高爾夫球場(chǎng)專用電瓶車結(jié)構(gòu)及外觀設(shè)計(jì).doc

高爾夫球場(chǎng)專用電瓶車結(jié)構(gòu)及外觀設(shè)計(jì)【摘要】本文是關(guān)于高爾夫球場(chǎng)專用電瓶車的總體設(shè)計(jì)。首先是對(duì)大量電動(dòng)汽車資料的查閱，然后從電機(jī)的選擇，電池的選擇著手，根據(jù)題目的要求，進(jìn)行一系列的計(jì)算最后得出滿足行駛要求的電機(jī)和電池。在選好電機(jī)和電池后，和設(shè)計(jì)燃油汽車的底盤一樣，并同時(shí)綜合電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)，行駛系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行一一分析和設(shè)計(jì)。為電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)底盤的過程中，要特別注意電動(dòng)汽車與燃油汽車不同的地方。在我所設(shè)計(jì)的這輛低速的電動(dòng)車上，它的傳動(dòng)系很簡(jiǎn)單，沒有傳統(tǒng)的離合器和變速器，通過簡(jiǎn)單萬向傳動(dòng)系統(tǒng)使電機(jī)和主減速器相互連接，這樣使得整個(gè)底盤的空間大大增加，整個(gè)底盤的布置也可以變的更加自由了。最后在這些的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算所得數(shù)據(jù)，對(duì)汽車進(jìn)行總布置設(shè)計(jì)?！娟P(guān)鍵詞】高爾夫球場(chǎng)專用電瓶車，電瓶車設(shè)計(jì)，底盤設(shè)計(jì)Golf special battery car structure and designAbstract：This article writes an two tourism electric automobile design. First is to the massive electric automobile material consult, then from the electrical machinery choice, the battery choice begins, according to the topic request, carries on a series of computations finally to obtain satisfies the travel request the electrical machinery and the battery. After chooses the electrical machinery and the battery, is same with the design fuel oil automobile chassis, and simultaneously synthesizes the electric automobile the unique feature, to the automobile transmission system, the travel system, the steering system, the braking system carries on 11 analyses and the design. Designs the chassis in this for the electric automobile in the process, must pay attention to the electric automobile and the fuel oil automobile different place specially. Designs in me on this low speed tourism electric automobile, its power transmission is very simple, does not have the traditional coupling and the transmission gearbox, A simple universal motor and main gear box drive system to interconnect, like this causes the entire chassis the spatial big increase, the entire chassis arrangement also might change is more free. Finally in these foundations, the use computed information, carries on to the automobile always arranges the design.Key words：Golf special battery ca,battery car design,Chassis design1 緒論1.1 選題的目的及依據(jù)都市生活的喧囂吵鬧會(huì)給人們生活以無形的壓力，來往的車輛，擁擠的人群，快節(jié)奏的生活方式，于是人們都在尋求著自己的解壓方式，時(shí)尚青年會(huì)去ktv去釋放滿腔的憤怒，個(gè)性白領(lǐng)在安靜的酒吧品著紅酒聽著沁人心脾的音樂，品味著工作的心酸，而社會(huì)高層們無論是商務(wù)會(huì)談還是娛樂休閑大多會(huì)去選擇這項(xiàng)室外體育運(yùn)動(dòng)高爾夫。打高爾夫球是一項(xiàng)具有特殊魅力的運(yùn)動(dòng)。它是人們?cè)谔烊粌?yōu)雅的自然的綠色環(huán)境中，鍛煉身體，陶冶情操，提高技巧的活動(dòng)。率先涉及打高爾夫球的是蘇格蘭北海岸的士兵，后來逐漸引起宮庭貴族和民間青年的濃厚興趣，最終成為蘇格蘭的一項(xiàng)傳統(tǒng)項(xiàng)目。而后傳入英格蘭。十九世紀(jì)末傳到美洲、澳洲及南非，二十世紀(jì)傳到亞洲。由于打高爾夫球最早在宮庭貴族中盛行，加之高爾夫球場(chǎng)地設(shè)備昂貴，故有“貴族運(yùn)動(dòng)”之稱。高爾夫球運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)之一就是場(chǎng)地寬廣，也正是因此應(yīng)該這樣的代步工具應(yīng)運(yùn)而生高爾夫練球車，高爾夫練球車也稱為電動(dòng)高爾夫球車是專為高爾夫球場(chǎng)設(shè)計(jì)開發(fā)的環(huán)保型乘用車輛。整車性能卓越、外觀設(shè)計(jì)新穎、乘坐舒適，迎著微風(fēng)馳騁在廣闊的綠草地上，高爾夫運(yùn)動(dòng)更加豐富多彩，而它還有個(gè)特點(diǎn)，就是并不是僅僅在高爾夫球場(chǎng)使用，也可在度假村、別墅區(qū)、花園式酒店、旅游景區(qū)等處使用。因此針對(duì)高消費(fèi)的上流社會(huì)，高爾夫練球車的研發(fā)設(shè)計(jì)就更為重要。1.2 目前存在的問題1.2.1續(xù)駛里程有限問題：目前市場(chǎng)上使用的電動(dòng)汽車一次充電后的續(xù)駛里程一般為100-300 km，并且這個(gè)數(shù)字通常還需要保持適當(dāng)?shù)男旭偹俣燃熬哂辛己玫碾姵卣{(diào)節(jié)系統(tǒng)才能得到保證，而絕大多數(shù)電動(dòng)汽車在一般行駛環(huán)境下的續(xù)駛里程只有50100 km。比起傳統(tǒng)燃油汽車而言電動(dòng)汽車的較短續(xù)駛里程成為其致命的弱點(diǎn)。1.2.2蓄電池使用壽命問題：普通蓄電池充放電次數(shù)僅為300400次，即使性能良好的蓄電池充放電次數(shù)也不過700900次，按每年充放電200次計(jì)算，一個(gè)蓄電池的壽命最多為4年，與燃油汽車的壽命相比太短。另外，不同類型的電池在性能方面都有各自的優(yōu)勢(shì)和不足，例如，鉛酸電池成本低，原材料豐富且易于回收，但續(xù)駛里程短、加速動(dòng)力差且壽命短。鎳鎘電池加速動(dòng)力足、壽命較長(zhǎng)但其成本高、可回收性差。鈉硫電池的比能量較高，能夠提供較長(zhǎng)的續(xù)駛里程。但它要求的工作環(huán)境較苛刻且其沽性物質(zhì)具有強(qiáng)腐化性并易爆炸。就整體來看成熟電池的壽命都相對(duì)較短。除滿足規(guī)范所規(guī)定的基本照，明要求外，住宅小區(qū)地下停車庫(kù)局部的照明可作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整以滿足特殊的需要(主車道上方)，適當(dāng)?shù)恼彰鞑贾每梢云鸬揭龑?dǎo)作用，因此在設(shè)計(jì)上應(yīng)重視這一因素。1.2.3蓄電池使用壽命問題：現(xiàn)有電動(dòng)汽車所使用的電池都不能在儲(chǔ)存足夠能量的前提下保持合理的尺寸和質(zhì)量。如果電動(dòng)汽車自身裝備質(zhì)量大就會(huì)影響加速性能和最大車速的提高。例如，現(xiàn)有電動(dòng)汽車電池的外體積一般要達(dá)到550 L當(dāng)把這么大體積的電池用于家庭轎車上時(shí)，就必然要擠占轎車的行李廂空間。1.2.4電動(dòng)汽車價(jià)格昂貴：主要是電池技術(shù)復(fù)雜，成本太高，另外也由于采用一系列新材料、新技術(shù)，致使電動(dòng)汽車的造價(jià)居高不下。電動(dòng)汽車蓄電池的價(jià)格約為100美元kWh，甚至有的高達(dá)350美元kWh，成本太高，用戶難以承受。1.2.5間接污染嚴(yán)重：電動(dòng)汽車本身雖無排放污染，但其間接污染也是不容忽視的。如鉛酸電池中的鉛，從開采、冶煉到生產(chǎn)的排污，都會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。再如所用電能，相當(dāng)大一部分來自火力發(fā)電，煤炭燃料也會(huì)造成大氣污染。1.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.3.1設(shè)計(jì)要求以及總體構(gòu)想：額定乘員(人)2人外形尺寸23412001810mm續(xù)駛里程(滿載)60km最大行駛速度20-30km/h最大爬坡度20最小轉(zhuǎn)彎半徑3m尺寸參數(shù)項(xiàng)目基本類型產(chǎn)品規(guī)格ZC型兩座產(chǎn)品類型高爾夫球場(chǎng)專用總長(zhǎng)(單位：mm)2340總寬(單位：mm)1200總高(單位：mm)1810軸距(單位：mm)1670前輪距(單位：mm)1070后輪距(單位：mm)1070質(zhì)量整車裝備質(zhì)量(單位： kg)780滿載總質(zhì)量(單位：kg)1300載客數(shù)(含駕駛員)(單位：人)2性能參數(shù)最高車速(滿載)(單位：km/h)25最大爬坡度(滿載)(單位：%)20駐車能力(滿載)(單位：%)20最高車速制動(dòng)距離(單位：m)4充電續(xù)駛里程(單位：km)602 設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及理論依據(jù)2.1 電機(jī)的選擇：高密度、高效率、寬調(diào)速的車輛牽引電機(jī)及其控制系統(tǒng)既是電動(dòng)汽車的心臟又是電動(dòng)汽車研制的關(guān)鍵技術(shù)之一，已被列為863電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)的共性關(guān)鍵技術(shù)課題。20世紀(jì)80年代前，幾乎所有的車輛牽引電機(jī)均為直流電機(jī)，這是因?yàn)橹绷鳡恳姍C(jī)具有起步加速牽引力大，控制系統(tǒng)較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。直流電機(jī)的缺點(diǎn)是有機(jī)械換向器，當(dāng)在高速大負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，換向器表面會(huì)產(chǎn)生火花，所以電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)不能太高。由于直流電機(jī)的換向器需保養(yǎng)，又不適合高速運(yùn)轉(zhuǎn)，除小型車外，目前一般已不采用。近十年來，主要發(fā)展交流異步電機(jī)和無刷永磁電機(jī)系統(tǒng)。與原有的直流牽引電機(jī)系統(tǒng)相比，具有明顯優(yōu)勢(shì)，其突出優(yōu)點(diǎn)是體積小，質(zhì)量輕（其比質(zhì)量為0.5-1.0kg/Kw）、效率高、基本免維護(hù)、調(diào)速范圍廣。2.1.1異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：異步電機(jī)其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、成本低廉、運(yùn)行可靠，低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，低噪聲，不需要位置傳感器，轉(zhuǎn)速極限高。 異步電機(jī)矢量控制調(diào)速技術(shù)比較成熟，使得異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此被較早應(yīng)用于電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，目前仍然是電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主流產(chǎn)品（尤其在美國(guó)），但已被其它新型無刷永磁牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)逐步取代。最大缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，成本高；相對(duì)永磁電機(jī)而言，異步電機(jī)效率和功率密度偏低。2.1.2無刷永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：無刷永磁同步電機(jī)可采用圓柱形徑向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)或盤式軸向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，由于具有較高的功率密度和效率以及寬廣的調(diào)速范圍，發(fā)展前景十分廣闊，在電動(dòng)車輛牽引電機(jī)中是強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)者，已在國(guó)內(nèi)外多種電動(dòng)車輛中獲得應(yīng)用。 內(nèi)置式永磁同步電機(jī)也稱為混合式永磁磁阻電機(jī)。該電機(jī)在永磁轉(zhuǎn)矩的基礎(chǔ)上迭加了磁阻轉(zhuǎn)矩，磁阻轉(zhuǎn)矩的存在有助于提高電機(jī)的過載能力和功率密度，而且易于弱磁調(diào)速，擴(kuò)大恒功率范圍運(yùn)行。內(nèi)置式永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論正在不斷完善和繼續(xù)深入，該機(jī)結(jié)構(gòu)靈活，設(shè)計(jì)自由度大，有望得到高性能，適合用作電動(dòng)汽車高效、高密度、寬調(diào)速牽引驅(qū)動(dòng)。 表面凸出式永磁同步電機(jī)也稱為永磁轉(zhuǎn)矩電機(jī)，相對(duì)內(nèi)置式永磁同步電機(jī)而言，其弱磁調(diào)速范圍小，功率密度低。該結(jié)構(gòu)電機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，并可望得到低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，適合用作汽車的電子伺服驅(qū)動(dòng)，如汽車電子動(dòng)力方向盤的伺服電機(jī)。 無位置傳感器永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也是當(dāng)前永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，將成為永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)之一，具有潛在的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)低速時(shí)常采用矢量控制，高速時(shí)用弱磁控制。2.1.3電機(jī)的選擇：要選擇合適的電機(jī)，首先要知道電動(dòng)車所需要的功率。電機(jī)的功率計(jì)算所需的公式(1)，汽車的總重量是估算的，下面進(jìn)行驗(yàn)證。 (1)：機(jī)械效率（一般取0.92）：汽車總重（N）：良好路面上汽車行駛阻力系數(shù)（0.015）：汽車車速（Km/h）：空氣阻力系數(shù)（這里取0.5）：汽車迎風(fēng)面積電動(dòng)汽車總重量，估算總質(zhì)量為1300kg，即12740N最高車速為設(shè)計(jì)要求的25km/h迎風(fēng)面積A=車寬車高其中車寬為1200mm車高為1810mm則A=12001810=2172000=2.17帶入上述數(shù)據(jù)由（1）計(jì)算得：=1.70KW從這可以知道電機(jī)的功率至少為1.70KW，但是所選擇的電機(jī)功率肯定要大一些所選用的是無刷永磁同步電機(jī)，選擇的電機(jī)的一些參數(shù)如下：型號(hào)：ZY-CD-2.5 額定功率2.5kW峰值功率4.5kW額定電壓48V額定電流60A最大轉(zhuǎn)矩150Nm額定轉(zhuǎn)速1100r/min最高轉(zhuǎn)速2000r/min絕緣等級(jí)F防護(hù)等級(jí)IP54冷卻方式自然風(fēng)冷重 量50kg2.2 電池的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求和已知條件，電動(dòng)車的續(xù)行駛里程為60km，最高車速為25km/h。電機(jī)功率為2.5KW.，則電動(dòng)車能夠續(xù)行駛的時(shí)間為：電動(dòng)車電池的容量應(yīng)為:從上面的計(jì)算可知，所選電池的容量至少為125Ah，現(xiàn)選擇的是200Ah的鉛酸蓄電池，該電池的具體參數(shù)如下：額定電壓：24V額定容量：200Ah外型尺寸（mm）：長(zhǎng)寬高=520240 220總高（mm）：255重量：73Kg每個(gè)電池的電壓為24V，電機(jī)的額定電壓為48V，故需要2個(gè)這樣的蓄電池來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。2.3 萬向傳動(dòng)軸選擇萬向傳動(dòng)軸由萬向節(jié)和傳動(dòng)軸組成，有時(shí)還加裝中間支承。它主要用來在工作過程中相對(duì)位置不斷改變的兩根軸間傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。為了保證動(dòng)力在范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，能可靠地傳遞動(dòng)力，傳動(dòng)的損失率最低，布置方案更加的合理，所以本次設(shè)計(jì)在轉(zhuǎn)向傳遞和電機(jī)與驅(qū)動(dòng)軸之間的動(dòng)力傳輸應(yīng)用到萬向傳動(dòng)軸。萬向節(jié)按扭轉(zhuǎn)方向是否有明顯的彈性，可分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)。剛性萬向節(jié)是靠零件的鉸鏈?zhǔn)竭B接傳遞動(dòng)力的，可分成不等速萬向節(jié)(如十字軸式)、準(zhǔn)等速萬向節(jié)(如雙聯(lián)式、凸塊式、三銷軸式等)和等速萬向節(jié)(如球叉式、球籠式等)。撓性萬向節(jié)是靠彈性零件傳遞動(dòng)力的，具有緩沖減振作用。 不等速萬向節(jié)是指萬向節(jié)連接的兩軸夾角大于零時(shí)，輸出軸和輸入軸之間以變化的瞬時(shí)角速度比傳遞運(yùn)動(dòng)，但平均角速度比為1的萬向節(jié)。準(zhǔn)等速萬向節(jié)是指在設(shè)計(jì)角度下工作時(shí)以等于1的瞬時(shí)角速度比傳遞運(yùn)動(dòng)，而在其它角度下工作時(shí)瞬時(shí)角速度比近似等于1的萬向節(jié)。輸出軸和輸入軸以等于1的瞬時(shí)角速度比傳遞運(yùn)動(dòng)的萬向節(jié)，稱之為等速萬向節(jié)。由于車底盤后驅(qū)動(dòng)橋彈性懸架的變形，因此電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)橋輸入軸的軸線相對(duì)位置經(jīng)常變化，所以采用不等速萬向傳動(dòng)軸即十字軸萬向傳動(dòng)軸。十字軸萬向軸包括十字軸萬向節(jié)和傳動(dòng)軸組成，典型的十字軸萬向節(jié)主要由主動(dòng)叉、從動(dòng)叉、十字軸、滾針軸承及其軸向定位件和橡膠密封件等組成。十字軸萬向節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，強(qiáng)度高，耐久性好，傳動(dòng)效率高，生產(chǎn)成本低。它的高性價(jià)比非常適合出現(xiàn)在我的設(shè)計(jì)里。2.4 傳動(dòng)系布置和驅(qū)動(dòng)橋的選擇2.4.1傳動(dòng)系布置分類：發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng) ：對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)轎車，電動(dòng)機(jī)、主減速器布置成一體，使結(jié)構(gòu)緊湊以外，還有下述優(yōu)點(diǎn)：因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)后置，車前部高度有條件降低，改善了駕駛員視野；整車裝備質(zhì)量小；傳動(dòng)軸占空間較小，故廂內(nèi)地板比較平整，只需用較低的凸包高度來容納操縱機(jī)構(gòu)的件和加強(qiáng)地板剛度，乘客座椅能夠布置在舒適區(qū)內(nèi)；在坡道上行駛時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)輪上附著力增加，爬坡能力提高；電動(dòng)機(jī)布置在軸距外時(shí)，車軸距短，機(jī)動(dòng)性能好。 主要缺點(diǎn)：后橋負(fù)荷重，使汽車具有過多轉(zhuǎn)向的傾向；前輪附著力小，高速行駛時(shí)轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定，影響操縱穩(wěn)定性。2.4.2驅(qū)動(dòng)橋選擇：驅(qū)動(dòng)橋處于動(dòng)力傳動(dòng)系的末端，其基本功能是增大由傳動(dòng)軸或變速器傳來的轉(zhuǎn)矩,并將動(dòng)力合理地分配給驅(qū)動(dòng)輪，另外還承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力力和橫向力。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成。車橋(也稱車軸)通過懸架和車架(或承載式車身)相連，兩端安裝汽車車輪。其功能是傳遞車架(或承載式車身)與車輪之間各方向作用力。本設(shè)計(jì)的電動(dòng)車，前輪和后輪均采用非獨(dú)立式懸架，后軸采用的是鋼板彈簧的非獨(dú)立懸架，故選用的后橋是整體式的。但為了保證汽車有良好的操縱性，前軸是采用麥弗遜式懸架，前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向橋，后橋?yàn)轵?qū)動(dòng)橋。2.4.3主減速器的選擇：2.4.3.1主減速器結(jié)構(gòu)分析 ：主減速器的結(jié)構(gòu)形式主要是根據(jù)齒輪類型、減速器形式不同而不同。主減速器的齒輪主要有螺旋錐齒輪、雙曲面齒輪、圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式。圖2-1 主減速齒輪傳動(dòng)形式a)螺旋錐齒輪傳動(dòng)b)雙曲面齒輪傳動(dòng)c)圓柱齒輪傳動(dòng)d)蝸桿傳動(dòng)本次設(shè)計(jì)選擇螺旋錐齒輪傳動(dòng)，螺旋錐齒輪傳動(dòng)(圖2-1a)的主、從動(dòng)齒輪軸線垂直相交于一點(diǎn)，齒輪并不同時(shí)在全長(zhǎng)上嚙合，而是逐漸從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端。另外，由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對(duì)以上的輪齒同時(shí)嚙合，所以它工作平穩(wěn)、能承受較大的負(fù)荷、制造也簡(jiǎn)單。但是在工作中噪聲大，對(duì)嚙合精度很敏感，齒輪副錐頂稍有不吻合便會(huì)使工作條件急劇變壞，并伴隨磨損增大和噪聲增大。為保證齒輪副的正確嚙合，必須將支承軸承預(yù)緊，提高支承剛度，增大殼體。2.4.3.2減速器的減速形式：主減速器的減速形式可分為單級(jí)減速、雙級(jí)減速、雙速減速、單雙級(jí)貫通、單雙級(jí)減速配以輪邊減速等。因本次設(shè)計(jì)電動(dòng)車結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，所以減速器選用單級(jí)主減速器。單級(jí)主減速器可由一對(duì)圓錐齒輪、一對(duì)圓柱齒輪或由蝸輪蝸桿組成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、成本低、使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但是其主傳動(dòng)比扎不能太大，一般io7，進(jìn)一步提高io將增大從動(dòng)齒輪直徑，從而減小離地間隙，且使從動(dòng)齒輪熱處理困難。圖2-2 單級(jí)主減速器 萬向節(jié) 軸 主動(dòng)齒輪 半軸 從動(dòng)齒輪 差速器 驅(qū)動(dòng)橋殼2.4.3.3主減速器主、從動(dòng)錐齒輪支承方案：主動(dòng)錐齒輪的支承形式可分為懸臂式支承和跨置式支承兩種，本次設(shè)計(jì)采用懸臂式。 圖2-3 主減速齒輪的支撐形式a)主動(dòng)錐齒輪懸臂式b)主動(dòng)錐齒輪跨置式 c）從動(dòng)錐齒輪懸臂式支承結(jié)構(gòu)（圖2-3a）的特點(diǎn)是在錐齒輪大端一側(cè)采用較長(zhǎng)的軸頸，其上安裝兩個(gè)圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長(zhǎng)度a和增加兩支承間的距離凸b，以改善支承剛度，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的大端朝外，使作用在齒輪上離開錐頂?shù)妮S向力由靠近齒輪的軸承承受，而反向軸向力則由另一軸承承受。為了盡可能地增加支承剛度，支承距離b應(yīng)大于2.5倍的懸臂長(zhǎng)度a，且應(yīng)比齒輪節(jié)圓直徑的70還大，另外靠近齒輪的軸徑應(yīng)不小于尺寸a。為了方便拆裝，應(yīng)使靠近齒輪的軸承 的軸徑比另一軸承的支承軸徑大些?？拷X輪的支承軸承有時(shí)也采用圓柱滾子，這時(shí)另一軸承必須采用能承受雙向軸向力的雙列圓錐滾子軸承。支承剛度除了與軸承形式、軸徑大小、支承間距離和懸臂長(zhǎng)度有關(guān)以外，還與軸承與軸及軸承與座孔之間的配合緊度有關(guān)。確定主減速比：主減速比、驅(qū)動(dòng)橋的離地間隙和計(jì)算載荷，是主減速器設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)，應(yīng)在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)就確定。主減邊比的大小，對(duì)主減速器的結(jié)構(gòu)型式、輪廓尺寸及重量影響很大。主減速比的選擇，應(yīng)在汽車的總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動(dòng)系的總速比(包括變速器、分動(dòng)器或加力器、驅(qū)動(dòng)橋等傳動(dòng)裝置的速比)一起，由汽車的整車動(dòng)力計(jì)算來確定。正如傳動(dòng)系的總速比及其變化范圍（）為設(shè)計(jì)傳動(dòng)系總成部分的重要依據(jù)一樣，驅(qū)動(dòng)橋的主減速比i。是主減速器的設(shè)計(jì)依據(jù)，是設(shè)計(jì)主減速器時(shí)的原始參數(shù)，值應(yīng)該下式來確定：=0.377 式中：車輪的滾動(dòng)半徑(m)；最大功率時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)；最高車速(km/h)；變速器最高檔速比，通常為1由此可得，主減速器傳動(dòng)比：=0.377=4.14單級(jí)主減速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、制造成本低。廣泛的應(yīng)用于主減速器傳動(dòng)比7的汽車上。本車的主減速器比=4.14，因此，本車采用單級(jí)主減速器，減速齒輪采用螺旋錐齒輪，它具有齒輪強(qiáng)度高，工作更平穩(wěn)，增大從動(dòng)齒輪直徑，從而減小離地間隙。2.5 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)選擇2.5.1轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向系是用來保持或者改變汽車行駛方向的機(jī)構(gòu)，在汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。 機(jī)械轉(zhuǎn)向系依靠駕駛員的手力轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，經(jīng)轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。有些汽車還裝有防傷機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向減振器。采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車還裝有動(dòng)力系統(tǒng)，并借助此系統(tǒng)來減輕駕駛員的手力。機(jī)械式轉(zhuǎn)向器應(yīng)用比較多，根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，可分為齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器、蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器和蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器等。2.5.2齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器由與轉(zhuǎn)向軸做成一體的轉(zhuǎn)向齒輪和常與轉(zhuǎn)向橫拉桿做成一體的齒條組成。與其它形式轉(zhuǎn)向器比較，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器最主要的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊；殼體采用鋁合金或鎂合金壓鑄而成，轉(zhuǎn)向器的質(zhì)量比較?。粋鲃?dòng)效率高達(dá)90；齒輪與齒條之間因磨損出現(xiàn)間隙后，利用裝在齒條背部、靠近主動(dòng)小齒輪處的壓緊力可以調(diào)節(jié)的彈簧，可自動(dòng)消除齒間間隙，這不僅可以提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度，還可以防止工作時(shí)產(chǎn)生沖擊和噪聲；轉(zhuǎn)向器占用的體積小；沒有轉(zhuǎn)向搖臂和直拉桿，所以轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角可以增大；制造成本低。圖2-4 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的四種形式根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點(diǎn)不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器有四種形式：中間輸入，兩端輸出(圖2-4a)；側(cè)面輸入，兩端輸出(圖2-4b)；側(cè)面輸入，中間輸出(圖2-4c)；側(cè)面輸入，一端輸出(圖2-4d)。圖 2-5 拉桿與齒條的聯(lián)接采用側(cè)面輸入、中間輸出方案時(shí)，由(圖2-5)可見，與齒條固連的左、右拉桿延伸到接近汽車縱向?qū)ΨQ平面附近。由于拉桿長(zhǎng)度增加，車輪上、下跳動(dòng)時(shí)拉桿擺角減小，有利于減少車輪上、下跳動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向系與懸架系的運(yùn)動(dòng)干涉。拉桿與齒條用螺栓固定聯(lián)接，因此，兩拉桿與齒條同時(shí)向左或右移動(dòng)，為此在轉(zhuǎn)向器殼體上開有軸向方向的長(zhǎng)槽，從而降低了它的強(qiáng)度。 采用兩端輸出方案時(shí)，由于轉(zhuǎn)向拉桿長(zhǎng)度受到限制，容易與懸架系統(tǒng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉。 側(cè)面輸入、一端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，常用在乎頭微型貨車上。如果齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器采用直齒圓柱齒輪與直齒齒條嚙合，則運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性降低，沖擊大，工作噪聲增加。此外，齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角只能是直角，為此因與總體布置不適應(yīng)而遭淘汰。采用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，重合度增加，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊與工作噪聲均下降，而且齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角易于滿足總體設(shè)計(jì)的要求。 我設(shè)計(jì)的是電動(dòng)車，是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的微型車，前懸架是麥弗遜式懸架，鑒于上面所敘說的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的特點(diǎn)，所以我選擇的是側(cè)面輸入、中間輸出式齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。(圖2-6)是齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的幾種轉(zhuǎn)向輸出方式，根據(jù)設(shè)計(jì)的電動(dòng)車的機(jī)構(gòu)以及車架和前懸架的特點(diǎn)，選擇圖c 的轉(zhuǎn)向輸出方式。圖2-6 輸出方式2.6 制動(dòng)系統(tǒng)的選擇2.6.1制動(dòng)系統(tǒng)分析制動(dòng)系的功用是使車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行駛直至停車，在下坡行駛時(shí)使車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速，使車可靠地停在原地或坡道上。制動(dòng)系至少有行車制動(dòng)裝置和駐車制動(dòng)裝置。前者用來保證第一項(xiàng)功能和在不長(zhǎng)的坡道上行駛時(shí)保證第二項(xiàng)功能，而后者則用來保證第三項(xiàng)功能。 除此之外，有些車還設(shè)有應(yīng)急制動(dòng)和輔助制動(dòng)裝置。應(yīng)急制動(dòng)裝置利用機(jī)械力源(如強(qiáng)力壓縮彈簧)進(jìn)行制動(dòng)。在某些采用動(dòng)力制動(dòng)或伺服制動(dòng)的汽車上，一旦發(fā)生蓄壓裝置壓力過低等故障時(shí)，可用應(yīng)急制動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)汽車制動(dòng)。同時(shí)，在人力控制下它還能兼作駐車制動(dòng)用。輔助制動(dòng)裝置可實(shí)現(xiàn)汽車下長(zhǎng)坡時(shí)持續(xù)地減速或保持穩(wěn)定的車速，并減輕或者解除行車制動(dòng)裝置的負(fù)荷。行車制動(dòng)裝置和駐車制動(dòng)裝置，都由制動(dòng)器和制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成。汽車制動(dòng)器有兩種形式，鼓式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器。2.6.2鼓式制動(dòng)器鼓式制動(dòng)器是最早形式的汽車制動(dòng)器，當(dāng)盤式制動(dòng)器還沒有出現(xiàn)前，它已經(jīng)廣泛用于各類汽車上。但由于結(jié)構(gòu)問題使它在制動(dòng)過程中散熱性能差和排水性能差，容易導(dǎo)致制動(dòng)效率下降，因此在近三十年中，在轎車領(lǐng)域上已經(jīng)逐步退出讓位給盤式制動(dòng)器。但由于成本比較低，仍然在一些經(jīng)濟(jì)類轎車中使用，主要用于制動(dòng)負(fù)荷比較小的后輪和駐車制動(dòng)。典型的鼓式制動(dòng)器主要由底板、制動(dòng)鼓、制動(dòng)蹄、輪缸（制動(dòng)分泵）、回位彈簧、定位銷等零部件組成。底板安裝在車軸的固定位置上，它是固定不動(dòng)的，上面裝有制動(dòng)蹄、輪缸、回位彈簧、定位銷，承受制動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)扭力。每一個(gè)鼓有一對(duì)制動(dòng)蹄，制動(dòng)蹄上有摩擦襯片。制動(dòng)鼓則是安裝在輪轂上，是隨車輪一起旋轉(zhuǎn)的部件，它是由一定份量的鑄鐵做成，形狀似園鼓狀。當(dāng)制動(dòng)時(shí)，輪缸活塞推動(dòng)制動(dòng)蹄壓迫制動(dòng)鼓，制動(dòng)鼓受到摩擦減速，迫使車輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。2.6.3盤式制動(dòng)器按摩擦副中固定元件的結(jié)構(gòu)不同，盤式制動(dòng)器分為鉗盤式和全盤式兩類。 鉗盤式制動(dòng)器的固定摩擦元件是制動(dòng)塊，裝在與車軸連接且不能繞車軸軸線旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)鉗中。制動(dòng)襯塊與制動(dòng)盤接觸面很小，在盤上所占的中心角一般僅3050，故這種盤式制動(dòng)器又稱為點(diǎn)盤式制動(dòng)器。 鉗盤式制動(dòng)器按制動(dòng)鉗的結(jié)構(gòu)不同，有以下幾種。 2.6.3.1 固定鉗式 ：如圖3-11a所示，制動(dòng)鉗固定不動(dòng)，制動(dòng)盤兩側(cè)均有液壓缸。制動(dòng)時(shí)僅兩側(cè)液壓缸中的制動(dòng)塊向盤面移動(dòng)。這種形式也稱為對(duì)置活塞式或浮動(dòng)活塞式。 2.6.3.2浮動(dòng)鉗式 ：2.6.3.2.1滑動(dòng)鉗式 如圖3-11b所示，制動(dòng)鉗可以相對(duì)于制動(dòng)盤做軸向滑動(dòng)，其中只在制動(dòng)盤的內(nèi)側(cè)置有液壓缸，外側(cè)的制動(dòng)塊固裝在鉗體上。制動(dòng)時(shí)活塞在液壓作用下使活動(dòng)制動(dòng)塊壓靠到制動(dòng)盤，而反作用力則推動(dòng)制動(dòng)鉗體連同固定制動(dòng)塊壓向制動(dòng)盤的另一側(cè)，直到兩制動(dòng)塊受力均等為止。 2.6.3.2. 2擺動(dòng)鉗式 如圖(2-7c)所示，它也是單側(cè)液壓缸結(jié)構(gòu)，制動(dòng)鉗體與固定于車軸上的支座鉸接。為實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，鉗體不是滑動(dòng)而是在與制動(dòng)盤垂直的平面內(nèi)擺動(dòng)。顯然，制動(dòng)塊不可能全面均勻地磨損。為此，有必要將襯塊預(yù)先做成楔形(摩擦面對(duì)背面的傾斜角為6左右)。在使用過程中，襯塊逐漸磨損到各處殘存厚度均勻(一般為1mm左右)后即應(yīng)更換。圖2-7 鉗盤式制動(dòng)器示意圖固定鉗式的優(yōu)點(diǎn)有：除活塞和制動(dòng)塊以外無其它滑動(dòng)件，易于保證鉗的剛度；結(jié)構(gòu)及制造工藝與一般的制動(dòng)輪缸相差不多；容易實(shí)現(xiàn)從鼓式到盤式的改型；很能適應(yīng)不同回路驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求(可采用三液壓缸或四液壓缸結(jié)構(gòu))。 固定鉗式的缺點(diǎn)有：至少有兩個(gè)液壓缸分置于制動(dòng)盤兩側(cè)，因而必須用跨越制動(dòng)盤的內(nèi)部油道或外部油管來連通，這一方面使制動(dòng)器的徑向和軸向尺寸增大，增加了在汽車上的布置難度，另一方面增加了受熱機(jī)會(huì)，使制動(dòng)液溫度過高而汽化；固定鉗式制動(dòng)器要兼作駐車制動(dòng)器，必須在主制動(dòng)鉗上另外附裝一套供駐車制動(dòng)用的輔助制動(dòng)鉗，或是采用盤鼓結(jié)合式制動(dòng)器。輔助制動(dòng)鉗結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、摩擦襯塊面積小。盤鼓結(jié)合式制動(dòng)器中，鼓式制動(dòng)器直徑尺寸較小，常采用雙向增力式鼓式制動(dòng)器。與輔助制動(dòng)鉗式比較，它能產(chǎn)生可靠的駐車制動(dòng)力矩。 浮動(dòng)鉗式制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)有：僅在盤的內(nèi)側(cè)有液壓缸，故軸向尺寸小，制動(dòng)器能更進(jìn)一步靠近輪轂；沒有跨越制動(dòng)盤的油道或油管，加之液壓缸冷卻條件好，所以制動(dòng)液汽化可能性小；成本低；浮動(dòng)鉗的制動(dòng)塊可兼用于駐車制動(dòng)。 制動(dòng)鉗的安裝位置可以在車軸之前或之后。制動(dòng)鉗位于軸前，則可避免輪胎向鉗內(nèi)甩濺泥污。盤式制動(dòng)器在液力助力下制動(dòng)力大且穩(wěn)定，在各種路面都有良好的制動(dòng)表現(xiàn)，其制動(dòng)效能遠(yuǎn)高于鼓式制動(dòng)器，而且空氣直接通過盤式制動(dòng)盤，故盤式制動(dòng)器的散熱性很好。我所合計(jì)的電動(dòng)觀光車是一輛低速的電動(dòng)車，行駛路況較好，前后輪均采用浮動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器。2.6.4駐車制動(dòng)器選擇駐車制動(dòng)器可以使車可靠地停在原地或坡道上。駐車制動(dòng)器分為鼓式制動(dòng)和盤式制動(dòng)，鼓式制動(dòng)式限制驅(qū)動(dòng)橋的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)駐車的作用，而盤式是依附在盤式制動(dòng)器上來實(shí)現(xiàn)駐車的作用，因之前我選的制動(dòng)器是盤式制動(dòng)器，所以駐車制動(dòng)器我選擇盤式駐車制動(dòng)器，結(jié)構(gòu)如圖。圖3-12 盤式駐車制動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖2.7 輪胎的選擇電動(dòng)觀光車選用的是子午線輪胎。因?yàn)楝F(xiàn)在用的最為廣泛的就是子午線輪胎，綜合起來，其性價(jià)比也是最高的。子午線輪胎的優(yōu)點(diǎn)是：地面積大，附著性能好，胎面滑移小，對(duì)地面單位壓力也小，因而滾動(dòng)阻力小，使用壽命長(zhǎng)。胎冠較厚且有堅(jiān)硬的帶束層，不易刺穿；行駛時(shí)變形小，可降低油耗3%8%。因?yàn)楹煵紝訑?shù)少，胎側(cè)薄，所以徑向彈性大，緩沖性能好，負(fù)荷能力較大。 它的缺點(diǎn)是：因胎側(cè)較薄，胎冠較厚，在其與胎側(cè)的過渡區(qū)易產(chǎn)生裂口。側(cè)面變形大，導(dǎo)致汽車的側(cè)向穩(wěn)定性差，制造技術(shù)要求高，成本也高。我所設(shè)計(jì)的高爾夫球場(chǎng)專用電瓶車，所選擇的汽車輪胎是：195：輪胎寬（mm）65 ：扁平率（胎高/胎寬）R ：子午線結(jié)構(gòu)15 ：輪胎直徑88 ：載重指數(shù)H ：速度代號(hào)（最高安全極速是210Km/h）2.8 參數(shù)校核在參數(shù)校核的第一步要進(jìn)行的是汽車總質(zhì)量的估算：電機(jī)的質(zhì)量為50kg，鉛酸蓄電池一共2個(gè)，共計(jì)732=146 kg，乘客2名，共計(jì)275=150kg，除了這些電動(dòng)車上面其余的質(zhì)量預(yù)計(jì)為900 kg。預(yù)計(jì)汽車總質(zhì)量：kg；計(jì)汽車的最高車速是已知的， 公式：.即可得出，故取=5.8其中：電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速：車輪半徑：汽車減速比下面要驗(yàn)證取5.8是否滿足要求：根據(jù)設(shè)計(jì)所要求的，汽車至少要能克服爬坡度為15%的坡道，即在坡度角為的坡道上也能正常行駛。下面根據(jù)公式來確定減速比的大小公式經(jīng)計(jì)算汽車爬坡所要克服的阻力大小為：=2099.94其中：滾動(dòng)阻力：坡道阻力：坡度角