电动客车毕业设计

课程设计说明书标题电动公交客车总体设计学院：机械与汽车工程学院专业：车辆工程班级：2班35号学号：200630592244姓名：庞劲指导教师：李礼夫2010年3月11日目次TOC\o"1-5"\h\z电动客车设计过程.7异步电机的选择7变速器选择9运算机能10\o"CurrentDocument"蓄电池及功率转化器选择.13传动轴选择15\o"CurrentDocument"前桥及其悬架体系15\o"CurrentDocument"后桥及其悬架体系16\o"CurrentDocument"转向体系简介16\o"CurrentDocument"制动体系简介17\o"CurrentDocument"车身与车架技巧参数18\o"CurrentDocument"设计总结18\o"CurrentDocument"参考文献19《车辆工程专业课程设计》设计义务书.设计义务：电动公交客车总体设计1、客车全然情形:都市电动客车CA6105的重要全然参数序号全然参数1长X宽乂高（mm）11580X2490X32002轴距（mm）58003前悬/后悬（mm）2340/34404轮距（前/后）（mm）2096/18365接近角/离去角7o/7。6乘客一级踏步（mm）3807乘客数（载荷质量kg）60(5200)8坐席（包含驾驶员）（名）249立席（名）3610整车整备质量（kg）1184711前后轴荷（空载）（kg）3963/788112最大年夜许可总重（kg）1706713前后轴荷（满载）（kg）6123/1094414最高车速（km/h）8015最大年夜爬坡度（%）>20%160〜50km加快时刻（s）20.717最小转弯半径（mm）22.818最小离地间隙（mm）15219重心高度（运算值）（空载/满载）（mm）820/57020制动距离（初速30km/h紧急制动）（m）8021一次充电续驶里程（40km/h匀速行驶）（km）20022一次充电都市公交工况续驶里程（km）1202、整车全然构造电动公交客车重要由驱动操纵体系、电池体系、底盘、车身及电气体系构成。整车采取动力装配后置后轮驱动，具有合理的轴荷分派和优胜的把持稳固性。驱动操纵体系是电动汽车的心脏，其义务是在驾驶员操纵下，高效地将蓄电池的能量转化为车轮的动能，驱动汽车进步。驱动操纵体系重要由电机和电机操纵器构成，电机与电池之间的能量流淌经由过程操纵器调剂，电机与车轮经由过程机械传动装配连在一路。电动公交客车采取交换电机作为驱动电机。电池体系作为整车的动力源，重要功能是为驱动操纵体系供给电能，并用周期性的充电来补偿电能。动力电池组作为电动汽车的关键设备，它的质量和体积以及储存的能量对电动汽车的机能起决定性的感化。电动公交客车采取锂离子电池作为整车的动力源。底盘包含传动行驶系、转向系、制动系、悬架和前桥等，个中行驶系又重要由变速器、传动轴、后桥和车轮等构成。底盘的重要功能是支撑整车的质量，将电机发出的动力传给驱动车轮，同时还要传递和遭受路面感化于车轮的各类力和力矩，并缓和冲击、接收振动以包管汽车的舒服性，能够或许比较简便和灵活地完成整车的转向和制动等操作。其行驶系示意图如图1-1所示。图1-1和'驶系成意图I-电孤2•变罐凯3T前辖：4一后矫：5—暇助啾车身骨架总成由前围、后围、左侧围、右侧围及顶盖等部件构成。车身骨架采取异型钢材(矩形钢管)及薄板冲压件组焊而成，所构成的三维框架构造，经有限元运算有足够的刚度和强度，并进行了轻量化改进，构造较为合理。电气体系包含低压电气体系和高压电气体系两部分。动力电池组输出的高压直流电经由过程电机操纵器驱动电机运转，同时还向空调体系的紧缩机、转向体系的驱动电机、制动体系的驱动电机供给电能，这构成了整车的高压电气体系；动力电池组经由过程DC/DC变换器将高压直流电转换为24V低压直流电，为外表、照明、操纵体系和车身附件供给电能，并给关心蓄电池充电，这构成了整车的低压电气体系。设计内容重要进行汽车总体设计。汽车总体设计的内容包含：查阅材料、查询拜望研究、制订设计原则选择整车和各总成的构造型式及重要技巧特点参数和机能参数，形成一个完全的整车概念。选型过程中要进行须要的运算，并绘制总安排草图，以考查所选择的总成可否知足选型时确信的整车机能和尺寸要求。3.汽车重要技巧参数切实事实上定汽车质量参数切实事实上定：汽车装载质量、整车整备质量、汽车总质量、汽车轴数和驱动型式、汽车的轴荷分派。汽车重要尺寸参数切实事实上定：汽车轴距、汽车的前后轮距、汽车的前悬和后悬、汽车的外廓尺寸。汽车重要机能参数切实事实上定：汽车动力机能参数(汽车最高车速vamax、加快时刻、最大年夜爬坡度imax、直截了当档最大年夜动力因数D0max、I档最大年夜动力因数Dimax)、燃料经济性参数、经由过程性参数、制动性参数、把持稳固性参数、行使平顺性参数。3.绘制总安排图明白绘制总安排图的基准；标重视要构造尺寸和装配尺寸；设计要求绘制汽车的总安排图，0号图纸一张。编写设计说明书，设计说明书应包含以下内容：汽车情势的选择；汽车各总成的选择；汽车重要技巧参数切实事实上定；汽车重要机能的运算；包含：汽车动力性、经济性、把持稳固性等。参考文献。汽车重要参数驱动情势：4*2，电念头后置后驱整备质量：11847千克前轴：3963千克，后轴7884千克，满载等量：17067千克前轴：6123千克，后轴10944千克。外型尺寸：总长11580mm，总宽2490mm，总高3200mm。轴距5800mm，轮距：前轮（沿地面）2096mm，后轮（双胎中间线）1836mm，最小离地间隙（满载的时刻）152mm最小转弯直径（前外轮轮轨迹），22.8mm，汽车经由过程角度：接近角7度，离去角7度。最大年夜制动距离（车速为30km/小时）:8.2m电动念头的最大年夜功率100千瓦1700r/min额定功率100千瓦1800r/min变速器：两档变速传动轴：通俗十字轴万向节传动轴驱动桥：主减速器型式：单级主减速式，弧齿锥齿传动情势。减速比：6桥壳情势：整体插管式。半轴型式：全浮式差速器型式：圆锥齿轮式。悬架：前悬架型式：两个整体弹性空气吊挂、双向感化液压筒式减振器和横向稳固装配及限位块等所构成后悬架型式：四个整体弹性空气吊挂、双向感化液压筒式减振器和横向稳固装配及限位块等所构成减震器型式：筒式。轮胎：数量4个，不设备胎型号275/70R22.5型子午线无内胎轮胎气压前轮0.81mpa后轮0.74mpa轮辋规格：8.25*22.5（in）轮胎：规格8.25R206个前轴两个，后轴四个充气压力前轮0.81mpa后轮0.74mpa车身构造：车身由底架和车身骨架构成，而车身骨架又由前围、后围、顶架、左侧围和右侧围构成。车身采取凯斯鲍尔成熟的全承载式桁架构造，具有足够的刚度和强度，并进行了轻量化改进，构造较为合理。前轮定位：车轮外倾角1°。主销后倾度3.5。，主销内倾角8.5。。前轮前束：0—2mm。转向机构：转向器型式：循全球摇臂式动力转向器，转向泵为叶片液压油泵可变传动比：201720设计过程一异步电机选择匹配内容：异步电机的额定功率、峰值功率、最大年夜转矩、基速、峰值转速、额定电压、额定电流和功率因数。依照上述技巧参数表，能够初步运算出都市电动客车的行驶阻力。公式如下：zF=F+F+F+F式中：Ff——滚动阻力Fw——空气阻力F,——滚动阻力F.——加快度阻力1滚动阻力F=fGcos以式中：f——滚阻系数，取0.012；G最大年夜许可车重167526.6Na坡度角。坡度取为0时，F十=fGcosa=2007.1N取最大年夜坡度为0.2时，F=fGcosa=167526.6x0.98=1966.94N2坡度阻力F=Gsina最大年夜坡度0.2时，F=Gsina=167526.6x0.2=33505.32N3空气阻力日_CAV2Fdmaxf21.15式中：Cd——空气阻力系数，取为0.7A迎风面积，取为A=BH=6.7,B1为前轮距，H车高V最高车速取为80km/hmax-CAV2F=―%]j岑x=1419.2N4加快度阻力6mdVF=jdt汽车驱动力：F=也Ltr式中：T——驱动电念头转矩ig——变速箱传动比io——主减速器传动比nt——传动效力r——驱动轮半径，取为0.5m依照驱动力和行驶阻力均衡活动风度：TiinCAV26mdV—got=fGcos以+Gsina+—d———+—云—当汽车以最高速度80km/h行驶时，只有空气阻力和滚动阻力：CAV2汽车驱动力匕=七+F=fGcosa+2115=2007.1+1419.2=3426.3N则现在的驱动功率：FVP=-｝罕―=84.6KW——这是电机额定输出功率的下限值3600nT推敲到驱动空调、助力附件和一些杂散能耗，电念头的额定功率取100KW，才能有效包管汽车的动力性要求。电机的最高转速定为5000r/min较合适，因为高于6000r/min的电

机为高速电机，对轴承和其他部件的要求都较高，增长了电机制造成本，关于最高车速为80km/h的客车并不有用。电机基速能够选用1800r/min，它具有较幻想的转矩特点和较高的效力。电机额定转矩：T=9549飞=530.5N，

ene受电机自身特点的限制，转矩过载系数越大年夜，电机设计的难度越大年夜。故取转矩过载系数为人=1.8则电机峰值转矩：T=XT=954.9N平日情形下，知足加快机能要求的电机峰值功率的一半均大年夜于电机额定输出功率的下限值。9549P故取电机峰值功率P=170KW，则电机峰值转速n=一p=1700,/mmax二变速器的选择：电动汽车中电机转矩特点曲线比发念头转矩特点曲线更幻想，传动系设计能够采取两档变速器，高等用于正常行车，低档用于起步和爬陡坡，从而简化传动系构造和降低整车制造成本。依照汽车传动系设计要求：传动系最高等总减速比应小于i=ii<0.377nmaxr=11.78minog2Vmax能够拔取，。=6,ig2=1传动系最低档传动比应大年夜于r

fGcos传动系最低档传动比应大年夜于r

fGcosaImax门Ttmax:i1>3.57+Gsina+A]21.15)=21.43故能够取ig1=3.96表一传动系传动比传动系传动比变速器一档二档3.961主减速器6三运算机能:1动力机能：假设电机驱动体系具有幻想的峰值工作特点，则对应的电动汽车整车驱动力一车速曲线如图所示。加快时刻:图中，Vb为与电机基速（额定转速）对应的车速，Vmax为与1Va6m，电机最高工作转速对应的车速，Va为电动汽车起步加快达到的某一车速，Pp为电机峰值输出功率，I则电机起步加快到va的加快时刻t=36』F_&+c'"2/21任严式中驱动力：3600PnpL,V<Vbb3600PnpL,V>Vb0.377rn./Te=14.28Rm/h'•人1V<匕，114^8i——(-V=0.24s0F-Gf+CDAV2/21.15ti3.68mV>Vb1t26mV=15.069sF-Gf+CAV2/21."t=t1+12=15.309s3.6故知足从0-50km/h加将近20.7s的时刻当汽车以10km/h的速度在坡度20%上匀速行驶，所需的功率P=—ntP=—nt1(fGcosaVGsinamax-+max■+-—dII3600360076140J=98.73KW即小于电机额定功率，更远小于电机峰值功率，故电机选择知足要求最大年夜爬坡度验证:设汽车以10km/h爬坡，则最大年夜爬坡度i=tanx100%=22.42%>20%.fF-CAV2/21.15),八arcsin——d,,——-actg(f)i=tanx100%=22.42%>20%"mg*1+f2J故也知足要求最高车速验证：最高车速时对应的转速:n=max'0g2=2546.42,/m0.377r现在电机供给的转矩T=9549Pe=375N.mn传递到车轮的驱动力：F="?气=4050N>F=F+F=fG+CdAV2=3426.3Ntrfw21.15故远远知足最高速度为80km/h的要求。把持稳固性分析运算：1纵向行驶稳固性及包管汽车内坡时不致纵向翻车，其前提为：b—＞中式中hg——汽车质心高b——汽车质心至后轴距离中门路附着系数取0.7g表二纵向行驶稳固性运算成果参数空载满载汽车质心至后轴距离b/mm19402129汽车质心高hg/mm820570b/hg2.373.74运算成果注解，该车在上坡时不致纵向翻车，纵向行驶稳固。2横向行驶稳固性静态侧翻角P运算:tanP=当式中B——汽车前轮距，2096mm2hg

静态侧翻角，《客车通用技巧前提》中规定应不小于35。，运算成果见表三表三静态侧翻角运算成果参数空载满载汽车前轮距B/mm20962046汽车质心高hg/mm820570B/hg1.2781.84静态侧翻角P(。)52。＞35。61.5。＞35。动态侧翻角运算如下。汽车在横向坡道上行驶时，应包管侧滑产生在侧翻之前。前提是:B一-＞中=0.7运算成果见表四2hg表三动态侧翻角运算成果参数空载满载汽车前轮距B/mm20962046汽车质心高hg/mm820570B/hg1.2781.84故该车在有坡度的优胜沥青路面上行驶仍能包管侧滑产生在侧翻之前，所因此稳固的。经由过程性运算汽车克服台阶、沟道等障碍物时车速较低，能够用解静力学方程求解汽车能够经由过程的台阶高度和沟宽，故可用以下公式运算:a/L1—(a/L)—(中D/2L)9=2D——车轮直4顷径，1000m9=2D——车轮直4顷径，1000mL——汽车轴距，5800mma——汽车至前轴距离，3860mmhw——台阶高度七沟宽运算成果表五经由过程性运算成果参数上台阶才能（台阶高）过沟才能（沟宽）hw/Dhw/mmLd/DLd/mm前轮0.21342130.819819后轮0.09900.572572在采取静力学均衡方程求解经由过程性时没有推敲车速引起的惯性力的阻碍，是以后轮超出的台阶高度较小，然则实际运行时，因为汽车具有必定的加快度，汽车能够超出的台阶和沟宽要比运算值大年夜。四蓄电池及功率转化器的选择：1蓄电池选择：依照电动汽车的续驶里程要求确信蓄电池的总容量；电池电压应依照市场上技巧成熟电机的额定电压及动力电池的单块电压确信；依照电机峰值功率确信蓄电池功率。电动客车的一次充电应能够或许在都市轮回工况下行驶200km（依照设计目标），按照都市客车四工况轮回来估算所需的蓄电池总容量。右图是GB12545.2-2001中规定的都市客车能耗实验四工况轮回图，横坐标表示行程和时刻，纵坐标表示车速全部工况轮回行驶里程为700m，运算电池能量消费时能够近似看作四段，同时第四段为滑行，没有能耗，因此我们只需运算两个加快段和一个匀速段。

第一段：0〜25km/h,用时37.6s。平均加快度为a=V/3.6t=25/(3.6x37.6)=0.1846m/s2平均驱动力F=J+F+ma=54.45+2007.1+3150.5682=5212.12N平均功率P=FV/3.6=18097.6w37.6t,，―P………平均电池能耗E=——t—==237.72VAh1nn1n23600x0.9x0.93x0.95个中，nnn分别为传动系，电念头和功率转化器的效力。37.612第二段：匀速时期，车速25Km/h，用时17.2S，驱动力为F=Ff+J=2007.1+138.6=2145.7N平均功率P=FV/3.6=14900.65wtP平均电池能耗E=一一=89.53VAh2vw第三段：25—40Km/h，用时17.7S，平均加快度a=(40-25)/(3.6x17.7)=0.2354m/s2平均驱动力为F=F+F^+ma=2007.1+217.8+4017.57=6242.47N平均功率为p=FV/3.6=6242.47x32.5/3.6=56355.65wtP平均电池能耗E=t—=348.465VAh3叩叩叩故全部四段轮回的电池总能耗E=E1+E2+E3=675.72VAh为达到200Km的续驶里程，须要的电池总能量为zE=2°^=193061.4须要的电池总能量为z0.7若选用384V的电池组，则总电池容量应不低于502.76Ah，推敲到汽车附件的能耗，电池组容量选择600Ah。依照锂离子电池的比能量90〜130Wh/kg,按110Wh/kg须要的锂离子电池质量约有1755kg。锂离子电池的比功率为250〜450W/kg，按250W/kg，因此电池组的总功率可达438.775kW以上，高于电机峰值功率，知足功率要求。拔取电池单块电压24V，单块容量20Ah，合适作为该电动客车驱动电池。2功率转换器的匹配内容有：1、最大年夜功率；2、许可的最大年夜电流。GB/T18488.1-2001供给了电机与操纵器（主假如功率转化器）输出容量的匹配表，100kW的电机对应200kW的功率转化器。功率转化器许可的最大年夜输出电流须大年夜于电机工作的最大年夜电流300A（峰值功率电流）。表二都市电动公交客车选用电机、电池和逆变器参数表电机额定功率KW峰值功率KW最大年夜转矩N.m峰值转速r/min基速r/min额定电压V额定电流A100170954.950001800240330电池总电压V单块电压V单块容量Ah组串联数并联组数容量Ah38424201630600功率转换器输出容量KVA许可最大年夜电流A200>300四传动轴的选择：变速器与后桥主减速器之间的动力传递以高万向传动轴完成，该车采取通俗十字轴万向节传动轴，它由万向节，轴管及其伸缩花键等构成。传动轴前段万向节连接叉用螺栓与变速器凸缘相连接，后端万向节连接叉用螺栓与后桥差速器凸缘相连接。五前桥及其悬架体系1前桥技巧参数：额定轴荷：6500kg轮距：2096mm主销内倾角：8.5。主销后倾角：3.5。前轮前束：0—2mm制动器型式：盘式前桥体系总重：1033kg轮辋尺寸：22.5x8.25（in）有用轮胎：275/70R22.52前悬架体系：推敲到乘客经常高低车，都市客车的载荷也经常变更，可采取空气悬架。因为空气悬架的静挠度比较大年夜，能够使客车获得较低的振动频率，进步其行驶平顺性，也能有利与客车从空载到满载的各类载荷状况下均能保持车身高度不变。空气悬架能够做到在客车满载载荷状况邻近时，空气弹簧的弹性特点曲线平缓、变更小、刚度低；而在冲击载荷感化下弹性特点曲线又呈陡直状况变更，说明刚度增大年夜，这在应用中能削减悬架的变形量即减小了悬架动挠度和削减了碰撞车架的机会，改良舒服性。空气悬架还有单位质量储能量大年夜，工作噪声小和寿命长等长处，故该车前桥为整体式车桥，采取空气悬架。其前悬架总成有整体弹性空气吊挂、双向感化液压筒式减振器和横向稳固装配及限位块等所构成六后桥及其悬架体系1后桥重要技巧参数：额定轴荷：11000kg轮距：1836mm主减速比：6制动器型式：盘式桥重(包含油)：819kg前桥体系总重：1033kg轮辋尺寸：22.58.25(in)有用轮胎：275/70R22.5后桥是采取整体式驱动桥，全部驱动桥经由过程空气吊挂与车桥相连。它由主减速器、差速器、半轴及巧壳等构成。主减速器采取单级主减速式，弧齿锥齿传动情势，如许有工作安稳，噪声和振动小等长处。差速器型式为圆锥齿轮式。桥壳情势：整体插管式。半轴型式：全浮式。七转向体系简介：1本车采取整体电动液压式动力转向体系，由蓄电池供电的自力直流电念头驱动液压泵。操纵器依照车速旌旗灯号、转向盘转速旌旗灯号操纵电念头转速，从而操纵液压泵油量。车速低又转向时，经由过程增长供油量改良助力后果并减小手力；汽车急转弯经由过程时经由过程传感器检测转向角速度的快速变更，供给最大年夜供油量达到全动力转向状况。车速高时又能削减液压泵供油量，使手力略感繁重，使驾驶员无发飘感到，使转向简便、灵活，同时进步了汽车高速行驶时的安稳性。与液压式助力转向体系比较，还有较少能量损耗有点该电液式动力转向体系由循全球式转向器、转向电机、转向油罐、转向油泵、压力油管、回油管和吸油管等构成。转向器为循全球式摇臂动力转向器，由操纵阀、动力油缸和完全的人力转向机构构成。转向器采取可变速比，如许能够使转向在中心地位邻近的速比较小，包管现在的转向灵敏度。在泊车大年夜角度转向时，转向器的速比较大年夜，可使摇臂善齿轴获得更大年夜液压助力，减小手力。转向泵为叶片式液压油泵，具有尺寸小，工作压力高等长处。2转向体系技巧参数：最大年夜转向角（内/外）：47。/36。转向盘直径：480mm最小转弯半径：23m3转向器参数：传动比：201720偏向盘总圈数：4.8最大年夜输出转矩：a=0。6479N.ma=48。7618N.m质量：42kg4转向油泵用电机参数：…型号：YZD-112型永磁直流电机额定功率：3.7KW额定电流：11.2A额定电压：400V额定转速：1350r/m八制动体系简介本车的制动系重要由行车制动系，应急制动系和驻车制动系构成，行车制动系用以使行驶中的汽车减速行驶，应急制动系用于行车制动掉效的情形下仍能行驶中的车辆减速行驶或停使，驻车制动系以机械感化保持差不多停驶（包含坡道泊车）的汽车不动。本车的制动系重要由制动器，空气紧缩机及其驱动电机和制动管路系构成。为了进步制动体系的工作靠得住性，包管行车安稳，本车采取双回路式制动器，带拉杆把持装配的气制动阀，双回路气压管路构造能够包管当一个回路掉效后，另一个回路仍旧肯能靠得住工作。气路道理图如上图所示。按分工可分为三大年夜部分，即气源回路，双回路制动气门路体系和关心气门路体系。气源气路从气泵到四回路爱护阀，由气泵，螺旋冷却管，主动放水阀，储气筒，调压阀，防冻泵和四回路爱护阀构成。双回路制动子体系有四回路爱护阀到前后制动气室，由储气筒，脚制动阀，手制动阀，减压比例阀，继动阀，快放阀，前制动气室，后制动弹簧储能气室，单向阀，双向阀，前气制动气压表和后制动气压表等构成。关心气门路体系分专门多歧路和歧路体系，如车门歧路体系等。所有把持气路均由各自的电磁阀经由过