车辆工程毕业设计（论文）开题报告-电动车轮边驱动系统设计.doc

毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目: 电动车轮边驱动系统设计 院 系 名 称: 汽车与交通工程学院 专 业 班 级: 车辆工程 学 生 姓 名: 导 师 姓 名: 开 题 时 间: 2011.2.28 指导委员会审查意见： 签字： 年 月 日毕业设计（论文）开题报告学生姓名系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程07-11班指导教师姓名职称副教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称电动车轮边驱动系统设计一、课题研究现状、选题目的和意义随着电动汽车技术得到了不断的发展，作为电动汽车关键技术之一的电力驱动系统(包括电气系统、变速装置和车轮)出现了许多新的技术方案，其中，轮毂式电力驱动是一种极有发展前景的驱动形式。它直接将电动机安装在车轮轮毂中， 省略了传统的离合器、变速器、主减速器及差速器等部件，大大简化了整车结构、提高了传动效率。通过控制技术实现对电动轮的电子差速控制，可以改善车辆驱动性能和行驶性能，且有利于整车的布置等优点。将这样的结构称为电动轮(in-wheel motor)。本文研究的问题就是以电动轮驱动技术作为背景的。在电动轮研究与应用方面，目前国外电动轮的研究、应用主要以日本、美国为主，如日本庆应大学环境信息学部清水浩教授领导的电动汽车研究小组在过去的十几年中，一直以轮毂电机驱动的电动汽车作为理想的研发目标，至今已试制了五种不同形式的样车。其中，1991年与东京电力公司共同开发的四座电动汽车iza，采用ni-cd电池为动力源，以四个额定功率为6.8kw，峰值功率达到25kw的外转子永磁轮毂电机驱动，最高时速可达176km/h；2001年，该小组又最新推出了以锂电池为动力源，采用8个大功率交流同步轮毂电机独立驱动的电动大轿车kaz，该车充分利用电动轮驱动系统布置灵活的特点，打破传统在kaz轿车上安装了8个车轮，大大增加了动力，从而使该车的最高时速可以达到惊人的311kmh。kaz的电动轮系统中采用了高转速、高性能的内转子电动机，其峰值功率可达55kw，大大提高了kaz的极限加速能力，使其0一100km加速时间达到8秒，如图 1.1所示。另外，庆应大学电动汽车研究团队与38家同本民营企业联合开发了时速达到400 kmh的电动汽车eliica，该车以充电锂电池为能源，并对8个车轮配有8个独立的驱动电机，如图 1.2所示。日本丰田汽车公司开发的fine-x电动车，四轮独立驱动控制搭配内置于四轮内的电动马达，四轮轮边驱动技术使该车具有报高的机动性及动力1。美国通用公司2001年试制的全新线控四轮驱动燃料电池概念车autonomy也是采用电动轮驱动形式的(见图 1.3)。加拿大tm4公司所设计的电动轮结构形式清晰，采用外转予永磁电动机。将电动机转子外壳直接与轮毂相连，将电动机外壳作为车轮的组成部分，并且电动机转子外壳集成为鼓式制动器的制动鼓，制动蹄片直接作用在电动机外壳上，省去制动鼓的结构，减轻了电动轮系统的质量集成化设计程度相当高,电动轮结构如图 1.4所示。tm4公司研制的这个电动轮系统的永磁无刷直流电动机性能非常高，其峰值功率可咀达到80kw，峰值扭矩为670nm最高转速为1385rpm，额定功率为18.5kw额定转速为950rpm，额定工况下的平均效率可以达到96.3%。国内，哈尔滨工业大学一爱英斯电动汽车研究所研制开发的ev96-1型电动汽车驱动电动轮也属于外转予型电动机。该电动机选用的是一种“多态电动机”的永磁电动机，兼有同步电动机和异步电动机的双重特性，集成盘式制动嚣，采用风净敖热系统。同济大学汽车学院试制的四轮驱动电动汽车“春晖一号”、“春晖二号一和“春晖三号均采用四个直流无刷轮毂电动机，外置式盘式制动器。比亚迪于2004年在北京车展上展出的et概念车也采用了4个轮边电机独立驱动的模式。中国科学院北京三环通用电气公司研制的电动轿车用直流无刷轮毂电机，又称电动车轮。单个电动车轮功率为7.5kw，电压264v，双后轮直接驱动。国内，哈尔滨工业大学一爱英斯电动汽车研究所研制开发的ev96-1型电动汽车驱动电动轮也属于外转予型电动机。该电动机选用的是一种“多态电动机”的永磁电动机，兼有同步电动机和异步电动机的双重特性，集成盘式制动嚣，采用风净敖热系统。同济大学汽车学院试制的四轮驱动电动汽车“春晖一号”、“春晖二号一和“春晖三号均采用四个直流无刷轮毂电动机，外置式盘式制动器。比亚迪于2004年在北京车展上展出的et概念车也采用了4个轮边电机独立驱动的模式。中国科学院北京三环通用电气公司研制的电动轿车用直流无刷轮毂电机，又称电动车轮。单个电动车轮功率为7.5kw，电压264v，双后轮直接驱动。图 error! no text of specified style in document.1kaz电动汽车 图 error! no text of specified style in document.2 eliica电动汽车图 error! no text of specified style in document.3 eliica电动汽车 图 error! no text of specified style in document.4 tm4一电动轮系统本文研究所应用的减速驱动型电动轮，需要合适的减速器作为电动轮的减速装置。原则上既可以选择可变速比齿轮减速器，也可以选择固定速比齿轮减速器。虽然可变速比齿轮减速器传动具有以下优点：应用常规驱动电动机系统可以在低档位得到较高的启动转矩，在高档位得到较高的行驶速度，但是缺点就是体积大、质量大、成本高、可靠性低、结构复杂。实际上，现在所有电动车都采用了固定速比齿轮变速器作为减速装置。并把安装在电动轮轮毂内的定减速比减速器称为轮边减速器(wheel reducer)。带轮边减速器电动轮电驱动系统能适应现代高性能电动汽车的运行要求。轮边减速器将动力从原动机(此研究中即为轮毂驱动电机)直接传递给车轮，其主要功能是降低转速、增加转矩，从而使原动机的输出动力能够满足电动轿车的行车动力需求。按照齿轮及其布置型式，轮边减速器有行星齿轮式及普通圆柱齿轮式两种结构。这两种结构形式在工程中都已有成功应用，例如在奥地利微型越野汽车“steyr-puch haflinger的断开式后驱动桥中就采用了普通圆柱齿轮式轮边减速器；在某些双层公交汽车的驱动桥中，为了降低车厢与地板的高度，有时也采用普通圆柱齿轮式轮边减速器作为汽车的第二级减速装置；日本开发的轻型轮式电机电动汽车luciole，采用的是内转子高速无刷直流电动机行星齿轮-鼓式制动器的驱动系统，也应用了轮边减速器；“太脱拉111r”重型汽车的贯通式中桥、法国索玛mtp型自卸汽车、斯太尔汽车后驱动桥等都采用了行星齿轮式轮边减速器；在电动汽车领域，在轮边减速器的应用上，主要以日本应庆大学开发研制的八轮轮边驱动电动汽车“kaz”最为成功，为了使得电动机输出转速符合实际转速要求，kaz的电动轮系统配置了一个传动比为4.588的行星齿轮减速器，图 1.5为kaz的前、后电动轮系统的结构图，从图中可以看见行星减速器为传动主题的轮边减速装置。（a） 前轮（b） 后轮图 error! no text of specified style in document.5 kaz电动轮系统结构图设计一种微型电动车用的轮边减速器，是为电动汽车的轮边驱动系统使用，工作力矩较小，但因没有主减速器而需要更大的减速比。大型车辆的轮边减速器的结构型式可以为电动汽车的轮边减速器提供参考，缩小结构尺寸，而增大减速比，满足轮边驱动系统的使用要求。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题（一）主要设计内容行星齿轮减速器齿轮几何尺寸计算、减速器各级齿轮的校核、轴承选取及寿命计算、轴的设计、箱体设计。第2章轮边减速器设计2.1电动轮的类型及选择2.2轮边减速器的传动方案第3章轮边驱动的参数确定及关键零部件的设计3.1驱动电机性能参数的确定3.2减速器关键零部件的设计3.3轮边减速器的润滑3.4轮边减速器零部件之间的装配关系第4章行星齿轮传动的传动结构的设计4.1行星齿轮传动的均载机构4.2行星齿轮传动的齿轮结构设计三、技术路线（研究方法）调查研究轮边驱动系统工作要求、主要技术指标的分析数据计算、分析、处理轮边驱动系统结构设计、行星齿轮设计轮边减速器进行优化分析确定最终设计结果四、进度安排1、进行文献检索查，查看相关资料，对课题的基本内容有一定的认识和了解。完成开题报告。第1-2周（2月28日3月11日）2、初步确定设计的总体方案，讨论确定方案；对减速器进行初步设计和选取。第3-6周（3月14日4月8日）3、提交设计草稿，进行讨论，修定。第7周（4月11日4月15日）4、详细设计液压系统，设计非标件，绘制装配图及零件图。第8-12周（4月18日5月20日）5、提交正式设计，教师审核。第13-14周（5月23日6月3日）6、按照审核意见进行修改。第15周（6月6日6月10日）7、整理所有材料，装订成册，准备答辩。第16周（6月13日6月17日）五、参考文献1 宋佑川，金国栋电动轮的类型与特点城市公路交通，200442 饶振刚行星齿轮传动设计北京：化学工业出版社，200393刘维信汽车设计(第1版)北京：清华大学出版社。20074饶振纲行星传动机构设计(第二版)北京：国防：工业出版社，1994 5 6 5孙恒，陈佐模机械原理(第六版)北京：高等教育出版社，20026成大龙机械设计手册(第三版，第二卷)北京：化学工业出版社，19997程乃士.减速器和变速器设计与选用手册北京：机械工业出版社，20078余志生汽车理论北京：机械工业出版社，20009陈家瑞汽车构造