车辆工程毕业设计论文-rl6460混合动力微型客车总布置设计(编辑修改稿)

车辆工程毕业设计论文-rl6460混合动力微型客车总布置设计(编辑修改稿)内容摘要：

和拟解决的主要问题 论文主要研究内容 （ 1）客观分析混合动 力微型客车采用各种驱动型式时的优劣， 确定动力总成的结构方案； （ 2）系统研究 混 联 式 混合动力总成及其应用； （ 3） 根据 混 联 式 混合动力驱动方式 ， 对动力系统参数进行设计，完成 混 联式混合动力系统部件选型 及其匹配 ； （ 4）制定适合微型客车的 混合 动力汽车控制策略。 拟解决的主要问题 （ 1）进行动力分配装置 的研究。 （ 2） 选取 具备高比能量和高比功率 ， 经济实用的电池。 （ 3）混合动力系统结构复杂，制造成本高，维修比较困难，售价相对较高。 5 第 2 章 汽车 总 体设计 课题 设计的任务 本课题是进行一种油电混合动力微型客车的总体设计，主要是面向小批量生产，选取 RL6460 为研究对象 ,本课题的选择充分考虑了研究课题对学习和工作的指导作用，对本课题的研究争取能够了解汽车设计方法，通过对本课题的研究，完成理论课程的实践总结，获得一 定 的工程设计工作方法。 汽车形式的选择 轴数 选择 汽车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。 影响选取轴数的因素主要有汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制和轮胎的负荷能力以及汽车的构造等。 包括乘用车以及汽车总质量小于 19t 的公路运输车辆和 轴荷不受道路、桥梁限制的不在公路上行驶的车辆，均采用结构简单。 制造成本低廉的两轴方案。 本次设计选择两轴式。 驱动形式 汽车驱动形式主要有 4 4 6 6 6 8 88 等，其中前一位数字表示汽车车轮总数，后一位数字表示驱动轮数。 汽车的用途、总质量和对车辆通过性的要求等 ，是影响选取驱动形式的主要因素。 增加驱动轮数能够提高汽车的通过能力，驱动轮数越多，汽车的结构越复杂，整备质量和制造成本也随之增加，同时也使汽车的总体布置工作变得困难。 乘用车和总质量小一些的商用车，多采用结构简单 、制造成本低的 42 形式。 6 本课题研究的设想是将原车的 42 改装成 44 的驱动形式，增驱动轮数可以提高汽车的通过能力越强， 后 轮改为驱动轮，其还有制动能量回收的功效，可以达到节能能耗的目的。 布置形式 根据发动机的位置不同，其布置形式有三种：发动机前置后桥驱动，发动机中置后桥驱动，发动机后置后桥驱动。 通过调研 分析，发现采取发动机前置， 轴荷分配合理，因而有利于提高轮胎的使用寿命， 其动力总成操纵机构简单，发动机出现故障时驾驶员容易发现，这种底盘通用性强，有利于配件的供应和维修工作，但其前侧重量较大，容 量发生危险，稳定性不高，将电池布置在车的后部，可以平衡车重，增加汽车的稳定性，提高安全性。 本车型所采用的布置形式为前置 前 驱。 汽车 主要参数的选择 汽车主要尺寸的确定 汽车 外廓尺寸 汽车的长、宽、高被 称为外廓尺寸。 在公路和市内行驶的汽车最大外廓尺寸受有关法规限制不能随意确定，影响确定汽车外廓尺寸的因素除法规和汽车的用途以外，还有载客量或装载质量及涵洞和桥梁等道路尺寸条件。 汽车长度尺寸小些不仅可以减少行驶期间需要占用的道路长度，同时还可以增加车流密度，在停车时占用的停车场面积也小。 除些之外， 汽车的整备质量相应减少，这对提高比功率、比转矩和燃油经济性有利。 根据 GB1589－ 1989 汽车外廓尺寸限界规定如下：货车、整体式客车总长不应超过 12m；不包括后视镜，汽车宽不超过 ，空载、项窗关闭状态下，汽车高不超过4m；后视镜等单侧外伸量不得超过最大宽度处 250mm，顶窗、换气装置开启时不得超出车高 300mm。 乘用车总长 La 是轴距是前悬 LF 和后悬 LR 之和，其值在 ～ 之间，发动机前置前轮驱动汽车的 C 值为 ～ 之间，发动机后置后轮驱动汽车的 C 值约为～。 汽车 轴距 L 轴距 L 对整备质量、汽车总长、汽车最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。 当轴距短时，上述各指标减小。 此外，轴距还对轴荷分配、传动轴夹角有影响。 轴距过短会使车厢长度不足或后悬过长；汽车上坡、制动或加速时轴荷转移过大，使汽车制动性或操纵稳定性变坏；车身纵向振动增大、对平顺性不利；万向节传动轴过长轴的夹角增大。 7 原则上对发动机排量大的乘用车、载质量或载客量多的货车或客车，轴距取得长。 对机动性要求高的汽车，轴距宜取短些。 为满足市场需要，工厂在标准轴距货车的基础上，生产出短轴距和长轴距的变型车。 对于不同变型车的轴距变化，推荐在 ～ 的范围内来确定为宜。 商用车的轴距参考为汽车总质量，当汽车总质量 tma  时，轴距为 1700～ 2900之间，轮距在 1150～ 1350 之间选取。 前悬和后悬 前悬尺寸对汽车通过性、硬撞安全性、驾驶员视野、前钢板弹簧长度 、上车和下车的方便性以及汽车造型等均有影响。 增加前悬尺寸，减小了汽车的接近角，使通过性降低，并使驾驶员视野变坏。 因在前悬这段尺寸内要布置发动机、转向器等部件，故前悬不能缩短。 对载客量少的平头车，考虑到正面碰撞 有足够多的结构件吸收碰撞能量，保护前排乘员的安全，这又要求前悬有一定的尺寸。 后悬尺寸对汽车通过性、汽车追尾时的安全性、货箱长度或行李箱长度、汽车造型等有影响，并取决于轴距和轴荷分配的要求。 后悬长，则汽车离去角减小，使通过性降低；而后悬 过 短的乘用车行李箱尺寸不够大。 客车后悬长度不得超过轴距的 65％，绝对值不大于 3500mm。 汽车质量参数的确定 汽车 整车整备质量 整车整备质量是指车上带有全部装备，加满燃料、水，但没有装货和载人时的整车质量。 整车整备质量对汽车的制造成本和燃油经济性有影响。 目前 ，尽可能减少整车整备质量的目的是：通过减轻整备质量增载质量或载客量，抵消因满足安全标准、排气净化标准和噪声标准所带来的整备质量的增加，节约燃料。 减少整车整备质量的措施主要有：采用强度足够的轻质材料，如塑料、铝合金等等。 目前得到比较广泛的应用。 今后，塑料在汽车上会进一步得到应用。 减少整车整备质量，是从事汽车设计工作必须遵守的一项重要原则。 汽车的装载质量（简称载质量） 商用货车的载质量 me 的确定，首先应与企业商品规划符合，其次要考虑汽车的用途和使用条件。 原则上，对货源变化频繁、运距短的市内运输车，宜采用中 、小吨位的货车比较经济。 汽车的轴荷分配 汽车的轴荷分配是指汽车在空载或满载静止状态下，各车轴对支承平面的垂直负 8 荷，也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示。 轴荷分配对轮胎寿命和汽车的许多使用性能有影响。 从各轮胎磨损均匀和寿命相近考虑，各车辆的负荷应相差不大；为了保证汽车有良好的动力性和通过性，驱动桥应有足够大的负荷，而从动轴上的负荷可以适当减小，以利于减小从动轮滚动阻力和提高在环路面上的通过性；为了保证汽车有良好的操纵稳定性，又要求转向轴的负荷不应过小。 因此，可以得出作为很重要的轴荷分配参数，各使用 性能对其要求是相互矛盾的，这就要求设计时应根据对整车的性能要求、使用条件等，合理地选取轴荷分配。 汽车的驱动形式与发动机位置、汽车结构特点、车头形式和使用条件等均对轴荷分配有显著影响。 如发动机前置驱动乘用车和平头式商用货车前轴负荷较大。 汽车的总体布置 汽车 整车布置的基准线 在初步确定汽车的载客量（载质量）、驱动形式、车身形式、发动机形式等以后，要深入具体的工作，包括绘制总布置蓝图产，并校核初步选定的各部件结构和尺寸是否符合整车尺寸和参数的要求，以寻求合理的总布置方案。 绘图前要确定画图的基 准线（面）。 根据车架上平面线、前轮中心线、汽车中心线、地面线、前轮垂直线可以确定总布置草图的基准线。 汽车各 部件的布置 汽车 发动机的布置 发动机的上下位置对离地间隙和驾驶员视野有影响，通常将发动机布置在前轴上方，考虑到悬架缓冲块脱落以后，前轴的最大向上跳动量能达到 70～ 100mm，这就要求发动机有足够高的位置，以防止前轴碰坏发动机油底壳，这样发动机的高度位置可以得到确定。 发动机的前后位置会影响汽车的轴荷分配、本车型所采用的是在前置后驱的基础上，改装成全轮驱动，前纵梁之间的距离必须考虑吊装在 发动机上的所有总成以及从下面将发动机安装到汽车上的可能性；还应保证在修理和技术维护情况下，从上面安装发动机的可能性。 汽车 传动系的布置 由于发动机、离合器、变速器装成一体，所以在发动机位置确定以后，包括发动机、离合器、变速器在内的动力总成位置也随之而定。 驱动桥的位置取决于驱动轮的位置，同时为使左、右半轴通用，差速器壳体中心线应与汽车中心线生命。 为满足万 9 向节传动轴两端夹角相等、满载静止时不大于 4176。 且最大不大于 7176。 的要求，常将后桥主减速器的轴线向上翘起。 而在乘用车布置中，在侧视图上常将传动轴布置成 U 形方案，这样做可以降低传动轴轴线的离地高度。 在绘出传动轴最高轮廓线后，根据凸包与中间传动轴之间的最小间隙一般在 10~15mm来确定地板凸包位置。 汽车 转向装置的布置 转向盘位于驾驶员座椅前方，为保证驾驶员能舒适地进行转向操作，应该注意转向盘平面与水平面之前的夹角，并以取得转向盘前部盲区距离最不为佳，同时转向盘又不应影响驾驶员观察仪表，还要照顾到转向盘周围有足够的空间。 前悬架采用钢板弹簧时，为了避免悬架运动与转向机构运动出现不协调现象，应该转向器布置在前钢板弹簧跳动中心附近，即前钢板弹簧前支架偏后不多的位置处。 因转向器固定在车架上，其轴线常与转向盘中心线不在一条直线上，为此用万向节和转向传动轴将它们连接起来。 此时，因万向节连接的轴不在一个平面内，所以在正面撞车时又对防止盘后移动及驾驶员有利。 如果转向盘与转向器之间通过一根刚性轴直接连接时，转向盘相对驾驶员在纵向平面内偏斜一个角度，这既导致操作不便，又会因转向轴在俯视图上向前斜插而影响踏板的布置和驾驶员腿部的操纵动作。 为些要求转向轴在水平面内与汽车中心线之间的夹角不得大于 5176。 转向摇臂与纵拉杆和转向节臂与纵拉杆之间的夹角，在中间位置时应尽可能布置成接近直角，以保 证有较高的传动效率。 汽车 悬架的布置 货车的前、后悬架和一些乘用车的前、后悬架，多采用纵置半椭圆形钢板弹簧。 为了满足转向轮偏转所需要的这空间，常将前钢板弹簧布置在纵梁下面。 这样布置有利于缓和来自路面的冲击。 同时，为了满足主销后倾的要求，货车的前钢板弹簧应布置成高后低状 ，后刚板弹簧布置在车架与车轮之间，应该注意钢板弹簧上的 U 形螺栓和固定弹簧的螺栓与车架之间应当有足够的间隙。 通过对以上的分析，综合考虑各层次的因素，选取汽车整体设计的相关参数，详见表 所示： 表 整车参数定义 外形尺寸 (mm) 4610 1693 1855 满载质量 (kg) 1950 装备质量 (kg) 1300 轴距 (mm) 2700 10 轮距 (前 /后 )(mm) 1456/1446 发动机型号 CACSQR480 传动效率 驱动桥速比 最小转弯直径 (m) 最 大爬坡度 (%) 30 车轮滚动半径 (m)182/70R14 由表 提出本课题动力系统设计目标为： （ 1） 最高车速大于等 于 141km/h； （ 2） 最大爬坡度大于等于 30%； （ 3） 0～ 50km/h 加速时间小行于等 20s。 本章小结 本章介绍研究课题所需要选用的汽车车型，汽车整体设计的相关理论知识和汽车设计标准规范。 阐述了汽车总体设计中主要总成部件的选取规范、以及有关汽车节能技术的简要知识点，其中详细描述了汽车的主要参数以及在总体布置时应重点注意的事项，为后续进行混合动力驱动系统的总体设计奠定了基础。 11 第 3 章 混合动力系统控 制策略 控制目标 混合动力 控制策略是实现电机、发动机、电池和其他相关部件协调共同高效工作的关键。 其目标是使混合动力轿车有效地满足不同驱动功率的要求，实现功率在电机、发动机间的合理高效地分配；在没有超过电池极限的范围下使整车系统运行在高性能区；确保驾驶平稳性；确保动力电池工作在合理的区域。 混合动力轿车设计所期望达到的具体目标有以下几个： (1)最佳燃油经济性 (2)最小排放 (3)最低驱动系统成本 (4)可接受的性能 (加速、爬坡、噪声、制动、续驶里程等 基于以上思路，具体的控制方法有很多，逻辑门限值控制、动态自适应控制、逻辑模糊 控制和神经网络控制四种。 由于逻辑门限值控制方法快速简单、实用性较强，因此国外的样车和产品车型大部分都采用这种控制方法。 其他三种复杂的控制方法需要采集和运算的数据量非常大，特别是要实时采集大量的发动机运行数据计算发动机的最佳油耗点和最佳排放点，并在运行中实时跟踪两点数值的变化，使控制系统的软件和硬件都过于复杂。 另外，三种复杂控制方法对目标的改善效果在很大程度上依赖。