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1、小型载货电动三轮车的设计摘 要 ：本片论文主要是设计小型载货电动三轮车的设计以电动助力车用密封铅酸蓄电池为 动力，采用方向把式转向。传动系统要求简单，最小离地间隙应大于或等于160 mm,最高车速小 于30km/h，最大载货重量小于250kg，其他要求参照JB/T 72362001。要求对蓄电池、电动机及 其控制器、轮胎、轮辋等选型，作整体结构设计。对传动系统进行设计计算，写出设计计算说明书。 最后，画出电动三轮车的车架结构图、总体布置图、车架零件图。关键词：小型载货电动三轮车；铅酸蓄电池；方向把；传动系统The Design of Small Electric Cargo TricycleA
2、bstract: This thesis is mainly to design a small cargo electric tricycle. The car uses electric bikes sealed lead acid batteries for power and uses the steering wheel. The transmission system requires to be simple. The minimum ground clearance should be greater than or equal to 160 mm. The maximum s
3、peed should be less than 30km / h, the maximum laden weights less than 250kg, and other requirements are with reference to JB / T 7236-2001. The selection of battery, motor and its controller, tires, rims, and for the overall structural design are required. Designing calculations of the transmission
4、 system and writing the design calculation instructions are also in need. At last, the electric tricycle frame structure, the overall layout, the frame parts should be drawn.Key words: small cargo electric tricycle; acid batteries; steering of the direction; transmission system1 前言1.1 设计目的设计小型电动载货三轮
5、车，根据设计要求对对蓄电池、电动机及其控制器、轮胎 轮辋等选型，作整体结构设计，对传动系统进行设计计算。1.2 设计意义目前电动车已经成为城乡主要的交通工具之一，为了顺应时代的潮流和人民生活 的需要，我早已想对电动车做进一步的开发，通过和指导老师讨论决定对电动三轮车 进行进一步的研究和改进，设计出一款更为实用经济的电动三轮车产品。由于能源价 格的日益攀升，电动车具有方便节能环保等优点，国家倡导绿色能源，电动车将在世 界各地逐渐普及，这对保护环境、节约资源和提升人们的生活质量有重要的作用。针 对掌握的资料知道电动摩托车是以蓄电池作为辅助能源，它虽然具有普通三轮摩托车 的外表特征，但主要的是，它是
6、在普通三行车的基础上，安装了电机、控制器、蓄电 池、转把、闸把等操纵部件和显示仪表系统的、机电一体化的个人交通工具。无论是 国内销售而是海外发展的电动三轮车。现在还是处于一个摸索中成长的阶段。表现主 要有以下几点:科技含量不够高，整体产业链上中下游问题百出，无具体的行业标准要 求限制。电动车行业经过 05 和 06 年“井喷”式增长，到 07 年整个行业产能已经达 到了约 6700 万台，而 08 年市场需求只有 2100 万台左右，由于产能严重过剩，行业 开始进入洗牌阶段，许多中小企业都陆续的退出了电动车行业， 年行业市场竞争会更 加激烈。 09 电动车行业由于门槛低，技术含量不高，产品仿冒
7、层出不穷，大多数企 业在新品开发上放弃了自主研发而采取市场跟进策略，即市场上什么车型畅销就上什 么车型。电动车市场消费者的不成熟，对新鲜外观的追逐喜好的特点使得电动车新品 更新换代过于频繁，企业要想投其所好吸引这些消费者，就必须加快新品开发的速度 可见电动车新品开发得重要性。1.3 国内外研究现状纵观全世界，我国的电动车行业用了最少的政府财政支持和行业监管，已经发展 成为最大的电动车生产基地。原始设备制造商的工业增长从 1998 年的 10 增长到了 2005 年的 481。根据非官方网站估计的数目，原始设备的增张从 1000 到了 5000 个。 电动车制造厂的年生产辆从 1000 辆每年增
8、加到了 300000 辆每年。多数自行车生产 厂家的年产量在 10000 到 50000 辆，但有 6 家企业年产量超过了 20 万辆。 造成 这样的局面的重要原因是在这个行业里，部分企业的技术不够成熟，供应商的网络是 巨大的，制造电动车相对简单。8 个原始设备厂供应的零件的利润率只有 6。此外， 和大公司的管理人员访谈时得知，相当多的中小企业盗窃知识产权的现象严重（IP）。 由于进入这一行业的门槛太低和知识产权保护意识太差，有许多无牌的电动自行车制 造厂销售劣质电动车，但是成本相当低。一些原始设备制造商预测，在未来几年，电 动自行车生产厂家数量将大幅下降并且保持相对稳定的厂家数目 。 该公司
9、说明。目 前，制造电动自行车的厂家背景各种各样。有些成立的电动车厂家是摩托车厂家，电 器厂，甚至是玩具车厂家根据目前的电动车市场的需要的增加而转产的。其中一些公 司已经成立 60 多年的大公司，但是直到 2000 年才开始制造电动自行车。许多公司 甚至没有一点制造业的经验就直接进入制造电动自行车的行业。德、日、法、美这几 个汽车工业发达国家，到目前为止都已研制出实用的电动汽车，其中包括大客车、轿 车、摩托车等。美国几大主要汽车制造商已广泛深入的开展了电动车的研究。其中通 用汽车公司是电动汽车行业的领导者。通用与美国能源部合作，用 MH-Ni 电池取代 铅蓄电池，使电动车一次充电行使距离达到16
10、0km，他们计划在2004年开始生产燃 料电池的电动汽车。1.4 设计主要内容和要求 设计的小型载货三轮车,以电动助力车用密封铅酸蓄电池为动力，采用方向把式转 向，传动系统要求简单，最小离地间隙应大于或等于160 mm，最高车速小于30km/h， 最大载货重量小于250kg，其他要求参照JB/T 7236 2001。要求对蓄电池、电动机及 其控制器、轮胎、轮辋等选型，作整体结构设计，对传动系统进行设计计算，写出设 计计算说明书。1.5 课题研究方法课题研究方法 通过网上资料的搜集和对市场的亲身调查发现现在电动三轮车的 发展状况和技术水平，然后通过对资料的整合和自身大学四年学到的知识的运用和指
11、导老师的帮助，把各项新的技术运用到设计的新产品中。所用的结构设计软件主要有AutoCAD 2010,PCCADi。动态设计是通过Pro/E里面 的动态仿真所完成。现在通过网上的相关资料搜索，经过一定的整理，拟定出了一套设计的基本框架 结构，下面是我参已经设计出来的小型载货电动三轮车的模型2。图 1 小型电动载货三轮车Fig 1 small cargo electric tricycle2 总体方案拟定与计算2.1 电动三轮车的参数确定外形尺寸：2910 ：1000 ：1210额定功率： 1500W额定电压： 72V额定转速： 380r/min电池容量： 600Ah最大行程： 120km最高车速
12、： 30km/h转弯半径： 2.5m爬坡能力：去车辆自重：200kg (含电池)载后总量： 450kg 离地间隙： 200mm其他要求参照JB/T 723620012.2 蓄电池的选择(1) 铅酸蓄电池。铅酸蓄电池的价格最低，也最常用，中国是全世界铅酸蓄电池最 大的生产国。其含污染的成分比较少，可回收性好。缺点是比容小。也就是说，在同 样的容量下，电池重量和体积都大。目前的铅酸蓄电池基本上是由浮充类型的电池发 展而来的。浮充电池不适应快速充电和大电流放电，虽然技术人员的花费了大量的心 血进行了卓有成效的改进，可以进入实用了，但是其寿命还是非常不理想的。(2) 胶体电池。胶体电池属于铅酸蓄电池的
13、一种发展分类，最简单的做法，是在硫 酸中添加胶凝剂，使硫酸电液变为胶态。电液呈胶态的电池通常称之为胶体电池。广 义而言，胶体电池与常规铅酸电池的区别不仅仅在于电液改为胶凝状。例如非凝固态 的水性胶体，从电化学分类结构和特性看同属胶体电池。又如在板栅中结附高分子材 料，俗称陶瓷板栅，亦可视作胶体电池的应用特色。近期已有实验室在极板配方中添 加一种靶向偶联剂，大大提高了极板活性物质的反应利用率，据非公开资料表明可达 到 70wh/kg 的重量比能量水平，这些都是现阶段工业实践及有待工业化的胶体电池的 应用范例。(3) 镍氢电池。镍氢电池的比容比铅酸蓄电池好很多，单体电池的寿命也比较好， 其大电流充
14、放电特性也比铅酸蓄电池好。问题是镍氢电池串连电池组的管理问题比较 多，一旦发生过充电以后，就会形成单体电池隔板熔化的问题，导致整组电池迅速失 效。所以，国产的镍氢电池的关键技术问题还是充电器和电池管理系统的问题，而这 个问题还没有引起各个电池制造商和车厂足够的重视。所以，镍氢电池的发展收到很 大的制约。 镍镉电池镍镉电池的大电流特性比镍氢电池好，其抗过充电特性也比镍氢 电池好，中国又是世界上镍镉电池的生产大国。一些人提出镉污染的问题，中国现在 还在大量的向欧洲出口镍镉电池及其应用产品，欧洲到2006 年才开始限制。据中央电 视台播放的消息，神州五号还是采用镍镉电池的。这是其相对比较高的可靠性的
15、优点 使该品种电池还在应用与宇航设备上。(4) 锂离子电池。锂离子电池的比容要好于镍氢电池，对于同样容量的铅酸蓄电池 来说，锂离子电池的重量相当于一台笔记本电脑，这样老弱妇孺就都可以使用了。其 寿命也可以比镍氢电池做得好。目前的手机电池基本上都是采用这种电池。锂电池的 内阻相对比较大，在电动自行车上使用会出现电池即将完全放电的时候感觉车的动力 不足。锂离子电池更主要的问题是在过充电和过放电状态电池会发生爆炸，手机电池 都是使用的单体电池，再经过良好的保护电路来配合使用，基本上杜绝了电池爆炸的 问题。而在电动自行车上使用，必须要使用串连电池组，而串连电池组的保护电路的 复杂程度远远超过单体电池的
16、保护电路，其材料成本也大大增加。目前一个良好的锂 电池保护电路的成本接近电池本身的价格。而聚合物锂电池的爆炸杀伤力低于锂离子 电池，但是，也存在着爆炸和燃烧的可能性。这也是与锂离子电池一样需要解决问题 的。根据蓄电池的生产成本和环保性以及电动三轮车的基本参数要求额定电压 72V 总和考虑，可以确定选择额定电压36V,电池容量600Ah的铅酸蓄电池电瓶，电池数量为2 块。2.3 电动机及其控制器的选择2.3.1 电动三轮车基本参数要求 (The basic parameters of the electric tricycle)整车正装质量：400 kg滚动阻力系数：0.014最大总质量：450 kg轮胎半径：0.28 m迎风面积：1：汀传动效率：0.90风阻系数： 0.33最高车速： 30 km/h最大爬坡度：28% C)固有频率：2 47Hz2.3
