電動車設(shè)計計算書

......一、車型設(shè)計的主要參數(shù)指標表1主要參數(shù)參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值整車滿載質(zhì)量〔kg7365整備質(zhì)量〔kg4180長*寬*高<m*m*m>5995*2150*3110軸距〔m>3300迎風面積〔QUOTE4.65風阻系數(shù)0.7滾動阻力系數(shù)0.012后橋速比5.833車輪滾動半徑<m>0.391重力加速度9.8傳動效率0.95滾動阻力系數(shù)0.012二、車型設(shè)計的計算方程式電動汽車動力傳動系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該滿足車輛對動力性能的要求和續(xù)駛里程的要求。我們得到動力性能的要求,即最高車速80km/h,加速性能0~50km/h小于10s,爬坡度不小于20%〔20km/h,續(xù)航里程150kw〔50km/h。為此,需要掌握沿汽車行駛方向作用于汽車的各種外力,即驅(qū)動力與行駛阻力。根據(jù)這些力的平衡關(guān)系建立汽車行駛方程式,就可以估算汽車的最高車速、加速度、最大爬坡度和續(xù)航里程。汽車的行駛方程式為：式中：Ft——驅(qū)動力；ΣF——行駛阻力之和。車輛行駛的驅(qū)動力是路面作用在車輛驅(qū)動輪上的,電動汽車的電動機輸出軸輸出轉(zhuǎn)矩,經(jīng)過車輛傳動系傳遞到驅(qū)動輪的驅(qū)動力矩為Tt,同時,地面對驅(qū)動輪產(chǎn)生反作用力Ft,這個反作用力就是驅(qū)動汽車行駛的外力,即驅(qū)動力。其數(shù)值為：式中：Tt—作用與驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩；r—車輪半徑。電動汽車中Tt是由電動機輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動系統(tǒng)傳遞到車輪上的。令傳動系統(tǒng)總傳動比為i,傳動系統(tǒng)的機械效率為ηt。驅(qū)動電動機的輸出轉(zhuǎn)矩為Ttq,則有：汽車在水平道路上等速行駛時,必須克服來自地面的滾動阻力和來自空氣的空氣阻力。當汽車在坡道上上坡行駛時,還必須克服坡度阻力。汽車加速行駛時還需要克服加速阻力。因此汽車行駛過程中的總阻力為：式中：Ff—滾動阻力Fw—空氣阻力Fi—坡度阻力Fj—加速阻力其中：〔1滾動阻力：Ff可以等效的表示為：式中：W—作用于車輛上的法向載荷；ｆ—滾動阻力系數(shù),與路面種類,行駛車速以及輪胎的結(jié)構(gòu)、材料、氣壓等有關(guān)。研究中滾動阻力系數(shù),按經(jīng)驗公式取值。<2>空氣阻力：式中：ＣＤ—空氣阻力系數(shù)；Ａ—迎風面積,即車輛行駛方向的投影面積；ρ—空氣密度,一般ρ＝1.2258Ns2m-4。ｕｒ—相對速度,在無風時即車輛的行駛速度。在無風條件下汽車的運動,ｕｒ即為汽車的行駛速度ua。如ua以km／h計,A以m2計,則空氣阻力<N>為：<3>坡度阻力：式中：α—坡度。一般道路的坡度均較小,此時sinα=tanα=i。<4>加速阻力：式中：δ—車輛旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。m—車輛質(zhì)量；—行駛加速度。這樣,汽車行駛阻力為：在車輛行駛的每一時刻,電動機發(fā)出的功率Pe總是等于機械傳動損失的功率與全部運動阻力所消耗的功率之和。在純電動汽車中,Pe為電動機的輸出功率。車輛運動阻力所消耗的功率有滾動阻力功率Pf,空氣阻力功率Pw,坡度阻力功率Pi以及加速阻力功率Pj。即：根據(jù)以上的推導,可得車輛行駛過程中的平衡方程如下：對純電動汽車而言,式中：Pe—電動機輸出功率<kW>。n—電動機輸出轉(zhuǎn)速<rpm>。傳動系主要參考設(shè)計參數(shù)如表1所示,動力性要求如表2所示：表2動力性要求最高車速80km/h加速性能0—50km/h小于10S爬坡度不小于20%〔20km/h續(xù)航里程不小于150km三、車型設(shè)計的參數(shù)計算3.1傳動比的確定傳動比的選擇首先應(yīng)滿足車輛最高車速的要求,由最高車速vmax與電機的最大轉(zhuǎn)速nmax確定傳動比的上限。其中,類比其它車型的配置參數(shù),我們確定最大轉(zhuǎn)速nmax=3500。通過該車外形設(shè)計參數(shù),可得車輪半徑r=0.391m,vmax=80km/h,則：<2>由電機最大輸出轉(zhuǎn)矩Tmax和最大爬坡度對應(yīng)的行駛阻力Famax確定速比的下限。其中：Famax=mgcosαf+mgsinα=7365·9.8·0.98·0.012+7365·9.8·0.2=15284.2N,r=0.238m。我們?nèi)max=1000N·m作為參考值,則：為了滿足上述要求,結(jié)合公司現(xiàn)有產(chǎn)品,故本文確定減速器的減速比為5.833。3.2電機的參數(shù)設(shè)計電動機的功率必須滿足電動汽車的最高車速的功率要求,以保證電動汽車在良好路面情況下,能夠獲得較高的行駛車速。加速性能和爬坡度：電動機的功率越大,電動汽車的后備功率就越多,從而其加速性能和爬坡度就會越好,但過多的后備功率導致電動機的體積和質(zhì)量增加,且由于電動機不能經(jīng)常工作在額定功率附近,效率下降,增加電動汽車不必要的能量消耗。確定驅(qū)動電機參數(shù)的依據(jù)主要是：1>動力系統(tǒng)的額定功率必須滿足車輛以最高車速行駛；2>動力系統(tǒng)必須滿足車輛加速性的要求；3>動力系統(tǒng)必須滿足車輛以最大爬坡度爬坡的要求；4>動力系統(tǒng)必須滿足車輛以額定轉(zhuǎn)矩在額定車速行駛的要求； 5>根據(jù)汽車的動力性指標選擇最適合的驅(qū)動電機3.2.1電動機的功率確定<1>根據(jù)最高車速計算電動機功率在計算最高車速勻速行駛功率時忽略加速阻力功率與坡度阻力功率。滿載時：G=7365×9.8N,f=0.012,CD=0.7,A=4.65m2,η=0.95,ua=80km/h〔此時電機轉(zhuǎn)速為3600r/min根據(jù)最大爬坡度計算電動機功率在計算最大爬坡度行駛功率時時忽略加速阻力功率。滿載時:G=7365×9.8N,f=0.012,i=0.2,η=0.95,ua=20km/h根據(jù)以上計算并考慮車輛實際載貨的余量,選擇額定功率為60kw,峰值功率為100kw的電機。3.2.2電動機最大輸出轉(zhuǎn)矩計算根據(jù)電動汽車的最大爬坡度要求,可得電動汽車需求的最大轉(zhuǎn)矩。由公式：在電動汽車進行慢速勻速爬坡時,空氣阻力Fw以及加速阻力Fj可以忽略。所以：其中,Ff=m·g·f·cosα；Fi=m·g·sinα,所以：代入ig=1,i0=5.833,η=0.95,m=7365kg,g=9.8m/s2,f=0.012,α=tan-1〔0.2=11.3°,綜上可得：根據(jù)以上計算可得電動機的最大輸出轉(zhuǎn)矩須大于1078.5N.m。3.2.3電動機額定轉(zhuǎn)矩計算當電動汽車以額定車速在平地上勻速行駛時,電動機輸出的轉(zhuǎn)矩即為額定轉(zhuǎn)矩。本文涉及車型常規(guī)車速為50km/h,所以有根據(jù)以上計算可得選擇的電機額定轉(zhuǎn)矩大于額定轉(zhuǎn)速下的阻力扭矩,即可滿足電動車車輛行駛條件。由以上理論計算,再同驅(qū)動電機生產(chǎn)廠商進行技術(shù)交流,通過對具體電機MAP效率圖、成本、制造工藝要求、廠商的現(xiàn)有電機產(chǎn)品及國家檢測報告等多種因素綜合對比,最終選型tDriver-MD15電機,其外形圖、特性曲線和參數(shù)如下所示。電機電動轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性曲線電機電動功率-轉(zhuǎn)速特性曲線表3性能參數(shù)電機參數(shù)數(shù)值峰值轉(zhuǎn)矩,N·m1300額定轉(zhuǎn)矩,N·m358峰值功率,kw100額定功率,kw60tDriver-MD15電機所匹配電機控制器DKQ101參數(shù)如下：型號DKQ101型式轉(zhuǎn)矩控制重量〔kg23.5直流側(cè)工作電壓范圍〔V〔DC250～720直流側(cè)額定工作電壓〔V〔DC384最大容量〔kVA110冷卻方式水冷3.2.4電動機加速性能計算在水平良好路面上,車輛的行駛加速度表示為：式中：Ft—輛行駛驅(qū)動力,計算公式為：其中：Ttq—電機額定轉(zhuǎn)矩ig—變速器傳動比i0—主減速器傳動比r—車輪半徑η—傳動機構(gòu)效率,包括變速器、傳動軸和主減速器Fw—車輛行駛的空氣阻力,QUOTEFf—車輛行駛滾動阻力QUOTEM—總質(zhì)量δ—轉(zhuǎn)動質(zhì)量換算系數(shù)則,電動汽車從起步加速到速度為U的加速時間為：選取峰值Ttq為1300Nm,要求速度由0加到50km/h,δ=1.01,M=7365kg,ig=1,i0=5.833,η=0.95,r=0.391m,CD=0.7,A=4.65m2,f=0.012。代入上式得：因此,選擇最大轉(zhuǎn)矩為1300N·m的電機,可以滿足速度u由0～50km/h的時間為10s。3.3動力電池選型設(shè)計3.3.1電池性能比較對傳統(tǒng)電動車三種電池性能進行比較見表4。表4三種動力電池的技術(shù)性能根據(jù)電池的性能比較,鋰離子電池具有較高的使用壽命、比能量大〔同等的能量儲存,其質(zhì)量最輕同時無污染符合國家新能源政策要求,故選擇鋰離子電池做為動力電池。通過對鋰離子電池行業(yè)分析和同類車型類比,選用的LG單體電池為三元聚合物鋰電池,外形如下圖。參數(shù)如下：序號項目內(nèi)容序號項目內(nèi)容1型號L39標稱電壓3.73V2容量/C343Ah10工作電壓范圍3.0V~4.2V3充電電流持續(xù)：1C最大：3C〔10s11放電電流持續(xù)：1C最大：3C〔10s4內(nèi)阻＜2mΩ12循環(huán)壽命>200090DOD%25℃,0.3C5自放電率〔月＜2%1個月45℃13適應(yīng)溫度-20--55℃6尺寸297*167*11.3mm14重量966g7殼體材料鋁塑膜15比能量166Wh/Kg8功率密度1800W/Kg3.3.2電池電量計算設(shè)計要求以50km/h時速均勻行駛時的續(xù)航里程,電動汽車以50km/h時速均勻行駛時：滿足續(xù)航里程所需要的電量為：根據(jù)以上計算可得滿足續(xù)航里程的電量須大于60.96kwh。3.3.3電池模組選型根據(jù)所選電機、電機控制器的參數(shù)和車架具體布置空間,確定電池模組為4并96串以及電池箱體的尺寸。動力電池系統(tǒng)方案序號項目內(nèi)容序號項目內(nèi)容1額定電壓358.08V15容量172Ah2成組方案4P96S16總重量＜610Kg3全車包數(shù)317總電量61.6kwh4冷卻方式自然傳導散熱18母線連接方式快速連接器5防護等級IP54〔除出風口19電池包安裝位置詳見甲方圖紙6控制電源電壓24V20BMS〔含絕緣檢測有7工作電壓范圍18V~30V21SOC工作范圍10%~90%8電池組充電能力〔0~45℃0.3C22電池組放電能力〔-20~55℃額定：≤1C最大：2C〔三分鐘9額定回饋電流及最大回饋電流1CA1.5CA10S23工作環(huán)境溫度-20℃~55℃〔放電-20℃~45℃〔充電該型電池單體20℃的放電曲線該型電池4并模組20℃的放電曲線動力電池側(cè)箱外形尺寸動力電池尾箱外形尺寸整車數(shù)模布置4.轉(zhuǎn)向系統(tǒng)計算汽車在行駛過程中,經(jīng)常需要換車道和轉(zhuǎn)彎。駕駛員通過一套專門的機構(gòu)－－汽車轉(zhuǎn)向系,使汽車改變行駛方向。轉(zhuǎn)向系還可以修正因路面傾斜等原因引起的汽車跑偏。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不僅關(guān)系到汽車行駛的安全,還關(guān)系到延長輪胎壽命、降低燃油油耗等。伴隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展而不斷進步,高速公路和高架公路的出現(xiàn),同向并行車輛的增多和行駛速度的提高及道路條件的變化,要求更加精確靈活的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展經(jīng)歷了純機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)三個基本發(fā)展階段,線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為其發(fā)展趨勢。機械液壓助力的方向盤與轉(zhuǎn)向輪之間全部是機械部件連接,操控精準,路感直接,信息反饋豐富；液壓泵由發(fā)動機驅(qū)動,轉(zhuǎn)向動力充沛,大小車輛都適用；技術(shù)成熟,可靠性高,平均制造成本低。因此選擇使用液壓助力轉(zhuǎn)向器4.1轉(zhuǎn)向機構(gòu)性能要求1汽車轉(zhuǎn)彎行駛時,全部車輪應(yīng)繞瞬時轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn),任何車輪不應(yīng)有側(cè)滑。不滿足這項要求會加速輪胎磨損,并降低汽車的行駛穩(wěn)定性。2汽車轉(zhuǎn)向行駛時,在駕駛員松開轉(zhuǎn)向盤的條件下,轉(zhuǎn)向輪能自動返回到直線行駛位置,并穩(wěn)定行駛。3汽車在任何行駛狀態(tài)下,轉(zhuǎn)向輪都不得產(chǎn)生自振,轉(zhuǎn)向盤沒有擺動。4轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)和懸架導向裝置共同工作時,由于運動不協(xié)調(diào)使車輪產(chǎn)生的擺動應(yīng)最小。5保證汽車有較高的機動性,具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力。6操縱輕便。7>轉(zhuǎn)向輪碰撞到占該物以后,傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖力要盡可能小。8>轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的球頭處,有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調(diào)整機構(gòu)。9>在車禍中,當轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤由于車架或車身變形而共同后移時,轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。10>進行運動校核,保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動方向一致。4.2方向機的選擇整車部分基本參數(shù)4.2.1原地轉(zhuǎn)向阻力矩Mr<N.m>計算根據(jù)半經(jīng)驗公式式中f－輪胎和路面間的滑動摩擦系數(shù),一般取0.7G1－前軸負荷〔Np－輪胎充氣壓力<Pa>轉(zhuǎn)向器最大輸出扭矩T應(yīng)滿足T≥Mr,一般取T=1.25Mr,T=1.25×842=1052.5N.m,因此選用如下表所示參數(shù)的方向機：最大輸出扭矩為1630N.m,大于1052N.m4.2.2轉(zhuǎn)向直拉桿受力F<N>F=Mr/L2=842/0.2=4210N式中L2為前橋轉(zhuǎn)向節(jié)臂長,L2=200mm4.2.3轉(zhuǎn)向搖臂軸受到的力距M〔N.mM=F×L1=4210×式中L1為前橋轉(zhuǎn)向搖臂長,L2=230mm4.2.4作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力Fh式中,L1為轉(zhuǎn)向搖臂長,L2為轉(zhuǎn)向節(jié)臂長；DSW為轉(zhuǎn)向盤直徑；iω為轉(zhuǎn)向器角傳動比,η+為轉(zhuǎn)向器正效率,L1為230mm,L2為200mm,DSW為420mm,ig=21.3,η+=85%此轉(zhuǎn)向盤手力小于250N,滿足使用要求4.2.5作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力矩〔N.mM=Fh×D/2=192.6×0.42÷2=40.4N.m4.2.6汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑計算其中：L＝3300mm,汽車軸距；α＝33°,汽車最大外輪轉(zhuǎn)角；通過作圖,得主銷觸地點到車輪對稱面的距離C=40.37mm；由于在轉(zhuǎn)彎行駛時輪胎有偏離現(xiàn)象,故實際轉(zhuǎn)彎半徑會有所增大,但估計不會大于10m,能夠滿足整車的要求。汽車實際的轉(zhuǎn)彎半徑要通過試驗來驗證。4.2.7轉(zhuǎn)向系角傳動比轉(zhuǎn)向傳動裝置角傳動比：≈L2/L1=0.2/0.23=0.8696轉(zhuǎn)向系角傳動比:=×ig=0.8696×21.3=18.524.2.8轉(zhuǎn)向盤總回轉(zhuǎn)圈數(shù)n總?cè)?shù)小于方向機設(shè)定的4.5圈,符合要求4.3轉(zhuǎn)向系匹配計算4.3.1方向機需求流量Q1式中N表示方向盤轉(zhuǎn)速,T表示方向機螺桿螺距,D方向機油缸直徑,代入式中得方向機泄油量轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要的總流量方向機流量為10-12L/min,滿足要求電動液壓轉(zhuǎn)向泵的參數(shù)如下表所示轉(zhuǎn)向泵排量為10ml/r,在轉(zhuǎn)速為1420r/min時,流量為14.2L/min,大于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要的流量9.97L/min,所選轉(zhuǎn)向泵滿足要求4.3.2轉(zhuǎn)向管路通徑計算管通徑計算公式吸油管管徑式中V1≤0.5～1.5m/s,一般取1m/s,計算d1=14.65mm,選用吸油管通徑為16mm；壓油管通徑式中V2=3～3m/s,取4m/s計算,計算d2=7.33mm,選用高壓鋼絲管有效直徑徑為8mm；回油管通徑式中V3=1.5～2.5m/s,取2m/s計算,計算d3=10.36mm,選用回油管通徑為10mm；5再生制動系統(tǒng)控制策略計算說明書設(shè)計目標：〔1在滿足GB12676-1999法規(guī)制動分配力下最大利用回收制動系統(tǒng)再生能量；〔2緊急制動符合理想制動分配系數(shù)；〔3機械模式與電控模式制動踏板相同行程整車制動強度相同；〔4安全性電控系統(tǒng)失效時可自動切換為機械系統(tǒng)控制模式。5.1整車參數(shù)整車參數(shù)：項目代號單位數(shù)值空載質(zhì)量m1kg3650滿載質(zhì)量m2kg7365軸距〔空載/滿載Lmm3300/3308空載質(zhì)心高Hg1mm612滿載質(zhì)心高Hg2mm946空載前軸軸荷mo1kg1840空載后軸軸荷mo2kg1810滿載前軸軸荷mf1kg2350滿載后軸軸荷mf2kg5015空載前軸到質(zhì)心水平距離Lf1mm1540空載后軸到質(zhì)心水平距離 Lr1mm1760滿載前軸到質(zhì)心水平距離Lf2mm2090滿載后軸到質(zhì)心水平距離 Lr2mm1218車輪滾動半徑Rmm383電機參數(shù)額定功率kw60額定轉(zhuǎn)矩N·m358額定轉(zhuǎn)速r/min3600峰值功率kw100峰值轉(zhuǎn)矩N·m6005.1.2地面對前后車輪的法向反作用力如下圖所示：5.2滿足GB12676-1999法規(guī)下的制動力分配與再生控制策略：、GB12676-1998法規(guī)N2類車型制動分配力法規(guī)確定制動分配系數(shù)。變換不等式得到：當制動強度z≥0.1時,制動分配系數(shù)必須滿足β≥〔b+z*hg/L。變換不等式得到：當制動強度0.15＜z＜0.3,空載制動分配系數(shù)必須滿足β＞1-<z+0.08>*<a-z*hg>/<z*L>,重載制動分配系數(shù)必須滿足：β＞〔z-0.08*<b+z*hg>/<L*z>當制動強度z≥0.3,制動分配系數(shù)必須滿足β≥1-〔z-0.0188*<a-z*hg>/<0.74*z*L>得到制動強度與制動分配系數(shù)關(guān)系圖5.2.1：整車采用后置驅(qū)動方式,為了提升再生制動利用率應(yīng)盡可能滿足法規(guī)的情況下采用較小的制動分配系數(shù),加大后橋的制動分配力。所以按下表取空載、重載不同狀態(tài)取制動分配系數(shù)。5.2.2再生制動控制策略〔1法規(guī)未對制動強度Z＜0.1,前后輪制動關(guān)系進行要求,可全部由后輪進行電機再生制動與后輪氣壓制動來實現(xiàn)。電機特性曲線：電機對應(yīng)轉(zhuǎn)速〔r/minn=V*i/<0.377*R>4048081212161620202424282832323636車速〔km/hv102030405060708090速比i5.8335.8335.8335.8335.8335.8335.8335.8335.833輪胎半徑〔mR0.3830.3830.3830.3830.3830.3830.3830.3830.383電機最大制動力扭矩〔N.mT371600477358286238204179159制動強度z0.10.10.10.10.10.10.10.10.1整車質(zhì)量〔kgm365036503650365036503650365036503650重力加速度〔m/s^2g9.89.89.89.89.89.89.89.89.8需求電機制動扭矩T=z*g*m*R/i235235235235235235235235235氣壓制動需要提供的制動力矩〔N.m-136-365-242-123-51-3315676對應(yīng)轉(zhuǎn)速〔r/minn=V*i/<0.377*R>4048081212161620202424282832323636車速〔km/hv102030405060708090速比i5.8335.8335.8335.8335.8335.8335.8335.8335.833輪胎半徑〔mR0.3830.3830.3830.3830.3830.3830.3830.3830.383電機制動力扭矩〔N.mT371600477358286238204179159制動強度z0.10.10.10.10.10.10.10.10.1整車質(zhì)量〔kgm736573657365736573657365736573657365重力加速度〔m/s^2g9.89.89.89.89.89.89.89.89.8需求電機制動扭矩T=z*g*m*R/i474474474474474474474474474氣壓制動需要提供的制動力矩〔N.m103-126-3116188236270295315〔2制動強度在0.15＜z＜0.3時,空載：前輪制動力Ff1=〔1-<z+0.08>*<a-z*hg>/<z*L>*G*z后輪制動力Fr1=G*z-Ff1氣壓制動力Fr11=Fr1-FtFt:電動機制動扭矩重載：前輪制動力Ff2=〔z-0.08*<b+z*hg>/<L*z>*G*Z后輪制動力Fr2=G*z-Ff1氣壓制動力Fr22=Fr2-FtFt:電動機制動扭矩〔3制動強度在0.3≤z≤0.511前輪制動力Ff1=1-〔z-0.0188*<a-z*hg>/<0.74*z*L>*G*z后輪制動力Fr1=G*z-Ff1氣壓制動力Fr11=Fr1-FtFt:電動機制動扭矩〔4制動強度z＞0.511,制動減速度：j=a*g=5.008屬于緊急制動頻次少再生制動利用率低不介入?？紤]高速制動的危險性,制動分配系數(shù)按前后輪同時抱死最佳制動分配系數(shù)的制動分配系數(shù)計算。以上各制動強度下再生制動策略前后軸制動分配系數(shù)值見下表附表..制動強度制動關(guān)系式0.0000.0990.1000.1490.1500.2000.2990.3000.4000.5110.5120.6000.7000.8000.900空載β=00.0000.000β=〔b+z*hg/L0.5520.5610.6280.6450.6630.6820.700β=1-<z+0.08>*<a-z*hg>/<z*L>0.3270.3990.479β1-〔z-0.0188*<a-z*hg>/<0.74*z*L>0.4790.4950.516滿載β=00.0000.000β=〔b+z*hg/L0.3970.4110.5150.5400.5680.5970.626β=〔z-0.08*<b+z*hg>/<L*z>0.1920.2550.332β1-〔z-0.0188*<a-z*hg>/<0.74*z*L>0.3080.3340.368..5.3前后軸制動力的確定5.3.1根據(jù)滿足法規(guī)的再生控制策略確定的制動分配系數(shù)〔計算空載與重載前后軸所需制動力。根據(jù)牛頓第二定律,整車制動力：F=m*j=m*z*g前橋所需制動力：Ff=F*β后橋所需制動力：Fb=F-Ff不同情況下所需前后橋制動力如下表：..制動強度0.0000.0990.1000.1490.1500.2000.2990.3000.4000.5110.5120.6000.7000.8000.900制動減速度〔m/s^20.0000.9700.9801.4601.4701.9602.9302.9403.9205.0085.0185.8806.8607.8408.820空載整車制動力〔N035413577533053667154106951073114308182781831421462250392861632193空載制動分配系數(shù)0.0000.0000.5520.5610.3270.3990.4790.4790.4950.5160.6280.6450.6630.6820.700空載前軸制動力00197429901755285251205144707694301150713835166051950722543空載后軸制動力035411603234036104302557555877232884868087627843491099650滿載整車制動力071467218107541082714435215812165328871368823695543306505245774264959滿載制動分配系數(shù)0.0000.0000.3970.4110.1920.2550.3320.3080.3340.3680.5150.5400.5680.5970.626滿載前軸制動力002864441820773684717266789633135671901723376287173447040637滿載后軸制動力0714643546336875010751144091497619238233161793719930218072327124322..選擇原則:根據(jù)所需的前后橋制動力及現(xiàn)有可利用的資源。5.3.2.1選擇前軸制動器規(guī)格：?310×100mm,鑄造底板,采用無石棉摩擦片。制動氣室：16英寸。當工作壓力為P=6×105Pa時,前制動器產(chǎn)生的制動力：鼓式制動器橋與地面制動力<N>F=2*p*<Π*D^2/4>*〔i/2>*η*C*<R/r>36621.51948828.692制動氣室氣壓p〔Pa600000800000氣室有效直徑D<m0.1150.115制動凸輪傳動比i=l/a9.16666679.1666667調(diào)整臂長l0.110.11凸輪軸基圓半徑a0.0120.012傳動效率〔η0.90.9效能因數(shù)C1.761.76制動器工作半徑R<m0.1550.155輪胎滾動半徑r〔m0.3830.383前橋制動器額定制動力大于滿載下制動強度0.8時前軸制動力需求,可以選用；5.3.2.2后橋制動器規(guī)格：制動器規(guī)格：?310×100mm,鑄造底板,采用無石棉摩擦片。制動氣室：20英寸。當工作壓力為P=6×105Pa時,后制動器產(chǎn)生的制動力：鼓式制動器橋與地面制動力<N>F=2*p*<Π*D^2/4>*〔i/2>*η*C*<R/r>53364.6771152.894制動氣室氣壓p〔Pa600000800000氣室有效直徑D<m0.12817510.1281751制動凸輪傳動比i=l/a10.41666710.416667調(diào)整臂長l0.1250.125凸輪軸基圓半徑a0.0120.012傳動效率〔η0.90.9效能因數(shù)C1.761.76制動器工作半徑R<m0.160.16輪胎滾動半徑r〔m0.3830.383后橋制動器額定制動力大于滿載下制動強度0.8下的后軸制動力需求,可以選用。但同樣氣壓下不符合制定分配系數(shù),需要加裝感載閥調(diào)節(jié)輸出后橋氣壓,控制后橋制動力輸出。5.4制動踏板行程與制動力控制策略。設(shè)計目標:再生制動與原車制動制動感覺相同;5.4.1整車制動控制器不介入時,空、滿載前后分配系數(shù)確定。設(shè)計目標：保持純氣路制動〔機械模式與電控模式在相同的制動踏板行程下具有相同的制動強度。參數(shù)選擇：參照附圖5.2.1,由于原機械模式制動分配比是通過控制后橋制動力輸出實現(xiàn)的,前軸制動力在電控模式下只能減小。因此選擇的制動分配系數(shù)必須滿足符合法規(guī)還要電控制動系統(tǒng)能夠技術(shù)實現(xiàn),所以選擇空、滿載的機械模式下的分配系數(shù)等于在0.8制動強度時制動分配系數(shù)?？蛰d取β=0.682,滿載取β=0.597,通過控制后橋制動的感載閥實現(xiàn)。根據(jù)機械模式制動分配系數(shù)前后橋制動力如下表：..機械制動模式制動強度0.0000.0990.1000.1490.1500.2000.2990.3000.4000.5110.5120.6000.7000.8000.900制動減速度〔m/s^20.0000.9700.9801.4601.4701.9602.9302.9403.9205.0085.0185.8806.8607.8408.820空載整車制動力〔N035413577533053667154106951073114308182781831421462250392861632193空載制動分配系數(shù)0.6820.6820.6820.6820.6820.6820.6820.6820.6820.6820.6820.6820.6820.6820.682空載前軸制動力〔N024142438363336584877729173159754124601248514631170691950721946空載后軸制動力〔N0112711391696170822773404341645545818582968317970910910247滿載整車制動力〔N071467218107541082714435215812165328871368823695543306505245774264959滿載制動分配系數(shù)0.5970.5970.5970.5970.5970.5970.5970.5970.5970.5970.5970.5970.5970.5970.597滿載前軸制動力〔N042664309642064638618128831292617235220182206125853301623447038779滿載后軸制動力〔N0288029094334436358188698872711636148641489417453203622327126180.PAGE.5.4.2制動踏板行程與制動輸出力〔電控方案5.4.2.1機械模式下的踏板與制動輸出力關(guān)系。制動踏板力與前后橋制動力關(guān)系行程01/3行程2/5行程1/2行程3/5有效行程4/5行程全行程踏板行程s〔mm0263139556278空載制動分配系數(shù)β0.6820.6820.6820.6820.6820.6820.682空載前軸制動力Ff079351159720752488294882948829空載后軸制動力Fb0370554159690227992279922799空載制動強度z=Ff/β/m/z0.0000.3250.4760.8512.0022.0022.002滿載制動分配系數(shù)β0.5970.5970.5970.5970.5970.5970.597滿載前軸制動力Ff079351159720752488294882948829滿載后軸制動力Fb05357782914010329653296532965滿載制動強度z=Ff/β/m/z0.0000.1840.2690.4821.1331.1331.1335.4.2.2電控模式下的踏板行程與制動輸出力關(guān)系安裝制動踏板行程傳感器,傳感器模擬機械踏板與制動強度關(guān)系信號傳送到中央制動控制器。中央制動控制器控制計算相對應(yīng)的制動力分配系數(shù)、前后軸需求制動力,通過EP閥控制輸出氣壓。5.5、制動原理設(shè)計設(shè)計原理皆能滿足以上要求設(shè)計制動原理圖附圖5.5如下：〔1、整車采用雙回路氣路,前后制動獨立；〔2、整車電控系統(tǒng)與機械控制系統(tǒng)并聯(lián)結(jié)構(gòu)；〔3電控模式設(shè)中央制動控制器控制整車電控制動力分配,前后制動力輸出,后橋制動力與再生制動力分配；〔4機械模式采用制動總泵+感載閥控制制動力分配；〔5安全性:整車制動上電自檢后行車制動進入電控模式,控制機械控制系統(tǒng)的電磁閥為常開式,在電路系統(tǒng)失效下保證能夠進行安全可靠的整車制動?！?ABS控制器與中央制動控制器相連,如果發(fā)生后輪抱死ABS控制器通過中央控制器控制電機解除再生制動。5.6、最小制動距離因整車報警氣壓設(shè)為0.54Mpa,為滿足正常的緊急制動制動氣壓采用0.6Mpa下的最小制動距離校核。制動距離S=1/3.6*<t1+t2/2>*V1+V1^2/<25.92*jmax><m>26.04875283機構(gòu)滯后時間t1<s>0.4制動力增長時間t2〔s0.2制動初速度V1<km/h>60最大穩(wěn)定制動減速度jmax=Fmax/m<m/s2>7.84地面最大制動力Fmax〔N>57742最大質(zhì)量m〔kg7365制動強度z=j/g0.799184506最小制動距離s＜36.69m〔法規(guī)距離、制動減速度＞MFDD=5m/s^2,符合要求。5.7前、后制動失效下制動距離與減速度制動氣壓取0.6Mpa。應(yīng)急制動與部分失效制動GB12676-1999N3類要求制動初速度〔km/hv50.000制動距離〔mS=0.15*v+2*v^2/11550.978制動平均減速度MFDD〔m/s^2MFDD2.200整車軸距〔mL3.308質(zhì)心至前軸距離〔ma2.090質(zhì)心至后軸距離〔mb1.218質(zhì)心距離地面高度〔mhg0.946重力加速度g9.800地面附著系數(shù)φ0.700前輪制動后輪失效整車質(zhì)量〔kgm7365前輪最大輸出制動力〔NFf36622制動減速度〔m/s^2j=Ff/m4.972制動減速度〔m/s^2j=g*b*φ/<L-hg*φ>3.158前輪失效后輪制動后輪輸出制動力〔NFb24760制動減速度〔m/s^2j=Fb/m3.362制動減速度〔m/s^2j=g*a*φ/<L+φ*hg>3.611應(yīng)急制動彈簧氣室輸出制動力矩〔N.mMs7200輪胎滾動半徑〔mr0.383彈簧氣室制動力Fs=Ms/r18798.95561制動減速度〔m/s^2j=Fb/m2.552制動距離S=1/3.6*<t1+t2/2>*V1+