微型倒三輪電動車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計及其ADAMS仿真

1、武漢理工大學碩士學位論文微型倒三輪電動車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計及其 ADAMS仿真姓名：鄭勝敏申請學位級別：碩士專業(yè)：動力機械及工程指導教師：吳森20080501武漢理工大學碩士學位論文摘要本文是結(jié)合武漢理工大學與浙江凱凌集團合作的新型電動車研發(fā)的課題進行的研究，因此，課題組進行微型倒三輪電動車的開發(fā)。文章首先介紹當今汽車發(fā) 展所面臨的問題，發(fā)展微型電動車對于環(huán)保和節(jié)能等問題具有很大的優(yōu)勢，并且 受電池和電網(wǎng)改造等技術因素的制約較少，是汽車從工具到作為地位和象征再到 交通工具的回歸，研發(fā)微型倒三輪電動汽車則具有很大的現(xiàn)實意義。也從以往電 動車都為改裝車的現(xiàn)狀發(fā)展成為一種對整車各種系統(tǒng)進行的全新設計。微型

2、倒三輪車是前兩輪后一輪的結(jié)構(gòu)形式，前橋采用獨立雙擺臂式懸架系統(tǒng)，齒 輪齒條式轉(zhuǎn)向器，后橋采用單擺臂式懸架系統(tǒng)，使用電機一皮帶輪驅(qū)動系統(tǒng).外 形設計以小巧美觀大方，反映中國元素是其總體要求，微型倒三輪車將是普通百 姓的理想選擇，但是我國市場尚屬空白，但還需要國家政策的扶持。進行倒三輪電動車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計，文章首先論述轉(zhuǎn)向系的性能要求及轉(zhuǎn)向系的阿 克曼特性，及各種轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)特點最后進行轉(zhuǎn)向器的選擇；分析懸架與轉(zhuǎn)向系 的匹配關系及前輪的定位參數(shù)值對轉(zhuǎn)向性能的影響，確定前輪定位參數(shù)的初步取 值；對轉(zhuǎn)向輪的運動規(guī)律進行數(shù)學分析及轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的布置方案，確定微型倒 三輪車的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的布置。通過對整體式

3、轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)及斷開式轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)的比較，研究發(fā)現(xiàn)四輪車的轉(zhuǎn) 向梯形設計方法也適合微型倒三輪車轉(zhuǎn)向梯形設計。根據(jù)微型倒三輪車的性能要 求，確定選擇斷開式轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)，并計算轉(zhuǎn)向梯形臂的長度m,梯形底角0 ”，橫拉桿兩端球鉸中心間距 n ”，最后根據(jù)繪圖法確定轉(zhuǎn)向梯形斷開點的坐 標。根據(jù)以上的分析計算，以及選購的零部件，使用UG建立前懸架及轉(zhuǎn)向系三維實 體模型。根據(jù)所建立的三維實體的主要硬點的坐標尺寸、及零件的名稱和連接 點，進行ADAMSCAR建模，建立前雙擺臂式懸架與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的模型，在A DAMSCAR模塊中，對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)、外輪轉(zhuǎn)角及阿克曼特性，使用懸架PU11 分析轉(zhuǎn)向盤的力矩和磨胎半徑，及

4、轉(zhuǎn)向梯形斷開點進行仿真驗證所建立的模型的可取性。通過仿真，獲得了直觀的數(shù)據(jù)曲線，所設計的模型基本滿足要 求，為系統(tǒng)設計提供依據(jù)，最后進行整車裝配并實驗驗證。經(jīng)過試驗，微型倒三 輪性能樣車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)滿足車輛的轉(zhuǎn)向性能要求，也證明了倒三輪車是適應新能 源電動車的一種全新車型且具有良好的市場前景。關鍵詞：倒三輪電動車，AD AMS軟件，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計，仿真 武漢理工大學碩士學位論文AbstractWuhI nti Lihebackgroundofthecooperatio ngCO.，LTDinnofKaUni tyofTechnologyandd deZhejig,whichbjeResearchn

5、ewtype1 Tle ctvehicle,SOthegroupCarriehroughdesigniEVSubminiatureRevrsedThreeWhees EV(SRTWEV)”.Thearticlefirs1 ntroducen owteautomobivelopmentfacesthequion,heelgaopmet mindingqu est1 onandSOone nvio nmentalprotctionandenergySOoncyeo,tnawsnoedrrtkveacthinoinchaalsftahcetvoerrybSiagnsduepleercitorriic

6、tabatteryandtransformationrestrictionsarefewistheautomobilefromthetooltothetakingstatusandthesymbolagaintotransportationvehicleSreturn,moreoverresearchesanddevelopstheminiaturethreeroundelectricautomobiletohavetheverybigpracticalsignificancebutactually.Theconfigurationoffrontaxleu sesnSRTWEVistwowh1

7、 sanwh1 ,thdepubr mtypuspeyIIem,rkandpipedeypesu heelectvingsysdem,o nscalmace m.1 liehehir axleofem,nerybelguredesignuller efldrctthquPeaeotsPttlheeChiynoePsieneiloemn,einttwiislilt bseovInmScoidealchoice,butOurcountrymarillblankandneedsthenationalPolicythesuPPortDesignedthethesteeringsystemofthere

8、quirementsoftheSRTWEV,theDePartmentarticlediscussedthefirsttoofperformanceAckermannandtOthecharacteristicsofthechoiceofsusPensionstructureandcharacteristicsosRedirectorFinallytheandsteeringofthematchrelationsonandPositioningparametersofthefront?-?wheelsteeringPaperformancetheimPactoffront?一-w-heelPo

9、siondeterminetheinitialvalue?onthemovementeeringwheelserallrmmonketissf variorameterst ioningt ofthesemathematicalalysisa nsmiss ionelayouidentit proJ ects1 vemea nismlayoutofSRTWEV.ganiz1 ond thesepa raThr oughthegraltypestngtpez iumt ypestapziumorgan1 onScomparin,hearchdiscod thf ourwhapgnmeodalso

10、SRTWEVstwiapeziumde1 gn.r danceSRTWEVpeo rmanr ements,i def ica tionoidala gencies,ofopandct ionstooalculatef -thelapezngthsteeringbottomangle O,distanceofbothball.ofstee ring armfthetierodnthelast,baseBasedononthewayofdrawingtoidentifythepointoftierodinner.usetheanalysisaboVeandcomponentsthatweboug

11、ht,wetjointscentreohes0ftwareUGt0estab1ishthefr0ntsuspensi0nin3.Ds01idm0de1.Acc0rdingt0themain1yhardp0ints3 0 0：r ddinate0fthreedimensi0na1b0dy0ffr0ntsuspensi0nandsteeringsystem，s0medepartmentSnaesandj0intp0intst0estab1ishADAMSARm0de1，dua1-Armfr0ntsuspensi0nandsteeringsystemm0de1.WeUsedADAMSCAR:0du1

12、et0ana1ysissteeringsystem，and0uterAckcrrnannang1e，andusedsuspensi0nPu11 ”t 0ana1 ysi :st hh est ee eeringwhee1t0rqueandscrubradius，andt0simu1ateweCa11thesteeringtier0dinnerwhetherd0ab1e.Thr0ughsimu1ati0n，gets0medatacurVe，andthinkthem0de1thatdesignediSmeetingthebasicrequirements，andpr0sV eitduePaannd

13、tested.Afterthe0ptimizati0nf0rdesignthepartFina11y，thevehic1eiseXPeriment，thesteeringsystem0fSRTWEVadaspattsis thfiestenewehenergye1ectricvehic1eseCrafr0rman S0necer equir e，m0r(s 0ver ,SRTWEVtype，andhaskind0fbrand一newvehic1etheg00dmarketpr0spect.Keyw0rdsSRTWEV，ADAMS，DesignSteeringSystemSimu1ateI1ip

14、mmC獨創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的論文是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成 果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已 經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得武漢理工大學或其它教育機構(gòu)的學 位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在 論文中明確的說明并表示了謝意。研究生簽名：期一彳關于論文使用授權的說明本人完全了解武漢理工大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定，即：學校有權保留 送交論文的復印件，允許論文被查閱和借閱；學?？梢怨颊撐牡娜績?nèi)容，可 以采用影印、縮印或其他復制手段保存論文。（保密的論文在解密后遵守此規(guī) 定）武漢理工

15、大學碩士學位論文第1章緒論1.1當代汽車發(fā)展面臨的問題內(nèi)燃機汽車經(jīng)過一百多年的發(fā)展壯大，其性能已經(jīng)達到了至高的境界，在安全、 環(huán)保、節(jié)能和廉價方面取得重大的進展。但是，內(nèi)燃機具有很多缺點，正面臨著 嚴峻挑戰(zhàn)，首當其沖的就是能源與環(huán)境問題1JJ。汽車自1 8 8 6年1月2 9日誕生以來已經(jīng)經(jīng)歷了10 0多年的歷史，其中經(jīng)歷 了三次重大的變革：第一次變革是美國福特汽車公司推出了T型車，發(fā)明了汽車裝配線，使世界汽車 工業(yè)的發(fā)展從歐洲轉(zhuǎn)向美國。第二次變革是歐洲針對美國車型單一、體積龐大、油耗高等缺點，開發(fā)了多姿多 彩的車型。第三次變革是日本通過完善管理體系，形成精益的管理方式，發(fā)展經(jīng)濟汽車。 經(jīng)歷了

16、三次變革，汽車行業(yè)發(fā)展日新月異，更多的汽車被生產(chǎn)出來進入尋常百姓 家庭。如今中國已經(jīng)是世界上汽車保有量第三大國家，預計，到2 0 2 0年，中 國汽車保有量將超過10000萬量。而目前作為汽車上主要的能源 一一石油，供應存在的矛盾日益突出：我國19 9 6年已經(jīng)成為石油進口國，2 0 0 0年進口依存度36.6%，超過警戒線。2 0 0 4年石油出現(xiàn)4個突破：消費量3.12億噸，增長量5 2 0 0萬噸，進口 量1 .43億噸，其中原油為1.2億噸，依存度達到45.7%，進5年平均 進口年增長2 0 0 0萬噸。美國每年石油消費7億噸，進口4億噸，依靠強大的 經(jīng)濟政治軍事力量獲得，而我國要進口

17、4億噸是非常困難的，由此可見，我國已 經(jīng)面臨著石油能源危機。環(huán)境機動車輛運行對環(huán)境的影響主要是大氣污染和噪聲 污染。世界衛(wèi)生組織確認為6類大氣污染物質(zhì)：一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、懸浮顆粒物（PM）（包括塵土、煙灰、煙霧等）二氧化硫（S0 2）、鉛（Pb）等。機動車輛污染物主要有其中5項。機動車是城市噪聲污染 主要來源之一。根據(jù)美國EPA 1 9 9 4年公布的資料，在大氣污染中，6 1.3%的CO來只于汽車，31.9%的NOx來自汽車，28.3%的Pb 來自汽車，1.4%的S02來自汽車，0.7%的PM來自汽車。武漢理工大學碩士學位論文在城市環(huán)境中，機動車排放的CO和NOx是城市空

18、氣污染的最主要來源，城市 空氣污染是環(huán)境污染的一個重要方面，因為全球4 7%的人口生活在城市，并且 世界城市化還在以每年2%的速度增加，越發(fā)達的地方城市化水平越高，歐洲城 市化水平達到7 0% ;同時城市建筑物、人口等的密度非常大，空氣流通性差； 世界機動車中保有量的絕大多數(shù)在城市，機動車輛的運行和排放水平極大的影響 了城市空氣質(zhì)量水平。比如，洛杉磯市在1 9 4 3年第一次發(fā)生光化學污染事 件，此后年復一年在夏、秋季節(jié)不斷發(fā)生，在1 9 5 5年最嚴重，曾造成約4 0 0名6 5歲的老人死亡，1 9 7 0年東京也發(fā)生過一次光化學污染事件，受害人 達到6 0 0 0人。洛杉磯的光化學污染事件

19、造就了加州空氣資源委員會在制定機 動車輛污染物排放上的權威地位，世界第一部機動車輛污染物排放法規(guī)就是誕生 在這里，第一個機動車污染物控制裝置就是在洛杉磯市使用，從此形成今天越來 越嚴格的排放法規(guī)。見表1歐洲排放標準。表1歐洲排放標準【1】法規(guī)車型COHCNOxHC + NOxPM實施時間名稱(g/kin)(g/ km)(g/km)(g/km)(g/km)汽油機2 柴油機3 19 9 2 汽油機2 19 9 6 歐II非直噴1 7 97 216122 00. 9 7 0. 1 4 形式認證歐 1 1 9 9 2.7.1 1. 13 0. 18致認證.3.5形式認證柴油機1 直噴柴1 油機 汽油機

20、2 歐III9 9O.柴油機0 .2 0 0 1. 汽油機1O . 歐 IV 2 0 0 5 柴油機0. 52 0 0 6. 10. 7 0. 0 8 致認證.1. 10. 1.20.0.O.0.2.120.15形式認證5 0.5 6 0.0 5 致認證0 8 0.0 2 5形式認證5 0.3致認證武漢理1二大學碩士學位論文1. 2發(fā)展電動汽車的優(yōu)勢電動汽車用電能作為驅(qū)動能源，電能是一種二次能源，是由其他能源轉(zhuǎn)換來的， 目前應用范圍最廣的是利用煤作為礦物燃料實現(xiàn)火力發(fā)電，煤占全世界礦物燃料 儲藏量的9 1%，廣泛分布于世界各地，而石油和天然氣只儲存在特定的地域， 僅占世界礦物燃料儲藏量的4%和

21、5%，而且火力發(fā)電對大氣環(huán)境造成的污染范 圍上也相對內(nèi)燃機汽車要小得多。同時，獲得電能的其他途徑也非常豐富，包括 太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、水力發(fā)電、潮汐能發(fā)電、核能發(fā)電等等，電能的獲取過 程中的環(huán)境污染比較小，成本也比較低，是一種取之不盡，用之不竭的綠色能源”。而且，電能作為車用能源，在使用過程中能實現(xiàn)零排放”，所以將電能作為汽車動力源，不僅具有經(jīng)濟優(yōu)勢，而且能減輕交通運輸對石油的依賴，能使柴油慌、汽油慌”等名詞不再出現(xiàn)在人們的視野12J1.3電動汽車發(fā)展的 發(fā)展和現(xiàn)狀國外的發(fā)展狀況，德、日、法、美這幾個汽車工業(yè)發(fā)達國家，到目前為此都己研 制出實用的電動汽車，其中包括大客車、轎車等。1.3. 1

22、美國美國幾大主要汽車制造商已廣泛深入地開展了電動車的研究，其中通用汽車公司 是電動汽車行業(yè)的領導者。通用與美國能源部合作，用MH N1電池取代鉛酸 電池，使電動車一次充電行駛距離達到160km，1 991年美國三大汽車公 司簽訂協(xié)議，合作研究電動汽車用先進電池，成立先進電池聯(lián)合體。同年7月美 國電力研究院參加了美國先進電池聯(lián)合體，10月布什總統(tǒng)批準了2.2 6億美 元撥款資助此項研究。福特汽車公司投資1.5億英鎊開發(fā)電動汽車，1 993 年研制成功，現(xiàn)己生產(chǎn)8 1輛，分赴美國各地進行試運行，采用4 8 0個鈉硫單 元電池，取代原來的鉛酸電池。通用汽車公司1 9 9 0在洛杉磯展出沖擊電動轎車，

23、1 9 9 4年生產(chǎn)5 0輛。1 9 9 5年美國電力研究院、克萊斯勒公司與 南加州愛迪生公司共同開發(fā)5 0輛電動貨車，1 9 9 5年3月統(tǒng)計數(shù)據(jù)，美國現(xiàn) 有19 0家電動汽車生產(chǎn)企業(yè)，共有電動汽車2 0 0 0多輛。武漢理T大學碩士學位論文1.3.20本日本政府特別重視電動汽車的研發(fā)，1 9 7 1年日本通產(chǎn)省就制定了電動汽車的 開發(fā)項目，19 9 1日本通產(chǎn)又制定了 第三屆電動汽車普及計劃，提出到2 0 0 0年日本電動汽車的年產(chǎn)量達到10萬輛，保有量達到2 0萬輛。日本大阪 市由市政府、大發(fā)汽車公司、蓄電池公司和電力公司共同促進電動汽車的地方發(fā) 展，采用優(yōu)惠的租賃方發(fā)來鼓勵用戶購買電動

24、汽車。并建立10個快速充電站， 促使電動汽車的推廣。1.3.3法國法國標致一雪鐵龍與雷諾兩大汽車公司一直在積極研制，1 9 9 0年的J.5和 C.2 5電動貨車投入生產(chǎn)，1 9 9 5年將標志10 6和雪鐵龍AX電動車投入 生產(chǎn)。法國能源部、標志一雪鐵龍公司和羅切里市簽訂協(xié)議從1993年9月開 始，該市試用標志10 6和雪鐵龍AX改裝的電動轎車2 5輛，并在該市建立9 個公共地面充電站，3個快速充電站，1 9 9 4年7月5 0輛電動轎車己行駛3 2.7萬公里，法國政府計劃在巴黎等2 7個城市中繼續(xù)推廣電動車。1.3.4德國德國政府十分重視電動汽車的開發(fā)，并鼓勵用戶購買電動汽車。19 9 1

25、年在拜 爾州投入了 3 0 0輛電動汽車運行。拜爾州還撥款4 0 0萬馬克，用于資助用戶 車價的3 0%來購買電動汽車。另外，漢堡市也采取資助用戶車價的2 5%來鼓 勵用戶購買電動汽車。德國政府指定奔馳汽車公司和大眾合資建立的德國汽車工 業(yè)有限公司的科技開發(fā)機構(gòu)，1 9 9 2年德國政府撥款2 2 0 0萬馬克，在呂根 (Rugen )島建立歐洲電動汽車試驗基地，對64輛電動汽車和電動汽車的 試驗系統(tǒng)工程進行長達4年的大規(guī)模試驗。1.3.5我國在國家科委和機械工業(yè)部的領導和組織下，我國電動汽車得到了迅速發(fā)展，198 7年12月成立了中國電工技術學會電動車輛研究會，統(tǒng)籌規(guī)劃了我國電動車 輛單元技

26、術的研究、開發(fā)和技術攻關等工作，組織單元器件的分工配套生產(chǎn)和電 動車輛整車的試制和試驗工作，試制出我國第一批電動車輛。我國還在廣4 武漢理工大學碩士學位論文東省汕頭市南澳縣建立了第一個電動汽車示范場地，對電動汽車進行大量的研究 和試驗。1996年在北京舉辦了 96北京國際電動汽車及代用燃料汽車技術 交流、研討會暨展覽會，歐、美、日各國展出了20世紀90年代所開發(fā)的新 型電動車輛，我國也有多種電動車輛參加展出。1999年10月 第16屆國 際電動車會議暨展覽會又在北京召開，歐、美、日各國派出大型展團，展出了 跨2 1世紀的電動車輛、高能電池、新型控制裝置等先進產(chǎn)品和先進技術，對發(fā) 展我國電動汽車

27、事業(yè)提供了各種寶貴信息和電動汽車的模式。推動了我國電動汽 車的快速。1.4微型電動車1.4. 1微型倒三輪車是電動車設計的新概念以往，設計開發(fā)電動車基本都是在原有車輛上進行改裝動力系統(tǒng)，而要達到原車 輛的動力性能要求必然要對車輛動力系統(tǒng)提出更高的要求，因此就出現(xiàn)諸如蓄電 池技術、電網(wǎng)改造技術等方面的技術制約，而微型倒三輪車是一種全新的設計， 不管對底盤、外形、還是動力系統(tǒng)來說都是一種全新的設計，跳出了傳統(tǒng)電動車 設計的框框。微型電動車特點是重量輕，體積小，設計時速較低，適合作為上下 班代步用車，以及老人接送小孩上學使用等，道路行駛上具有行駛里程小的特 點，其使用特點類似如今大量使用的電動自行車

28、，非常適合我國的國情。因此不 需要使用與燃油相同質(zhì)量的蓄電池，減少了蓄電池對微型電動車的制約，和更進 一步降低了車重，減少了鋼材等材料的使用。另外，短途旅行不需要使用高容量 的電池組，加上當今電池充電技術的進步，使得微型電動車可以用常規(guī)電源進行 充電，如同電動自行車，因此對電網(wǎng)及電力系統(tǒng)的沖擊也降低到比較低的限度。 而且，發(fā)展節(jié)能環(huán)保的和諧社會的大背景下，燃油汽車發(fā)動機無論技術能做到多 先進，宣傳得多省油多低污染，但是還是會大量消耗和排放大量廢氣。而微型電 動車車型小巧，盡可能減少鋼材等的消耗，使用電能作為動力源，無廢氣污染， 還我們藍色的天空，由此可見，發(fā)展微型電動車是從觀念上改變節(jié)能概念。

29、 1.4.2微型電動車是汽車發(fā)展的回歸眾所周知，在汽車的發(fā)展歷史上，人們 是將汽車作為一種交通工具來發(fā)明 武漢理T大學碩士學位論文的，從而使人們的生產(chǎn)生活得到了巨大的進步。早期由于科技的落后，汽車的生 產(chǎn)量少，從而只有富有的人才可以擁有的奢侈品，成為了身份的象征，直到福特 先生發(fā)明了汽車流水生產(chǎn)線，汽車才逐漸平民化。而我國，人們的富裕程度還難 以和發(fā)達國家相比，汽車還是一種身份的象征，購車成了我們平民百姓一生中的 重大決策來考慮，汽車離真正意義上的 工具還相差甚遠。而發(fā)展實用、低 速節(jié)能、價格便宜的微型電動車，將會是汽車發(fā)展的回歸。微型電動車低速行 駛，作為上下班、以及接送小孩上學等短途交通工

30、具，細分了汽車市場，在現(xiàn)在 節(jié)能環(huán)保的呼聲越來越成為主流的情況下，這種重量輕、車速低的微型電動車無 疑將是其有力的支持者。希望微型電動車的出現(xiàn)能再現(xiàn)福特汽車當年的創(chuàng)造的輝 煌，實現(xiàn)汽車發(fā)展的回歸。1.5課題研究的內(nèi)容及意義1.5. 1本論文研究的內(nèi)容設計一種底盤是倒三角形三輪電動車，前軸兩輪為從動轉(zhuǎn)向輪，后軸一個驅(qū)動輪 與前兩輪形成等腰三角形分布。我們主要工作內(nèi)容包括如下幾個方面：(1) 研究汽車底盤系統(tǒng)設計方法及步驟，打下堅實的理論基礎，并進行微型倒 三輪車概念設計。(2) 分析當今國陜J#1 -倒三輪車的發(fā)展情況，進行微型倒三輪電動車的市 場分析。(3) 進行轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設計及部分零部件的選

31、型，確定轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計方案。(4) 進行轉(zhuǎn)向梯形設計，確定轉(zhuǎn)向梯形各參數(shù)的取值，為設計設計零部件提供 數(shù)據(jù)。(5) 根據(jù)選型的部分零部件，使用UG2. 0軟件繪制非標準零部件的加工零 件圖和選型的零部件三維圖，進行零部件的虛擬裝配。并根據(jù)三維圖確定各主要 硬點的坐標，建立ADAMSCAR模型，進行運動分析，并根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化 零件圖。(6) 根據(jù)三維圖制作二維工程圖聯(lián)系加工廠生產(chǎn)零部件。(7) 裝配整車進行實車實驗。6武漢理工大學碩士學位論文1.5.2課題研究的意義目前國內(nèi)、外研究純電動汽車的有很多企業(yè)及院校，在技術上相對都比較成熟， 但是很多都是采用改裝車輛動力系統(tǒng)的方法設計電動車，經(jīng)濟性及實

32、用性上還是 沒有能達到所期望的水平，并且由于電網(wǎng)的供電能力的局限性，使得電動汽車沒 有能走入尋常百姓家里。在中國，人們都有這樣的觀念：買得起車但是養(yǎng)不起 車。在這樣的形式下，電動自行車發(fā)展如雨后春筍，這種小型實用的電動自行車 成為人們重要的交通工具。但是電動自行車也有其天生的缺陷即安全性差等問 題，因此，如果能研發(fā)相對一種微型的、價格便宜的、維護簡單的、安全性好的 微型電動車以替代電動自行車或者已經(jīng)逐步被禁用的摩托車，使人們的出行更方 便，何樂而不為呢？而且，我國市場依然空白，具有廣闊的市場前景，微型電動 車是一種小巧且重量輕，因此耗能較低，響應節(jié)能和環(huán)保大背景，本課題也應浙 江凱凌集團的要求

33、，著手進行該車型的研究與開發(fā)。武漢理工大學碩士學位論文第2章微型倒三輪電動車的設計及市場分析2.1三輪車概念2.1 .1三輪車汽車誕生的時候，三輪汽車就已經(jīng)出現(xiàn)了，近年來，為了解決能源危機、環(huán)境污 染和交通堵塞等問題，三輪汽車在微型汽車的行列中的數(shù)量不斷增加。世界各國 汽車制造商爭先恐后地研制出各種三輪汽車，在歐洲和日本，三輪汽車取得了很 大的發(fā)展。這些新型結(jié)構(gòu)的三輪汽車用于人員運輸時，給人一種全新的駕駛感 受。三輪汽車底盤結(jié)構(gòu)簡單，與四輪汽車相比，它減少了質(zhì)量和成本。18 8 4 月，德國的卡爾？本茨在曼海姆制成汽油發(fā)動機三輪汽車，應該注意的部分，是 卡爾？奔馳因為不滿意當年早些時候設計出的

34、四輪車的操控性能，特地將它制造 成了三輪車，這讓后世的設計師在緬懷先輩的功勛時，不得不意識到先輩對汽車 形式的最初定義。所以，他們紛紛用自己的想象，來完成向先哲的致敬一一是三輪，不是四輪或者其他。人們常說駕駛?cè)喥囄ｋU，這正是三輪汽車令人激動的一面。在多彎道路上， 駕駛著三輪汽車會使人們感受到一種生活中少有的刺激，而事實上，三輪車并不 危險。2.1.2三輪車的布置形式三輪汽車車輪主要有兩種布置形式：主要是單輪前置正三輪、單輪后置倒三輪T。1、單輪前置正三輪車。單輪前置正三輪汽車的布置具有一種形體美，窄的前端 寬的后端車體組合成一種自然的形狀。車上兩座并排布置，乘客面向前方。三輪 汽車車寬正好

35、是兩位乘員的肩寬加上必要的活動空間，在乘客的腳下，寬度變 窄，這種基本的造型更適合人體的坐姿和車身的流線型。單輪前置三輪汽車，在 制動時車輛抗翻能力增加。2、單輪后置倒三輪車。單輪后置倒三輪汽車，制動不會產(chǎn)生任何問題，它可以 抵消由轉(zhuǎn)向引起的向外的作用力，足以阻止翻車。相反，在加速時，汽車后部產(chǎn) 生一種向外的合力，使抗翻能力減弱。然而，加速時產(chǎn)生的力明顯比制 武漢理工大學碩士學位論文動力小，結(jié)果，單輪后置倒三輪車產(chǎn)生不希望的合力幅值明顯比單輪前置小。另 外采用單輪后置的形式，還可以減少差速器等復雜零件，前輪再采用獨立式懸架 系統(tǒng)，使車輛的乘坐舒適性比單輪前置形式更佳。而本文的主要研究對象就是單

36、 輪后置的倒三輪電動車。2.2倒三輪電動車類型現(xiàn)在提起三輪汽車，一百多年前的汽車始祖 一一奔馳三輪車將不再是人們的唯一 聯(lián)想，今天的三輪汽車絕非是單純的復古，倒三輪的創(chuàng)新技術、新技術新材料的 運用，新生的三輪汽車已經(jīng)是性能、節(jié)能的又一個代名詞。微型電動是其發(fā)展的 趨勢。2.2. 1國外倒三輪電動車使用狀況在歐美等國家人們對電動車的需求從沒有像今天這樣強烈。電動車雖然車速不 高，繼航能力也有限，在福特公司的人回答說，典型的市區(qū)轎車應該是這樣：低 速短途，一名乘客和一只手提箱。根據(jù)權威機構(gòu)的一項調(diào)查事實說明（美國的出 行者中有8 7%的人每天的活動半徑不會超過3 0公里，而其中的9 0%的人又 是

37、獨來獨往的。根據(jù)這樣的數(shù)據(jù)為美國的Corbi n.P acific公司生 產(chǎn)種稱為 麻雀的單人袖珍電動汽車提供了充分的市場依據(jù)。而麻雀”單人袖珍電動倒三輪車，在美國一上市，便引起了轟動。在排放法規(guī)最為嚴格的N,J 州，這種電動的麻雀”隨處可見，無論是在自家的后花園，還是超市門前，抑或 美麗的海濱公路， 麻雀”的身影總是能引起路人的關注。以 麻雀為原型進行改 裝的其它交通工具也大行其道，包括送貨車、電動郵車、電動游覽車等。隨著能 源危機和石油價格上漲的壓力，這種輕便、環(huán)保的電動倒三輪小車越來越受到大 家的歡迎。另外瑞士的 薩姆”和大眾三輪 0X3 ”也都因為小巧輕便、安全環(huán) 保、價格適中受到消費

38、者的追捧P兒6。2.2.2國外三輪車發(fā)展的政策紛紛采取投資、稅收優(yōu)惠、政府補貼雙P戰(zhàn)略促進電動車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。ush（拉）兩種力量促進事業(yè)的發(fā)展各國政府在大力扶持大型汽車集團的同時，促進消費的政策，促進電動車的發(fā)展，以雙P 戰(zhàn)略即用push（推）矛flp【71。9武漢理工大學碩士學位論文推：建立嚴格的空氣污染治理法律和節(jié)能法規(guī)，限定非電動汽車的生產(chǎn)與消費， 例如，美國有空氣清凈法、國家能源法，強制性要求各汽車公司電動汽 車的銷售量達到總銷售量的一定比例。日本有汽車NOx污染防治法，強制 要求政府各機構(gòu)必須逐年增加電動汽車保有量的比例；在瑞士，旅游觀光基地禁 止行駛?cè)加推嚨?。拉：制定各種研發(fā)計劃

39、、優(yōu)惠政策，投入資金，鼓勵研究、生產(chǎn)、經(jīng)銷和消費電 動汽車。歐盟的 明日汽車行動計劃”、美國的 自由車計劃” freedomca r,還有日本的 低公害車開發(fā)普及行動計劃”等，都為發(fā)展電動交通工具提供了 土壤。代表著當代先進水平的福特汽車公司的Thhak、通用汽車公司的Im paek、豐田汽車公司的Eeom等得到迅速發(fā)展。2.23倒三輪車代表產(chǎn)品2.2.3. 1美國的麻雀”電動車它的設計思想很簡單一一是單人座椅，單輪后置式三輪電動車，較輕的車重（滿 載7 2 0 Kg），電池動力（156V=12Vxl3個），20kW直流電動 機。公司將其定位成上下班的代步工具。這種 麻雀”電動汽車車體很?。ㄩL

40、、 寬、高是2300mmX1000ramX1500ram），停車方便，時速 6 5到9 8公里，最高時速10 5公里。人們把它描述成類似于摩托車的電動汽 車。如圖2 1所示。圖2 1美國的 麻雀”電動車武漢理工大學碩士學位論文2.2.3.2瑞士 薩姆”電動車薩姆”電動車是一前一后雙人座椅，單輪后置式三輪電動車，較輕的車重（滿載6 9 5 Kg），電池動力。公司也將其定位成上下班的代步工具。這種薩姆”電動汽車車體也很?。ㄩL、寬、高是3 16 2ram X1 553nunX1493mm圖22.2.2.）如圖2 2所示。2瑞士的 薩姆”電動車3倒三輪電動汽車結(jié)構(gòu)設計3.1倒三輪車底盤設計3.1 .1

41、前橋系統(tǒng)倒三輪車底盤前橋系統(tǒng)。倒三輪車是前兩輪后一輪的結(jié)構(gòu)形式，前懸可以采用獨 立式懸架或者非獨立式懸架，但是，當今人們對安全性以及舒適性等生活品味的 已有很大的提高，而倒三輪電動車設計的主要目標是為替代比較危險以及舒適性 較低的摩托車及電動自行車，因此，前懸架采多用獨立式懸架系統(tǒng)。獨立式懸架系統(tǒng)又有雙擺臂式和麥克弗遜式獨立懸架，這兩種懸架系統(tǒng)各有優(yōu) 勢。微型倒三輪采用后輪驅(qū)動，而且車型一般比較小巧，為了減少車輛的前端高 度，基于以上原因，多采用雙擺臂式獨立懸架，比如，美國的麻雀車”，瑞士的薩姆”等比較典型的微型倒三輪車都是采用雙擺臂式懸架系統(tǒng)。前橋系統(tǒng)中，還 有一個重要的系統(tǒng)是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，為了

42、降低成本，倒三輪電武漢理工大學碩士學位論文動車太多用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，此類轉(zhuǎn)向器具有質(zhì)量輕價格便宜等特點，且完全 能滿足性能的要求。但是微型倒三輪電動車是為了替代摩托車，小巧是其最基本 的特點，因此，車寬就有了一定的限制，而且前排座位僅為單司機座，方向盤置 中，再加上轉(zhuǎn)向系斷點位置等諸多因素，必須考慮齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的長度問 題，如采用側(cè)邊輸入中間輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，將會是很好的選擇。2.3.1.2后橋系統(tǒng)倒三輪車只有一個后輪，因此它的后輪懸架就將可以做成更簡單的形式。可以采 用單擺臂式，也可以使用雙平行擺臂式懸架。采用單擺臂式獨立懸架，如美國的 麻雀車”就是使用單擺臂式懸架，如圖2-3

43、所示。在保證車輛的穩(wěn)定、安全性的前提下，采用單擺臂式懸架可以更方便地更 換輪胎。但是采用單擺臂式懸架設計難度比較大，對擺臂的強度和結(jié)構(gòu)安裝要求 比較高，而且懸架減振器、制動器以及皮帶盤都裝在同一邊，因此安裝難度比較 大。圖2-3麻雀車”后輪懸架系統(tǒng)采用雙擺臂式獨立懸架，如瑞士的 薩姆”就是使用雙擺臂式懸架，如圖2 4所 示。采用雙擺臂式懸架就要考慮更換輪胎的方便性，但是對雙擺臂式懸架的對成 布置形式更符合我們中國人的審美觀點。武漢理工大學碩士學位論文f凄鞫勰鰱垂、圖2-4薩姆”底盤懸架系統(tǒng)根據(jù)以上的分析，我們選擇了單擺臂式獨立懸架系統(tǒng)，設計結(jié)構(gòu)示意圖如圖2- 5所示。圖2.5后懸架結(jié)構(gòu)示意簡圖

44、.減振器，2 .后半軸，3 .皮帶盤.4一后擺臂，5 車輪 2.3.1.3底盤驅(qū)動系統(tǒng)微型倒三輪電動汽車，更適合采用后輪驅(qū)動的形式，因為體積本來就比較小，前 輪有懸架減震系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以及車輛的電子控制部件也放在車體前端，因 此，采用后輪驅(qū)動筆者認為是最佳選擇，后輪驅(qū)動可使用的驅(qū)動方式有：1) 電機、皮帶輪驅(qū)動系統(tǒng)：2) 輪邊電機驅(qū)動系統(tǒng)；3) 輪殼電機驅(qū)動系統(tǒng)。以上的三種方法中，使用電機、皮帶輪驅(qū)動系統(tǒng)比較常 見，該方法即簡單武漢理工大學碩士學位論文成本低，又容易布置，但是必須安裝有張緊裝置，否則在起步、加速、上坡等需 要加大轉(zhuǎn)矩的時候，容易引起皮帶 打齒”現(xiàn)象，此外，皮帶還需要阻擋限位裝

45、 置，不然皮帶也較容易脫落，從而引發(fā)事故。但是以上這些問題也都是可以克服 的。使用輪邊電機，由于采用的是獨立懸架系統(tǒng)，因此必須將電機驅(qū)動系統(tǒng)安裝 在懸架，以保證電機驅(qū)動軸與輪胎同心，因此，在電機各參數(shù)中，尺寸和重量成 為考慮的主要因素，現(xiàn)在采用輪邊電機仍然有一定的難度。隨著電機技術的進 步，已經(jīng)可以設計出外形小，功率大的輪轂電機，如果采用輪毅電機，電機就可 以安裝在輪網(wǎng)內(nèi)，不僅美觀而且減輕了車重，使車輛后輪各系統(tǒng)的布置更簡便， 而且占用車身的空間小了，電動車的外形可以做得更加美觀大方，能做出更符臺 我們中國人審美觀點的車來。根據(jù)我們的實際情況以及車輛的成本預算，我們選擇了相對簡單及成本較低的電 機、皮帶輪驅(qū)動系統(tǒng)。2.3.2造型概念設計在我國，人們購買汽車往往將車輛的外形作為重要的標準，因此，將倒三輪電動 車的設計成什么樣一直困擾著我們，加上我們不是美術設計的行