RL6100混合动力城市客车总布置设计【汽车类】【3张CAD图纸】【优秀】

RL6100混合动力城市客车总布置设计

50页 28000字数+说明书+任务书+开题报告+3张CAD图纸【详情如下】

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目    录

摘要Ⅰ

AbstractⅡ

第1章 绪论1

1.1 选题的背景和意义1

1.2 国内外研究动态1

1.3 研究内容与方法4

第2章 混合动力城市客车驱动系统选型5

2.1 混合动力客车的分类5

2.1.1 串联式混合动力城市客车6

2.1.2 并联式混合动力城市客车7

2.1.3 混联式混合动力城市客车8

2.2 混合动力城市客车驱动系统的选择9

2.2.1 混合动力城市客车动力系统对比9

2.2.2 混合动力系统结构选型依据11

2.3 混合动力电动汽车法规及标准13

2.3.1 我国已经或即将发布的电动汽车标准13

2.3.2 采用国际标准和国外先进标准15

2.4 混合动力汽车关键技术16

2.4.1 混合动力单元技术16

2.4.2 能量储存技术16

2.4.3 电力驱动系统17

2.4.4 混合动力汽车仿真技术17

2.4.5 多能源控制策略18

2.5 本章小结18

第3章 混合动力城市客车动力系统设计19

3.1 城市公交车工况特点19

3.1.1 城市工况分析19

3.1.2 混合动力城市客车动力性指标的确定20

3.2 动力系统参数计算21

3.2.1 驱动电机的选择21

3.2.2 动力电池的选择23

3.2.3 发动机的选择25

3.2.4 离合器的选择27

3.3 本章小结37

第4章 驾驶区布置32

4.1 人体主要尺寸32

4.2 客车驾驶区尺寸34

4.3 驾驶员座椅的结构参数35

4.3.1 座椅布置36

4.3.2 人体压力在座椅上的布置37

4.3.3 座椅的人机工程学要求37

4.3.4 乘员座椅设计的基本原则37

4.4 本章小结38

第5章 整车经济性计算39

5.1 燃油经济性的评价指标39

5.2 燃油经济性的计算40

5.3 本章小结42

结论43

参考文献44

致谢46

附录47

摘  要

　　　能源危机和环境污染是当今世界可持续发展所面临的两大根本问题，混合动力汽车在技术、经济和环境等方面具有综合优势，是目前缓解这两个问题的有效途径。城市客车在各个城市中承担着人口流动的任务，应用广泛，数量众多。同时城市客车的运行工况特殊，城市中信号灯多，站点之间距离短，运行路线固定，城市客车频繁的起步，加速，制动，怠速时间长，平均运行速度低。由于汽车设计时需要满足最高行驶车速和最大爬坡度等动力性要求，需要装备大功率发动机，使得城市客车经常处于功率过剩状态，造成了严重的能源浪费和环境污染。

　　　本文以运用于城市公交系统的传统客车6100为研究对象，将其改装为混合动力城市客车。本文首先分析并比较了串联式、并联式以及混联式混合动力客车的驱动结构、类型和使用范围，确定了混合动力客车驱动系统的布置型式；通过对我国典型城市公交车循环工况的分析，制定了混合动力城市客车性能指标，并对所研究的混合动力客车的总体方案进行了设计，据此对发动机、电机、传动系的参数进行了匹配，初步确定了各部件的参数。

　　　油电混合动力汽车融合了传统燃油汽车和纯电动汽车的优点，具有传统内燃机车动力性好和电动汽车清洁环保的特点，能够有效的降低能源消耗，减少污染排放，具有重要的研究意义。  

关键词：混合动力；城市客车；动力系统；参数匹配；人机工程学

ABSTRACT

　　　Energy shortage and environment pollution are two serious problems that can prevent the world from developing forward rapidly．In this case HEV’S(hybrid electric vehicle)are the key to solve the problems．It has advantages in many fields，such as technology, economy and environment City bus is bearing the task of the movement of the population. City bus is widely used and the number is large. The using condition of city bus is special、 there are many signal lights、 short distance between sites 、fixed routes, frequently starting, accelerating, braking, long idle time, low average speed and so on. As the vehicle needs to meet the requirement of the highest speed and maximum climbing degree while designing, usually a high-power engine is equipped, making the city bus in power surplus state, resulting in a serious energy waste and environment pollution.

　　　This paper bases on the traditional bus 6100 using in the city traffic system， and refit it to be HEB(hybrid electric bus)．The paper firstly analyzed and compared the drive structure，type and scope of application of SHEV,PHEV and PSHEV, and made sure the layout pattern of HEB drive system；by studying statistical data of typical Chinese city bus driving cycle，it formulated the performance index for HEB，and the study of hybrid bus design the overall program, according to the engine, motor, drive system matching parameters, initially set the parameters of each component.

　　　Hybrid electric vehicle combines the traditional fuel vehicles and pure electric vehicles advantages effectively reduce energy consumption and reduce emissions. It is meaningful to study on hybrid vehicles.

Key words: Hybrid ；Electric Bus；Dynamic System；Parameter Matching; Ergonomic；

表3.1 特征参数

循环次数行驶时间行驶距离平均车速

最高车速最高加速度最大减速度怠速时间怠速时间比例

22628s11.6km15.9km/h60km/h0.914m/s21.543m/s2762s29.0%

　　　根据上述的统计分析，并参考其它混合动力城市客车性能指标同时结合城市区道路工况的特点提出本文的混合动力城市客车的动力性指标如下：

　　　1)最高车速≥65km／h；

　　　2)在车速为10km／h时，爬坡度≥15％；

　　　3)0-50km／h的加速时间<30s；

　　　4)在车速为25km／h时，纯电动续驶里程_>40km。

　　　本文以6100传统燃油客车为研究对象，将其改装为混合动力城市客车。其整车参数如表3.2所示。

　　　表3.2 整车主要参数

参数参数值参数参数值

长×宽×高（㎜）10200×2500×3040整车整备质量/㎏9300

轴距（㎜）4900迎风面积/m27.7

轮距（前/后）/㎜2030/1860风阻系数0.8

最大满载质量/㎏13500滚动半径/㎜0.5

一、设计（论文）目的、意义

　　　混合动力汽车（Hybrid Electrical Vehicle, 简称HEV) 是指同时装备两种动力来源——热动力源（由传统的汽油机或者柴油机产生）与电动力源（电池与电动机）的汽车。通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。

　　　本课题的选择充分考虑了研究课题对汽车车辆工程专业学生学习和工作的指导作用，对本课题的研究能够使学生了解专用汽车改装设计方法，通过本课题的研究学生可以完成理论课程的实践总结，获得一定的工程设计工作方法。

二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）

　　　进行一种油电混合动力城市客车的总体设计；型号6100，小批量生产；

　　　进行混合动力汽车动力系统的研究，进行整车原形车（城市客车）的选择，进行混合动力系统中的驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分的设计计算和选型。

　　　要求：确定整车参数（重点混合动力系统）、完成总布置设计；不进行总成部件的详细设计；未详述指标和要求按“汽车设计”。

　　　对整车参数计算分析；以验证所完成的总体设计满足设计任务书的要求。

　　　要求整车性能满足国标要求；性能指标优于常见的6100。

第1章 绪    论

1.1 选题的背景和意义

　　　电动汽车的研究是从单独依靠蓄电池供电的纯电动汽车开始的，纯电动汽车或零排放新燃料汽车无疑是我们的最终目标，但目前纯电动汽车初始成本高，行驶里程较短。由于高效能蓄电池、燃料电泡及其系统均发展相对滞后，影响了纯电动汽车的商业化进程；而燃油发动机和电动机混合驱动的混合动力电动汽车是在纯电动汽车开发过程中有利于市场化而产生的一种新的车型。它将现有内燃机与一定容量的储能器件(主要是高性能电池或超级电容器)通过先进控制系统相组合，可以大幅度降低油耗．减少污染物排放。国内外普遍认为它是投资少、选择余地大、易于满足未来排放标准和节能目标、市场接受度高的主流清洁车型，从而引起各大汽车公司的关注，得到商业市场的响应并迅速发展，混合动力汽车动力性能、燃料经济性以及废气排放效果的好坏，在很大程度上取决于车辆驱动系统参数的合理匹配以及车辆行驶过程中对各部件的协调控制。传统燃油汽车的发动机使用工况多数是偏离其最佳工作区域，未能实现动力传动系统的最佳匹配，因此，通过合理匹配混合动力汽车的驱动系统，制定适合于车辆行驶工况的控制．对于提商汽车行驶效率，降低燃油消耗和尾气排放具有较大的潜力，是一个值得研究的课题。对于汽车的动力性能和燃料经济性水平，通常是在进行实车道路试验之后给予最后评价，这样做不但周期长，成本高，而且在产品设计阶段对整车及各总成方案的确定、结构参数的选择、传动系参数与发动机的匹配等具有一定的盲目性可能遗漏较优的方案，造成浪费。如果在设计阶段，根据有关设计参数利用计算机仿真模拟对汽车动力性和燃料经济性进行预测，可以考察驱动系统参数是如何影响汽车动力性和燃油经济性，并对其进行优化设计。此外，按预定的程序模拟各种行驶工况，包括瞬变的非稳定工况，能全面地预测汽车在多种工况下的动力性能和燃油经济性。

1.2 国内外研究动态

　　　1、国际发展趋势

　　　目前世界各国都在积极推进混合动力公交客车的开发和运营。美国纽约在1998年提供首批10辆串联式混合动力公交客车的示范运营，目前有超过500辆此类客车在纽约、多伦多和旧金山等城市应用。在西雅图通用公司首先推出了并行式混合动力公交客车进行运营，目前《城市公用事业》共有400余辆车在包括休斯顿、纽约、洛杉矶、西雅图等超过28个北美城市运行，今年该公司已获得美国境内各城市超过1 500台订单。在日本，丰田、本田等汽车业巨头都投入巨大的人力和财力发展混合动力公交客车，并已经推出数款车型。

　　　2、国内发展状况

　　　我国目前十分重视混合动力车的研制和开发，国家召开的863电动汽车会议上，混合动力汽车在中国电动汽车的研究发展中，被确定为优先发展的对象。大会通过的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006～2020年)》明确把新能源汽车列为68项优先主题之一。混合动力汽车作为“从现实的紧迫需求出发，着力突破重大关键技术和共性技术，支撑经济社会持续协调发展”的一项技术，是符合“选择具有一定基础和优势、关系国计民生和国家安全的关键领域，集中力量、重点突破，实现跨越式发展”要求的。国内东风集团、一汽集团、上汽集团、广州客车厂、深圳五洲龙、长沙联合公司、宇通、金龙、福田、申龙等已成功开发出产品或样车。其中，2003年12月东风公司率先投入10辆并联式混合动力公交客车，在武汉510路上进行示范运行。在成功示范运行两年后，2005年12月，首批下线的15台东风EQ6100HEV混合动力电动公交客车交付武汉市公交公司，在国内首次实现}昆合动力电动汽车商业化销售，开通了国内首条混合动力绿色公交专线。2005年12月，一汽集团首辆混合动力公交客车在无锡客车厂驶下装配线。在深圳和株洲，串联式混合动力公交客车也已经进入了示范运营阶段。在关键零部件方面，研制了3个系列的混合动力客车用主电机产品，多能源控制系统研发单位与整车企业联合开发整车多能源控制器，配置16种不同的整车。在标准和测试方面，我国已颁布混合动力汽车国家标准6项，混合动力汽车测试方法、试验规程报告2项。上海经过“十五”期间，已完成“申新动1号”混合动力大客车概念样车的开发、“海威”混合动力轿车样车及其他自主品牌混合动力轿车的研制工作。现在上汽集也正在积极推进插电式混合动力轿车与大客车的研发。相对国内其他地方，上海的混合动力汽车的发展起步虽晚，但起点高，现已进入第2轮开发阶段，在轿车和客车领域都有样车面世，相关技术和车辆还有待通过一定数量的示范运营，在科学评判各类混合动力汽车的优、劣势后，最终选择比较适合城市运营和技术发展的路线，为加速我国混合动力汽车的产业化奠定基础。目前国内的混合动力汽车技术已经逐渐走向示范运营和市场推广，但是其关键零部件的性能和可靠性还有待提高。且混合动力车相对于原型内燃机车成本还较高，将成为混合动力公交客车市场化的一大障碍。此外，当前混合动力汽车方案较多，但是测试手段短缺，尚不能通过试验评估与优化，因此测试基地建设也需加强。

　　　发展混合动力大客车的优势发展混合动力城市公交客车，不仅有助于实现环境与交通的健康发展，构建一流的城市交通环境，更可能实现重点突破，掌握核心技术，在制定电动汽车技术标准等方面拥有更大的发言权和主动权，从而在新一轮的竞争中处于领先的优势地位。同时，混合动力车要想在我国真正实现产业化，混合动力公交客车也许就是这个产业的突破点。混合动力公交客车必须以传统汽车产业为依托，不能脱离传统整车单独发展。我国客车工业的基础较为雄厚，无论是车身、底盘等关键总成还是零部件配套体系，都有着日积月累的经验和优势。因而集成现有客车工业的优势资源，有利于迅速打造我国混合动力客车自主品牌。混合动力具有先天优势，目前我国城市中行驶的燃油公交客车和城市团体旅游客车是城市交通的主要污染源，极大地影响了城市形象和城市环境建设，因此，更新城市公交客车成为打造“绿色城市”的重要举措。近年来，我国各大中城市公交客车年更换数量在4 700辆至6 200辆左右，并且以每年17％一23％的幅度增长。2008年前后由于中小城市的跟进，公交客车的需求有望达到每年3万辆，其中一部分装备混合动力是完全有可能的。当然，要大力发展混合动力，降低成本是首要问题。对于混合动力客车，进行推广的最大障碍是高昂的成本，包括一次性购车成本和使用成本。目前，我国城市公交大部分还是由政府进行补贴运营，这也相对减轻了混合动力客车的商业化难度，有利于示范和推广应用。混合动力汽车技术已经成为世界汽车产业发展的重要方向。随着全球气候逐步恶化、城市大气污染加剧和石油资源过度消耗，环保与节能已经成为世界的焦点，发展节能型、环保型汽车已成为世界汽车工业技术创新的重要方向和汽车产业可持续发展的必然选择，研发和推出一系列有商业应用价值的环保、节能混合动力汽车已经并将在相当长时间内成为世界汽车工业发展的主流和趋势。混合动力汽车是新一轮竞争的切人点，也是民族汽车工业健康发展的保证，为我国汽车工业提供了跨越式发展的契机。虽然我国的混合动力汽车技术研究起步相对较晚，与世界领先的混合动力技术有一定的差距，但从世界范围来看，混合动力汽车产业目前还处于起步阶段，与传统的燃料汽车技术相比，我国在混动技术领域差距相对较小，这为我们赶超国际先进水平提供了一个平台，为我国民族汽车工业坚持自主创新，打造民族品牌，提供了一个良机。

　　　我国在纯电动汽车的研究开发时，就意识到研究相关技术标准的重要性，混合动力电动汽车的产业化更需要标准的规范和引导。混合动力电动汽车是国际上最先得到规模化商业应用的电动汽车类产品，技术趋于成熟，相应的技术标准也在不断完善。因此科技部在“863”计划中将“混合动力电动汽车标准研究与制定”立为专项课题。此项研究在2004年12月通过科技部验收，前后历时两年，陆续共完成15项国家标准草案和2项标准研究报告，其中13项标准草案已经国家发展和改革委员会同意向国家标准化管理委员会报批(国家标准《电动汽车术语》在2005年初已经正式批准发布)，包括针对混合动力电动汽车的标准6项，电动汽车共用的标准4项。在国外特别是日本、美国混合动力电动汽车开发和应用取得突出进展的情况下，科技部将发展混合动力技术明确为“十五”期间电动汽车研究和产业化的重点。为加快我国混合动力电动汽车产品的开发和生产，缩小与先进国家的技术差距，增强我国汽车工业在新技术领域中的竞争力，混合动力电动汽车标准的前期研究工作自2002年初启动，针对标准制定的重点领域和技术路线在国内相关企业和高等学校、研究机构进行了较为广泛和深入的调研，还进行了国内外标准资料的收集分析等准备工作。

　　　在随后两年的研究中，对上述16项标准中的5项进行了修订，又新制定了10项新的国家标准(其中6项是专门适用混合动力电动汽车的标准)，提出2项标准的研究报告，电动汽车标准体系进一步充实。

　　　我国已经或即将发布的电动汽车标准目录

　　　1、电动道路车辆用铅酸蓄电池

　　　2、电动道路车辆用金属氢化物镍蓄电池

　　　3、电动道路车辆用锂离子蓄电池

　　　4、电动道路车辆用锌空气蓄电池

　　　5、电动汽车安全要求第1部分：车载储能装置

　　　6、电动汽车安全要求第2部分：功能安全与故障防护

　　　7、电动汽车安全要求第3部分：人员触电防护

　　　8、电动汽车动力性能试验方法

　　　9、电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法

　　　10、电动车辆的电磁场辐射强度的限值和测量方法宽带9kHz～30MHz

　　　11、电动汽车定型试验规程

　　　12、电动车辆传导充电系统一般要求

　　　13、电动车辆传导充电系统电动车辆与交流／直流电源的连接要求

　　　14、电动车辆传导充电系统电动车辆交流／直流充电机(站)

　　　15、电动汽车用电机及其控制器技术条件

　　　16、电动汽车用电机及其控制器试验方法

　　　17、电动汽车术语新制定

　　　18、电动汽车用仪表新制定

　　　19、电动汽车操纵件、指示器及信号装置的标志

　　　20、电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔通用要求

　　　21、混合动力电动汽车安全要求

　　　22、混合动力电动汽车动力性能试验方法

　　　23、混合动力电动汽车定型试验规程

　　　24、轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法

　　　25、轻型混合动力电动汽车污染物排放测量方法

　　　26、重型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法

　　　27、重型混合动力电动汽车排气污染物测试方法

　　　28、混合动力电动汽车综合性能道路试验规程

2.3.2 采用国际标准和国外先进标准

　　　在我国，采用国际标准和国外先进标准是指导标准化工作的重要原则，在混合动力电动汽车标准的研究与制定工作中也得到贯彻。相对而言，我国在汽车技术领域的基础研究和技术开发水平与国外先进水平存在着不小的差距。尽管在电动汽车技术方面我国在着力改变这种局面，也取得了可喜的进步，但由于整体技术水平和工业基础的限制，能够在国际上有影响的技术创新还偏少。因此，充分借鉴国际上相对成熟的标准成果对于发展我国的电动汽车技术是有益和必要的。当然，将我国在技术创新上的成果更多地在标准中体现，甚至争取向国际标准化组织提交，是我们追求的目标，尽管目前这种情况还不是很多见，但在混合动力电动汽车标准中已有良好的开端。在重型混合动力电动汽车的能耗和排放测试方面，少数国家有大型的整车排放转鼓，而这种昂贵的测试条件对我国目前还不现实。在国外也缺乏成熟经验和规范的情况下，东风电动车公司等单位对各种可替代的方法进行了研究。其中，为在道路上进行能耗试验，将中国汽车技术研究中心承担的另一“863”项目“我国典型城市行驶工况”的研究成果“城市公交循环”作为测试循环之一采用，使得在标准中，有了针对我国城市道路条件的试验方法，这是在制定汽车标准中的一大进步，得益于丌展了更深入的基础研究。采用国际标准和国外先进标准并不是直接采用国外企业的标准。虽然越有技术实力的企业对各国乃至图际标准的影响力越大，也在一定程度上反映技术发展的趋势，但要成为大家公认的技术标雄，必须要经过广泛协调，综合反映各方面的意见。在我们收集和借鉴的混合动力电动汽车标准中，包括国际标准(ISO)、联合国欧洲经济委员会法规(ECE)、欧洲标准 (EN)、美国汽车工程师学会(SAE)、日本电动车协会(JEVS)、美国电动车运输应用协会(ETA)等国际性、地区性和各国行业性组织的标准或规范，特别是ECE、ISO、SAE对我国标准的参考作用更突出一些。

1.3研究内容与方法

　　　混合动力汽车有两套动力系统，因此具有高度的复杂性，而正是这种复杂性为混合动力系统的设计提供了更大的空间。本论文主要研究内容主要为客观评价混合动力城市客车采用各种驱动型式时的优劣，然后确定动力总成的结构方案，系统研究混联混合动力总成及其应用，比较混合动力客车各种驱动方式，提出混联混合动力驱动方式及对动力系统参数进行设计，完成混联式混合动力系统中电动动力系统的部件选型，从而实现不同的驱动模式。

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