【《串并联式混合式动力汽车总体设计案例》5300字】

串并联式混合式动力汽车总体设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u9366串并联式混合式动力汽车总体设计案例 176231.1课题设计的任务 1284581.2汽车形式的选择 1158881.2.1轴数选择 1231381.2.2驱动形式 2132651.2.3布置形式 251.3汽车主要参数的选择 399431.3.1汽车主要尺寸的确定 344201.3.2汽车质量参数的确定 6291191.4汽车的总体布置 8316701.4.1汽车整车布置的基准线 8316281.4.2汽车各部件的布置 91.1课题设计的任务本次课题是进行一种串并联式混合式动力乘用车的总体设计，选择本课题时充分考虑了对学习和工作上的帮助，研究本课题能够帮助我们了解汽车的设计原则和方法，与此同时还能够对大学所学知识进行升华和总结。既能对理论课程进行总结又能达到锻炼动手能力的目的。1.2汽车形式的选择1.2.1轴数选择而且汽车的转速和轴数会很大地影响整车的整备品质。轴数的正确选定与汽车的总质量,轴承重量和轮胎的约束以及对汽车构造和轮胎承受的负载能力等密不可分。汽车有两个轴式、三个轴式、四个轴式甚至更多。轴数不宜过多,轴数增加,汽车的乘客增多及装载质量也会增加,道路的负荷就会加大。道路负荷过大,就会引起道路的破坏。因此,对于轴数的选择是有限制的。本次设计选择两轴式。1.2.2驱动形式主要分为有以下几种类型的电动汽车,4×2、4×4、6×4、6×4、8×6、8×4、8×8等,第一位的数字代表驱动车轮的总数,第二位的数字代表驱动车轮的数量。车辆的整体质量与机动性能是直接影响驾驶模型选择的重要因素,增加驱动轮的数量可以改善车辆的行驶速度与通过效率,驱动轮的数量越多,车辆的结构就会更复杂。维修服务质量和生产制造费用越高,车辆的总体布局也就越困难,乘用车和轻型商业用车一般都会使用结构简单、生产费用成本较低的4×2型。1.2.3布置形式根据发动机不同位置,底盘布置的形式主要有三种:发动机的前置前驱,发动机的前置后驱,发动机的后置后驱。经过研究分析发现,采取前置发动机来驱动,轴荷载的分配方式更为合理,能够大幅度地提高汽车轮胎的效率和使用寿命。并且由于汽车的前轮都是驱动轮,所以越过障碍物能力强,通过性能好;传动体系的控制非常简单,当引擎发生故障时,驾驶员可以很容易地被发现。这种底盘具有很强的通用性,有利于零部件的替换、购买和保养;如果是发动机在车轮对外部,那么车辆的汽车在轮对内位置上可能就会降低,这样就有助于大大提高汽车的机动性;散热器一般安装在汽车前,散热良好;但是由于车头较重,容量相对危险,稳定性也不是很好。如果把锂电池安放在汽车的后部,可以平衡一辆汽车的重量,使重量分配更加合理,汽车的稳定性更好,提高安全性。车型所采用的布置形式为发动机前置前桥驱动。本次课题设计的混合动力汽车具有两个电机,两个离合器,一个发动机,没有变速器。这与市场上的大多数混合动力汽车都有所不同。电机、离合器、发动机布置紧凑,全部放置在汽车前部,只将电池放在汽车后部。图2-1不同形式的布置形式1.3汽车主要参数的选择1.3.1汽车主要尺寸的确定1、汽车外廓尺寸汽车的高度、宽度和长度称为外形尺寸。除了车辆的规定和用途外,还有道路条件,如承载能力或质量,以及间隙和桥梁。汽车的外廓大小不宜太过大,小巧的停车场外廓大小尺寸可能会大大增加交通密度,同时在这里停车场所需要占用的大型停车场建筑物的面积可能会有所减小,而且对于提高了车辆的性能、比扭矩和节约燃油等方面都是有利的。轿车总长可根据下述经验公式选取：L其中：L——轴距，mm；LFLRC——比例系数，对于前置前驱的汽车，取0.62～0.66。轿车总宽可按经验公式取值：B其中：BaLa本设计车辆总长取4813mm，总宽取1850mm，总高取1428mm。2、汽车轴距L轴距l的影响运用质量、汽车的总长、传动轴的长度以及汽车的最小旋转直径。如果齿轮的轴距比较短,那么车辆的最小旋转直径和传动轴的长度也就减小。另外,轴距也可能会直接影响到车身前后轴荷载重的分配,如果轴距太短,车厢的长度就可能会逐渐减小或者是导致后悬架的时间过长。汽车进行上坡、加速时,会严重影响到车辆的制动性能和运行稳定性,危机中驾驶人和所有乘员的安全;除此,车身的纵向振动也加大,降低驾驶舒适性。万向节与传动轴之间的夹角变大,不利于底盘布置,影响整车质心高度。商用车的轮对号是车辆的总质量。车辆总质量1700~2900，轮位1150~1350。商用车的轮对号是车辆的总质量。车辆总质量1700~2900，轮位1150~1350。表2-1各类汽车的轴距和轮距车型类别轴距L/mm轮距B/mm乘用车发动机排量V/LV<1.01.0<V≤1.61.6<V≤2.52.5<V≤4.0V>4.02100~22002100~25402500~28602850~34002900~39001100~13801150~15001300~15001400~15801560~1620商用车客车城市客车（单车）长途客车（单车）4500~50005000~65001740~20504×2货车汽车总质量ma/t1700~29002300~36003600~55004500~56001150~13501300~16501700~20001840~2000≤1.81.8~6.06.0~14.0>14.03、前轮距B1和后轮距B2轮距的长b越大,乘用车的总内部宽度和整个驾驶室的内部宽度就越大。同时降低轮距还可能会严重影响连接到车辆整车的行驶质量、最小的横向转弯半径、方向轮转动夹角和车轮刚度等等。轮距的不断增加,车辆的后轮总宽也随之有所增加,这样就可能会直接大大降低了机动汽车的内部侧倾转向刚度,从而也就是大大减少了机动车辆的内部纵横转向稳定性。车辆总宽和最低转弯半径的提高,将会造成比转矩和相应功率大幅度的减少,降低汽车的机动性。公共汽车的总宽度不得超过.5m,因此汽车轮距不能太大。本次设计的乘用汽车驱动方式为发动机的前置前驱,动力系统复杂。在选择的前轮距b1范围内,应能够合理地布置以及设计下的发动机、离合器、电机、变速齿轮、轮胎、转向装置和前悬架;在选择后轮间的轴距b时,应该考虑后轮胎宽度、后悬架宽度和车架宽度,同时要保证它们之间在工作时不会产生干涉。各汽车的轮距可参考表2-1提供的数据进行初选。轿车一般的轮距可按照经验公式初步选定：B=0.75其中，B——轿车的轮距，mm；Ba——轿车总宽，mm；L——轿车轴距，mm；k——系数，轿车一般取0.5—0.54。参考表2-1中各级别轿车的轮距，由于此次设计的汽车与传统车辆不同，加上混合动力系统汽车的控制系统复杂，有两个离合器和两个电机，轮距会比同级别的传统车辆大，因此本次设计的汽车轮距不能按照传统汽车取：前轮距1610mm，后轮距1600mm.4、前悬LF和后悬LR前悬架对车辆的上下车能力和车辆外形有影响,通过增加前悬架可以减小车辆的接近角,降低驾驶能力并影响驾驶员视力。由于散热器风扇、发动机、方向盘和其他部件位于前悬架中,前悬架不能太短。此外较长的悬架有助于在发生碰撞时保护乘客,也有利于使用较长的钢板弹簧。首选的前悬架尺寸应尽可能短,以确保上述部件和总成的布置。后悬架的尺寸对驾驶能力、后碰撞的安全性、充电箱或行李箱的长度、车辆的形状都有影响,并取决于轮对负载和轴负荷分配的要求。车辆离去角减小,行驶能力降低;后悬架太短的后备箱尺寸不够大。车辆前悬架的设计长度应考虑发动机、方向盘、水箱等部件是否能按此长度布置。如果长度太短,则无法安装上述部件。如果长度过长,车辆的接近角变小,影响通过能力,汽车后弹簧长度主要影响躯干尺寸和轴心分布要求。太短太长会影响整车的承载能力和离去角,本设计选择前悬架LF=1000mm,后悬架LR=1500mm;1.3.2汽车质量参数的确定1、汽车整车整备质量m0整车整备质量是指装有所有设备，充满燃油和水、但不装载和运输人员的车辆质量。整车的整备质量将直接影响整车的制动生产成本及整车使用燃料的经济性,质量越大,生产成本就会越高,燃油消耗越大。在生产过程中,为了保证汽车能够满足行驶环境标准、排气净化规范和噪音标准,不得不提高整车的设计和整备质量。而为了有效地抵消这一组件的整备质量问题,得以采取一些措施:比如采用能够满足高强度要求的新型轻质材料,如铝合金、塑料等。目前,塑料已经在汽车上广泛应用。在今后,得益于科技的进步,塑料的应用将更加广泛。在我们设计一辆汽车的时候,我们要始终坚持一个原则,要尽可能地采取一切措施来降低整车的整备质量。乘用车和商用车的整备重量也可根据人均统计平均重量估算（表2-2）。表2-2乘用车和商用客车人均整备质量值乘用车人均整备质量值/t·人-1商用客车人均整备质量值/t·人-1发动机排量V/LV≤1.01.0<V≤1.61.6<V≤2.52.5<V≤4.0V>4.00.15~0.160.17~0.240.21~0.290.29~0.340.29~0.34车辆总长La/m≤10.0>10.0.096~0.1600.065~0.130本车整备质量m0取1850kg。2、汽车的装载质量（简称载质量）（1）汽车的载客量乘用车的载客量包括驾驶员在内不超过9座，又称之为M1类汽车。轿车主要用于载人，因此其装客量就是按汽车生产标准可容纳最多人数，本次设计的串并联式混合动力汽车最大载客量为5。（2）汽车的载质量是指汽车在路面上行驶时允许的额定载质量。3、汽车总质量ma汽车总质量ma是指准备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。乘用车和商用客车的总质量ma由乘员、整备质量m0和驾驶员的行李重量三部分构成。其中，乘员和驾驶员每人质量按65kg计算，于是ma=m0+65n+nα式中，n为包括驾驶员在内的载客数；α为行李系数，可按表2-3提供的数据取用表2-3行李系数α车型α乘用车发动机排量>2.5L5发动机排量≤2.5L10商用客车城市客车0长途客车10~15其中：mam0n——乘客人数，取5；α——行李系数，取10。根据上式便可得出该车的总质量，为2225kg。4、汽车的轴荷分配合理的轴荷分配会提高轮胎的寿命及改善汽车在运行中的使用特性,如动力学性、通过度及操作稳定。在进行设计时,各种轮胎的负载量应该是一致的,这样才能够保证每一个轮胎的磨损平衡、寿命接近。为了改善和增强汽车的传统动力特点和通过性,要求保证驱动桥的传递负荷是一个足够大的时候,而此时就需要尽量降低从驱动轴的传递负荷,这样才有利于提高车辆的通过性。为了有效地保证电动机在汽车上良好的运行和操控稳定性,转向轴承的负载又一定不能太大。综上所述,轴荷的分配工艺是一项重要的设计参数,并且在现代汽车的各项使用性能条件下,轴荷的分配工艺都与我们需要兼顾到了用户的需求及整车性能,合理地进行轴荷的分配。车辆的驱动形式和发动机位置、车辆的设计特点、车辆的前部形状和运行工况对车轴的分布有着重要的影响，如轿车和商用车的前轴具有较大的前驱力。如果整车的轴荷分配不能达到预定要求，就要重新布置底盘的零件和部件的位置。各类汽车的轴荷分配见表2-4。表2-4各类汽车的轴荷分配车型满载空载前轴后轴前轴后轴乘用车发动机前置前轮驱动发动机前置后轮驱动发动机后置后轮驱动47%~60%45%~50%40%~46%40%~53%50%~55%54%~60%56%~66%51%~56%38%~50%34%~44%44%~49%50%~62%商用货车4×2后轮单胎4×2后轮双胎，长、短头式4×2后轮双胎、平头式6×4后轮双胎32%~40%25%~27%30%~35%19%~25%60%~68%73%~75%65%~70%75%~81%50%~59%44%~49%48%~54%31%~37%41%~50%51%~56%46%~52%63%~69%汽车的轴荷分配即前后轴所承载重量占整车的比重。参考表2-4，本车轴荷分配为：空载时：前轴58%～62%，后轴38%～42%；满载时：前轴50%～55%，后轴45%～50%。1.4汽车的总体布置1.4.1汽车整车布置的基准线在初步设计中确定了车辆的载客数量(包括载重质量)、行驶方式、车身状态和发动机类型等后,需要详细地审查具体的工作流程,包括对总布置设计图纸和验证,原选择部件的结构和尺寸是否能够满足对车辆尺寸和参数要求,以便找到合理的总布置,绘制前应确定基准线(面)。1.4.2汽车各部件的布置1、汽车发动机的布置在发动机上下定位时会影响距离的间隙以及驾驶员视野。通常,发动机是在前桥的上方。由于在前桥拆下悬架缓冲块后,前桥的最高爬升速度可以达到70~100mm,因此必须保持引擎处于一个足够高的位置,以防止前桥会损坏引擎油槽,从而确定发动机的高度。发动机前后的位置会影响到汽车轴荷载分配。汽车前后纵向支架之间的距离在前驱动中。应考虑发动机上的所有部件以及从下方将发动机安装到车辆上的可能性;在维修和技术保养期间,还应确保从上方安装发动机的可能性。发动机的左右位置中心和汽车的中线相对应,这对承载系统和电机支架的统一有积极的作用。2、汽车传动系的布置由于混合动力汽车与传统汽车有所不一样,该车没有变速器,并且有两个离合器及两个电机,电机在不同工况下发挥的作用也不同,既可以作为电动机也可以作为发电机使用。发动机与第一个离合器相连,然后通过齿轮传到第二个轴上面,第二个轴上面有两个电机,两个电机之间有一个离合器,必要时离合器结合,两个电机一起工作。第二个轴通过齿轮将动力传到驱动桥上面。驱动桥的位置取决于驱动轮的位置,这需要根据驱动桥的位置而定,汽车前驱则驱动桥在前,反之在后。差速器中心线应与半轴中心线重合。绘制出驱动桥后则可以确定底盘最小离地间隙,一般为10~15mm。