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电动车轮边驱动系统设计【优秀汽车车辆设计+7张CAD图纸】

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关键词：: 电动车车轮驱动系统汽车设计汽车车辆电动车轮边驱动系统设计汽车车辆设计

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电动车轮边驱动系统设计【优秀汽车车辆设计+7张CAD图纸】

【带任务书+开题报告+审定表+指导记录+中期检查表+指导教师评阅表+评阅人评分表+外文翻译+答辩评分表+48页@正文22200字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609 】.bat

中期检查表.doc

任务书.doc

内齿圈6.dwg

太阳轮5.dwg

开题报告.doc

桥壳2.dwg

电动车轮边驱动系统设计正文.doc

电机输入轴7.dwg

答辩相关材料.doc

行星架3.dwg

行星轮4.dwg

装配图1.dwg

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任务书

题目名称电动车轮边驱动系统设计

一、设计（论文）目的、意义

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）内容、技术要求（研究方法）

（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。

（二）主要技术指标、要求

1)整车满载质量：1000kg；2)最高车速： 60km／h；3)最大爬坡度： 20％；4)0-30km／h加速时间：不大于8秒；5）车轮半径：275mm；6）减速比：5

三、设计（论文）完成后应提交的成果

1、设计说明书一份，1.5万字以上；

2、轮边驱动系统装配图一张、减速机构装配图一张、零件图若干张，折合3张AO图纸。

四、设计（论文）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、主要参考资料

[1]江先宝.轮边驱动系统结构方案集成设计．机械设计增刊，2008，V01．25

[2]张银保.汽车轮边减速器.湖北工业大学学报，2005年6月

[3]汪振晓，李增辉.轮边差速器总成的设计.汽车科技.2008.2

[4]陈清泉，孙立清．电动汽车的现状和发展趋势．科技导报，2005，v01．23(4)：24-28

[5]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，2007

[6]陈家瑞．汽车构造(下册)．北京：机械工业出版社，2006

[7]于学华等．汽车悬架设计概念的研究．噪声与振动控制，2006，(6)：77-79

摘要

随着能源危机的日益严重以及人们环保意识的不断增强，研究开发清洁、节能和安全的汽车成为汽车工业发展的方向。其中电动汽车具有行驶过程中零排放、能源利用多元化和高效化以及方便实现智能等优点，使之成为新型汽车研发的重点之一。

本文以减速型电动轮驱动电动汽车的优势为出发点，设计了利于电动汽车使用减速型电动轮的轮边减速装置，对轮边减速器的结构进行了设计、研究，增强了电机内转子驱动型电动轮在电动汽车上的应用能力。以行星齿轮系为轮边减速器的减速传动形式，在减速传动链的设计中，引入了均载设计来提升行星齿轮传动的优势；出于减小轮边减速器的重量及体积、节省材料的目的，对轮边减速器的行星传动系统进行了以体积为目标的优化设计；为便于制动装置及轮毂与轮边减速器安装，设计了轮毂支承件，在满足功能的同时也减少了零件数目；轮边减速器桥壳的巧妙设计使减速器及其轮毂支承件的安装变得更容易、受力也更合理，为前后轮悬架导向机构、转向拉杆及横向稳定杆提供了支点，更进一步保证所设计的轮边减速器能够精确地实现与电动汽车其它零部件的安装及联接, 保证所设计的轮边减速器满足整车行驶工况要求。

关键词：轮边减速器；电动汽车；电动轮；行星齿轮减速器；电动机

ABSTRACT

With improving environmental protection consciousness and the serious energy crisis，to research and develop the clear, energy-saving and safe auto become the new direction of development of automobile industry. Electric vehicle, which has much advantages, such as no emission, pluralism and high-efficient of energy utilization, and conveniently realizing intelligence erc, is about to become one of the focal points in researching and developing new—type automobile.

The design and research takes a wheel reduction unit applied on reduced wheel-drive electric vehicle as the subjective．Research for the type of structure has been done in this thesis which will contribute to the application capability of reduced electric wheel．Load balancing structure is introduced into the drive line design of the planetary wheel reducer to fulfill the advantage of planetary transmission．In order to decrease weight and volume as well as save to material，the researcher optimized the volume of the planetary transmission．For easy to assemble the break system and the wheel--hub while reducing components number, a connection supporting part is designed．The most particular design is the transmission housing with pivots for assembling the upper and lower control arm，the stabilizer as well as the steering linkage．Optimization of the suspension, steering system and stabilizer bar has made for assembling the wheel reducer more accurate，then the optimization result feedbacks to modify the reducer design .For the purpose of guaranteeing the strength of the wheel reducer in work.

Key words: Wheel Reducer；Electric Vehicle；Electric Wheel；Planetary Gear Reducer；Electric Motor

摘要I

AbstractII

第1章绪论1

1.1课题的来源和背景1

1.2国内外研究现状2

1.3本文的研究思路与内容6

第2章轮边减速器设计7

2.1电动轮的类型及选择7

2.2轮边减速器的传动方案10

2.3本章小结17

第3章轮边驱动的参数确定及关键零部件的设计18

3.1驱动电机性能参数的确定18

3.1.1整车性能要求18

3.1.2驱动电机参数计算(两轮驱动)18

3.2减速器关键零部件的设计21

3.2.1行星齿轮传动齿数分配应满足的条件21

3.2.2齿轮受力分析和强度设计计算23

3.2.3齿面接触强度的校核计算24

3.2.4其他相关零部件的设计计算28

3.3轮边减速器的润滑32

3.4轮边减速器零部件之间的装配关系32

3.5本章小结33

第4章行星齿轮传动的传动结构的设计34

4.1行星齿轮传动的均载机构34

4.2行星齿轮传动的齿轮结构设计35

4.3本章小结38

结论39

参考文献40

致谢41

附录A42

附录B46

第1章绪论

1.1课题的来源和背景

随着汽车工业的高速发展，全球汽车总保有量不断增加，汽车所带来的环境污染、能源短缺，资源枯竭等方面的问题越来越突出。为了保护人类的居住环境和保障能源供给，各国政府不惜投入大量人力、物力寻求解决这些问题的途径。

而电动汽车(包括纯电动汽车、混合动力电动汽车以及燃料电池汽车)，即全部或部分用电能驱动电动机作为动力系统的汽车，具有高效、节能、低噪声、零排放等显著优点，在环保和节能方面具有不可比拟的优势，因此它是解决上述问题的最有效途径。

在这个大背景下，上海科委协同同济大学展开了“氢能源微型汽车用轮毂电机及其驱动器的开发一项目。本论文来源于该项目中“全浮式支承结构轮边减速器的研制一课题。

电动汽车驱动系统布置比传统燃油汽车有着更大的灵活性，由驱动电动机所在位置以及动力传递方式的不同，通常可以分为集中单电机驱动、多电机驱动以及电动轮驱动等型式。其中独立电动轮驱动的电动汽车由于其控制方便、结构紧凑等优点，成为电动汽车驱动型式研究的新方向。以独立轮毂电机驱动的电动汽车最大的特点在于：

(1)使得传动系统简化，提高传动效率的同时，有利于整车布置。电动轮将电动机和减速装置直接与车轮集合在一体，可以取消减速器、差速器甚至于取消传动轴，对于全轮驱动车辆，电动轮可以单独控制，不必采用复杂的分动器结构，简化了传动系统，提高了传动效率。同时，减少了传动系统占用的车内空间，可以为其它零部件的安装提供更多空间，有利于整车布置。

(2)提高车辆的通过性能。这主要来自于两方面，其一是简化的传动系统可以提高车辆的离地间隙；另一方面，采用全轮驱动和驱动轮单独控制的措施，可以最大限度地利用地面的附着能力。

(3)降低对电气以及机械传动零部件的要求，适合传递大传矩。采用电动轮技术，在同样功率需求的情况下，可以将单个电动机的功率分配给多个电动机，相应地，对电机和机械传动零部件的要求都可以降低，便于设计与生产。

在己研制成功的“春晖’’系列电动车上，前后轮均采用了由双横臂独立悬架和外转子轮毂电机等构成的具有相同结构的悬架—电动轮模块，它集成了导向、承载、驱动、测速和制动等多项功能。这样减少了整车关键零部件种类，也有利于降低零部件制造成本。但是由于外转子轮毂电机在使用中具有其局限性，比如汽车在起步阶段需要轮毂电机提供要具备较大的转矩，以及较宽的转速和转矩的调节范围，这样就会增加电动机的轮廓尺寸，也会使簧下质量偏大，降低了车辆行驶平顺性。为了改善类似缺陷，有必要寻求更好的电动轮驱动型式，来改善直接驱动型电动轮所固有的缺点。设想，采用减速型电动轮驱动，增加轮边减速装置，则可以最大限度地改善上述缺陷，并可以降低对电机性能的苛求。经论证，这是一个极有研究意义的课题。

带着这样的问题，本文将设计与减速型电动轮轮边减速装置，解决外转子轮毂电机的驱动缺陷，并对轮边减速器的结构、轻量化等内容进行分析研究。

参考文献

[[]]陈清泉，孙立清．电动汽车的现状和发展趋势．科技导报，2005，v01．23(4)：24-28

[[]]张银保.汽车轮边减速器.湖北工业大学学报，2005年6月

[[]]刘维信．汽车设计(第1版)．北京：清华大学出版社。2007

[[]]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]

[[]]汪振晓，李增辉.轮边差速器总成的设计.汽车科技.2008.2

[[]]成大龙．机械设计手册(第三版，第二卷)．北京：化学工业出版社，1999

[[]]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，2007

[[]]余志生．汽车理论．北京：机械工业出版社，2000

[[]]陈家瑞．汽车构造(下册)．北京：机械工业出版社，2006

[[]]胡亚庄主编．简明汽车知识词典．北京：北京理工大学出版社，2001．1

[[]]辜成林．轮毂电机发展思考．电机技术，2006(3)：3～6

[[]]中国机械工程学会．中国机械设计大典．南昌：江西科学技术出版社，2002

[[]]王望予．汽车设计(第3版)．北京：机械工业出版社，2000

[[]]江先宝.轮边驱动系统结构方案集成设计．机械设计增刊，2008，V01．25

[[ ]]宋佑川，金国栋．电动轮的类型与特点．城市公路交通，2004．4

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[[]]饶振刚．行星齿轮传动设计．北京：化学工业出版社，2003．9

[[]]濮良贵，纪明刚．机械设计(第七版)．北京：高等教育出版社，2002

[[]]于学华等．汽车悬架设计概念的研究．噪声与振动控制，2006，(6)：77-79

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内容简介：: SY-025-BY-5毕业设计（论文）中期检查表填表日期2011年4月20日迄今已进行 8 周剩余 8 周学生姓名蒋善毅院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程B07-11班指导教师姓名安永东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学生填写毕业设计（论文）工作进度已完成主要内容待完成主要内容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。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。3提交设计草稿，进行讨论，修定。1详细设计驱动系统，设计非标件，绘制装配图及零件图。2提交正式设计，教师审核。3按照审核意见进行修改。4整理所有材料，装订成册，准备答辩。存在问题及努力方向1. 通过各种方案的对比确定轮边驱动系统的最优方案2. 内部结构设计3. 零件选取选取学生签字：指导教师意见指导教师签字：年月日教研室意见教研室主任签字：年月日SY-025-BY-2毕业设计（论文）任务书学生姓名蒋善毅系部汽车工程系专业、班级车辆工程B07-11班指导教师姓名安永东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、设计（论文）目的、意义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）内容、技术要求（研究方法）（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。（二）主要技术指标、要求1)整车满载质量：1000kg；2)最高车速： 60kmh；3)最大爬坡度： 20；4)0-30kmh加速时间：不大于8秒；5）车轮半径：275mm；6）减速比：5三、设计（论文）完成后应提交的成果1、设计说明书一份，1.5万字以上；2、轮边驱动系统装配图一张、减速机构装配图一张、零件图若干张，折合3张AO图纸。四、设计（论文）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、主要参考资料1 江先宝.轮边驱动系统结构方案集成设计机械设计增刊，2008，V01252 张银保.汽车轮边减速器.湖北工业大学学报，2005年6月3 汪振晓，李增辉.轮边差速器总成的设计.汽车科技.2008.24 陈清泉，孙立清电动汽车的现状和发展趋势科技导报，2005，v0123(4)：24-285 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，20076 陈家瑞汽车构造(下册)北京：机械工业出版社，20067 于学华等汽车悬架设计概念的研究噪声与振动控制，2006，(6)：77-79六、备注指导教师签字：年月日教研室主任签字：年月日毕业设计（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: 蒋善毅导师姓名: 安永东开题时间: 2011.2.28 指导委员会审查意见：签字：年月日毕业设计（论文）开题报告学生姓名蒋善毅系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程07-11班指导教师姓名安永东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(下册)北京：机械工业出版社，200610 胡骅，宋慧电动汽车北京，人民交通出版社，200011 濮良贵，纪明刚机械设计(第七版)北京：高等教育出版社，200212 王望予汽车设计(第3版)北京：机械工业出版社，200013 Ron McCoyVLrtual Prototyping：The Practical SolutionInventorDigest,MayJune 1998六、备注指导教师意见：签字：年月日本科学生毕业设计电动车轮边驱动系统设计系部名称：汽车与交通工程学院专业班级：车辆工程B07-11班学生姓名：蒋善毅指导教师：安永东职称：副教授黑龙江工程学院二一一年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign of Electric Wheel Drive SystemsCandidate：Jiang ShanyiSpecialty：Vehicle EngineeringClass： B07-11Supervisor：Associate Prof. An YongdongHeilongjiang Institute of Technology2011-06Harbin黑龙江工程学院本科生毕业设计摘要随着能源危机的日益严重以及人们环保意识的不断增强，研究开发清洁、节能和安全的汽车成为汽车工业发展的方向。其中电动汽车具有行驶过程中零排放、能源利用多元化和高效化以及方便实现智能等优点，使之成为新型汽车研发的重点之一。本文以减速型电动轮驱动电动汽车的优势为出发点，设计了利于电动汽车使用减速型电动轮的轮边减速装置，对轮边减速器的结构进行了设计、研究，增强了电机内转子驱动型电动轮在电动汽车上的应用能力。以行星齿轮系为轮边减速器的减速传动形式，在减速传动链的设计中，引入了均载设计来提升行星齿轮传动的优势；出于减小轮边减速器的重量及体积、节省材料的目的，对轮边减速器的行星传动系统进行了以体积为目标的优化设计；为便于制动装置及轮毂与轮边减速器安装，设计了轮毂支承件，在满足功能的同时也减少了零件数目；轮边减速器桥壳的巧妙设计使减速器及其轮毂支承件的安装变得更容易、受力也更合理，为前后轮悬架导向机构、转向拉杆及横向稳定杆提供了支点，更进一步保证所设计的轮边减速器能够精确地实现与电动汽车其它零部件的安装及联接, 保证所设计的轮边减速器满足整车行驶工况要求。关键词：轮边减速器；电动汽车；电动轮；行星齿轮减速器；电动机ABSTRACTWith improving environmental protection consciousness and the serious energy crisis，to research and develop the clear, energy-saving and safe auto become the new direction of development of automobile industry. Electric vehicle, which has much advantages, such as no emission, pluralism and high-efficient of energy utilization, and conveniently realizing intelligence erc, is about to become one of the focal points in researching and developing newtype automobile.The design and research takes a wheel reduction unit applied on reduced wheel-drive electric vehicle as the subjectiveResearch for the type of structure has been done in this thesis which will contribute to the application capability of reduced electric wheelLoad balancing structure is introduced into the drive line design of the planetary wheel reducer to fulfill the advantage of planetary transmissionIn order to decrease weight and volume as well as save to material，the researcher optimized the volume of the planetary transmissionFor easy to assemble the break system and the wheel-hub while reducing components number, a connection supporting part is designedThe most particular design is the transmission housing with pivots for assembling the upper and lower control arm，the stabilizer as well as the steering linkageOptimization of the suspension, steering system and stabilizer bar has made for assembling the wheel reducer more accurate，then the optimization result feedbacks to modify the reducer design .For the purpose of guaranteeing the strength of the wheel reducer in work.Key words: Wheel Reducer；Electric Vehicle；Electric Wheel；Planetary Gear Reducer；Electric MotorII目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1课题的来源和背景11.2国内外研究现状21.3本文的研究思路与内容6第2章轮边减速器设计72.1电动轮的类型及选择72.2轮边减速器的传动方案102.3本章小结17第3章轮边驱动的参数确定及关键零部件的设计183.1驱动电机性能参数的确定183.1.1整车性能要求183.1.2驱动电机参数计算(两轮驱动)183.2减速器关键零部件的设计213.2.1行星齿轮传动齿数分配应满足的条件213.2.2齿轮受力分析和强度设计计算233.2.3齿面接触强度的校核计算243.2.4其他相关零部件的设计计算283.3轮边减速器的润滑323.4轮边减速器零部件之间的装配关系323.5本章小结33第4章行星齿轮传动的传动结构的设计344.1行星齿轮传动的均载机构344.2行星齿轮传动的齿轮结构设计354.3本章小结38结论39参考文献40致谢41附录A42附录B46第1章绪论1.1 课题的来源和背景随着汽车工业的高速发展，全球汽车总保有量不断增加，汽车所带来的环境污染、能源短缺，资源枯竭等方面的问题越来越突出。为了保护人类的居住环境和保障能源供给，各国政府不惜投入大量人力、物力寻求解决这些问题的途径。而电动汽车(包括纯电动汽车、混合动力电动汽车以及燃料电池汽车)，即全部或部分用电能驱动电动机作为动力系统的汽车，具有高效、节能、低噪声、零排放等显著优点，在环保和节能方面具有不可比拟的优势，因此它是解决上述问题的最有效途径。在这个大背景下，上海科委协同同济大学展开了“氢能源微型汽车用轮毂电机及其驱动器的开发一项目。本论文来源于该项目中“全浮式支承结构轮边减速器的研制一课题。电动汽车驱动系统布置比传统燃油汽车有着更大的灵活性，由驱动电动机所在位置以及动力传递方式的不同，通常可以分为集中单电机驱动、多电机驱动以及电动轮驱动等型式。其中独立电动轮驱动的电动汽车由于其控制方便、结构紧凑等优点，成为电动汽车驱动型式研究的新方向。以独立轮毂电机驱动的电动汽车最大的特点在于：(1)使得传动系统简化，提高传动效率的同时，有利于整车布置。电动轮将电动机和减速装置直接与车轮集合在一体，可以取消减速器、差速器甚至于取消传动轴，对于全轮驱动车辆，电动轮可以单独控制，不必采用复杂的分动器结构，简化了传动系统，提高了传动效率。同时，减少了传动系统占用的车内空间，可以为其它零部件的安装提供更多空间，有利于整车布置。(2)提高车辆的通过性能。这主要来自于两方面，其一是简化的传动系统可以提高车辆的离地间隙；另一方面，采用全轮驱动和驱动轮单独控制的措施，可以最大限度地利用地面的附着能力。(3)降低对电气以及机械传动零部件的要求，适合传递大传矩。采用电动轮技术，在同样功率需求的情况下，可以将单个电动机的功率分配给多个电动机，相应地，对电机和机械传动零部件的要求都可以降低，便于设计与生产。在己研制成功的“春晖系列电动车上，前后轮均采用了由双横臂独立悬架和外转子轮毂电机等构成的具有相同结构的悬架电动轮模块，它集成了导向、承载、驱动、测速和制动等多项功能。这样减少了整车关键零部件种类，也有利于降低零部件制造成本。但是由于外转子轮毂电机在使用中具有其局限性，比如汽车在起步阶段需要轮毂电机提供要具备较大的转矩，以及较宽的转速和转矩的调节范围，这样就会增加电动机的轮廓尺寸，也会使簧下质量偏大，降低了车辆行驶平顺性。为了改善类似缺陷，有必要寻求更好的电动轮驱动型式，来改善直接驱动型电动轮所固有的缺点。设想，采用减速型电动轮驱动，增加轮边减速装置，则可以最大限度地改善上述缺陷，并可以降低对电机性能的苛求。经论证，这是一个极有研究意义的课题。带着这样的问题，本文将设计与减速型电动轮轮边减速装置，解决外转子轮毂电机的驱动缺陷，并对轮边减速器的结构、轻量化等内容进行分析研究。1.2 国内外研究现状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0100km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 1.1KAZ电动汽车图 1.2 Eliica电动汽车图 1.3 Eliica电动汽车图 1.4 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 1.5 KAZ电动轮系统结构图1.3 本文的研究思路与内容在对电动汽车轮边减速器的设计与研究中，将紧密结合整车性能的要求，并考虑与轮边减速器相匹配的制动系统、悬架、轮毂电机等装置的布局与设计问题，借鉴不同型式的轮边减速器结构上的优点及参数选择的合理性，对微型电动汽车的轮边减速器进行设计与研究。第2章对适合轮边减速器的传动形式作归类、比较各自优缺点，找出适合本课题背景的传动形式。第3章对关键零部件进行了研究和设计。第4章行星齿轮传动的齿轮结构设计。第2章轮边减速器设计2.1 电动轮的类型及选择在20世纪50年代，美国科学家罗伯特发明了电动汽车轮毂。其设计是将电动机、减速器、传动系统和制动系统融为一体。1968年，通用电气公司将这种电动轮毂装置运用到大型矿用自卸车上，并取名为“电动轮”，这是第一次在汽车上采用电动轮结构。近年来，随着电动汽车的兴起轮毂电机驱动又得到重视。轮毂电机驱动系统的布置非常灵活直接将电动机安装在车轮轮毅中，省略了传统的离合器、变速箱、主减速器及差速器等部件，因而简化整车结构、提高了传动效率、同时能借助现代计算机控制技术直接控制各电动轮实现电子差速无论从体积、质量，还是从功率、载重能力看，电动轮相较于传统汽车动力传动系统其结构更加简单、紧凑，占用空间更小，更容易实现全轮驱动。这些突出优点，使电动轮驱动成为电动汽车发展的一个独特方向。而轮边减速器，作为轮边驱动的一个选择装置，在传统动力汽车上已获得了较多的应用。一些矿山、水利等大型工程所用的重型车、大型公交车等，常要求具有高的动力性，而车速则可相对较低，因此其低档传动比就会很大，为了避免变速器、分动器、传动轴等总成因需承受过大的转矩而使尺寸及质量过大，则应将传动系的传动比尽可能多地分配给驱动桥，这就导致了这些重型车辆驱动桥的主减速比很大。当其值大于12时，则需要采用单级(或双级)主减速器附加轮边减速器的结构型式，不仅使驱动桥中间部分主减速器的轮廓尺寸减小，加大了离地问隙，并可得到大的驱动桥减速比，而且半轴、差速器及主减速器从动齿轮等零件的尺寸也可减小。对于新兴的电动汽车，由于电动轮的应用，轮边减速器也得到越来越多的应用。前文曾提到过的罗伯特发明的电动轮，就应用了减速装置，其实质也属于轮边减速器；日本应庆大学开发研制的八轮轮边驱动电动汽车“KAZ”，设计者为其电动轮系统配置了一个传动比为4.588的行星齿轮减速器。按照驱动方式分类，电动轮可分为直接驱动和减速驱动两大类，两类电动轮结构示意图如图 2.1所示。(1)直接驱动型电动轮，如图 2.1(a)所示的传动结构。此类电动轮多采用外转子电动机，直接将电动机外转子安装在轮辋上驱动车轮转动。这种结构中电动轮质量完全成了非簧载质量，且不需要减速装置，结构相应地也较简单，轴向尺寸小，效率较高，但是由于要求电动汽车具有较好的动力性，所以此类电动机要具备较大的转矩供汽车在起步阶段需要，以及较宽的转速和转矩的调节范围，同时由于电动机工作产生一定的冲击和振动，还要求车轮轮辋和车轮支承必须坚固、可靠，要求对悬架系统弹性元件和阻尼元件进行优化设计，电动机输出转矩和功率也受到车轮尺寸的限制，系统成本高。因此电动机成本较高，噪声也很大15。下面列举了采用外转子电动机直接驱动的一些最新实例：加拿大研制的TM4电动汽车、日本开发的IzA电动汽车都采用了此类型的电动轮：哈尔滨工业大学研制了外转子电动机直接驱动电动轮：同济大学汽车学院在20022005年相继推出了独立研制的“春晖”系列微型电动车该系列车均采用4个低速永磁无刷轮毅电机直接驱动，匹配相应的盘式制动器，如图 2.2所示。(a) 直接驱动型 (b) 减速驱动型图 2.1电动轮系统结构示意图图 2.2“春晖二号”轮边驱动系统(2)内转子驱动型电动轮，如图 2.1(b)所示的传动路线。它起源于矿用车的传统电动轮，其运用环境允许电动机的高速运行为了能够获得较高的比功率，通常电动机的最高转速设计在4000rmin20000rmin之间，其目的是为了能够获得较高的比功率，而对电动机的其他性能没有特殊要求，因此可采用普通的内转子高速电动机。其优点主要表现在转速高、有较高的比功率、质量轻、效率高、噪声小、成本低；不利因素主要在于因为电动机转速高，必须设计专门的减速机构来降低转速以获得较大的转矩，并且要在设计中克服减速弹簧的润滑以及产生的噪声、振动等问题。总的来说，减速型驱动电动轮比直接驱动型电动轮具有更多的优点。如前所述，作者所在的课题组曾经将直接驱动型电动轮多次应用于“春晖”系列电动汽车，即四个独立的低速外转子型直接驱动电动轮模块，从在使用中所反馈的信息分析，这种驱动模式的确存在加速性能不好、电机成本高、噪声大、振动严重等缺陷。为了改善这些不足，并结合减速型驱动电动轮的相对优势，尤其是在同等行驶工况下降低对驱动电动机的性能要求，故在新的实验方案中采用减速型电动轮15。通过查询相关文献，电动轮的电动机、减速装置和车轮之间的结构布置关系大致有如下这两种方法，其结构如图 2.3所示：(1)电动轮与固定速比减速器制成一体，而减速器的输出轴经过传动轴驱动车轮，如图 2.3 (a)所示，这种结构可以借助万向节将传动轴倾斜布置，可以将电动机安装在车架上，使电动机和减速装置的质量全部或者部分成为簧载质量，达到减小非簧载质量的目的，利用改善车辆的操纵性和平顺性。(2)电动机与固定速比减速装置同轴制成一体，并在其中安装制动器、车轮轴承等零部件，轮胎直接安装在减速装置的输出端上，如图 2.3 (b)所示，电动轮质量全部是非簧载质量。这种结构可以提供较大的减速比，因此对电动机的转矩特性要求比较低，同时从电动机到车轮的动力损失较小，且增加了车厢的有用空间。目前这种结构应用最为广泛。 (a) (b)图 2.3 电动轮结构示意图(M：电动机FC：减速装置)综合分析这两种结构的优缺点，尤其是在对空间的利用优势上，本文研究采用上述的第二种结构，同时，这样的布置方式对于制动装置、承载装置的安装也更为有利。2.2 轮边减速器的传动方案在探寻轮边减速器结构方案之前，首先分析对使用于微型电动汽车电动轮模块的轮边减速器的要求。鉴于微型电动轿车在动力性能上的要求以及整车布置情况，可以大致对此轮边减速器提出如下的设计要求：(1)从技术先进性、生产合理性和实用要求出发，正确地选择性能指标(如传动比、传动效率等)、重量和主要尺寸，提出整体设计方案，并在整体方案下对各零部件设计提供参数和设计要求；(2)要求所设计的轮边减速器结构紧凑、重量轻、安全可靠性高、造型美观、维修方便、运动协调等；(3)零部件布置合理，方便制动器、悬架、转向拉杆、横向稳定杆等与减速器相匹配零部件的设计与安装；(4)具有较强的抗冲击和抗振动的能力，运动较平稳14。在常见的机械传动中，可以作为减速传动的传动型式有：齿轮传动、涡轮蜗杆传动、带传动、链传动、液力传动以及一些特殊的连杆机构等。而涡轮蜗杆传动是垂直方向的传动，对于驱动电机的布置以及轮毂空间的利用都极为不利；从传动效果来看，液力传动装置(如液力耦合器)是能够实现轮边减速要求的，并且能实现无级变速，但是液力传动不仅需要与动力机有很好的匹配，同时还要配备相应的供油、冷却和操作控制系统，这使减速系统变得复杂，不可取。而齿轮传动具有其传动可靠、传动效率高、所占空间小等优点，而成为轮边减速装置的一种理想选择。齿轮传动应用于轮边减速装置，其工程实例已经很广泛。其中普通圆柱齿轮式轮边减速器是由一对圆柱齿轮构成，可以将主动齿轮置于从动齿轮的垂直上方或者将主动齿轮置于从动齿轮的垂直下方等两种方案。第一种方案可以提高汽车的离地间隙，某些双层公交车，为了降低汽车的质心高度和车厢的地板高度，提高汽车的稳定性和乘客上下车的方便性，便将圆柱齿轮减速器的主动轮置于从动轮的下方。普通圆柱齿轮轮边减速器结构型式简单，零部件少，但是如果将其作为微型电动汽车电动轮减速装置，其不足之处很明显：为了保证传动比，即使将驱动电机输出轴端的齿轮直径尽量减小，但是与之啮合的齿轮的直径仍然较大，如果将驱动电机轴置于轮毂从动齿轮上方，则会使驱动电机质心位置升高，不利于汽车的稳定性；相反地，如果将驱动电机轴置于轮毂从动齿轮下方，由于电动汽车车轮直径较小，就必然会使电机的离地间隙较小很多，从而降低了汽车的通过性。这都不是理想的设计目标14。而齿轮减速传动的另一种型式行星齿轮传动，则很适合于如前所述的设计要求。其依据是行星齿轮传动有如下主要特点：(1)结构紧凑、重量轻、体积小。由于行星齿轮传动具有功率分流和动轴线的运动特性，而且各中心轮成共轴线式的传动，以及合理地应用内啮合。因此，可使其结构非常紧凑。由于在中心轮的周围均匀地分布着数个行星轮来共同分担载荷，故使得每个齿轮受到的载荷较小，所以，可采用较小的模数。此外，在结构上充分采用了内啮合承载能力大和内齿圈本身的可容体积，从而有利于缩小其外廓尺寸，使其结构紧凑、重量轻，而承载能力却很大。一般，行星齿轮传动的外廓尺寸和重量约为普通齿轮传动的1/21/6；(2)传动比较大。只需要选择适当的行星传动的类型及配齿方案，便可以用少数几个齿轮而得到很大的传动比。应该指出，即使在其传动比很大时，仍然可保持结构紧凑、重量轻的优点;(3)传动效率高。由于行星齿轮传动的对称性，即它具有数个均匀分布的行星轮，使得作用于中心轮和转臂轴承中的反作用力能相互平衡，从而有利于提高传动效率。在传动类型选择适当、结构布置合理的情况下，其效率可以达到0.970.99;(4)运动平稳、抗冲击和震动的能力强，由于采用了数个相同的行星轮，均匀地分布于中心轮的周围，从而可使行星轮与转臂的惯性力相互平衡。同时，也使参与啮合的齿数增多，故行星齿轮传动的运动平稳，抵抗冲击和震动的能力强，工作较可靠。虽然行星齿轮传动需要优质材料、结构复杂、制造和安装也较困难。但是随着人们对行星齿轮传动技术进一步深入地了解和掌握，以及对国外行星齿轮传动技术的引进和消化吸收，从而使其传动结构和均载方式都不断完善，同时生产工艺水平也不断提高。因此，对于它的制造安装问题，目前已不再视为一件困难的事情。实践表明，在具有中等技术水平的工厂也是完全可以制造出比较好的行星齿轮机构的。从以上论述可以看出，无论是从传动型式上，还是从制造加工的可操作性上，行星齿轮作为此减速驱动型电动轮的减速器都是可行的。因此轮边减速器采用行星齿轮传动结构。行星齿轮传动的类型很多，分类方法也不少。国内主要采用的是前苏联B.H库的略夫采夫提出的按照行星齿轮传动机构的基本构件分类的方式。把行星齿轮传动的基本代号设为：K中心轮，H转臂，v输出轴。行星齿轮的分类有：2KH、3K和KHV三种基本形式，而其他结构型式的行星齿轮传动大都是以上三种结构的演化型式或组合形式。同时，2KH型行星齿轮结构具有制造简单、安装方便、外形尺寸小，重量轻、传动效率高等特点，虽然3K及KHV型也有传动比大、效率高等特点，但考虑到外形尺寸、重量以及制造的难易程度等因素，在此设计中选择2KH型行星齿轮结构作为轮边减速器的传动形式。再综合考虑2K-H型传动中不同传递方案的优缺点，在此设计中采用NGW(即2KH(A)型负号机构，因为NGW型行星齿轮传动除具有一切2KH型行星齿轮传动的特点，并且传动比不受限制、不受工作制度和使用功率的限制。所谓2KH负号机构，即指当转臂固定时，行星齿轮的中心轮与外齿圈的转向相反，或者表示为转臂固定时的传动比iH0。在微型电动汽车上，由于结构紧凑，因此空间对于轮边减速器的设计是一个限制因素，也因此在此设计中选择单排圆柱行星齿轮减速器是较理想的型式。单排圆柱行星齿轮减速器有如图 2.4的三种结构方案。该分类方式主要是依据行星齿轮机构中何为主动件、何为从动件和以及何为固定件。 (a) (b) (c)1.中心轮; 2.齿圈; 3.转臂; 4.行星轮; 5.半轴; 6.桥壳; 7.驱动车轮图 2.4 单排圆柱行星齿轮式轮边减速器的机构方案简图各种单排圆柱行星齿轮传动，都能够起到减速效果。但是为了体现减速型电动轮的优势，降低对驱动电机的要求并充分利用电机的性能，所以其减速比不能太低，总合考虑轮毂驱动电机的转速、体积、质量与电动汽车行使速度的关系，如将减速比选定在=4-6左右，则是比较合理的，在满足汽车行驶要求的同时也能选择到合适的驱动电动机。现在从减速比入手，分析各种单排圆柱齿轮传动是否满足减速比要求。所谓行星齿轮机构的传动比，和普通齿轮机构一样，是指该轮系中输入构件的角速度(或转速)与输出机构角速度(或者转速)之比。确定行星齿轮机构的传动比时，既要确定其传动比的大小，又要确定输入构件和输出构件之间的转向关系，即两构件的回转方向是相同还是相反。对于由圆柱齿轮组成的定轴轮系，它的传动比等于其输入齿轮的角速度(或转速)与输出齿轮的角速度(或转速)之比，且等于其输入、输出齿轮之间所有各对齿轮中的从动轮齿数的乘积与所有各对齿轮中的主动轮齿数的乘积之比；即定轴轮系的传动比计算公式为：（2.1）式中：、定轴轮系中输入轮、输出轮的角速，rads；、定轴轮系中输入轮、输出轮的转速，rmin；m定轴轮系中外啮合齿轮的对数。由上式可以看出，如果的为正值，则表示输出轮B与输入轮A的回转方向相同；如果为负值，则表示输出轮B与输入轮A的回转方向相反。根据传动方案简图求其传动比和其基本构件的角速度，或根据给定的传动比来求各轮的齿数，这就是行星传动机构运动学的主要研究任务。在本设计中，传动比的设定考虑了以下因素：行星齿轮减速装置的配齿原理、电动汽车行使情况、轮毂电动机的特性参数、轮边减速器的体积最小目标下的优化等。对于行星传动机构传动比的计算方法，通常有两大类：(1)由转臂固定法和力矩法等组成的分析法；(2)由速度图解法和矢量法等组成的图解法。在本文中采用应用较方便的转臂固定法。转臂固定法又称为转化机构法或相对速度法。这种传动比计算方法的特点是：根据相对运动原理，如果给整个行星机构加上一个与转臂日的角速度()大小相等、方向相反的公共角速度(一)，则行星机构中各构件之间的相对动关系仍然保持不变。但是，原来以角速度运动的转臂H变为静止不动的构件。于是，该行星齿轮机构便转化为一般的定轴轮系情况。这种方法的关键在于根据相对运动原理，将原来以角速度运动的转臂H变为固定不动的构件。下面我们定义一些计算符号。设定中心轮为a，行星轮为g，内齿圈为b，转臂为H，表示中心轮a相对于转臂H的相对角速度与内齿圈b相对于转臂H的相对角速度之比值，即。对于2KH(A)型传动的相对传动比（2.2）式中：P一齿圈b与中心轮a的齿数比，即，称为2K-H(A)型的参数，一般，取P=28。同理有将上两式相加可得：所以当内齿圈固定，即=0，中心轮a输入，转臂H输出时，根据公式，可得型行星传动的传动比为：（2.3）同理，当转臂固定，即=0，中心轮a输入，内齿圈b输出时，可得行星传动的传动比为：（2.4）当中心轮固定，即，内齿圈b输入，转臂H输出时，可得型行星传动的传动比：（2.5）考虑电动汽车轮毂电动机的输出功率、输出转矩等特性与电动汽车行使性能要求之间的关系，初将电动汽车轮边减速器的传动比设定为=5。对于图 2.4的结构(c)，其传动比为式(2.5)所示，因为2K-H(A)型行星齿轮机构的特征参数P一般取P=28。因而传动比=1.1251.5，此传动比下，对轮毂电动机的功率、尤其是转矩特性要求较高，必须要求轮毂电动机的所能提供的转矩变化范围很宽，方可满足电动车在不同工况行使时对输入转矩的要求，这些要求对于电动机的设计和制造都是不合理的，即减速器因传动比过小起不到减速器应有的效果。因此在此摈弃图 2.4 (C)所示的结构。对于图 2.4 (a)和(b)所示的结构，从传动比这个因素来看，两种结构都是可选的。但是(b)方案传动比(式(2.3)是(a)方案(式(2.4)传动比的倍，增加传动比对于轮毂电动机的性能特性有利。因为在选取轮毂电动机时，在一定范围内尽量选取额定转速高的有利。电机的额定功率给定后，若额定转速高一些，体积就会小一些，耗材(铜线和磁体)也会少一些，而效率还可以更高一些。由于电动汽车的设计行使速度较低，较大的减速比更适合高转速的电动机。同时也能降低电动机的转矩变化宽度，从而降低对轮毂电动机的性能要求。以上仅是从传动比比较，作者在设计初期以结构(a)为轮边减速器的减速方案，对轮边减速器进行了尝试行设计，即采用中心轮输入、行星架固定、内齿圈输出的行星齿轮传动形式。将电动机的外壳与行星架固定在一起，电动机输出轴通过花键与中心轮传动轴相联接，内齿圈、制动盘通过螺栓与轮毂上的隔板相固结，其截面如图 2.5轮辋外侧装配弧形板，对轮辋内部的减速器零部件其保护作用。图 2.5轮边减速器结构方案一这种结构方案具有如下优点：(1)具有合适的传动比。作者按照电动汽车的基本参数及要求，所设计的这套结构具有i=4的传动比，对于微型电动汽车较为合适。(2)节省传动空间。结构简单，充分利用了车轮的内部空间，这对于电动机以及悬架的布置空间有利。(3)重量降低。由于省去了行星减速器桥壳，减少了零部件个数、减轻了重量，对于减小非簧载质量有利。同时，本设计方案中也存在一些不足之处：(1)轮辋需要定制。由于轮边减速器与轮辋的特殊联接形式，因此需要按照此设计方案定制轮辋。而在汽车设计中，轮辋常作为标准件选用，尤其是对单件设计而言。(2)对轮毂的支撑刚度和强度要求较高。由于传动方式的限制，为了能为行星齿轮传动部分提供安装空间，因此只能将轮辋的宽度增加。同时，固定不动的转臂是通过轴承与轮辐相联接的，从而对轮辋及轮辐的支撑刚度和强度要求较高。(3)轮侧弧形板安装困难。为了密封行星齿轮传动装置，因此只能在车轮外侧添加辐板，这在安装上也会产生较复杂的结构。而结构(b)在满足减速要求的同时，其支承情况也较方案(a)合理，轮辐固连桥壳通过轴承支撑在行星减速器的桥壳上，将卡钳和悬架的支点设计在行星减速器的桥壳上，这有利于简化结构。通过以上的对比，得出的结论是：结构图 2.4 (b)更适合于本文的结构设计。即以行星齿轮传动作为微型电动汽车轮边减速器的减速连主体，且行星传动系采用图 2.4 (b)所示的中心轮为主动件、行星轮为从动件、齿圈固定的形式。这种结构方案具有如下优点：(1)具有合适的传动比。作者按照电动汽车的基本参数及要求，所设计的这套结构具有i=4的传动比，对于微型电动汽车较为合适。(2)节省传动空间。结构简单，充分利用了车轮的内部空间，这对于电动机以及悬架的布置空间有利。(3)重量降低。由于省去了行星减速器桥壳，减少了零部件个数、减轻了重量，对于减小非簧载质量有利。同时，本设计方案中也存在一些不足之处：(1)轮辋需要定制。由于轮边减速器与轮辋的特殊联接形式，因此需要按照此设计方案定制轮辋。而在汽车设计中，轮辋常作为标准件选用，尤其是对单件设计而言。(2)对轮毂的支撑刚度和强度要求较高。由于传动方式的限制，为了能为行星齿轮传动部分提供安装空间，因此只能将轮辋的宽度增加。同时，固定不动的转臂是通过轴承与轮辐相联接的，从而对轮辋及轮辐的支撑刚度和强度要求较高。(3)轮侧弧形板安装困难。为了密封行星齿轮传动装置，因此只能在车轮外侧添加辐板，这在安装上也会产生较复杂的结构。而结构(b)在满足减速要求的同时，其支承情况也较方案(a)合理，轮辐固连桥壳通过轴承支撑在行星减速器的桥壳上，将卡钳和悬架的支点设计在行星减速器的桥壳上，这有利于简化结构。通过以上的对比，得出的结论是：结构图 2.4 (b)更适合于本文的结构设计。即以行星齿轮传动作为微型电动汽车轮边减速器的减速连主体，且行星传动系采用图 2.4 (b)所示的中心轮为主动件、行星轮为从动件、齿圈固定的形式。2.3 本章小结本章主要完成的内容是归类并比较了适用于轮边减速器的传动形式，在方案对比论证中找到了合理的设计方案。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3.1.1 整车性能要求微型电动车的原始性能参数：1)整车满载质量：1000kg2)最高车速： 60kmh3)最大爬坡度：204)0一30kmh加速时间：不大于8秒5）车轮半径R：275mra6）减速比i：53.1.2 驱动电机参数计算(两轮驱动)(1)按最大爬坡度要求估算电机峰值转矩以l0kmh的时速爬20的最大坡度时，电机应满足如下转矩要求：（3.1）式中R代表轮胎半径，F代表计算所得阻力。克服阻力所需要的功率：（3.2）取Mmax=60Nm。此时单个电机需提供大于5960.52=2980W的功率。(2)电机额定功率估算设汽车以V(kmh)的时速行驶作为电机额定工况，地面滚动阻力：，又因电机内阻随着转速的提高而增大，所以滚动阻力要比此计算值大，计算后取取值250N，则滚动阻力为：（3.3）设V=30 kmh，轮毂电机扭矩：（3.4）克服阻力所需要的功率：（3.5）轮毂电机额定功率：Po=2366672=118334W。为保证安全性留有余量，取额定功率：Po=1500W。电动汽车正常工况下的车速为30kmh。额定转矩Mo=Pw=150030=50Nm。故电机额定转矩为。（3）按汽车加速性要求估算电机峰值功率设汽车在秒内，启动加速到时速 (kmh)，则其加速惯性力为（N）（3.6）加速期间的行驶总阻力为（N）（3.7）行驶所需的功率需求为（W）（3.8）电机转矩为（Nm）（3.9）电机功率为（W）（3.10）设秒，则(N) （3.11）（W）（3.12）故电机峰值功率应大于5523.5W，可取。（4）最高车速下的电机功率校验设最高车速为，则此时的风阻为（3.13）地面滚动阻力，此时电机转速较高，内阻增大，所以滚动阻力要比此计算值大，取与额定功率计算中相同的值。总阻力为：（3.14）轮边力矩：M=F20275 （3.15）轮边所需总功率为：（3.16）轮毂电机功率：（3.17）设=60kmh。此时，=386N，M=53Nm，P=64332=3216W1的行星齿轮传动，除了应满足同心条件和邻接条件外，其余各轮的齿数还必须满足安装条件，对于本论文中的2Z-X(A)型行星齿轮传动而言，其安装条件为：两中心轮a和b的齿数和(za+zb)应为行星轮数np的倍数。综合考虑上述情况，当中心距一定时，齿数取多，则重合度增大，改善了传动的平稳性。同时，齿数多则模数小、齿项圆直径小，可使滑动比减小，因此磨损小、胶合的危险性也小；并且又能减少金属的切削量，节省材料，降低N-v成本。但是齿数增多则模数减少，轮齿的抗弯强度降低，因此，在满足抗弯强度的条件下，宜取较多的齿数。根据上述条件，根据文献33，本文确定的各个数据如下： =19，=29，=77。故而，传动比=5.05263。3.2.2 齿轮受力分析和强度设计计算小齿轮选择材料为40Gr(调质)，硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢(调质)，硬度为240HBS。工作寿命63008601450=1.2x109次电机输出轴额定扭矩为：To=10Nm电机输出轴最大扭矩为：Tmax=60Nm中心轮每个功率分流上所承受的转矩为=3.33Nm按齿面接触强度初算小齿轮分度圆直径d1 （3.21）式中：Kd一算式系数，对于钢对钢配对的齿轮副，直齿轮传动Kd=768。KA一使用系数，由文献17结合实际工况，表67查得KA=1.5。一综合系数，由文献17，表65查得=2.2。一计算齿轮强度的行星轮载荷分布不均匀系数，由文献17，,图7-9查得=1.45。齿宽系数，由文献18，表107查得=0.6。u齿数比，即=1.47。一试验齿轮的接触疲劳强度，由文献17，表613查得700MPa其中a轮选择45 Gr(调质)，c轮选择45钢(调质)。且齿轮材料和热处理均达到中等要求。计算得:d1=34.55mm结合系统结构需要，我们取d1=38mm。 (2)按齿根弯曲强度初算齿轮的模数m齿轮模数m的初算公式为：（3.22）式中：Km一算式系数，由文献17对于直齿轮传动，km=1.2l。KA一使用系数，由文献33，表67查得KA=1.5。KFp一计算弯曲强度的行星轮间载荷分布不均匀系数：KFp=1+1.5(KHp-1)=1.675KFE一综合系数，由文献17，表65查得KFE=1.9。YFa1一小齿轮齿型系数，由文献18，表105查得YFa1=2.85。一齿宽系数，由文献18，表107查得=0.6。一试验齿轮的弯曲疲劳强度，由文献17表628，结合和2中较小的，得=300MPa。计算得：m=1.1。考虑到汽车行驶的不同工况，为了使其具有足够的弯曲疲劳极限以及合适的接触疲劳强度，我们取m=2。 3.2.3 齿面接触强度的校核计算(1)齿面接触疲劳强度的校核计算（3.23）（3.24）式中：一使用系数，由文献17，表67查得=1.5。一动载系数，由文献17，表66查得=1.2。一计算接触强度的齿向载荷分布系数，由于本设计中的内齿轮宽度与行星轮分度圆直径的比值小于l，故 =1。一计算接触强度的齿间载荷分配系数，由文献17，表69查得=1.0。一计算接触强度的行星轮间载荷分配不均匀系数，由文献17，可取。一小齿轮分度圆直径。Ft一端面内分度圆上的名义切向力。b一工作齿宽，b=d=22.8mm。u-齿数比，即u=1.47。ZH一节点区域系数，由文献17，公式661算得ZH=2.5。ZE一弹性系数，由文献17，表610查得，ZE=189.8。Zr一重合度系数，由由文献17，式663计算得Zr=1.15。一螺旋角系数，对于直齿轮，=1。计算得：317.89Mpa512.12Mpa许用接触应力（3.25）式中：一试验齿轮的接触疲劳极限，由文献17，表613查得=700MPa。一计算接触强度的最小安全系数，由文献17，表6-10查得，=1.25。一计算接触强度的寿命系数，由文献17，图616查得，=0.93。一润滑剂系数。一速度系数。一粗糙度系数。为了简化计算，按照文献17的建议，取=0.92。一工作硬化系数，由文献17，图620查得，=1.12。一接触强度计算的尺寸系数，由文献17，表615查得，=1.0。计算得=536Mpa齿根弯曲疲劳强度的校核计算（3.26）（3.27）式中:意义同前。一计算弯曲强度的齿向载荷分布系数，由文献17，式673，有=l。一计算弯曲疲劳强度的齿间载荷分配系数，。一计算弯曲强度的行星轮间载荷分配不均匀系数，。一齿根应力的基本值，对大小齿轮应分别计算。一载荷作用于齿顶时的齿形系数，由文献18，表105查得=2.85，=2.53。一载荷作用于齿顶时的应力修正系数，由文献18，表105查得1.54，= 1.62。一计算弯曲强度的重合度系数，由文献17，式675，有=1。一计算弯曲强度的螺旋角系数，由文献17，式676，有=1。计算得：对于小齿轮，16.84MPa。30.21MPa。对于大齿轮，15.73MPa。28.30MPa。许用齿根应力为（3.28）一试验齿轮的弯曲疲劳极限。大齿轮 =196MPa，小齿轮 =300MPa。一试验齿轮的应力修正系数，对于大小齿轮，均有=2.0。一弯曲强度计算的寿命系数。大齿轮=0.93，小齿轮=0.90。一弯曲强度计算的尺寸系数，由文献18，表617查得，对于大小齿轮均有 =1.0。一相对齿根圆角敏感度系数，由文献18，图633粗略估算对于大小齿轮均有=1。一相对齿根表面状况系数，由文献18，表618粗略估算对于大小齿轮均有 =1.12。计算得：大齿轮=125MPa，小齿轮=378MPa。参考前面的计算，弯曲强度满足设计要求。3.2.4 其他相关零部件的设计计算(1)电机输出轴平键的计算结合设计的实际，本文选用平头平键联接，规格为6x6x12。强度校核：对于采用常见的材料组合和按标准选取尺寸的普通平键联接(静联接)，其主要失效形式是工作面被压溃。除非有严重过载，一般不会出现键的剪断。因此一般只按照挤压应力进行强度校核计算。工作面上的应力为：（3.29）式中：一传递的扭矩，因为车辆要经常的停车，启动，故本计算用电机的最大扭矩计算，=60Nm。一键与轮毂键槽的接触高度，=0.3mm。一键的工作长度，=20mm。一轴的直径，=20mm。计算得：=100MPa。由文献18，表62，设计满足要求。(2)半轴的设计计算半轴的主要尺寸是它的直径，设计与计算时首先应合理的确定其计算载荷。半轴的计算应考虑到以下三种可能的载荷工况：纵向力X2，(驱动力或制动力)最大时()，附着系数取0.8，没有侧向力作用。侧向力最大时，其最大值发生在侧滑时，为，侧滑时轮胎与地面的侧向滑动系数在计算中取1.0，没有纵向力作用18。垂向力最大时，这发生在汽车以可能的高速通过不平路面时，其值为，为动载荷系数，这时没有纵向力和侧向力作用。由于车轮承受的纵向力Z，侧向力K值的大小受车轮与地面最大附着力的限制，即有（3.30）故纵向力最大是不会有侧向力作用，侧向力最大是不会有纵向力作用。全浮式半轴的设计计算时，纵向力按照最大附着系数计算，即对于驱动车轮来说，按照驱动电机折算到轮边的转矩计算：或（3.31）式中：一驱动电机的最大转矩(由于车辆要经常性的停车启动，故我们这里计算时采用电机的最大转矩值)。=60Nm。一电机到轮边的传动效率。由文献机械原理p383，=0.98。一减速器传动比。=5.0526。一车轮滚动半径。=0.275m计算得：或=1089N。故轮边计算转矩为294Nm半轴材料选取45#钢，安全系数1.5，则其扭转许用应力可取=490588MPa。结合结构设计，校核过程如下：=358.88MPa故满足设计要求。(3)半轴花键挤压应力的校核本设计选用30度标准压力角渐开线平底花键联接。（3.32）式中：一载荷分配不均匀系数，与齿数的多少有关，由文献18P107，取0.8。z一花键的齿数，设计中取20。一齿的工作长度，=20mm。h一花键齿侧面的工作高度，h=m=1.5mm。一花键的平均直径，。由文献18，表63查得，=100140MPa计算得：=93.75MPa满足要求。(4)行星齿轮销的校核计算图 3.1给出了销的受力简图：图 3.1销钉受力示意图图中：一销受的剪切力。一太阳轮作用于行星轮的齿面切向力。一壳体作用于行星轮的齿面切向力。故，销钉所受剪切力为：（3.33）计算得：=15.3Mpa查表的其许用剪切应力为80MPa，故销的设计满足要求。式中：一电机最大输出扭矩(由于车辆要求经常性的启动，故我们用最大值计算)，这里取60Nm。一销外径。一销内径。(5)行星齿轮轴承的校核根据结构要求，我们选取型号为1000804的深沟球轴承。已知电机的额定转速为1450rpm，额定转矩为10Nm，额定功率为1.5KW，通过减速比，折算到轴承上的相关参数为：轴承的径向载荷=175N。由减速器的结构我们知道，轴向载荷在这里可以忽略不计。轴承转速为760rpm，预期寿命为6000h。故轴承计算时的当量载荷为：。轴承当量动载荷：（3.34）而我们所选的轴承的当量动载荷为2650N，可见根据结构上的需要而选择的轴承是满足要求的。(6)减速器桥壳的设计计算轮边减速器的桥壳在轮边减速器中起着至关重要的作用。桥壳将作为内齿圈、主支承轴承的支承件，且与内齿圈、弹性销一起构成行星轮系的均载装置，驱动电动机、悬架、转向拉或横向稳定杆、制动卡钳等装置都是固结在桥壳上的还起着存储润滑油的作用。如图 3.2所示，桥壳外部设计了分别与车辆悬架、制动钳、转向拉杆或者稳定杆相联接的凸缘部A、B、C同时左右两侧的减速器桥壳采用相同的型坯，这为加工制造提供了方便、降低了制造费用。桥壳凸缘B可用于制动钳安装，由于设计了联接板，则只需要改变联接板结构就可以实现减速器桥壳与不同型式制动钳的安装，这也使得轮边减速器的加工制造更简单、造价更低。图 3.2轮边减速器桥壳外形轮廓图3.3 轮边减速器的润滑减速器在运转过程中，发生点蚀、轮齿折断、胶合等失效故障，通常是由于润滑油膜被破坏、接触温度的升高以及润滑油中存在磨粒等原因，使得齿轮出现微观可视点蚀、宏观可视点蚀、胶合以及微磨损等失效问题，从而造成减速器不能正常工作18。同时，润滑还能够起到防锈的作用。所以，在设计中需要提出减速器的润滑方案。通常，闭式齿轮传动的润滑方式有浸油润滑和喷油润滑两种，一般根据齿轮的圆周速度来定采用哪种润滑方式。一般来说，当齿轮的圆周速度小于12ms时，常将齿轮浸入油池进行润滑。由于行星齿轮传动系统的转速较低，且齿轮的半径较小，中心轮的圆周速度只有2.28m/s，因此采用浸油润滑，为了减少润滑油更换次数，适当地增加齿轮浸油深度，使其在l020mm之间。同时由于所设计的行星齿轮传动系统所承受的载荷较低，所以采用中载荷工业齿轮油7。为了防止润滑油外泄，需要在电动机与减速器桥壳的配合面上增加l2mm的密封圈。3.4 轮边减速器零部件之间的装配关系为了使制动卡钳、车轮轮毂、主轴承等零部件便于安装，在设计中还引入了轮毂支承件。通过轮毂支承件解决车轮轮毂、制动盘、主轴承等零部件的安装问题11。轮边减速器的总装配图如图 3.3所示。此结构为全浮式半轴型断开式驱动桥，承载合理。采用行星轮系减速装置，以行星轮系的中心轮输入，行星架输出的传动方式，较好地达到了电动汽车的性能要求。同时，电动汽车悬架、制动装置、转向拉杆以及横向稳定杆的安装，常受到安装位置以及空间的制约，本设计较好地解决了以上装置的安装问题5。所开发的轮边减速器具有重量轻、结构紧奏、传动比高的特点。1传动半轴2电机轴3中心轮4行星轮5支承销轴6轴承7轮边驱动电机8齿圈9定位销10桥壳11联接板12制动钳13制动盘14轮毂支承件15螺栓16限位螺母17轴端挡板18轴承19限位挡板20螺栓21轮辋图 3.3电动汽车断开式驱动桥轮边减速器剖面结构示意图3.5 本章小结本章主要完成的内容：本章围绕轮边驱动方案的参数确定与设计，根据整车性能参数要求，计算了两轮驱动时单个驱动电机所需的性能参数，给出了详细的结果，对轮边驱动的相关零件进行了设计校核。探讨了轮边减速器的润滑方式。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为了使行星轮间载荷分布均匀，以提高行星齿轮传动的承载能力，在设计行星齿轮传动时，一般应设法采取行星轮间载荷分布均匀措施。从而，有效地降低了行星齿轮传动的制造精度和较容易装配，且使行星齿轮传动输入的功率能通过所有的行星轮进行传递，即可进行功率分流。根据该机构的功用和工作情况，通常可采用基本构件浮动的均载机构，以及聚用弹性件和弹性支撑的均载措施。(1)中心轮a浮动：中心轮a通过齿轮联轴器与电机输入轴相连接。当输入轴上施加力矩时，中心轮a与3个行星轮啮台，各齿轮副的啮合处便产生啮合作用力。若行星轮各轴心在圆周上是匀称地布置的，由于齿轮联轴器对中心轮a在径向上的自动补偿作用，最终可使各啮合作用力相等，且组成等边的力三角形，而各力形成的力矩与外力矩平衡，即使各行星轮间的载荷分布均匀。故在此情况下，其载荷分布不均匀系数KP的值等于l。由于中心轮a的体积小、质量小，结构简单，浮动灵活；与其连接的均载机构较容易制造且便丁安装，故使中心轮a浮动的方法已获得了较广泛的应用。尤其是当行星轮数np=3应用于中、低速行星传动时，其均载效果更好。若采用双齿联轴器作为均载机构，允许被连接轴线有一定的径向位移和角位移，其浮动效果好。图 4.1 弹性支承匀载 (2)采用弹性支承均载：采用弹性套销将内齿轮连接于箱体上，或采用弹性尼龙套与行星轮的心轴相配合。当载荷只作用于某一个行星轮时，这个较大的载荷使该行星轮的弹性支承，或通过该行星轮使内齿轮的弹性支撑产生相应的弹性变形，而补偿了误差的影响，则可使中心轮a与各行星轮均接触，各行星轮与内齿轮也都接触。从而，使各行星轮间的载荷分布均匀。其优点是零件数量较少，减振性能好；但零件的制造精度要求高，弹性件的结构尺寸应合理选取。4.2 行星齿轮传动的齿轮结构设计在行星齿轮传动的啮合参数和儿何尺寸的计算工作完成之后，就应该进行行星齿轮传动的结构设计。在绘制行星齿轮传动的结构草图时，应注意处理好各构件之间的连接关系，安排好各构件的支承结构以及匀载机构的设置。(1)中心轮根据NW型行星传动的工作特点、传递功率的大小和转速的高低情况，对其进行具体的结构设计。首先应确定中心轮a的结构，因为它的直径d较小，所以轮a应该采用齿轮轴的结构型式即将中心轮a与输入轴连成一个整体。且按该行星传动的输入功率P和转速n初步估算输入轴的直径dn，同时进行轴的结构设计。为了便于轴上零件的装拆，通常将轴制成阶梯形。总之，在满足使用要求的情况下，轴的形状和尺寸应力求简单，以便于加工制造。中心轮a可以安装在其本身轴的两个支撑位置的中间，也可以安装在轴的一端，形成悬臂安装。在行星轮数np=3的行星齿轮传动中，由于各齿轮副的啮合力呈轴线对称作用，而且无径向载荷；因此对于悬臂布置的中心轮a也不会引起沿齿宽方向上的载荷集中现象。图 4.2太阳轮UG模型在行星齿轮传动中，内齿中心轮（即内齿轮）的结构主要与其安装方式和所采用的均载机构的结构型式等有关，同时还应考虑到内齿轮的加工工艺性和装配等问题。通常，内齿轮可以做成一个环形齿圈，故又可将内齿中心轮称为内齿圈。在一些较重要的行星齿轮传动中，固定的内齿圈可以用凸缘和铰制用紧定螺钉、销钉或键在其圆周方向上加以固定。对于旋转的或固定的内齿轮，还可以将其支撑薄壁圆筒结构，以增加内齿轮本身的柔性，则可以得到缓和冲击和使行星轮间载荷分配均匀的良好效果。图 4.3 太阳轮齿圈UG模型在NGW型和NW型行星传动中，中心轮a的输入轴端用向心球轴承安装在箱体上，另一轴端借助于向心球轴承或滚针轴承插入支承在输入的转臂内，当中心轮a浮动时，它的轴与浮动齿轮联轴器的外齿半连轴套制成为一体或相连接。图 4.4 带有齿轮联轴器的太阳轮UG模型在行星齿轮传动中，当中心轮a不浮动时，在轮a轴的输入端应采用两个向心球轴承，将其支承在箱体上。两个轴承的安装距离应尽可能增大些，这样有利于减轻轴承的负荷。而中心轮a轴的另一端，其轴颈直径最小，故可采用较小尺寸的向心球轴承，而支承在转臂上。图 4.5 中心轮a支承简图（2）行星轮行星轮的结构应根据行星齿轮转动的类型、承载能力的大小、行星轮转速的高低和所选用的轴承类型及其安装形式而稳定。在大多数的行星传动中，行星轮应具有内孔，以便在该内孔中安装轴承或心轴相配合，对于具有c轮和d轮组合的双联行星轮，若采用斜齿轮，可以选用c轮和d轮螺旋角想匹配的、方向相反的斜齿行星轮，以便使其轴向力减至最小值或使其轴向力等于零。如果双联行星轮的轮齿为硬齿面（HB350）,经表面淬火、渗碳或氮化，再进行磨削加工。图 4.6行星轮UG模型由行星齿轮传动的原理可知，行星轮是支承在动轴上的齿轮，即通过各类轴承将行星轮安装在转臂的动轴上。在行星齿轮传动中，一般大都采用滚动轴承的行星轮支承结构。为了减少行星齿轮传动的轴向尺寸，将使用寿命较大的滚动轴承直接装入行星轮的轮缘内是较合理的。但是，由于轴承的外圈旋转（一般情况是滚动轴承的内圈旋转），将使得滚动轴承的寿命有所降低。为了减少径向尺寸或当行星轮直径较小，可采用滚针轴承作为行星轮支承，但是由于它对轴的变形或安装误差非常敏感，故不允许内外圈的轴线倾斜。图 4.7 采用滚针轴承的行星轮UG模型（3）转臂转臂是行星齿轮传动中的一个重要构件。一个结构合理的转臂应当是外廓尺寸小，质量小，具有足够的强度和刚度，动平衡性好，能保证行星轮间的载荷分布均匀，而且应具有良好的加工和装配工艺，从而，可使行星齿轮传动具有较大的承载能力、较好的传动平稳性以及较小的振动和噪声。由于在转臂上一般安装有三个行星轮的心轴或轴承，故它的结构较复杂，制造和安装精度要求较高。尤其当转臂作为行星齿轮传动的输出基本构件时，它所承受的外转矩最大，即承受着输出转矩。图 4.8行星架UG模型在行星轮数np2的2Z-X型传动中，一般采用双侧板整体式转臂，它的刚性较好。当传动比较大时，行星轮的轴承一般应安装在行星轮的轮缘孔内，故在此情况下采用这种结构类型的转臂较合理。需要注意的是，在加工转臂时，应尽可能地提高转臂上的行星轮心轴孔的位置精度和同轴度，以减少行星轮间载荷分布的不均匀性。4.3 本章小结电动汽车轮边驱动系统的轮边减速器需要较大的减速比，而工作力矩相对于重型汽车的轮边减速器较小。行星齿轮传动具有传动比较大、结构要求紧凑、外廓尺寸较小、重量轻，传动效率较高等优点，非常适合轮边驱动系统的使用。结论本文以减速型电动轮驱动电动汽车的优势为出发点，设计了一套使减速型电动轮驱动电动汽车成为可能的减速装置。利用电动汽车的整车设计要求及结构参数，设计了满足电动汽车行驶要求的轮边减速器。该课题的研究为减速驱动型电动轮运用到电动汽车驱动领域创造了条件，促进了内转子驱动型电动轮的应用，为电动汽车的整车研发提供了有利条件。本文的主要成果可归纳为以下几点：(1)对轮边减速器的传动形式作了归类，探究了适合本设计的结构形式，即行星齿轮传动为减速主体的轮边减速器。(2)针对行星齿轮传动的轮边减速器，尝试了以中心轮输入、行星架固定、内齿圈输出的行星齿轮传动形式。(3)将以中心轮为主动件、行星轮为从动件、齿圈固定的行星减速结构运用到轮边减速器中，对其进行结构计，在设计中考虑了行星减速器的均载问题，获得了较理想的设计参数。进一步工作的方向，由于本人专业水平有限且时间仓促，研究中难免存在一些不完善之处。在当前工作的基础上，今后可以在以下方面继续展开工作：(1)为了实现轮边减速器与电动汽车的匹配，在与轮边减速器相联接的悬架及转向系统的优化分析需要更完善，例如转向系统的优化分析；(2)补充对轮边减速器桥壳的优化分析，进行满足强度及结构要求下的轻量化；(3)补充行星齿轮传动部分及轮边减速器整体动力学分析，研究振动、噪声问题。参考文献51陈清泉，孙立清电动汽车的现状和发展趋势科技导报，2005，v0123(4)：24-28张银保.汽车轮边减速器.湖北工业大学学报，2005年6月刘维信汽车设计(第1版)北京：清华大学出版社。2007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 汪振晓，李增辉.轮边差速器总成的设计.汽车科技.2008.2成大龙机械设计手册(第三版，第二卷)北京：化学工业出版社，1999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，2007余志生汽车理论北京：机械工业出版社，2000陈家瑞汽车构造(下册)北京：机械工业出版社，2006胡亚庄主编简明汽车知识词典北京：北京理工大学出版社，20011辜成林轮毂电机发展思考电机技术，2006(3)：36中国机械工程学会中国机械设计大典南昌：江西科学技术出版社，2002王望予汽车设计(第3版)北京：机械工业出版社，2000江先宝.轮边驱动系统结构方案集成设计机械设计增刊，2008，V0125 宋佑川，金国栋电动轮的类型与特点城市公路交通，20044张琴UG相关参数化设计培训教程北京：清华大学出版社2002饶振刚行星齿轮传动设计北京：化学工业出版社，20039濮良贵，纪明刚机械设计(第七版)北京：高等教育出版社，2002于学华等汽车悬架设计概念的研究噪声与振动控制，2006，(6)：77-79LEONESl0 M，FASSI l，BLANCHI G，et a1Parallel mechanisms design in a virtual prototyping environmentCProceedings of the 32”ISR：Seoui2001：19-21Ron McCoyVLrtual Prototyping：The Practical SolutionInventorDigest,MayJune 1998致谢岁月如梭，时光飞逝，还有一个月的时间，就要离开这个我学习和生活了四年的母校黑龙江工程学院，离开了培养我四年的各位老师和领导。首先要感谢指导我完成这次毕业设计的导师安永东老师，感谢他学期以来对我的辛勤指导。导师严谨的治学态度和精益求精的务实学风使我终身受益，他渊博的知识和对问题敏锐的洞察力是我终身追求的目标。感谢院系各级领导为我们提供了良好的教学设施和学习环境，使我大学四年受益匪浅。另外，还要感谢在设计过程中给予指导和帮助的其他老师和同学，特别感谢在百忙之中抽出时间为我们答辩的各位老师。同时祝愿我们的学校越办越好。附录A电动车：正在进行的绿色交通革命？随着世界上持续的能源危机，战争和石油消费以及汽车数量的增加，能源日益减少，有一天它会消失得无影无踪。石油并不是可再生资源。在石油消耗枯竭之前必须找到一种能源与之替代。随着科技的发展和社会进步，电动车的发明将会有效的缓解这一燃眉之急。电动汽车将成为理想的交通工具。面临能源成本居高不下、消费者和政府更加重视环境保护的情况下，世界汽车制造商正加大对可替代能源性混合动力汽车技术的开发投资。该技术能极大削减燃料消费，减少温室气体排放。许多人把目光投向了日本和美国的汽车制造商，关心他们开发混合动力和电池电动车的进展情况。丰田普锐斯一跃成为世界上销量最好的混合动力车。美国的新兴汽车制造商，Tesla Motors，推出了该公司首部电池电力车，名为Tesla Roadster。截至2010年底，通用汽车公司计划推出备受赞誉的Volt混合动力汽车，而克莱斯勒公司最近已经宣布同样的计划正在进行之中。目前，中国在新能源汽车的自主创新过程中，坚持了政府支持，以核心技术、关键部件和系统集成为重点的原则，确立了以混合电动汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车为“三纵”，以整车控制系统、电机驱动系统、动力蓄电池/燃料电池为“三横”的研发布局，通过产学研紧密合作，中国混合动力汽车的自主创新取得了重大进展。形成了具有完全自主知识产权的动力系统技术平台，建立了混合动力汽车技术开发体系。混合动力汽车的核心是电池（包括电池管理系统）技术。除此之外，还包括发动机技术、电机控制技术、整车控制技术等，发动机和电机之间动力的转换和衔接也是重点。从目前情况来看，中国已经建立起了混合动力汽车动力系统技术平台和产学研合作研发体系，取得了一系列突破性成果，为整车开发奠定了坚实的基础。截止到2009年1月31日，在混合动力车辆技术领域，中国知识产权局受理并公开的中国专利申请为1116件。在1116件专利申请中，发明为782件（授权为107件）、实用新型为334件。同美国、日本、中国以及和其他国家一样，欧洲的一部分国家也宣布了关于采用推广电动车的大胆的计划，包括财政激励、资助电池和电动车的研究、还有关于充电基础设施的调配分布计划。像伦敦和巴黎这样的主要城市已经宣布了电动车共享系统，而拥有大型自有车队的公共管理部门和公司需要采购电动车。与此同时，公用事业、汽车制造商、电池生产商和学者等共同参与发起了如欧盟电动汽车工作队和EpoSS欧洲技术平台的智能系统一体化等项目。协同欧洲投资银行一起，欧盟委员会已经推出了欧洲绿色汽车计划，这50亿欧元将部分地投入在电池和电动车的研究、开发、制造、以及示范项目上。这一阵活动似乎表明，电动汽车最终将是一个重大突破。但是这次，它会在这里停滞不前吗？历史告诉我们要谨慎。电动汽车早在1883年就开始生产了比内燃机汽车早52年。然而，1913年以后，内燃机的大规模商业化导致电动汽车快速下降。在过去几十年里，尝试重新引入电动汽车的努力大部分未获成功，它们仍然代表一个非常小的利基市场。电动汽车未来发展的重大问题之一是电池性能的改良速度。钗电池严重限制了电动汽车的性能，因为相比内燃机汽车，钗电池为整个汽车平添了220公斤的重量。当今的大多数客用汽车都在城市行驶，因此在通常情况下路途较短、速度较慢，所以这一问题似乎并不像欧美等其他市场那样严峻，因为那里的平均行驶路程更长，最高速度也更快。电动汽车技术的持续研发正大幅改善着汽车的性能。美国A123Systems公司，世界最大的高能钗电池生产商之一，宣布汽车每次充电后，电池能够驱动汽车行驶200公里。东芝公司最近也宣布正式推出超级充电电池，而这种电池在j分钟以内就可以充满90%的电量。但是今天，未来看起来更加光明：电池技术已经取得许多重大进展，电动车有望在未来几年内大规模重新进入市场。基于适度增长情况的假定，到2050年，电动车会在新销售额中占有超过60的比例，并构成25的全球汽车车队。不过，由于现在还有一些相关技术开发和未来消费者行为的不确定性，对未来部署规模的估计会有很大变动。电动汽车的一大好处是减少排放到大气中的温室气体。当我们计算可替代能源动力汽车技术的碳减排总量时，不仅计算机车排放的CO2总量，而且还包括机车在整个生命周期的排放数量，从发电直到燃料运输时产生的CO2排放都包含在其中。2008年8月，麦肯锡全球团队研究了北美、欧洲、中国和印度的乘用车行业。团队基于现有技术和商业运行可行性选取并研究了四种可替代能源汽车技术。他们通过与传统的消耗汽油或柴油的内燃机(ICE)汽车进行对比。改良型汽油和朱油动力汽车:传统内燃机(ycE)汽车采用了减排技术，如采用有助于引擎高效燃油的可变换阀门控制、通过降低摩擦节约燃料的低滚动阻力轮胎。改良型内燃机动力汽车在其生命周期中可能减少51%的碳排放量。全混合动力汽车:全混合动力汽车主要消耗汽油，而在加速时以电池驱动。汽车的动力来源主要依靠内燃机。再加上上述内燃机改进技术，全混合动力汽车在其生命周期中可能减少50%的碳排放量。压缩天然气(CNG)汽车:压缩天然气汽车一般被认为是采用清洁能源的车型，但在其生命周期中的碳减排空间完全取决于天然气来源天然气运输距离越远，该车型“从油井到油箱”的排放量就越。假设天然气来自当地气源，压缩天然气汽车在生命源大周期中碳减排量和混合动力汽车接近，为55%。电动汽丰:电动汽车包括插电混合动力汽车(PHEV)和电池电动汽车(BEV)。与全混合动力汽车相比，插电混合动力汽车装有更大的电池，因此使得汽车可以在没有内燃机的辅助下所行路程更远。这种汽车可以用标准插座充电，只需内燃机提供少许动力。电池电动汽车一直要电池提供动力，而不需要内燃机机制的帮助。可虑到中国依赖谋电站发电，当今的电动汽车依靠现在的内燃机技术只能够有减少19%碳排放量的空间;然而，如果在电力供应方面使能源构成更加多元化，并向可替代能源转变的话，碳减排量会增加至49%。虽然电动汽车具有零尾气排放的特点，但是，在电力生产过程中会有排放。比如说，倘若没有采用新动力汽车技术的协同行动，中国乘用车的CO2排放水平到2030年可达12亿吨。然而，我们的研究显示，中国可以通过采用各种可替代动力汽车技术实现高达45%的乘用车减排量。对比其他的动力汽车技术，电动汽车的减排空间似乎较小。全混合动力汽车的减排量可达56%，但是电动汽车只有19%的减排空间。原因是中国仍然依靠火电站提供高达85%的电量供应。但是，如果可替代能源到2030年占中国电力供应的50%，那么电动汽车的碳减排空间则可提高至49%，即大体上与其他技术的减排水平相当。原因是，中国仍然依靠火电站提供高达85%的电量供应。由此也可以衍生出电动汽车的一个另一个好处是将城市中有害的空气污染“位移”到农村地区，那里的人口暴露较低；噪音水平也较低，特别是在城市的驾驶条件。电动车的另一个主要优势是能源效率。拥有60%80%的“油箱到车轮”效率，使得电动车优于传统汽车四倍。总的来说，电动车在低速和频繁换挡的情况下显示出了强大的节能功效，这也是城市成为主要目标市场的另一个原因。电动汽车也将为软件开发商带来机遇。电力机车需要安装提示司机有关汽车重要数据状态的电子界面，包括燃料电池的使用情况、GPS导航系统的每秒更新等等。由风险投资支持的新兴公司Better Place正在开发一种名为AutOS的综合信息管理系统，该系统可以告知司机最近的电池充电站的位置以及其他信息。虽然燃料电池和其他相关技术在大幅降低CO2排放量方面前景广阔，但是其商业应用仍尚需时日。然而，投资电动汽车并不意味着汽车制造商和供应商应该停止对其他技术的研究。反而，他们应该保持一种平衡的技术组合，即将电动汽车作为近期的解决方案，而将其他技术，如燃料电池等，视为长期的解决方案。因为一旦上述技术具有商业可行性时，将会带来可观的回报。感谢其能源效率，如果发电在未来将更加环保，电动汽车将有助于温室气体的大幅减少。鉴于对气候变化进行的考虑，这可能被证明是一个重要因素。事实上，交通对欧盟的温室气体排放量需要负五分之一以上的责任，并且它是排放量不断增长的唯一部门。虽然改善内燃机仍有可能减少每公里驾驶的排放量，但要使温室气体排放减少50以上，就需要新的技术解决方案，如电动车。相对于传统的汽车，并在目前欧洲平均电力供应的基础上，电动汽车有50的更少的排放量。如果随着更多的绿色和可再生能源的使用，发电的碳强度持续下降，则可以进一步获益。电动车似乎终于到了发生重大突破的临界点，尤其是它能够在城市中提供巨大的环境效益。创新的商业模式即将到来，这必将提升消费者的接受度。然而，绿色电力供应仍存在一些障碍：昂贵的电池技术，有限的驾驶范围，和对于电动充电设施密集网络的需要。为了克服这些障碍，创新的商业模式正在发展，以便助于转变汽车运输。附录BThe Electric Car-a Green Transport Revolution In The Making?As the words continuing energy crisis, and war and oil consumption and energy car full with the amount of increase, decrease energy day by day, one day it will disappear without a trace. Oil is not living resources. Oil consumption in the net must be to find a substitute before. With the development of technology and social progress, the invention of the electric vehicles will be effective help ease the financial difficulty. Electric cars will become the ideal means of transport.Faced with high energy costs and rising consumer and government concern over the fate of the environment, the words automakers are stepping up investment in the development of alternative power train technologies that promise to substantially cut fuel consumption and reduce greenhouse gas emissions.Much attention to-date has focused on advances by Japanese and American automakers in the development of hybrid and battery electric vehicles. Toyotas, Pries has emerged as the best-selling hybrid car in the world. Tesla Motors, a US-based start-up, has launched its first battery electric vehicle, the Tesla Roadster. By the end of 2010, GM plans to launch its much-touted Volt hybrid, while Chrysler has recently announced similar plans.The Chinese government also has the National High Technology Research and Development program (863 Program) specifically listed, including hydride vehicles, including electric cars of major projects. At present, Chinas independent innovation of new energy vehicles in the components and system integration focusing on the principles established in hybrid electric vehicles, pure electric vehicles, fuel cell vehicles as a “three vertical”.Several European counters as well as U.S, china and others, have recently announced bold plans for the introduction of electric vehicles. These include fiscal incentives, funding research on batteries and electric vehicles and plans for the deployment of a charging infrastructure. Major cities such as London and paris have announced electric car-sharing systems, while public administrations and companies using large captive fleets are purchasing electric vehicles.At the same time, utilities, car manufacturers, battery producers and academics are joining forces on initiatives such as the EURELECTRIC Task Force on Electro Vehicles and Epos, the European Technology platform on Smart Systems integration. Together with the European investment Bank the European Commission has launched the European green cars initiative, with EUR 5 billion partly dedicated to the research, development and manufacturing of batteries and electric cars and to demonstration projects.This flurry of activity seems to indicate that the electric car is heading for a major breakthrough at last-but is it here to stay this time? History calls for caution, the production of electric vehicles. However, after 1913the mass commercialization of the combustion engine led to a rapid decline in electric vehicles. Attempts to reintroduce electric vehicles in past decades have for the most part been unsuccessful and they still represent a very small, niche market.One of the biggest issues facing the potential take-up of electric vehicles is the rate of improvement in the performance of electric vehicle batteries. The biggest drag on electric vehicle performance comes from the lithium-ion battery, which can add another 220 kilograms to the total weight of a car, versus an ICE-powered vehicle. Since most passenger vehicles in china today are driven in urban areas, where shorter distances and slower speeds are the norm, this may not prove to be as vexing an issue as it is n other markets such as the US or Europe, where the average driving distance and top speed are considerably longer and higher. Continued research and development into electric battery technology is generating promising improvements in performance. US-based A234Systems, one of the worlds largest producers of high-power lithium-ion batteries.Announced a battery capable of powering a car for 200 kilometers between charges. Toshiba recently announced the commercial launch of its Super Charge battery, which can be charged to 90 percent capacity in less than five minutes.Yet today the future looks brighter. A great deal of progress has been made in battery technology and electric vehicles are expected to re-enter the market on a large scale within the nest couple of years. Based on a moderate growth scenario, by 3050, electric vehicles could represent more than 60% of new sales and constitute up to 25% of the global car fleet. However, estimates of the extent of future deployment vary greatly, as there is still some uncertainty in relation to the development of technology and future consumer behavior.One of the primer benefits of electric vehicles is, of course, the reduction of Green house gases emitted into the atmosphere. Our calculation of the total carbon abatement potential of alternative power train technologies counted not only the CO2 emissions that vehicles produce, but also emissions produced through out their entire life-cycle, from the CO2 emitted during the generation of electric power through to the transportation of fuel. Over a period of 8 months in 2008, a global McKinsey team studied the passenger vehicle industries in North America, Europe, China, and India. The team examined four power train technology alternatives, chosen on the basis of existing technologies and their near-term commercial feasibility. They contrasted them to conventional internal combustion engine (ICE) vehicles that run on gasoline or diesel.Full hybrid vehicles: Running primarily on gasoline, full hybrids are powered by a battery during acceleration of the vehicle, but draw most of their power from an internal combustion engine. Full hybrids, equipped with ICE improvement technologies mentioned above, have a life-cycle carbon abatement potential of 56 percent.Compressed natural gas (CNG) vehicles: CNG vehicles are normally perceived to be a source of clean energy, but their life cycle carbon abatement potential depends wholly on the source of the gas一the greater the distance the gas needs to be transported, the higher this power trains well-to-tank emissions. CNG cars rank close to hybrids in their life-cycle carbon abatement potential at 55 percent, assuming the gas comes from local sources.Electric vehicles: Electric vehicles include plug-in hybrid vehicles (PHEV) and battery electric vehicles (BEV). Compared with full hybrids, plug-in hybrid vehicles contain a much bigger battery that can power the vehicle for a longer distance without the aid of an internal combustion engine, can be recharged by plugging them into standard electric sockets, and derive a smaller proportion of their propulsion from the internal combustion engine. Can be recharged by plugging them into standard electric sockets, and der

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