电动观光游览车驱动桥设计.doc

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1、 毕业设计（论文）报告题 目 太阳能混合动力观光车 驱动系统设计 东 南 大 学 毕 业 （设 计）论 文 独 创 性 声 明本人声明所呈交的毕业（设计）论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名： 日期： 年 月 日东 南 大 学毕 业 （设 计）论 文 使 用 授 权 声 明东南大学有权保留本人所送交毕业（设计）论文的复印件和电子文

2、档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权东南大学教务处办理。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年月 日 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮

3、助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其

4、他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在

5、论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优

6、良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？

7、 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日东南大学本科生毕业设计（论文）教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文

8、（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日目 录摘要关键词AbstractKey words1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

9、22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73 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

10、.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193.2.5 平键的强度校核203.2.6 轴的强度校核203.2.7 轴承的寿命校核253.2.8 减速器箱体的设计273.3 半轴的设计 273.3.1 半轴的形式273.3.2 半轴轴径的确定283.3.3 花键的设计和校核283.3.4 半轴连接螺钉强度校核293.4 轮毂的设计293.4.1 轮毂的外形设计293.4.2 轮毂与轮辋的连接螺栓强度校核293.5 驱动桥壳的设计303.5.1 驱动桥壳的结构设计303.5.2 驱动桥壳的强度计算303.5.3 桥壳与减速器连接螺钉强度校核333.6 轮毂轴承的

11、寿命计算33致谢35参考文献36附录37太阳能混合动力观光车驱动系统设计02004438 周言指导教师 王鸿翔摘要：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

12、动系统设计包括：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。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。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 Th

13、e Transaxle Design Of Electro-Solar Tour Vehicle02004438 Zhou Yan Supervised by Wang HongxiangAbstract： Solar is a clean energy, not only replace some fossil fuel, but also reduce carbon dioxide and harmful gas emissions, and prevent global environmental degradation. Solar is particularly suitable f

14、or tourist attractions, which requires higher environmental protection. It can be truly zero emissions, and the complete sense of environmental protection. Graduates design is the main contents of electro-solar tour vehicles collectivity design and drive system design. The collectivity design includ

15、es: Analyzing with the technical parameters and conditions of work which is given, surveying and collecting information, identifying the structure type, size and major, then the general layout could be done. Those barycentric coordinates, burthen of transaxle, stability, tractive effort, brakeage an

16、d maneuverability and so on will be calculating. The arrangement plan will be drawn. Transaxle design includes: Transaxle concept design is completed: the system consists of only a traction motor , gear reducer, diff and transaxle. Drive motor and gear reducer are directly linked to the initiative.

17、The torque will be sent to driving wheels through the slowdown and the diff. As the axis of the motor parallels to the axis of the wheel, the reducer must be parallel shaft reducer. The gearing is full-floating axle shaft, which transfers torque with integral hub by screw. Axle housing must be uniti

18、zed carrier-type axle housing, with one end bears on the wheel; the other end connects with the reducer. The design of reducer. Distribution of transmission ratio, computing parameters of power and motion; contacting center distance by strength identified, calculating parameters of the main gear, de

19、signing the size of axes; the design of reducer box; checking bearing life. The structure design and strength check of the axle, bridges and other parts of spare.Key words: Electric Vehicle；Transaxle；Reducer太阳能混合动力观光车驱动系统设计1 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

20、。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

21、，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

22、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

23、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

24、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

25、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。2 电动车总体设计2.1 技术参数1、 额定载人数 46人2、 总质量 约1000 kg3、 最大

26、行驶速度V行 30km/h 4、 最大爬坡度（满载） 10%5、 最小离地间隙 150mm6、 最小转弯半径Rmin 4500mm7、 最大制动距离 6m8、 自重 576 kg9、 蓄电池电压 48V10、电控 Acl/48/1802.2 构造形式及工作条件1、电动车形式：后置后驱 2、电动车动力：蓄电池组直流串励电动机驱动 额定电压：48V 3、工作场所：旅游景点 4、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)

27、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

28、.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

29、470W，外形尺寸 2200mm 1650mm 50mm，重量65kg；转向系 60kg；驱动桥 100kg；车架车厢 80kg。2.5 总体布置计算2.5.1 各部分质量及重心坐标：蓄电池：尺寸522240242,总电压48V,容量160AH,重260Kg,重心坐标（720,371）.直流电动机：功率2.2KW,电压48V,电流57A,转速2800r/min,重26Kg，重心坐标(1840，260).太阳能电池:多晶硅,%,功率430W,最大功率时电压52V,尺寸2200160050,重约60Kg,重心坐标(1600,1875).转向系统:包括前车轮、悬架、制动器,重约60Kg,重心坐标(1

30、00,260).驱动系统:包括减速器、差速器、半轴、后车轮、制动器,重约100Kg,重心坐标(1950,260).车架、车身:重约80Kg,重心坐标(1000,225).2.5.2 空载及满载时重心坐标空载总质量约600Kg,满载总质量约880Kg则空载时重心坐标 （2-5） 计算结果x=1020，y=460满载时重心坐标 计算结果=1080,=5702.5.3 轴荷分配计算满载静止时 （2-6）其中：前轴负荷，后轴负荷，汽车总质量 L汽车轴距，a质心距前轴距离，b质心距后轴距离=405Kg,=475Kg满载行驶时 （2-7）其中为附着系数，在干燥的沥青或混凝土路面上，该值为0.70.8，取0

31、.75。=275Kg,=605Kg满载制动 （2-8）Kg,341Kg2.6 稳定性计算2.6.1 汽车不纵向翻倒的条件，=0.75 （2-9）0.75即满足条件2.6.2 汽车不横向翻倒的条件，=0.75 （2-10）0.75即满足条件2.7 最小转弯直径的计算汽车最小转弯直径=9mD2 （2-11）90002汽车前内轮最大转角36.72.8 行程计算S=Vt （2-17） = V() = 30() =158Km大于目标里程120Km，故满足要求。3 双电动机驱动桥设计3.1 驱动系统总体设计驱动系统的总体设计方案示意图如图3-1所示，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

32、组成，驱动电机与减速器主动齿轮直接相连，通过两级减速，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。桥壳的设计还要与悬架等配合，根据它的结构和尺寸设计连接部件。图3-1驱动桥总成3.2 减速器的设计3.2.1传动比分配总传动比，故采用两级圆柱齿轮减速器。根据的经验公式，取,。3.2.2 运动和动力参数计算高速轴： 中间轴： 低速轴 3.2.3 齿轮参数计算高速级齿轮传动设计：（1）齿轮均采用斜齿传动，6级精度，齿面渗碳淬火。材料选择：小齿轮：38SiMnMo,调质，硬度 320340HBS；大齿轮：35SiMn，调质，硬度 280300 HBS。查得，=790,=760； =640，=600。（2）按接触强度初步确定中心距，并初选主要参数。 （3-1）式中 小齿轮传递的转矩=7.5载荷系数K：K=1.6。齿宽系数：取=0.4。齿数比u:暂取u=3.55。许用接触应力： 取最小安全系数=1.1，按大齿轮计算=691将以上数据代入计算中心距的公式得=56圆整为标准中心距为=60。按经验公式，=（0.0070.02）=（0.0070.02）60=0.421.2 取标准模数=1。初取，=。 取，精求螺旋角 所以