚釘。在車內(nèi)安裝體積較大的箱體時(shí), 盡量提高箱體壁板的剛度。在車內(nèi)附件設(shè)計(jì)中盡量減少難以鎖止緊固的部件(如推拉門) 。在艙門止口上卡壓龍骨膠條, 在艙門兩邊增加緩沖塊,

21、 艙門鎖止緊固, 無曠動(dòng), 盡量避免產(chǎn)生噪聲。具體的研究方法如下，在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)這樣時(shí)時(shí)刻刻注意以下部件的結(jié)合和構(gòu)造。車窗密封嚴(yán)實(shí), 減少車外噪聲的傳入。加強(qiáng)車門的密閉性, 在結(jié)合縫隙處采用彈性密封膠條進(jìn)行密封, 尤其是折疊門上方的密封, 無論折疊門關(guān)閉還是橫向滑動(dòng)都與其緊密貼合。對(duì)于操縱桿、踏板等活動(dòng)件, 安裝橡膠護(hù)套等彈性件, 加強(qiáng)密封, 減少車外噪聲的直接傳入。對(duì)于管線過孔處, 頂置蒸發(fā)器、頂風(fēng)窗等與外部相連的接觸處, 防止車外噪聲的直接傳入10。3.2 車身總體布置設(shè)計(jì)3.2.1設(shè)計(jì)中的人機(jī)工程問題 本課題的設(shè)計(jì)應(yīng)該充分考慮人機(jī)工程學(xué)，目前，車輛工程領(lǐng)域的人機(jī)工程問題可大致歸納為如下八個(gè)

22、主要方面： (1)機(jī)動(dòng)車輛駕駛操縱系統(tǒng)人機(jī)界面的優(yōu)化匹配：機(jī)動(dòng)車輛駕駛操縱系統(tǒng)是一種有駕駛員參與的反饋控制體系，其人機(jī)界面是典型的第一類人機(jī)界面。 (2)機(jī)動(dòng)車輛的行車安全性及車內(nèi)乘員的人體保護(hù)技術(shù)：機(jī)動(dòng)車輛的撞車、翻車事故是行車安全事故的主要形態(tài)，頻繁撞車、翻車事故嚴(yán)重地威脅著人們生命和財(cái)產(chǎn)安全。 (3)機(jī)動(dòng)車輛乘員的乘坐舒適性：機(jī)動(dòng)車輛駕駛員和乘員的乘坐舒適性，主要取決于座椅與人體界面能否為人提供舒適而穩(wěn)定的坐姿、駕駛員（或乘員）座椅車輛系統(tǒng)能否有效地隔絕或衰減來自路面不平度的激勵(lì)而產(chǎn)生的振動(dòng)以使駕駛員（或乘員）所承受的全身振動(dòng)負(fù)荷低于規(guī)定的限值、駕駛員（或乘員）座椅駕駛室系統(tǒng)的幾何位置關(guān)

23、系能否為駕駛員提供良好的視野和相對(duì)于各種操縱機(jī)構(gòu)與顯示裝置的舒適位置。 (4)機(jī)動(dòng)車輛的噪聲控制：機(jī)動(dòng)車輛噪聲控制的目的是保證車內(nèi)駕駛員和乘員的耳旁噪聲滿足人的聽力保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，車外噪聲滿足動(dòng)態(tài)環(huán)境噪聲允許標(biāo)準(zhǔn)。 (5)機(jī)動(dòng)車輛車內(nèi)小氣候環(huán)境的宜人化控制：對(duì)車內(nèi)小氣候環(huán)境的宜人化控制的具體標(biāo)準(zhǔn)也因機(jī)動(dòng)車輛的類型、使用條件和運(yùn)行環(huán)境的不同而異。小氣候環(huán)境宜人化的科學(xué)依據(jù)則是人的熱舒適性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。 (6)機(jī)動(dòng)車輛駕駛員的駕駛適宜性：駕駛員是引起事故的主要因素，人不僅年齡和性別不同，而且在生理和心理方面也存在著較大的個(gè)體差異。并不是所有的人都適宜從事駕駛工作和都具備與駕駛工作相適應(yīng)的生理和心理素質(zhì)。 (

24、7)機(jī)動(dòng)車輛的道路交通適宜性：應(yīng)當(dāng)從用戶（主要是駕駛員）的角度出發(fā)評(píng)價(jià)車輛對(duì)道路交通條件的是適應(yīng)性，用以指導(dǎo)車輛的設(shè)計(jì)和交通設(shè)施的調(diào)整，使它們協(xié)調(diào)一致。(8)人車路系統(tǒng)的綜合優(yōu)化：國外已經(jīng)提出“人車路一體化設(shè)計(jì)”的概念，也已有成果公布，主要成果來自美國和德國。綜合運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)、汽車工程學(xué)、交通工程學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、圖形圖象技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的基本理論，吸收國內(nèi)外最新的研究成果 ，提出一種科學(xué)的、以“駕駛員汽車道路一體化設(shè)計(jì)概念”為指導(dǎo)的、基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究駕駛員汽車道路交通環(huán)境系統(tǒng)的綜合優(yōu)化方法，將是擺在人機(jī)工程、車輛工程、交通工程學(xué)領(lǐng)域的科技工作者面前的共同課題11。3.2

25、 軸距的選擇與設(shè)計(jì)軸距的設(shè)計(jì)是很重要的，它對(duì)車輛各部分的載荷影響很大的，軸距L對(duì)整備質(zhì)量、汽車總長、最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動(dòng)軸長度、縱向通過半徑有影響。當(dāng)軸距短時(shí)，上述各指標(biāo)減小。此外，軸距還對(duì)軸荷分配有影響。軸距過短會(huì)使車廂(箱)長度不足或后懸過長；上坡或制動(dòng)時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移過大，汽車制動(dòng)性和操縱穩(wěn)定性變壞；車身縱向角振動(dòng)增大，對(duì)平順性不利；萬向節(jié)傳動(dòng)軸的夾角增大。原則上轎車的級(jí)別越高，裝載量或載客量多的貨車或客車軸距取得長。對(duì)機(jī)動(dòng)性要求高的汽車軸距宜取短些。為滿足市場需要，工廠在標(biāo)準(zhǔn)軸距貨車基礎(chǔ)上，生產(chǎn)出短軸距和長鈾距的變型車。不同軸距變型車的軸距變化推薦在0.40.6m的范圍內(nèi)來確定為宜。一般軸距的

26、確定跟選用的客車底盤有關(guān)，本設(shè)計(jì)選取其中的EQ6590KS1-119底盤作為設(shè)計(jì)底盤。該地盤的軸距是3300mm。加上前懸后懸后，總體尺寸在7米以內(nèi)，符合輕型客車的尺寸要求。確定完軸距后，前懸和后懸也是要確定的，客車的前懸尺寸對(duì)汽車通過性、碰撞安全性、上下車等有影響，后懸尺寸對(duì)汽車通過性、汽車追尾時(shí)的安全性等有影響?？蛙嚨暮髴议L度不得超過軸距的65%，絕對(duì)值不大于3500，本設(shè)計(jì)中后懸的長度不能超過4095，在此設(shè)計(jì)的前懸是2500，后懸的長度選擇為3000.總體布置完后，就是對(duì)車廂內(nèi)的部件選擇性的進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，我們重點(diǎn)設(shè)計(jì)的是駕駛員座椅和乘客座椅，以及車內(nèi)內(nèi)飾設(shè)計(jì)、儀表板設(shè)計(jì)、側(cè)窗設(shè)計(jì)、及

27、各個(gè)部件之間的距離的設(shè)計(jì)等。3.3 整車的動(dòng)力系統(tǒng)與底盤的說明因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的是電動(dòng)輕型客車，所以在設(shè)計(jì)動(dòng)力系統(tǒng)與底盤時(shí)，必須將電動(dòng)汽車與客車結(jié)合起來考慮。下由于本設(shè)計(jì)的是混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)客車，首先需要電動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)各一臺(tái)，關(guān)于混合動(dòng)力的好處前文已提及，這里就不在論述，但要指出的是因?yàn)檫x擇了混聯(lián)式混合動(dòng)力的動(dòng)力系統(tǒng)，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇上，我們可以選擇小功率的發(fā)動(dòng)機(jī)，這樣有利于全車的重量的減輕，同時(shí)不存在功率的浪費(fèi)，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。在發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)的選取上選用異步式車用電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)。因?yàn)檐囉檬诫妱?dòng)機(jī)具有體積小，性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)然成本也比普通工廠用三相交流電電動(dòng)機(jī)貴。電動(dòng)機(jī)選用豐田汽車公司

28、的考斯特車用異步式電動(dòng)機(jī)。其最大輸出功率/KW/(r/min)為70/1650,最大轉(zhuǎn)矩/N*m/(r/min)為380/1000,最大電壓288V。發(fā)電機(jī)為豐田考斯特車用異步發(fā)電機(jī)。其最大輸出功率/KW為25KW。發(fā)動(dòng)機(jī)選擇通用五菱的B12發(fā)動(dòng)機(jī)，其最大輸出功率/KW/(r/min)為63/6000。其具體參數(shù)如下表3.6表 3.6B12發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)商標(biāo)SGMW排放水平國燃料種類汽油發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火方式點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)供油方式多點(diǎn)電噴發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣方式自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻方式水冷發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排列型式直列發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)4發(fā)動(dòng)機(jī)缸心距(mm)75.5進(jìn)氣氣門數(shù)2排氣氣門數(shù)2排量(L)1.206容積壓縮比

29、9.8:1缸徑(mm)69.7行程(mm)79額定功率(kW)63.0額定轉(zhuǎn)速(rpm)6000額定轉(zhuǎn)速下每沖程供油量(mm)N/A怠速轉(zhuǎn)速(rpm)750±50最大扭矩(N.m)108最大扭矩轉(zhuǎn)速(rpm)4000最大扭矩轉(zhuǎn)速下每沖程供油量(mm)N/A變速器選用杭州依維柯的H238.5A輕型手動(dòng)汽車變速器，具體參數(shù)如下表3.7。表3.7主要技術(shù)參數(shù)配發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率：114/3200(Kw/rpm)最大傳遞扭矩：38/1800（Kgm/rpm )中心距：100毫米重量：107公斤傳動(dòng)比：檔：5.380 檔：3.026 檔：1.700 檔：l.O00 檔：0.722倒檔：5.380主

30、減速比：6.1其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：變速器類型：手動(dòng)機(jī)械式變速器；適用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)動(dòng)，可匹配中型客車、輕型卡車等；前進(jìn)檔采用滑塊式慣性同步器，同步環(huán)采用進(jìn)口零件，換檔平穩(wěn)、可靠；殼體采用高強(qiáng)度灰鑄鐵制造，強(qiáng)度高，剛性好；傳動(dòng)齒輪、軸等均采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造，承載能力強(qiáng)；帶倒車燈開關(guān)和里程表接口；采用轎車化的選、換檔機(jī)構(gòu)，遠(yuǎn)程繩索操縱，換檔輕松、可靠17。電池的選擇目前有很多種，如：鉛酸蓄電池、鋰離子電池、鎳氫蓄電池。因?yàn)殂U酸蓄電池目前制造技術(shù)成熟，可靠性和安全性都很優(yōu)越。此外由于其單體電池電壓高，串聯(lián)起來的電池?cái)?shù)少，比功率（決定了汽車加速爬坡性能的優(yōu)劣）也很大。對(duì)于鉛酸蓄電池來說。密封式比開放式壽命

31、短，但由于幾乎是免維護(hù)的，所以是通常情況下的選擇18。本設(shè)計(jì)中選用密封鉛酸蓄電池。容量/A*h(Hr)/電壓/V為58(3)/12。搭載個(gè)數(shù)為24個(gè)?？傠妷簽?88V。4 車輛主要性能的的計(jì)算4.1 動(dòng)力性的計(jì)算 汽車的動(dòng)力性的指標(biāo)包括三個(gè)方面：汽車的最高車速、汽車的加速時(shí)間（加速性）、汽車能爬上的最大爬坡度。下面從這三個(gè)方面計(jì)算該客車的動(dòng)力性要求19?？蛙嚨南嚓P(guān)參數(shù)如下表4.1表4.1參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值整車滿載總質(zhì)量/kg5100旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)1.29迎風(fēng)面積5.5電動(dòng)機(jī)及其控制器效率0.90空氣阻力系數(shù)060主減速比6.1滾動(dòng)阻力系數(shù)f0.0076+0.000056蓄電池組總能量50.11

32、車輪滾動(dòng)半徑0.345蓄電池的平均放電效率0.95傳動(dòng)系統(tǒng)總效率0.92驅(qū)動(dòng)力： 行駛速度：=行駛阻力的計(jì)算如下：空氣阻力：動(dòng)力因素：D=爬坡度：I=加速度：因?yàn)閯?dòng)力系統(tǒng)是混合動(dòng)力，所以存在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩的耦合問題。若忽略損耗，輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速可表述為和 因?yàn)檫x取的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速很高，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，所在與選取上分別取1.82與0.5。這樣。 最高車速km/h。因?yàn)樵跍y最大爬坡度時(shí)汽車速度很慢這里取15 km/h，代入數(shù)據(jù)后算得動(dòng)力因素D為0.081。代入數(shù)據(jù)最大爬坡度i為26.78%。代入數(shù)據(jù)，算從0 km/h 到50 km/h的加速時(shí)間11.46s。 國際上對(duì)電動(dòng)車的續(xù)駛里程的計(jì)

33、算常以40km/h時(shí)速計(jì)算而來。所以在這里我們?nèi)?0km/h。F=0.0076+0.00005640=0.00984滾動(dòng)阻力：空氣阻力：勻速行駛情況下，總驅(qū)動(dòng)力=741.4N。 在電池充滿后純電池的行駛情況如下：設(shè)續(xù)駛里程為S，則=114.89km又本設(shè)計(jì)中有10.45的太陽能電池組。選取三洋電機(jī)的太陽能電池板模塊組，其每平方米達(dá)到150W的功率，所以整個(gè)車的太陽能電池的總功率為1500W。因?yàn)檎丈浣嵌鹊膯栴}，以及照射強(qiáng)度的問題，其實(shí)根據(jù)不同的地區(qū)的光照條件，我們要分別區(qū)分太陽能電池的有效工作時(shí)間。我國可分為：豐富地區(qū)、比較豐富地區(qū)、可以利用地區(qū)、貧乏地區(qū)。他們的年光輻射量分別是大于等于586

34、KW/平方米，502-586KW/平方米、419-52KW/平方米、小于419KW/平方米20。由于以上的原因，所以我們計(jì)算太陽能電池的工作時(shí)間的時(shí)候就不能都以8小時(shí)來計(jì)算了，根據(jù)不同地區(qū)我們不同的選擇，他們的不同平均峰值時(shí)間分別是：小時(shí)，小時(shí)，小時(shí)，小時(shí)。在這里我們?nèi)∮行照諘r(shí)間平均值4小時(shí)。則太陽電池每天發(fā)電總能量為=所以汽車的總續(xù)駛里程為km這只是剛使用電池的情況，由于在行駛時(shí)還有發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電系統(tǒng)，以汽車攜帶60L汽油計(jì)算，以百公里耗油量計(jì)算：阻力功率：249.62770.56燃油消耗率：算得百公里燃油消耗率為12.75L（時(shí)速40km/h）時(shí)，這樣以60 L的油箱來算，這輛客車靠汽油可

35、以行駛470公里，加上使用蓄電池加太陽能電池所行駛的里程，總里程達(dá)到600公里左右。當(dāng)然這里是按純理論算得，實(shí)際使用中，受影響的因素很多，往往達(dá)不到這個(gè)理論值。4.2 制動(dòng)性的計(jì)算 汽車行駛時(shí)能在短距離內(nèi)停車且維持行駛方向穩(wěn)定性和在下坡時(shí)能維持一定車速的能力，稱為汽車的制動(dòng)性。汽車的制動(dòng)性能的評(píng)價(jià)常通過汽車的同步附著系數(shù)與路面的附著系數(shù)比較分析來完成的。下面簡要分析一下。圖4.1描述了平坦路面上，車輛制動(dòng)時(shí)作用于車輛的力。圖中忽略了與制動(dòng)力相比其值很小的滾動(dòng)阻力與空氣阻力。j是車輛的負(fù)加速度，可容易得知其為 j= （4-1）式中,和分別是作用于前后輪上的制動(dòng)力。圖4.1 平坦路面上制動(dòng)時(shí)作用與

36、車輛的力最大值動(dòng)力受制于輪胎與地面間的附加力，且正比于作用在輪胎上的鉛垂方向的載荷。因而，由制動(dòng)力矩的實(shí)際制動(dòng)力也應(yīng)正比與鉛垂方向的載荷，其結(jié)果是前后輪同時(shí)都獲得了最大制動(dòng)力。在制動(dòng)期間，將有載荷從后軸轉(zhuǎn)移到前軸。考察關(guān)于前后輪與地面接觸點(diǎn)A與B的力矩關(guān)系，可的作用在前后軸上的鉛垂方向的載荷和分別為 （4-2）和 （4-3）式中，j是車輛制動(dòng)時(shí)的負(fù)加速度。前后軸上的制動(dòng)力應(yīng)分別正比與它們的鉛垂方向載荷，于是可得 （4-4）聯(lián)立求解式（4-1）與式（4-4）所算出的作用與前后軸上的理想制動(dòng)力由圖4.2表示。圖中j描述了車輛以附著系數(shù)在路面上行駛時(shí)所能獲得的最大加速度。理想制動(dòng)力分布曲線（簡稱I曲線）是非線性的雙曲線。若希望在任何路面上同時(shí)剎住前后輪，則作用于前后軸的制動(dòng)力必須完全與這一曲線相符。圖4.2 作用于前后軸上的理想制動(dòng)力分布曲線在車輛設(shè)計(jì)中，作用與前后軸上的實(shí)際制動(dòng)力分布通常被設(shè)計(jì)為一不變的線性比例關(guān)系。這一比例關(guān)系由前軸的制動(dòng)力與車輛總制動(dòng)力之比值予以表達(dá)，即： （4-4）式中，為車輛的總制動(dòng)力（）。因?yàn)榍昂筝S上的實(shí)際制動(dòng)力隨而變化，故可將它們表示為 （4-5）和 （4-6）于是可得 （4-7）圖4.3描繪了理想的和實(shí)際的制動(dòng)力分布曲線（分別標(biāo)記為I和曲線）。很明顯，僅有一個(gè)交點(diǎn)，即僅有在該情況下前后被同時(shí)剎