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1、中国农业大学学士学位论文 摘 要摘 要日益严重的环境污染和能源危机对汽车工业的发展提出了极为严峻的挑战。为了汽车工业的可持续发展，以使用电能的电动机作为驱动设备的电动汽车能真正实现“零污染”，现已成为各国汽车研发的一个重点。在电动汽车研发的众多技术选型之中，依靠轮边驱动的电动汽车逐渐成为一种新颖的电动汽车选型方向。为了弥补现有轮边驱动电动车辆驱动系统的缺陷，本文设计了一种新型双电机二级减速独立驱动桥。该方案采用磷酸铁锂动力电池作为动力源，两台永磁同步电机作为驱动装置，依靠两套减速齿轮组分别进行减速，用短半轴来带动车轮旋转。在系统构型设计的基础上，进行了包括电动机、减速器和电池在内的动力系统参数
2、匹配和主减速器的设计。事实上，该驱动方案和匹配方法为新型动力系统开发提供了一定借鉴。关键词：电动车辆；车轮独立驱动系统；构型设计；电驱动车桥7中国农业大学学士学位论文 AbstractAbstractWith the increasingly serious environmental pollution and the energy crisis, the auto industry is facing severe challenges. To the sustainable development of the automobile industry, the words major a
3、utomobile companies are starting to research various new types of pollution-free environmentally friendly vehicles. In all development projects, the use of the Wheel-driven motors for electric cars can truly achieve“zero pollution”,it has become a vehicle of research and development focus. In a wide
4、 range of technical options of the electric vehicles, the Wheel-driven electric vehicles have become a new research direction.In order to make up the flaws of existing in-wheel motors driving system for electric vehicles, a new kind of two-motor independent wheel driving axle with two sets of decele
5、ration gear clusters, has been designed. The system uses Lithium iron phosphate battery to provide driving force, two permanent magnetism synchronous motors as driven equipment, depends upon two sets of deceleration gear clusters to carry on the deceleration, leads wheel revolving with the semi axle
6、s. Based on the design, the parameters matching for electric motors, battery and reduction gears have been carried on.Take all above factors into consideration, this research provides some help for the development of new type drive systems.Key Words: electric vehicles; independent driving system of
7、vehicles; configuration design; electric drive axl中国农业大学学士学位论文 目 录目 录摘 要IAbstractII第一章 绪 论11.1.题目背景和意义11.2.国内外研究现状和发展趋势21.3.存在问题4第二章 总体方案设计52.1.蓄电池的选择52.2.电动机的选择及布置方案5第三章 电驱动性能和动力性能匹配计算103.1.驱动轮所需的功率和转速103.2.驱动电机参数确定113.3.减速比的确定123.4.动力性分析123.5.电池组参数的选择16第四章 主减速器的基本设计174.1.减速比的分配174.2.主减速器齿轮的基本设计174
8、.2.1.轴的运动和动力参数的计算174.2.2.轴直径的初算和轴承的初步选择184.2.3.齿轮的设计和计算19第五章 主减速器的主要校核295.1.输入轴强度、轴承寿命及键的强度校核295.2.中间轴强度、轴承寿命及键的强度校核335.3.输出轴强度、轴承寿命及键的强度校核39第六章 设计总结44致 谢45附 录46驱动力-行驶阻力平衡图源程序46爬坡度曲线源程序46加速度时间计算源程序47参考文献49中国农业大学学士学位论文 第一章 绪 论第一章 绪 论 1.1. 题目背景和意义电动汽车是一种以电力为动力源, 以电控代替机械传动, 以控制电动机方式改变车速的无轨运输车辆。它孕育于19世纪
9、30年代, 至今已历时一百余年。它在20世纪初曾一度被广泛采用, 但是, 鉴于当时的历史条件,蓄电池容量小、体积大、寿命短, 因而逐步让位于内燃机汽车。一直到20世纪70年代世界第一次能源危机出现, 才重新为人们所重视。20世纪70年代末，随着石油价格回落, 能源危机缓和, 内燃机性能不断完善, 相比之下, 电动汽车动力性差, 蓄电池寿命不高, 因而不断降温。然而到了20世纪90年代, 由于人们日益关注空气质量和温室效应所产生的影响，电动汽车的发展再次获得生机1。电动汽车经过百余年实践, 证明它具有污染少、噪声低、振动小、结构简单紧凑、易于操作维修、能综合利用能源等优点, 特别是近年来人们所从
10、事研究的充电装置的开发和充电方法的发展和改进, 以及电控技术与电动机性能的新突破和改善, 所有这些就导致了80年代末和90年代初第二次电动汽车热的出现。近些年，汽车制造商在不断推动电动汽车技术的发展，并开始将电动汽车商业化。在世界范围内，尤其在美国、日本和欧洲，许多汽车生产商开始生产电动汽车或者涉及电动汽车领域。随着我国国民经济的快速发展，汽车工业进入迅猛发展阶段，汽车保有量的剧增给环境和能源带来了巨大的压力。为了减轻能源消耗和环境污染，国家出台的汽车排放法规和能耗标准越来越严，汽车使用成本越来越高，汽车产业的可持续发展面临新的挑战。研发一种最高车速在100km/h以上，整车性能和燃油车相仿，
11、价位适中，操作简单，使用维修费用低廉的小型四轮纯电动汽车，可成为缓解我国能源危机和解决环境污染的重大举措。其意义主要表现在以下几个方面：1) 落实保护环境、节能减排国策 研发的小型纯电动汽车能仅为燃油汽车的1/51/4，且使用过程零污染，是中国汽车行业实现环境保护、节能减排的重要措施。2) 对国家能源战略安全将发挥重大作用 我国是石油资源相对贫乏的国家，2007年原油进口量达1.68亿吨，对外依存度过高，给国家整个经济安全带来严重不稳定因素，若有20%的家庭用车改为小型纯电动汽车，每年节省的燃油消耗是巨大的。3) 实现我国汽车工业可持续发展 纵观我国汽车工业，近几年出现了井喷式增长，汽车年产量
12、近期有望突破1000万辆。但我们也应当看到，在传统燃油汽车领域，我国与世界发达国家的差距依然巨大，在发动机、变速箱及汽车电控等关键技术领域仍受制于人。从可持续发展和技术跨越的角度大力发展小型纯电动汽车对于提升我国汽车尤其是乘用车产业核心竞争力具有重要的战略意义。4) 可回收利用的能量多2 对电动汽车而言，很容易利用电动机反转时发电的功能回收制动或下坡时的能量，从而使汽车的续驶里程增加、经济性提高。近年新开发的电动汽车都具有下坡、制动或减速时的能量回收系统，具有能量回收系统的电动汽车的续驶里程可增加10%15%。1.2. 国内外研究现状和发展趋势 1991年美国三大汽车公司签订协议，合作研究电动
13、汽车用的先进电池，成立美国先进电池联合体USABC（United States Advanced Battery Consortium）,同年7月美国电力研究院EPRI(Electric Power Research Institute)参加了美国先进电池联合体，10月布什总统批准了2.26亿美元拨款资助此项研究。通用汽车公司与1990年在洛杉矶展出“冲击（Impact）”牌电动轿车，该车采用铅酸电池与高新技术。从此掀起了一个以高新技术为基础、得到各国政府大力支持的、世界性的电动汽车研发热潮2。截止到1998年底，全世界有9个大型汽车厂10种纯电动汽车投入小规模生产，如表1-1所示：表1-1国
14、外10种纯电动汽车的基本情况8年份生产厂商车型1994日本大发汽车公司电动微型面包车Hi-Jet EV1995法国标致雪铁龙公司电动4座小型轿车P106.SAXO及其客货车1996美国通用汽车EV-11996日本丰田公司电动5座小型轿车RAV4EV(氢镍)1996日本丰田公司电动4座小型轿车Plus(氢镍)1996法国雷诺公司电动4座小型轿车Ctio(铬镍电池)1997美国福特公司电动2座轻型皮卡(客货车)Ramger1997美国克莱斯勒公司电动4座小型轿车Epic1997美国通用公司电动2座轻型皮卡S-101998日本日产公司电动4座轻型轿车Aitra 近些年来，致力于纯电动汽车研发活动中的企业，不仅有Heuliez、三菱、富士重工、通用这样的汽车企业，也有属于电力系统的法国电力公司、东京电力公司，以及东芝、日立、东洋电机、三洋电机、旭化成、NEC等机电跨国公司。2001年，法国电力公司和博洛尔集团（Group BOLLORE）成立了一个联合子公司BatScap，开发了采用高性能聚合金属锂蓄电池（LMP）的电动蓝色轿车（Blue car）；2005年5月，日本三菱公司推出了属于世界首创的交流电动轮轿车（第二代纯电动轿车）运动型小马（Colt）牌5
