基于Solidworks电动汽车整体传动方案设计
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摘 要
在众多制图软件中，Solidworks软件已成为研究和开发的热点，逐渐成为一种趋势。在Solidworks环境中，通过产品、部件和零件之间的参数关系，运用一种基于装配约束参数化设计方法实现各部件的参数化建模，阐述了这种参数化设计方法中的关键技术，包括产品结构的划分、关联设计、尺寸分析、基于布局草图的设计和方程式的添加；运用参数化设计的方法构建一个Solidworks部件库。采用这用方法，有利于产品的修改，提高设计效率。本文在参阅了国内外众多对参数化设计的文献基础上，以电动汽车整体传动方案为例，进一步探讨了它的发展和过程。让设计人员从繁琐的绘图工作中解脱出来，集中精力选择和优化设计参数，提高产品质量，缩短产品设计周期。
从世界范围来看，我国电动汽车的研制与国外发达国家几乎站在同一起跑线上目前，整车方面已初步形成产品开发的系统配套、管理机制和团队组合，纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车样车均已实现，关键零部件、燃料电池发动机已形成系统，高功率镍氢电池、锂离子电池性能有了较大提高，多能源控制系统初步形成。撰写本文的主要目的在于加深自己对电动汽车的认识，同时让更多的人了解新能源与电动汽车，而且广大风华正茂的同志若对电动汽车有兴趣，有能力，也可以为我国或者为世界汽车能源贡献出自己的价值。即便我国的电动汽车产业取得了很多进步，但是在当今如此严峻的形势下，在能源和环境的双重危机还未解决之前，依然需要继续努力奋斗，特别是肩负着祖国未来发展重任的当代大学生，更应该背负起这个伟大的使命与责任。
关键词: Solidworks; 参数化设计；部件库；电动汽车
Abstract
In many drawing software, Solidworks software has become a hot research and development, and gradually become a trend. In Solidworks environment, through the parameter relationships between products, components and parts, the use of a parametric modeling of the components based on the parametric design method of assembly constraints, this paper expounds the parametric design method of the key technologies, including product structure of the division, the related design, size analysis, based on the sketch layout design and equations to add; use of parametric design method to construct a Solidworks component library. By using this method, it is advantageous to the modification of the product and improve the design efficiency. In this paper, a large number of domestic and foreign literature on the design of the literature based on the electric vehicle as an example, to further explore its development and process. Let the design personnel from the tedious drawing work, concentrate on the choice and optimization of design parameters, improve product quality, shorten the product design cycle.
On a world scale, the development of electric cars in our country and the developed countries almost standing on the same starting line at present, the vehicle has already initially formed product development system, management mechanism and the team combination, pure electric vehicles, hybrid vehicles, fuel cell vehicle prototypes have been implemented, the key parts, fuel cell engine system has been formed, high power nimh batteries, lithium ion battery performance has improved greatly, the energy control system has been formed. The main purpose of writing this article is to deepen their understanding of the electric car, also let more people know about the new energy and electric cars, and the majority of young comrade if interested in electric cars, have the ability, can in the our country or in the car contribution to energy their own value. Even if the electric car industry in China has made a lot of progress, but in today's such a severe situation, in the dual crisis of the energy and the environment has not been resolved, still need to continue to work hard struggle, especially shoulder the task of the the motherland in the future development of the contemporary college students, more should bear this great mission and responsibility.
Key words: Solidworks; parametric design; component library; electric
vehicle
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题背景 1
1.2电动汽车的简介 1
第二章 整体设计方案的提出 2
2.1 现有驱动电动机种类 2
2.2电动汽车驱动系统上的四种方案的比较和确定 2
2.3 驱动电机型号的确定及参数 4
2.4 永磁无刷直流电动机的控制系统设计 6
第三章 减速器方案设计 7
3.1现有减速器的介绍与比较 7
3.2行星齿轮传动的概述 8
3.3行星齿轮减速器的选型 10
3.4行星齿轮传动比的计算 10
3.5行星齿轮的计算与校核 13
3.5.1行星齿轮传动的设计 13
3.5.2选取行星齿轮转动的类型 13
3.5.3齿轮材料、热处理工艺及制造工艺的选定 13
3.6齿轮的精度等级及公差的设计 14
第四章 三维实体造型 15
4.1 概述 15
4.2 三维图 16
第五章 电动汽车技术经济分析 26
5.1 电动汽车的动力组合模式 26
5.2电力汽车集电方案 26
5.3 电气化公路与电力汽车经济性分析 28
5.3.1 电气化公路供电系统成本分析 28
5.3.2电动汽车能源消耗 30
5.3.3电动汽车与燃油汽车运行成本比较 31
结 论 32
参考文献 33
致谢 34
第一章 绪论
1.1选题背景
今天，随着科学技术的发展，汽车在车轮转动的过程中，会产生大量的动能，直到现在都被白白的浪费着。现在的汽车95%以上用的是石油和天然气，石油和天然气是不可再生能源，由于过多利用和依赖他们，萎蔫现象越来越严重，还会造成严重的环境污染。因此，电动汽车的发展一直是人们倍受关注的话题，如何设计一个结构合理、节能、环保、美观、舒适的电动汽车成为当前汽车制造商的热切关注的问题。
1.2电动汽车的简介
电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。电动汽车的优点是：自身不排出大气污染的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也明显减少，由于电厂大部分建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中的有害物较容易。并且电力可以从多种一次能源获得，如核能、水力、风力等，解除人们对石油资源日见枯竭的担忧。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，使发电设备日夜都能充分利用，大幅改善经济效益。
第二章 整体设计方案的提出
2.1 现有驱动电动机种类
电动机可以分为交流电动机、直流电动机、控制电动机、开关、磁阻电动机及信号电动机等多种。
适用于电力驱动的电动机分为直流电动机和交流电动机两大类。目前在电动汽车上已应用的和应用前景的有直流电动机、交流感应电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机等。
直流电动机：直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机，原理为电磁驱动。因其良好的调速性能而在电力拖动中得到广泛应用。直流电动机按励磁方式分为永磁、他励和自励三类，其中自励又分为并励、串励和复励三种。
交流电动机：交流电动机是将交流电中的电能转变为机械能。交流电动机主要由一个用以产生磁场的电磁铁绕组或者分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子组成。电动机利用通电线圈在磁场中受力转动的现象而制成的。
永磁电动机：永磁电动机是由定子、转子和辅助装置三部分所组成，定子上有三相交流绕组，转子上有励磁绕组，通入直流电流后，能产生磁场。辅助部分由机座和端盖等部件组成。
开关磁阻电动机：开关磁阻电动机调速系统具有直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速系统，是集现代微电子、数字、电力电子、红外光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体化高新技术。
2.2电动汽车驱动系统上的四种方案的比较和确定
电动汽车驱动系统是由驱动电动机和驱动操纵系统组成，随着电动汽车结构形式不同，采用了不同的驱动系统。电动汽车的驱动系统由集中驱动系统和轮毂驱动系统组成。
电动汽车的驱动系统的四种布置形式：
（1）传统驱动模式
（2）电动机—驱动桥组合式驱动系统
（3）电动机—驱动桥整体式驱动系统
（4）轮毂电动机分散驱动系统
表2.2.1 四种电动汽车驱动系统的特征
驱动系统四种布置形式 结构模型 特征
5.3.3电动汽车与燃油汽车运行成本比较
从表、表的结果可知，在电气化高速公路上行驶的电动汽车能耗费用不超过普通燃油汽车能耗费用的一半。已知建设电气化高速公路增加的道上供电系统的分摊费用为5.6元／车hkm，根据表、表的可知：
34+5.6=39.6＜96/2(元)
89+5.6=94.6＜208/2（元）
167+5.6=172.6＜400/2（元）
因此，在考虑电气化公路建设成本增加因素的情况下，电动汽车在电气化高速公路上行驶的能耗加上建设成本的分摊，仍然小于普通燃油汽车运行成本的一半。
至于电动汽车的制造成本，虽然增加了安装集电器的成本，但当采用“电网集电+储能电池”模式时，只需要电动机，节省了内燃机，而且传动机构大为简化，因而汽车制造成本可比燃油汽车低。如果采用“电网集电+燃油／气”的双动力模式，因为具有两套动力系统，车辆制造成本则比单一动力模式的汽车制造成本就会提高。因此，从环保与经济角度考虑，“电网集电+储能电池”是电力汽车合理的动力模式。
结 论
在本文中,使用大量的机械知识完成电动汽车的设计框架结构,利用Solidworks建模功能,建立三维模型。最后,应用Solidworks运动仿真功能,使电动汽车设计直观、快速、高效。电动汽车的发展将成为最大的亮点在21世纪汽车工业的发展,它是一个实用的解决方案来缓解当前的能源危机。但总的来说,电动汽车的研究和发展还处于起步阶段,特别是在中国,仍然有许多技术问题需要解决。例如:车身结构,可以进一步减少能源消耗,能源存储组件的选择和改进,以便它能适应长途运输系统,等等。我希望电动汽车的成本价格降低,性能也需要改进,这样它就可以早日进入千家万户。
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致谢
时光如梭，不经意间就到了毕业阶段，回想起这四年的求学经历，既艰辛又充实。借此毕业论文的机会，我要真挚的表达我的谢意！
从开始进入大学学习到论文的顺利完成，得到了许多师长、同学、朋友的帮助，在这里请接收我诚挚的谢意！最后我还要感谢一直默默支持我的家人，我所取得的每一点成绩和经验都离不开他们的支持！本论文的完成远非终点，文中的不足和浅显之处则是我新的征程上一个新的起点。
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