电动自行车设计论文.doc

青岛理工大学课 程 设 计（论 文）题目： 电动自行车的设计 学生姓名： 学生学号： 院系名称： 专业班级： 指导教师： 2013年6月15 日毕业设计（论文）任务书专业 数控技术 班级 数控101 姓名 李美玲 下发日期 2013-3-1 题目数控机床发展史及发展趋势专题主要内容及要求主要内容：（1）电动自行车的组成（2）电动自行车的结构（3）电动自行车的工作原理（4）电机的选择（5）总结要求：（1）在教师指导下，独立完成设计任务，培养较强的创新意识和学习能力，获得机械工程师的基本训练。（2）收集相关的资料和阐述设计的思维。（3）逻辑步骤清晰。主要技术参数进度及完成日期2013年4月1日-2013年4月09日：课程设计前期工作,指导教师指派任务。2013年4月12日-2013年4月16日：课程设计中期检查，上交中期审核表。2013年4月19日-2013年4月23日：课程设计主体设计。2013年4月25日-2013年5月11日：在老师指导下，对疑难问题解决处理准备编写。2013年5月14日-2013年5月18日：编写、整理说明书。2013年5月21日-2013年6月01日：指导教师对学生的课程设计初稿一一进行中期检查。2013年6月4日-2013年6月15日调整格式，定稿。2013年6月16日-2013年6月18日：论文打印，准备答辩。系主任签字日 期教研室主任签字日 期指导教师签字日 期2013-3-12013-3-12013-3-1指 导 教 师 评 语 指导教师: 年 月 日指 定 论 文 评 阅 人 评 语 评阅人: 年 月 日 课程设计说明书 电动自行车设计摘要电动自行车以其特有的电力驱动技术、高效环保节能的控制技术、人性化的操作方法，受到用户的欢迎，正日益成为中国广大普通消费者出行的重要交通工具之一。因为它经济、实惠、便捷、实用，同时也是国家解决交通拥堵、环境污染、石油短缺的极为有效的手段。电动自行车是以蓄电池作为辅助能源，具有两个车轮，能实现人力骑行、电动或电助动功能的特种助力车。它虽然具有普通自行车外表特征，但主要的是，它是在普通自行车的基础上，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本文运用机械原理、机械设计、电工与电子技术基础、机电一体化等学科知识，结合国内有关电动自行车设计前沿知识，初步设计了电动自行车整车构造、电机的构造和原理、控制器构造和原理、充电器构造和原理等几个部分。关键词：电动自行车、电机、控制系统、充电器第一章 电动自行车的机械结构1.1 车架部分1.2 前叉部分1.3 车把部分1.4 前轮后轮部分第二章 电动自行车的工作原理 2.1 齿轮传动 2.2皮带传动 2.3链轮、链条传动 2.4齿轮、轴传动第三章电动自行车的控制系统与电机原理 3.1电机的基本原理 3.2反电动势作用 3.3电机的选择和比较第一章 电动自行车的机械结构1.1车架部分车架部分是电动自行车的骨架，是电动自行车的主体，与自行车相比，除了承受骑行者、货物和车子自重以及在行驶时由于颠产生的各种冲击力外，还多了电池、电动机的重量、车速增加等因素，车架结构强度要求比自行车加强，车架的钢管适当增加了直径和管壁厚度。车架一般以两个三角形互为依存。三角形在结构形式上是最稳定的，三角形各连接点虽然是受力中心，只要三角形的两个杆或者三个杆连接点处牢固可靠，即足能保证安全和轻便。相反，若其中一个不是三角形，那么开口结构的杆件必然会出现一个最大弯曲点，这个最大弯曲点的力矩足以使该点产生最大应力，在力的反复作用下，材料产生疲劳，为将来杠杆件在这一点处断裂埋下隐患，断裂包括杆件本身材料的破坏和连接点开焊。其结果是车体分离，前后轮分家，使驾车者受到重创。1.2前叉部件主要是由前叉和前叉组合件组成，前叉部件的上端和车把、车架配合，前叉部件的下端和前轴、前轮部件配合，组成自行车的导向部分。前叉在车架上可以相对车架的前管灵活转动。转动车把带动前叉，使前轮改变方向，另外前叉对于行车时保持自行车的平衡也起着极为重要的作用。1.3车把部件车把部件与前叉部件中的立管连接在一起，安装在车架的前管上，它是掌握电动自行车平衡行驶及改变行驶方向的导向装置。1.4前轮和后轮部件由前轴部件的花盘置于前轮中间通过辐条的纺织靠条母上紧，使其两部分组合一体，再在上装车胎构成的整体称为前轮，同样，由后轴部件的花盘置于后轮轮中间，通过辐条的编织靠条母上紧，使其两部分合成一体，再在上装上车胎构成的整体称为电动车后轮，由于电动车重量增加，为了整车稳定性，车轮外径小于等于610mm第二章电动自行车的工作原理电动自行车是具有电力驱动脚踏驱动，电力和脚踏并用等功效的绿色环保交通工具。电动自行车的原理和结构都不复杂，可以认为是在自行车的基础上加一套电机驱动机构组成。蓄电池经过一个控制器给一个电机送电，电机放在后车轮中，电机的旋转带动自行车的行进。电动自行车的控制器连接一个调速手柄，在脚踏中轴上装有助力传感器，转动调速手柄可以让控制器检测到不同的电压值，控制器根据电压值大小，模拟调节输送给电机电压的高低，从而控制了电机的转速。2.1齿轮传动通过脚蹬将动力传动到齿轮，通过各级齿轮将动力传至主动轮。2.2皮带传动通过脚蹬将动力传至皮带轮，主动皮带轮通过皮带将动力传至从动皮带轮，从动皮带轮将动力传至主动轮。2.3链轮、链条传动一般自行车所采用传动方式，即，通过脚蹬将动力传至主动链轮，主动链轮通过链条将动力传至从动链轮，从动链轮将动力传至主动轮。2.4齿轮、轴传动 脚蹬将动力传至主动齿轮，主动齿轮通过齿轮轴将动力传至从动齿轮，带动主动轮转动。选定系统由中轴、中轴伞形齿轮、传动轴伞形前齿轮、传动轴、前齿轮外罩、传动轴护管、传动轴伞形后齿轮、后齿轮外罩、后轴、后轴伞形齿轮等部件构成；其中传动轴连接在所述中轴和所述后轴之间；连接在中轴一端的中轴伞形齿轮与连接在传动轴一端的传动轴伞形前齿轮相啮合；连接在传动轴另一端的传动轴伞形后齿轮与连接在后轴一端的后轴伞形齿轮相啮合，所述传动轴伞形前齿轮和后齿轮外部分别安装有齿轮外罩。在传动实现过程中，由人力驱动脚蹬做回转运动，脚蹬带动中轴及其上连接的中轴伞形齿轮做回转，中轴伞形齿轮将回转运动传递至传动轴伞形前齿轮上，通过传动轴的传动作用，带动传动轴伞形后齿轮做回转，之后将回转运动传至后轴伞形齿轮，后轴伞形齿轮带动后轴及其上的后轮进行回转运动，实现系统功能。第三章电动自行车的控制系统与电机原理电力自行车要用电驱动，就必须有驱动系统。驱动系统必须有能驱动车轮的设施，这就是电动机。电动机应当符合以下几个条件：电动机必须使用直流电，电源必须是随车携带的、能存储电能又能充电的蓄电池；电动机应当能够调节运转速度，以掌握车速的快慢，这就是调速器。而调速器有控制部分和执行部分，控制部分就是调速手柄，它和摩托车一样，设计车把的右边用右手控制，执行部分就是控制器。3.1电机的基本原理由电学基本原理可知电磁场与力或转矩可以相互变换即可逆。通有电流的导体切割磁力线磁场产生力其力的方向用左手定律确定。如果磁场产生的磁力线由北极穿过手心到手背到达南极电流方向为四个手指的方向则大拇指的指向为产生力或运动的方向。3.2反电动势作用在直流无刷无传感器电机中，反动电动势是控制电路鉴别过零点的根据，没有反电动势就不能鉴别出过零点时间，无传感器电机也就不能正确地换向启动和正常运行。电动机转子运转速度快慢影响绕组内电流的大小，这一规律，不仅直流的永磁电机如此，交流同步、异步电机也是如此。同理，这也是有齿轮减速的高速电动机的传动机比较省电的原因。设代表电机电流，R代表绕组电阻、E1表电机工作压力、E2代表因磁钢与线圈的相对运动产生的反电动势，根据公式： I=(E1-E2)/R ，可以判断，反电动势E2越来越近工作电压。电流就会越来越小，电机转速低，反电动势小，则电流就会增大。3.3电机的选择和比较根据电机原理电动机转子转速高的，反电动势高，反方向电流强，驱动电流不能无限地增大，这就是高速电机比低速电机节省电流和效率高的原因。一般有刷低速电机系统成本最低，但也是效率最低的；无刷电机系统成本很高，但效率却较高。因此可以得出结论：高速的有齿轮减速的无刷电机效率最高，有刷低速电机效率最低，其余效率中等，参考文献：1.周志敏、纪爱华编著，电动自行车电气故障诊断与维修北京：人民邮电出版社，2007.1 2.邱振国、刘胜利编著，电动自行车控制原理与检修技巧北京：机械工业出版社，2007.4 3.袁峰、王立华、杨国治编著，电动自