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摘 要
在不可再生能源日益供需状态紧张以及生态环境逐渐趋向恶化的今天，伴随着人们日益增长的收入，开始富裕起来的人们对汽车这种传统出行方式的需求也越来越明显。然而，穹顶之下，传统汽车的燃料所依赖的汽油、柴油所产生的汽车尾气也正是我们如今以雾霾为典型的各种形式的气候问题元凶之一，所以汽车领域在以“可持续发展”为基础，“科学发展观”为指导的科技创新里必然要使用一种以新型绿色、低排放甚至零排放的新型能源来作为新型汽车的动力来源，因此纯电动汽车这种以电能这种清洁能源以其来源广、零排放、易储存、安全性高的优势作为动力的新型汽车应运而生。
此次的毕业论文题目，就是根据目前汽车市场上方兴未艾的纯电动汽车为研究基础，通过轮毂电机这种新型的动力传动方式来实现小型纯电动汽车的多种新颖的行进动作以及很大程度上简化传统汽车的传动系统，即从传统“三大件”（发动机、变速箱、底盘）简化为仅需合理的设计好底盘即可。
这次所设计的课题是以轮毂电机技术为基础，市场化方向定位为市区中老年人代步车，车身结构为3门2座两厢，通过四个具备轮毂电机的车轮以适时四驱的形式行驶的一种体现低成本、环保、节能、便利等诸多优势的纯电动汽车。
本设计是关于纯电动汽车诸多动力方案之一的轮毂电机进行进一步的研究。利用CAXA以及CATIA等二维与三维软件来对本设计进行绘图。其包括轮胎、轮辋、电机、旋转变压器、盘式制动器。
关键词：轮毂电机；纯电动；旋转变压器
Abstract
Our country in non renewable energy increasingly tense and the gradual deterioration of the ecological environment in twenty-first Century, along with the increasing of income, people gradually affluent demand for cars the traditional way to travel is becoming more and more obvious.However, the traditional automobile fuel on gasoline is one of our climate issues in various forms of culpritsnow, so the car in the field of "sustainable development" is the basis of "scientific development view" science and technology innovation as the guidance in thebound to use a new type of green, low emissions and even 0 emissions as newenergy the energy source of the car, so the power came into being as a pure electric vehicle energy.
This design makes a further study of wheel motor electric vehicle power solutionson the many. To the design of drawing by CAXA and CATIA in 2D and 3D software.Including tires, rims, motor, rotary transformer, disc brake.
Keywords：three degrees of freedom；mechanical arm；Model teaching aid
目 录
摘要 I
Abstract II
目录 III
第一章 绪论 1
1.1 纯电动汽车发展的概况 1
1.1.1 国外电动汽车的发展现状 2
1.1.2 国内电动汽车的发展现状 2
1.2 选题的背景和意义 3
1.3 本文的结构 5
1.4 本章小结 5
第二章 整车设计 6
2.1 汽车整体初步方案的选择 6
2.1.1 电池的选择 6
2.1.2 电动汽车的几种驱动方式 8
2.2 基于轮毂电机技术的电子差速转向分析 12
2.2.1 转向原理 13
2.2.2 电子差速实现方式 14
2.2.3 特殊用途的转向结构 15
2.3 车辆的阻力 16
2.3.1 滚动阻力 16
2.3.2 空气阻力 20
2.4 本章小结 20
第三章 方案分析 21
3.1 无刷电机的特性分析 21
3.1.1 永磁无刷直流电机驱动基本原理 21
3.1.2 永磁体的材料性能 21
3.1.3 扩展转速技术 22
3.1.4 无检测技术 22
3.2 轮毂电机制动的比较与选择 23
3.2.1 鼓式制动 23
3.2.2 浮钳式制动 24
3.3 本章小结 26
第四章 汽车总体性能及关键零部件的设计和选用 27
4.1 电动汽车动力性能计算 27
4.2 轮毂电机参数选择 28
4.3 转速的确定 29
4.4 功率的确定 29
4.5 转矩校核 30
4.6 加速性能校核 31
4.7 初选几段重要轴颈尺寸 31
4.7.1 根据最大垂直工况设计 32
4.7.2 根据最大侧向力工况设计 34
4.7.3 最大纵向力工况 37
4.8 关键零部件强度校核 39
4.9 本章小结 42
结论 43
致谢 44
参考文献 45
CONTENTS
Abstract II
Chapter1 Introduction 1
1.1 Development of pure electric vehicle 1
1.1.1 Development of electric vehicles abroad 2
1.1.2 Development of electric vehicle in China 2
1.2 Background and significance of the topics 3
1.3 Structure of this paper 5
1.4 Summary of this chapter 5
Chapter2 Vehicle design 6
2.1 Choice of the overall scheme of the car 6
2.1.1 Battery selection 6
2.1.2 Several driving modes for electric vehicles 8
2.2 Electronic differential speed steering analysis 12
2.2.1 Steering principle 13
2.2.2 Electronic differential speed implementation 14
2.2.3 Special purpose steering structure 15
2.3 Vehicle resistance 16
2.3.1 Rolling resistance 16
2.4 Summary of this chapter 20
Chapter3 Plan analysis 20
3.1 Characteristic analysis of brushless motor 21
3.1.1 Permanent magnet brushless DC motor driver 21
3.1.2 Material properties of permanent magnets 21
3.1.3 Extended speed technology 22
3.1.4 No-detection technology 22
3.2 Comparison and selection of wheel motor braking 23
3.2.1 Drum brake 23
3.2.2 Floating clamp brake 24
3.3 Summary of this chapter 26
Chapter4 Overall performance and selection of key parts of vehicle 27
4.1 Electric vehicle power performance calculation 27
4.2 Parameters selection for hub motor 28
4.3 Determination of rotational speed 29
4.4 Determination of power 29
4.5 Torque check 30
4.6 Speed up performance verification 31
4.7 Primary key axis neck size 31
4.7.1 Maximum vertical working condition design 32
4.7.2 Maximum lateral force working condition design 34
4.7.3 Maximum longitudinal force condition 37
4.8 Strength check of key parts 39
4.9 Summary of this chapter 42
Conclusion 43
Thanks 44
Reference 45
第一章 绪 论
1.1 纯电动汽车发展的概况
纯电动汽车发展至今，种类较多，通常按车辆用途、车载电源数目以及驱动系统的组成进行分类。按照用途不同分类，纯电动汽车可分为电动轿车、电动货车和电动客车三种。
（1）电动轿车是目前最常见的纯电动汽车。除了一些概念车，纯电动轿车已经有了小批量生产，并已进入汽车市场。
（2）电动货车用作功率运输的电动货车目前还比较少，而在矿山、工地及一些特殊场地，则早已出现了一些大吨位的纯电动载货汽车。
（3）电动客车，目前纯电动小客车也较少见；纯电动大客车用作公共汽车，在一些城市的公交线路以及世博会、世界性的运动会上，已经有了良好的表现。
纯电动汽车采用电动机中央驱动形式，直接借用了内燃机汽车的驱动方案，由发动机前置前驱发展而来，由电动机、离合器、变速箱和差速器责成。用电驱动装置替代了内燃机，通过离合器将电动机动力与驱动轮进行连接或动力切断，变速箱提供不同的传动比以变更转速—功率曲线匹配的需要，变速器实现转弯时两车轮不同车速的行驶。
纯电动汽车采用双电动机电动轮驱动方式，机械差速器被两个牵引电动机所代替，两个电动机分别驱动各自车轮，转弯时通过电子差速控制以不同车速行驶，省掉了机械变速器。
现在纯电动汽车所独有的以蓄电池作能量源的一种结构，蓄电池可以布置在上的四周，也可以集中布置在车的尾部或者布置在底盘下面。所选用的蓄电池应该能提供足够高的比能量和比功率，并且在车辆制动时能回收再生制动能量。具有高比能量和高比功率的动力电池对纯电动汽车的加速性和爬坡能力。
为了解决一种蓄电池不能同时满足对比能量和比功率的要求这个问题，可以在纯电动汽车同时采用两种不同的蓄电池，其中一种能提供高比能量，另外一种提供高比功率。两种电池作混合能量源的基本结构，这两种结构不仅分开了对比能量和比功率的要求，而且在汽车下坡或制动时可利用蓄电池回收能量。
燃料电池所需的氢气不仅能以压缩氢气、液态氢或金属氢化物的形式储存，还可以由常温的液态燃料如甲醇或汽油随车产生。一个带小型重整器的纯电动汽车的结构，燃料电池所需的氢气由重整随车产生。
1.1.1 国外电动汽车的发展现状
美国在今年第二季度在全世界范围内销售了7931台电动车，这一数字领先于其他所有市场，销量环比上涨28%。其他市场的数字分别是日本4240台，法国2056，德国1284。而在中国，今年的第一季度仅有235台电动汽车售出，比上一季度的343台下降了31%。
日本将会是这个产业的领头羊，到2017年，日本将生产77.9万辆电动车，占其汽车生产总量的9.7%。德国和美国也有可能将电动汽车的产量推升至21.83万辆和36.23万辆，分别占汽车市场总产量的3.55%和3%。在此期间，中国的产量可能会达到273150辆，仅为汽车总产量的1%。
随着电动汽车行业竞争的不断加剧，大型电动汽车企业间并购整合与资本运作日趋频繁，国内优秀的电动汽车企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的电动汽车品牌迅速崛起，逐渐成为电动汽车行业中的翘楚。
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