四轮环保电瓶车的整体结构设计毕业设计(编辑修改稿)

四轮环保电瓶车的整体结构设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

电动车运行方程是把电动车当作一个平移的钢体，表示电动车在不同运行状态时，作用在电动车上诸力的关系式。 在工程上用它计算电动车运行时所需要的制动力、惯性力。 电动车在运行时状态有三种： 牵引状态，电动车在电动机的牵引力作用下，起动，加速或等速运行； 惯性运行，电动车在运行中牵引电动机断电后靠惯性运行； 制动运行，电动车在运行中切断牵引电动机的电源，并且施加机械或毕业设计（论文） 四轮环保电瓶车的整体结构设计 14 电气的制动力，减速运行。 电动车在牵引等速状态下，沿运行方向作用在电动车上的力有牵引力F 、静阻力 0F 和惯性力 aW。 根据静法原理，可列出如下方程 0 0aF F W   式 () 这就是牵引等速运行状态下的基本方程。 、电动车的行驶力学 、 车辆模型 驱动系统的动力输出特性与车子的动力性能直接相关。 驱动系统的动力输出更该满足车子的动力性能要求。 在设计电动车驱动系统时，为了使电动车达到要求的动力性能指标，首先必须建立电动车的力学模型，对电动车行驶过程中力与功率的平衡进行分析，以得到电动车的需求特性。 电动车的动力传动系统主要是由能量存储系统和动力驱动系统组成。 能量存储系统包括蓄电池和能量管理系统，动力驱动系统包括驱动电动机和驱动控制系统。 电动车在行驶过程中，由动力蓄电池输出电能给电动机，电动机输出功率，用于克服电动车本身机械装置中的内部阻力以及行驶条件决定的外部阻力消耗的功率，外部阻力即电动车的行驶阻力。 从分析电动汽车行驶时的受力状况出发，建立直线行驶方程式，是分析电动车直线行驶性能的基础。 毕业设计（论文） 四轮环保电瓶车的整体结构设计 15 图 21 车轮行驶时的受力分析 电动 车 运行时的阻力系数  为： f dKuD 式 () 式中： fK —— 车轮与地面之间的滚动摩擦系数， fK 取 ； D —— 车轮直径， mm。 d —— 轴承的直径， mm ； u —— 轴承的摩擦系数，取 ； 所以阻力系数：  需要说明的是车轮与地面之间的滚动摩擦系数 fK 是随着路面状况的不同 ， 其数值也在不断改变。 参考文献 [27]给出正常行驶的不同路段的滚动摩擦系数表 21。 表 21 不同路面的滚动摩擦系数 路面特征 fK 全新坚硬的柏油、混泥土、小方石块路面 经压轧的坑洼波动的碎石路，混泥土路面 压坏的柏油路面 良好路面 一般的土路 松沙路面 毕业设计（论文） 四轮环保电瓶车的整体结构设计 16 、电动车阻力计算 电动车的静阻力主要 是 基本阻力和坡道阻力，空气阻力因车速不高，计算时可以不予考虑。 基本阻力是电动车经常受的阻力。 基本阻力用阻力系数求得 ， 电动车的基本阻力用下式计算 ：  gmmMgF )( 211  式（ ） 式中 1m —— 人的质量， 1m =70kg ； 2m —— 电动车空载时的质量， 2m =50kg。 所以基本阻力为： NF 2 0 0 )7050(1  坡道阻力是电动车载坡道上运行时，电动车的重力沿坡道倾斜方向的分 力。 设  为坡道的倾斜角 ， 这 时 坡道的阻力 2F 为 ： s in)( 212 gmmF  式（ ） 式中的 “  ” 符号表示：上坡运行时取 “ +”， 下坡运行时取 “ ” 所以电动车的静阻力为： 0 1 2 1 2( ) ( sin )F F F m m g      式 （ ） 若电动车在水平地面上行驶时电动车的静阻力为： NF )00 2 0 0 (10)7050(0  、电动车惯性力的计算 电动车的惯性力除了平移之外，还有车轮、电机转子等螺旋部件的旋转部件的旋转惯性矩。 为了简化计算，将这些旋转惯性矩折算成平移移动毕业设计（论文） 四轮环保电瓶车的整体结构设计 17 的惯性力。 这样电动车惯性力即为： 1 2 1 2 1 2( ) ( ) ( 1 ) ( )aW m m a m m a m m a       式 （ ） aW —— 电动车的惯性力， N ；  —— 旋转惯性系数，参照矿用机车的数据，电动车取 ； a —— 电动车的加速度，启动时的加速度取 2/ms。 将  值代入式（ ）得： 121. 07 5 ( )aW m m a 式 （ ） 将式 ()、式 ()带入 式（ ） 整理后得到电动车牵引运行时需要机车给出的牵引力为： 12( ) ( si n )F m m g a    式 （ ） 将数据带入得 ： NF )(10)7050(  电动车在惯性运行的状态下牵引电动机断电，牵引力消失。 电动车依靠已具有的能量克服阻力继续运行，如果轨道坡度不大，电动车是减速运行的，在这种情况下，沿运行方向作用在电动车的力只有静阻力 F 和惯性力 aW。 令式 ()中的 F 等于零，可得到惯性运行状态下的基本方程为： 0aFW   式 （ ） 将式（ ）、式（ ）带入式（ ），可以得到惯性运行时列车的加速度的表达式： 1 ( sin )1 .0 7 5a g w    式 （ ） 由上式可以看出，电动车上坡或沿水平运行时，及下坡 sin 时，0a ，电动车减速运行；只有在下坡运行 sin 时，电动车是加速运行毕业设计（论文） 四轮环保电瓶车的整体结构设计 18 的。 、电动车牵引力的计算 现 在分析牵引电动机给出的转矩怎样转化成车的牵引力，牵引力与 哪些因素有关。 电动车的后轮，是牵引电动机的主动轮。 设电动车的质量为 2m ，作用在该轮对上的力见图 22。 M 为牵引电动机传递到该轮上的转矩； F 为运行阻力， 0N 为地面的支持力。 将转矩 M 用一个作用在轮轨接触点和轮心的等效力偶代替，则力偶的大小 11F 为： 11 2MF D 式 （ ） 当轮胎接触点处的 maxfFF 时，摩擦 fF 与力偶力 11F 总是大小相等方向相反，车轮在 C 点处无滑移，在轮心处 F 的作用下，车轮以 C 点为瞬心，向前滚动前进。 轮心处 F 11 力，即为一个轮上的牵引力， 11F 与阻力 F 平衡。 图 22 电动车 牵引力分析 若 maxfFF 时，车轮在 C点受力不平衡，车轮将克服路面的摩擦阻力毕业设计（论文） 四轮环保电瓶车的整体结构设计 19 空转而不前进。 实际上，由于车轮的圆度误差不均与磨损以及轨面状况等因素的影响，车轮在 C点处不可能保持理想的无滑动滚动、免不了 有 滑移。 为考虑这一因素影响，将摩擦系数值取低一点。 理论上把这个系数称为粘着系数；车轮与路面之间的摩擦力相应得称为粘着力；这种牵引方式称为粘着牵引。 表 22 不同路面状况的粘着系数  路面特征 粘着系数  全新坚硬的柏油、混泥土（干） 柏油路面（湿） 混泥土路面（湿） 泥土路面（干） 泥土路面（湿） 松沙路面 冰面 影响粘着系数的因素很多，其中主要有： 车轮与路面的状态 带有花纹的轮面或干燥的路面，粘着系数较大，路面潮湿，有冰、血、霜或油垢的路面粘着系数较小。 运行速度的高低 随着运行速度增加 ,加剧了车轮与路面的纵向和横向的滑动及机车振动，粘着系数减小。 电动车特性的差异，车轮直径的大小不同，各车轮间的负载分布不均、电动机的分布等都对粘着系数有影响。 参考文献 [27]得到表 22。 、电动车的动力性能 电动车因为以蓄电池存储的电能为能量来源，所以衡量电动车性能的毕业设计（论文） 四轮环保电瓶车的整体结构设计 20 一项重要指标是最大续驶里程，而且，电动车采用的是电机驱动系统，其输出特性和一般车也不相同。 电动车的电机驱动系统将蓄电池输出的电能转化为车轮的旋转动能，从而驱动电动车运行。 它决定了电动车的动力性能，它的能量转化效率也直接影响到电动车的最大行驶里程。 由此可见，研究电动车驱动系统对提高电动车性能具有重要意义。 另外，电动车因为采用电机驱动系统，可以利用电动机的逆向工作性能，制动时的能量进行回馈，增强其制动性能。 电动车的动力性能值是车在良好路面上直线行驶时由车受到的纵向外力决定的，所能达到的平均行驶速度 [29]。 下面介绍车的主要动力性能指标：最高车速、加速时间、最大爬坡度。 车的最高车速：在水平良好的路面上，车所能达到的最高行驶车速。 车的加速时间：常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明车的加速能力。 原地起步加速时间是指汽车由低档起步，并以最大的加速度逐步换至最高档后到预定的距离或预定速度所需的时间。 超车加速时间，是指用最高档由较低车速全力加速到高速所需的时间。 车能爬上的最大的坡度是指用满载时车在良好路面上的最大爬坡度表示的。 毕业设计（论文） 四轮环保电瓶车的整体结构设计 21 、电动车的基本参数介绍 ：包括动力蓄电池，不包括乘员或装载质量，随车工具，车载充电器。 ：指物体在单位时间内所做的功。 功率越大转速越高，车的最高速度也越高，常用最大功率来描述车的动力性能。 最大功率一般用马力或千瓦来表示， 1 马力等于。 ：扭矩是使物体发生转动的力。 发动机的扭矩就是指从曲轴端输出的力矩。 在功率固定的条件下它与发电机转速成反比关系，转速越快扭矩越小，反之越大，它反映了车在一定范围内的负载能力。 （ kg）：车满载时的总质量。 最大装载质 量（ kg）：车在道路上行驶时的最大装载质量。 （ mm）：通过车辆两车轮的中心，并垂直于车辆纵向对称平面的二垂线之间的距离。 简单的说，就是车前轴到后轴的距离。 轮距（ mm）：车的左右轮胎面中心线间的距离。 、电动车的 制动系统 、 电动车刹车分类 传统的电动车只是机械式刹车 ,使很多的能量在不知不觉中浪费 ,而现在我们做的电动车带有了能量反馈节约了能量。 带有制动能量再生系统电动车的制动过程与传统的电动车的制动有着不同之处。 再生制动力是利用在电磁场中旋转的磁极将会产生的电磁转矩，电磁转矩的旋转方向与车轮 行驶 的方向相反，从而产 生 对电动车的制动。 但是这种制动方式在遇到紧急情况时将不能应付，因为他不能 在 短时间内使 车停下来。 因此在做电毕业设计（论文）。