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初稿NDDZ電動(dòng)快遞車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)

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初稿NDDZ電動(dòng)快遞車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)

全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366目錄目錄目錄-1摘要-21 緒論 -31.1 研究目的及意義 -31.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 -31.3 本文研究研究內(nèi)容 -72 總體設(shè)計(jì)-82.1 設(shè)計(jì)任務(wù)分析 -82.2 擬定傳動(dòng)系統(tǒng)方案 -92.3 擬定電動(dòng)快遞車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及基本參數(shù) -123 電動(dòng)快遞車動(dòng)力系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)-143.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 -143.2 傳動(dòng)比分配 -173.3 變速箱的設(shè)計(jì) -203.4 軸的設(shè)計(jì) -223.5 主減速器錐齒輪的設(shè)計(jì) -243.6 十字軸萬向節(jié)的強(qiáng)度校核 -24總結(jié)-26參考文獻(xiàn)-27全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366摘要摘要隨著能源短缺及環(huán)境問題的日益突出,全球汽車工業(yè)正處于一個(gè)轉(zhuǎn)型階段,即傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車逐漸朝著新能源電動(dòng)快遞車方面轉(zhuǎn)型,這對(duì)于我國汽車工業(yè)的發(fā)展是一個(gè)全新的契機(jī),大力發(fā)展新能源電動(dòng)快遞車,掌握其重要技術(shù),就能讓我國汽車企業(yè)在未來的全球競(jìng)爭(zhēng)中占得先機(jī),在汽車行業(yè)占據(jù)領(lǐng)先地位。電動(dòng)快遞車指全部或部分用電能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)的汽車,它具有高效、節(jié)能、低噪聲、零排放等顯著優(yōu)點(diǎn),在環(huán)保和節(jié)能方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。目前世界各國政府及汽車企業(yè)均大力投入研發(fā)電動(dòng)快遞車技術(shù)。目前,電動(dòng)快遞車的類型主要有:燃料電池電動(dòng)快遞車、混合動(dòng)力電動(dòng)快遞車和純電動(dòng)快遞車 3 種類型。純電動(dòng)快遞車技術(shù)由于研發(fā)起步早,發(fā)展時(shí)間長,曾被全球汽車企業(yè)廣泛看好,至 1970 年以來,純電動(dòng)快遞車技術(shù)已逐漸完善,其制造成本也相應(yīng)降低。在政府的大力扶持下,目前電動(dòng)汽車發(fā)展迅速,越來越多的人開始選擇接受電動(dòng)快遞車這種環(huán)保的出行方式。同時(shí)也被許多汽車廠家認(rèn)為是未來汽車發(fā)展的方向,而且都投入了大筆資金進(jìn)行研發(fā)。不過,由于充電問題的現(xiàn)實(shí)阻礙,一直以來還沒有得到充分推廣。電動(dòng)快遞車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的零部件包括電機(jī)、變速器、傳動(dòng)軸、差速器、半軸和車輪。電機(jī)可以從靜止?fàn)顟B(tài)開始運(yùn)轉(zhuǎn),并且能在較寬速度范圍內(nèi)進(jìn)行有效的工作。這種能力使得它可以省去離合器,而在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車上則需要使用離合器。單一的傳動(dòng)比可以滿足電機(jī)轉(zhuǎn)速與車輪速度的匹配。電動(dòng)快遞車可以設(shè)計(jì)成不需要齒輪的形式,但是減速器的使用使電機(jī)可以在一定車速下高速運(yùn)轉(zhuǎn),這種高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩的需求特性可以縮小電機(jī)的尺寸。重要詞:重要詞:電動(dòng)車;快遞車;動(dòng)力傳動(dòng);全套圖紙聯(lián)系 QQ:18341863661 1 緒論緒論1.11.1 研究目的及意義研究目的及意義目前,我國電動(dòng)快遞車發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入重要時(shí)期,既面臨重大的發(fā)展機(jī)遇,也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。我國電動(dòng)快遞車發(fā)展中還存在很多需要解決的問題,如核心技術(shù)還不具備競(jìng)爭(zhēng)力,企業(yè)投入不足,政府的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)能力還沒有充分發(fā)揮等??傮w上看來,我國電動(dòng)快遞車產(chǎn)業(yè),起步較早,發(fā)展較快,但是由于傳統(tǒng)汽車及相關(guān)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱、投入不足,差距仍然存在,中高端技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)壓力越來越大,因此,必須加大攻堅(jiān)力度,推動(dòng)我國汽車產(chǎn)業(yè)向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)型,提高核心技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力,確保我國汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。電動(dòng)快遞車使用電動(dòng)機(jī)作為傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力源,緩解了能源緊缺的壓力,實(shí)現(xiàn)了人們長期以來對(duì)汽車零尾氣排放的期盼,傳動(dòng)系統(tǒng)作為汽車的核心組成部分,其技術(shù)創(chuàng)新是電動(dòng)快遞車發(fā)展的重要途經(jīng)。目前,關(guān)于電動(dòng)快遞車的研究主要集中在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制策略的開發(fā)研究三方面。能量存儲(chǔ)系統(tǒng)相當(dāng)于電動(dòng)快遞車的發(fā)動(dòng)機(jī),是電動(dòng)快遞車電動(dòng)機(jī)所需電能的提供者。目前,鉛酸蓄電池是使用最為廣泛的,但其充電速度較慢,使用壽命短,節(jié)能環(huán)保差。隨著電動(dòng)快遞車技術(shù)的發(fā)展,其他電池正在漸漸取代著鉛酸蓄電池。目前發(fā)展的新電源有納硫電池、鋰電池、鎳鎘電池、飛輪電池、燃料電池等,盡管這些新電源投入應(yīng)用,但是短時(shí)間內(nèi)還是無法解決電動(dòng)快遞車電源充電緩慢,電量存儲(chǔ)低續(xù)航里程短的問題。電動(dòng)快遞車整車控制策略的開發(fā)研究一直在緊鑼密鼓的進(jìn)行著,整車控制系統(tǒng)是電動(dòng)快遞車實(shí)現(xiàn)整車控制和管理的重要,是實(shí)現(xiàn)和提高整車控制功能和性能水平的一個(gè)重要技術(shù)確保。其核心技術(shù)主要體現(xiàn)在整車控制軟件的架構(gòu)設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)矩控制策略以及對(duì)整車和各系統(tǒng)得能量管理上。盡管控制策略的開發(fā)研究一直沒有間斷,但是,系統(tǒng)開發(fā)較為復(fù)雜,進(jìn)度較慢。1.21.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國正式對(duì)電動(dòng)快遞車的研制始于 1981 年,當(dāng)時(shí)全球?qū)﹄妱?dòng)快遞車的宣傳和需求并不強(qiáng)烈,對(duì)電動(dòng)快遞車的研究也相當(dāng)零散,投入很少。目前,我國電動(dòng)快遞車的研究、開發(fā)進(jìn)入了有組織。有領(lǐng)導(dǎo)的全面發(fā)展階段,國家在電動(dòng)快遞車研制開發(fā)方面也采取了積極有效的宏觀引導(dǎo)措施。全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366我國高度重視電動(dòng)快遞車技術(shù)的發(fā)展。 “十五”期間,啟動(dòng)了“863”計(jì)劃電動(dòng)快遞車重大科技專項(xiàng),確立了“三縱三橫” (三縱:混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)快遞車、燃料電池汽車;三橫:電池、電動(dòng)機(jī)、電控)的研究布局,取得了一大批電動(dòng)快遞車技術(shù)創(chuàng)新成果。 “十一五”以來,中國提出“節(jié)能和電動(dòng)快遞車”戰(zhàn)略,政府高度關(guān)注電動(dòng)快遞車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。20062007 年,中國電動(dòng)快遞車產(chǎn)業(yè)取得了重大的發(fā)展,中國自助研制的電動(dòng)、混合動(dòng)力和燃料電池三類電動(dòng)快遞車整車產(chǎn)品相繼問世。2008 年 7 月 11日,科技部和北京市舉行了奧運(yùn)電動(dòng)快遞車示范運(yùn)行交車儀式。交車儀式上,各類車型共計(jì) 595 輛交付使用,為官員、運(yùn)動(dòng)員、教練員、媒體記者以及社會(huì)觀眾等提供服務(wù)。2010 年上海世博會(huì)期間,也有超過 1000 輛電動(dòng)快遞車在世博場(chǎng)館和周邊運(yùn)行。合肥工業(yè)大學(xué)首先基于整車基本參數(shù),分析了動(dòng)力性要求,確定電機(jī)的選型。然后傳統(tǒng)電動(dòng)快遞車傳動(dòng)系統(tǒng)的布置形式,用兩檔變速器代替了固定速比減速器,設(shè)計(jì)了一種新的傳動(dòng)布置方案,在最后根據(jù)整車的動(dòng)力性指標(biāo)對(duì)傳動(dòng)系速比上限和下限進(jìn)行了分析計(jì)算。大連交通大學(xué)李律鳴在 FMPMG 的理論分析基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種永磁廠條只是永磁齒輪代替?zhèn)鹘y(tǒng)變速箱的新型傳動(dòng)系統(tǒng),運(yùn)用汽車相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),參考國內(nèi)外最新電動(dòng)快遞車參數(shù)配置,提出了模型參數(shù)設(shè)計(jì)過程,利用 Ansoft 有限元仿真軟件建立模型,并進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)仿真。利用 Ansoft 逐一分析了 FMPMG 各結(jié)構(gòu)參數(shù)和轉(zhuǎn)矩的關(guān)系,針對(duì)所設(shè)計(jì)方案進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。姬芬竹等人考慮到電動(dòng)機(jī)低速恒轉(zhuǎn)矩和高速恒功率的特性,分析了電動(dòng)快遞車的傳動(dòng)比與檔位確定原則,同時(shí)提出了使用固定速比的電動(dòng)快遞車傳動(dòng)方案,通過重新設(shè)計(jì)并優(yōu)化分配固定速比和主減速器速比,從而獲得更好的電動(dòng)快遞車動(dòng)力性能。王峰等人提出了雙電機(jī)行星齒輪系電動(dòng)快遞車動(dòng)力傳動(dòng)裝置,省去了離合器,增加了車輛變速范圍,減輕了汽車質(zhì)量和提高汽車動(dòng)力性。對(duì)其電機(jī)和傳動(dòng)裝置的參數(shù)進(jìn)行合理選擇和匹配計(jì)算,在 Matlab/Simulink 環(huán)境下進(jìn)行了整車動(dòng)力性能的仿真,對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。重慶大學(xué)陳宗波提出了雙驅(qū)電動(dòng)快遞車,對(duì)雙驅(qū)電動(dòng)快遞車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)匹配與仿真研究。根據(jù)幾種工作模式以及一些參數(shù)確定原則,最終確定兩個(gè)電機(jī)的參數(shù)。通過對(duì)傳動(dòng)系速比進(jìn)行優(yōu)化,使電動(dòng)快遞車常態(tài)工況運(yùn)行的速度區(qū)域落在電動(dòng)快遞車的高效區(qū)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),同時(shí)證明了經(jīng)過改全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366變速比,可以使電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)移向電動(dòng)機(jī)經(jīng)常工作的最佳效率區(qū)域內(nèi),合理的傳動(dòng)系速比可以改善整車的性價(jià)比。長安大學(xué)張珍提出了主電機(jī)輔以輪轂電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式。論文中分三種運(yùn)行工況對(duì)該傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了分析,第一種是通常工況,只有主電機(jī)工作;第二種工況是大負(fù)荷超負(fù)荷工況,主電機(jī)跟輔助電機(jī)同時(shí)工作,保護(hù)主電機(jī),提高傳動(dòng)系統(tǒng)的效率;第三種工況是制動(dòng)和下坡工況,主電機(jī)和輔助電機(jī)作為發(fā)電機(jī)同時(shí)工作,進(jìn)行能量回收。這種主電機(jī)和輪邊電機(jī)的有機(jī)結(jié)合,充分提高驅(qū)動(dòng)效率的同時(shí)極大地提高了能量回收率。2008 年以來,以美國、歐盟、日本為代表的國家和地區(qū)相繼發(fā)布實(shí)施了新的電動(dòng)快遞車發(fā)展戰(zhàn)略,更加明確了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向,進(jìn)一步加大了研發(fā)投入與政府扶持力度。日本,以產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力為第一目標(biāo),全面發(fā)展混合動(dòng)力、電動(dòng)、燃料電池三種電動(dòng)快遞車,研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化均走在世界前列。美國,以能源安全為主要目標(biāo),強(qiáng)調(diào)插電式電動(dòng)快遞車發(fā)展。歐盟,以二氧化碳排放法規(guī)為主要驅(qū)動(dòng)力,重視發(fā)展電動(dòng)快遞車。世界上第一輛電動(dòng)快遞車是在 1834 年的美國誕生。美國在電動(dòng)快遞車技術(shù)研發(fā)和政策上一直走在世界前列。2012 年汽車產(chǎn)業(yè)報(bào)告,美國電動(dòng)快遞車銷售總量居世界首位。美國電動(dòng)快遞車聯(lián)盟提出的電動(dòng)快遞車發(fā)展目標(biāo)和行動(dòng)計(jì)劃,目標(biāo)希望到 2018 年全美初步形成良好的電動(dòng)快遞車生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。2012 年日本電動(dòng)快遞車銷量位居世界第二。日本電動(dòng)快遞車產(chǎn)業(yè)化成果在全球范圍內(nèi)是最好的。以豐田普銳斯為代表的日本混合動(dòng)力汽車,在世界低污染汽車開發(fā)銷售領(lǐng)域已經(jīng)占據(jù)了領(lǐng)頭地位。豐田和本田汽車公司已成為當(dāng)今世界燃料電池汽車市場(chǎng)上的重要企業(yè)。為推廣電動(dòng)快遞車以及環(huán)保汽車,日本從2009 年 4 月 1 日起實(shí)施“綠色稅制” ,他的適用對(duì)象包括電動(dòng)快遞車、混合動(dòng)力汽車、清潔柴油汽車、天然氣汽車以及獲得認(rèn)定的低排放且燃油消耗量低的車輛。法國是石油資源缺少的國家,汽油昂貴,油價(jià)約為美國的四倍,每年從國外進(jìn)口大量的石油。在政府積極發(fā)展電動(dòng)快遞車政策的帶動(dòng)下,各個(gè)汽車廠商也紛紛加大投資力度,雷諾日產(chǎn)聯(lián)盟、標(biāo)致雪鐵龍和日本三菱汽車公司合作,相繼推出了多款環(huán)保電動(dòng)快遞車。德國在電動(dòng)快遞車方面也做出了重要貢獻(xiàn)。寶馬也是氫動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)車型研究的先行者。在 2009 年德國政府批準(zhǔn)的 500 億歐元的經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃中,很大一全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366部分資金用于電動(dòng)快遞車研發(fā)、 “電動(dòng)快遞車充電站”網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和可再生能源的開發(fā)。21 世紀(jì)以來,國外各大汽車廠商紛紛制訂了新的電動(dòng)快遞車發(fā)展規(guī)劃。在這個(gè)“電動(dòng)環(huán)保競(jìng)技場(chǎng)”上,包括通用、奔馳、大眾、寶馬、日產(chǎn)、本田、豐田、克萊斯勒、福特等先行者,更是爭(zhēng)先恐后的扮演了電動(dòng)快遞車開發(fā)的主角。本田公司推出了百分之百純電力驅(qū)動(dòng)汽車,包括在 1997 年推出的 EV+電動(dòng)快遞車和 2009 年推出的 FCXClarity 燃料電池汽車。奔著減少二氧化碳排放和提高代替能源使用效率的目標(biāo),本田公司利用在電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和能源管理技術(shù)方面的專業(yè)知識(shí),設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的小型電動(dòng)快遞車的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有卓越的能源轉(zhuǎn)換效率和極佳的動(dòng)態(tài)性能。2013 年,本田公司為電動(dòng)快遞車設(shè)計(jì)了一套新的動(dòng)力系統(tǒng)。為了獲得比原有的電動(dòng)快遞車更好的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,這個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)兼具有高功率和低損耗的特點(diǎn),具備世界上最先進(jìn)的能源轉(zhuǎn)化效率和比同類電動(dòng)快遞車更卓越的動(dòng)態(tài)性能。為了實(shí)現(xiàn)高的能源轉(zhuǎn)換效率,這種動(dòng)力系統(tǒng)還配備了新開發(fā)的電動(dòng)伺服制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同控制;為了實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)性能,電動(dòng)馬達(dá)裝配了新形狀的轉(zhuǎn)子,動(dòng)力控制單元也裝配了具有高導(dǎo)熱散熱性能的部件。因?yàn)榕鋫淞巳夭⑿心K組和一個(gè)制冷系統(tǒng),電池系統(tǒng)雖結(jié)構(gòu)緊湊,但支持大功率輸出。這個(gè)創(chuàng)新的動(dòng)力系統(tǒng)帶來了優(yōu)良的結(jié)果,汽車一次行駛里程數(shù)可以達(dá)到 82 英里,能源轉(zhuǎn)化力達(dá)到世界先進(jìn)水平 29 千瓦時(shí)/100 英里,同時(shí),它的加速性能相當(dāng)于 2.0 排量的汽車的性能。由 Ford 和 GE 公司聯(lián)合開發(fā)的 ETX 轎車,把兩檔變速器、電動(dòng)機(jī)和差速器設(shè)計(jì)成一個(gè)整體。德國的達(dá)姆施塔特技術(shù)大學(xué)把高速感應(yīng)電機(jī)和兩檔變速器組成的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),證明了該系統(tǒng)可以極大改善電動(dòng)快遞車的性能。英國桑德蘭大學(xué)通過仿真模擬對(duì)比了安裝兩檔變速器和固定速比減速器的電動(dòng)快遞車,表明安裝了兩檔變速器的電動(dòng)快遞車不僅可以減少能量消耗,還可以減少整個(gè)驅(qū)動(dòng)鏈的尺寸和重量。美國印第安納波利斯大學(xué)針對(duì)一款 5 檔手動(dòng)變速器的電動(dòng)公交車,研究了在換檔過程中的電機(jī)控制問題,該方案適合直接耦合集成動(dòng)力系統(tǒng)的電動(dòng)快遞車。韓國漢陽大學(xué)的 WootaikLee 等人研究表明:合理地選擇電動(dòng)快遞車的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的零部件及其有關(guān)參數(shù),使其達(dá)到最優(yōu)匹配,將對(duì)整車性能產(chǎn)生較大全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366影響。法國西布列塔尼大學(xué) A.haddoun 等人通過建模與仿真分析,比較了三種不同控制策略在計(jì)算整車動(dòng)力性的條件下對(duì)電動(dòng)快遞車能耗性價(jià)比的影響,結(jié)果表明,基于空間矢量建模的直接轉(zhuǎn)矩控制策略具有最好的控制效果。日本橫濱大學(xué)的 Kawamura 主要針對(duì)動(dòng)力電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性進(jìn)行了研究,著重論述了電動(dòng)快遞車用動(dòng)力電機(jī)的啟動(dòng)特性和過載特性。英國謝菲爾德大學(xué) M.J.West 對(duì)比分析了多能源控制總成的設(shè)計(jì)方法,并對(duì)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)進(jìn)行深入分析,提出了混合動(dòng)力汽車的能量管理方法。德國瓦爾塔汽車工業(yè)公司的 EberhardMeissner 等對(duì)未來電動(dòng)快遞車動(dòng)力系統(tǒng)的能量管理和電池監(jiān)測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè),將能量管理定義為能量回饋、能量流動(dòng)、能量存儲(chǔ)和能量消耗的綜合控制,同時(shí)給出了能量管理、電池管理和電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)之間的層次關(guān)系,將電池管理和電池監(jiān)測(cè)歸結(jié)于能量管理的范疇,延長了電池的使用壽命。美國田納西大學(xué) Chiasson.J 分析了電動(dòng)快遞車用各類型動(dòng)力電池的充放電特性,提出了一種新的 SOC 估算方法,并建立 SOC 計(jì)算模型。通用汽車公司設(shè)計(jì)的 EVI 電動(dòng)快遞車電池管理系統(tǒng)除了對(duì)單體電池電壓、充放電電流進(jìn)行檢測(cè),還具有六路溫度檢測(cè)、高壓保險(xiǎn)絲熔斷保護(hù)、高壓回流式繼電器、電量顯示和低壓報(bào)警等功能。美國伊利諾伊大學(xué)的 SanghunChoi 等提出了基于 RCC 的能量回收最大化的再生制動(dòng)控制方法,使用該方法回收的制動(dòng)能量比傳統(tǒng)再生制動(dòng)控制方法提高了 20%。德克薩斯 A&M 大學(xué)的 YiminGao 等提出三種制動(dòng)力分配控制策略,即:并聯(lián)再生制動(dòng)控制策略、理想再生制動(dòng)控制策略和最大能量回收控制策略,并對(duì)所提出的再生制動(dòng)控制策略進(jìn)行了仿真分析。1.31.3 本文研究研究內(nèi)容本文研究研究內(nèi)容在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)和其他技術(shù)取得有效突破之前,對(duì)電動(dòng)快遞車傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析是提高電動(dòng)快遞車性能的重要手段之一。另一方面,鑒于電動(dòng)快遞車主要性能指標(biāo)是由最高車速、加速能力、爬坡能力和續(xù)航里程等來表征的,這些指標(biāo)的高低直接與其動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)劣密切相關(guān),因此,創(chuàng)新設(shè)計(jì)一類基于直驅(qū) AMT 的傳動(dòng)系統(tǒng),必定可以提高動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的性能。本文的來源是山東省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目基于直驅(qū)技術(shù)的高效變速器重要技術(shù)研究與系統(tǒng)開發(fā)。本文是針對(duì)電動(dòng)快遞車電動(dòng)力輸出的工作特性,創(chuàng)新設(shè)計(jì)全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366一類基于直驅(qū) AMT 的傳動(dòng)系統(tǒng)。研究方法:1.根據(jù)汽車?yán)碚撘约跋嚓P(guān)論文,完成電動(dòng)機(jī)的選型工作2.根據(jù)材料力學(xué)知識(shí),校核重要部位強(qiáng)度3.對(duì)電動(dòng)快遞車傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),應(yīng)用 CATIA 軟件建立總體方案的三維模型,應(yīng)用 CAD 軟件可以繪制二維工程圖全套圖紙聯(lián)系 QQ:18341863662 2 總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)2.12.1 設(shè)計(jì)任務(wù)分析設(shè)計(jì)任務(wù)分析針對(duì)電動(dòng)快遞車電動(dòng)力輸出的工作特性,創(chuàng)新設(shè)計(jì)一類基于直驅(qū)式 AMT 的傳動(dòng)系統(tǒng)。方案設(shè)計(jì)要遵循以下幾個(gè)原則:確保電動(dòng)快遞車動(dòng)力性的情況下,降低百公里能耗;電能的利用率盡可能最大化;重要部件強(qiáng)度要滿足使用要求;設(shè)計(jì)結(jié)果要具有可實(shí)現(xiàn)性。1、整車性能技術(shù)指標(biāo)A 運(yùn)輸類電動(dòng)專用車、貨車動(dòng)力電池系統(tǒng)總質(zhì)量占整車整備質(zhì)量比例不超過 25%,作業(yè)類電動(dòng)專用車、貨車不超過 20%。B 噸百公里電耗不超過 10kWh;M1、N1 類使用工況法,其他暫使用 40km/h等速法,其中作業(yè)類專用車檢測(cè)時(shí)上裝部分不工作。(1)最高車速:90km/h;(2)最大爬坡度:20%;(3)加速性能 050 Km/h:15s;(4)60km/h 續(xù)駛里程200km(等速法) ;工況法續(xù)航里程180km;電動(dòng)快遞車選用長安傳統(tǒng)載貨汽車底盤(SC1031GDD43)為改裝主體。電動(dòng)快遞車是在長安底盤改裝成電動(dòng)可承載式底盤的基礎(chǔ)上,加裝載貨物廂體而形成的一款電動(dòng)快遞車,該車配置 5MT 手動(dòng)變數(shù)箱、永磁同步電動(dòng)機(jī)及控制器、整車控制器、三元鋰離子鋰電池、高壓配電和 BMS 管理系統(tǒng)、智能車載充電器、直流快充充電系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、真空助力制動(dòng)系統(tǒng)、助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車載冷暖空調(diào)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等。電動(dòng)機(jī)使用電機(jī)前置通過法蘭固定于變速箱,變速箱固定于整車中部,控制器及車載充電器布置在車身前中部,動(dòng)力鋰離子電池、高壓配電系統(tǒng)及電池管理系統(tǒng)布置在車體中前兩側(cè)部位,車載空調(diào)布置在車體前部,遠(yuǎn)程監(jiān)控終端固定于駕駛室中控臺(tái)內(nèi)部,使用 5MT 手動(dòng)變數(shù)箱/2 檔 AT 自動(dòng)變速箱。全套圖紙聯(lián)系 QQ:18341863662.22.2 擬定傳動(dòng)系統(tǒng)方案擬定傳動(dòng)系統(tǒng)方案1)方案一:單電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)方案12M43圖 2.1 單電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)圖 2.1 注釋:1主減速器;2變速箱;3電源;4電機(jī)控制器現(xiàn)在最普遍的電動(dòng)快遞車單電機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)方案,其結(jié)構(gòu)形式類似于內(nèi)燃機(jī)汽車,它由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)、變速器、電源以及電機(jī)控制器等組成。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)形式類似于內(nèi)燃機(jī)汽車,所以結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,便于在原有汽車制造平臺(tái)上進(jìn)行生產(chǎn)制造。但是單電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)由于對(duì)電動(dòng)機(jī)的功率需求較大,因此電機(jī)尺寸較大、質(zhì)量偏重等,這方面原因很大程度上限制了電動(dòng)快遞車的發(fā)展。電動(dòng)快遞車在行駛時(shí),存在很多種不同階段,比如起步階段、加速階段、上坡階段、勻速行駛階段、下坡階段、減速階段、剎車制動(dòng)階段等,單電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)很難進(jìn)行電機(jī)和電動(dòng)快遞車動(dòng)力性的匹配:如果電動(dòng)快遞車需要功率恒定,單電機(jī)無法同時(shí)滿足電動(dòng)快遞車最高車速和動(dòng)力性能的要求。要提高電動(dòng)快遞車整車的動(dòng)力性能,只能通過提高電機(jī)功率,但是電機(jī)的比功率不變的,因此提高功率伴隨著電機(jī)尺寸的變大,質(zhì)量的上升,而且會(huì)使電壓提高或者電流增大,乘車的安全性能下降,從而導(dǎo)致制造難度以及制造成本都上升。電機(jī)的工作特性決定了電動(dòng)機(jī)只有額定轉(zhuǎn)速附近運(yùn)行時(shí)才能有較高的效率,如果電動(dòng)機(jī)可以一直在高效率區(qū)域運(yùn)行,那么電動(dòng)快遞車的性價(jià)比能會(huì)大大升高。但是,由于電動(dòng)快遞車運(yùn)行時(shí)工況比較復(fù)雜,單電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)很難使電動(dòng)全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366機(jī)長期的運(yùn)行在電動(dòng)機(jī)高效區(qū)域。電動(dòng)快遞車一般為了增加續(xù)航都會(huì)進(jìn)行能量的回收,既在制動(dòng)階段以及下坡階段將電動(dòng)快遞車的動(dòng)能通過對(duì)電機(jī)倒拖轉(zhuǎn)化為電能,儲(chǔ)存在蓄電池中。理論上,要實(shí)現(xiàn)電能的全部回收,電機(jī)的瞬間電流會(huì)比較大,甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電機(jī)的承受范圍,因此一般情況下只能回收到 20%的能量。而單電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行在電機(jī)高效率區(qū)域外時(shí)效率很低,制動(dòng)以及下坡階段對(duì)能量的回收效率也很低,進(jìn)一步降低了電動(dòng)快遞車的續(xù)航里程。單電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)雖然制造技術(shù)成熟,但是在對(duì)電動(dòng)快遞車?yán)m(xù)航里程要求越來越高的今天,單電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)必然會(huì)被封存在電動(dòng)快遞車傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的歷史長河中。2)方案二:主電機(jī)+輪轂電機(jī)傳動(dòng)方案此傳動(dòng)系統(tǒng)由一個(gè)主電機(jī)以及兩個(gè)輪轂電機(jī)、一個(gè)電機(jī)控制器、變速箱、主減速器組成。方案布置圖如圖 2.1 所示:圖 2.2 方案一傳動(dòng)系統(tǒng)圖示圖 2.2 注釋:1主電動(dòng)機(jī);2電機(jī)控制器;3蓄電池;4輪轂電動(dòng)機(jī);5變速器;6驅(qū)動(dòng)橋此傳動(dòng)方案是由主電機(jī)驅(qū)動(dòng)前輪使電動(dòng)快遞車向前行駛,后輪的兩個(gè)輪轂電機(jī)主要為電動(dòng)快遞車提供后備功率以及電動(dòng)快遞車在減速或者下坡時(shí)回收能量。電動(dòng)快遞車大負(fù)荷運(yùn)行時(shí),輪轂電機(jī)可以保護(hù)主電機(jī),并且提供后備功率;減速以及下坡工況下,三個(gè)電機(jī)同時(shí)進(jìn)行能量回收,提高能量利用率。此方案評(píng)估分析:使用前軸驅(qū)動(dòng),后兩輪輪轂電機(jī)輔助驅(qū)動(dòng)的形式,一方面提高了電動(dòng)快遞車的后備功率,使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,但是同時(shí)也增加了輪全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366轂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量使電動(dòng)快遞車的操控性能下降。另外輪轂電動(dòng)機(jī)工作環(huán)境相對(duì)比較惡劣,容易受到溫度、水、灰塵等多方面影響,因此密封方面有非常高的要求,還要考慮電機(jī)的散熱問題。3)方案三:雙電機(jī)雙軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)快遞車雙電機(jī)雙軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)快遞車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是指電動(dòng)快遞車的前后橋都使用電機(jī)加驅(qū)動(dòng)橋的形式組成一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)、減速器以及驅(qū)動(dòng)橋組成一個(gè)整體,三部分的軸之前成平行關(guān)系,使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加的緊湊。雙電機(jī)雙軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)快遞車結(jié)構(gòu)簡圖如圖 2.3 所示。圖 2.3 雙電機(jī)雙軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)快遞車結(jié)構(gòu)簡圖該傳動(dòng)系統(tǒng)使用兩臺(tái)小功率的電動(dòng)機(jī)分別對(duì)前軸和后軸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。使用兩個(gè)小功率的電動(dòng)機(jī)比使用單個(gè)功率值為兩個(gè)小功率電機(jī)功率之和的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛,可以在相同的車輛負(fù)荷下,提高單個(gè)小電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率,進(jìn)而提高電動(dòng)車的工作效率,減少電動(dòng)快遞車的電能消耗,提高了電動(dòng)快遞車整車的續(xù)航里程。使用雙軸驅(qū)動(dòng)的形式,可以充分利用整輛電動(dòng)快遞車的重力產(chǎn)生附著力,提高電動(dòng)快遞車的整車附著利用率,能充分發(fā)揮電動(dòng)快遞車整車的驅(qū)動(dòng)潛力,提高車輛的動(dòng)力性。前后雙軸同時(shí)進(jìn)行再生制動(dòng),縮短電動(dòng)快遞車的制動(dòng)距離,提高能量的回收率。雙電機(jī)雙軸驅(qū)動(dòng)可以提高電動(dòng)快遞車的能量利用率,增加電動(dòng)快遞車的續(xù)航里程,使性價(jià)比上升。雙電機(jī)雙軸可以提高電動(dòng)快遞車整車動(dòng)力性,使電動(dòng)快遞車操控性能上升,增強(qiáng)駕駛質(zhì)感。經(jīng)過分析對(duì)比,確定了雙軸雙電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案,但與方案三不同的是后軸為主電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸,動(dòng)力從電動(dòng)機(jī)發(fā)出后,經(jīng)過直驅(qū)式兩檔 AMT 變速箱,然后到減速器及驅(qū)動(dòng)軸再到后車輪;前軸為輔助電機(jī),直接通過電機(jī)控制器控制,全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366經(jīng)減速裝置和驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)前輪。本文設(shè)計(jì)研究的電動(dòng)快遞車傳動(dòng)系統(tǒng)簡圖如圖 2.4 所示。圖 2.4 電動(dòng)快遞車傳動(dòng)系統(tǒng)簡圖此種驅(qū)動(dòng)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):在電機(jī)總功率和不變的情況下,提高了單個(gè)電機(jī)負(fù)載,使電機(jī)的效率上升,使電機(jī)可以盡可能的工作在電機(jī)高效工作區(qū)域。直驅(qū)式兩檔式 AMT 變速箱可以提高主電機(jī)的工作平順性,充分發(fā)揮電機(jī)性能。雙軸驅(qū)動(dòng)可以充分利用電動(dòng)快遞車整車產(chǎn)生的重力附著力,提高了整車的附著利用率,使電動(dòng)快遞車充分發(fā)揮自己的驅(qū)動(dòng)潛力,提高了電動(dòng)快遞車的整車動(dòng)力性能。2.32.3 擬定電動(dòng)快遞車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及基本參數(shù)擬定電動(dòng)快遞車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及基本參數(shù)本文設(shè)計(jì)的基于直驅(qū) AMT 的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示,此電動(dòng)快遞車傳動(dòng)系統(tǒng)主要由兩個(gè)電機(jī),一個(gè)電機(jī)控制器,電池組和直驅(qū) AMT 變速箱組成。其中主電機(jī)負(fù)責(zé)后輪驅(qū)動(dòng),輔助電機(jī)負(fù)責(zé)能量回收,以及為電動(dòng)快遞車提供后備功率。主副電機(jī)電機(jī)均使用小功率電機(jī),通常行駛工況下,由主電機(jī)向后輪供電,驅(qū)動(dòng)后輪使電動(dòng)快遞車向前行駛;當(dāng)電動(dòng)快遞車起步及加速運(yùn)行時(shí),電池組分別向主電機(jī)和輔助電機(jī)供電,通過電動(dòng)機(jī)控制器控制 2 個(gè)電機(jī)同時(shí)運(yùn)行向車輛提供所需功率。電動(dòng)快遞車在制動(dòng)、下坡等需要減速的情況下,主輔電機(jī)均參與能量的回收,從而實(shí)現(xiàn)四個(gè)車輪同時(shí)進(jìn)行能量回收。差速器差速器M前進(jìn)方向MAMT電源控制器全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366圖 2.1 電動(dòng)快遞車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)簡圖永磁同步電機(jī)具有高效率、高密度、結(jié)構(gòu)簡單且可靠性能高的特點(diǎn),所以電動(dòng)機(jī)選用永磁同步電機(jī)。變速器使用兩檔直驅(qū)式 AMT 自動(dòng)變速箱,充分發(fā)揮電動(dòng)快遞車電動(dòng)力輸出的工作特性,使電動(dòng)快遞車的動(dòng)力輸出更加平順。本論文以一款電動(dòng)快遞車的整車參數(shù)及技術(shù)要求進(jìn)行整車參數(shù)匹配設(shè)計(jì),具體參數(shù)見下表 2.1 所示。表 2.1 電動(dòng)快遞車主要技術(shù)參數(shù)基本技術(shù)參數(shù)技術(shù)指標(biāo)整車質(zhì)量/kg迎風(fēng)面積/m3最大爬坡度/%車輪滾動(dòng)半徑/m最高車速/km/h風(fēng)阻系數(shù)傳動(dòng)效率滾動(dòng)阻力系數(shù)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù)0100km/h 加速時(shí)間/s15311.98300.3081000.350.910.0141.0410差速器差速器M前進(jìn)方向MAMT電源控制器全套圖紙聯(lián)系 QQ:18341863663 3 電動(dòng)快遞車動(dòng)力系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)電動(dòng)快遞車動(dòng)力系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)3.13.1 電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)的選擇首先確定電動(dòng)快遞車的整車參數(shù)和動(dòng)力性能設(shè)計(jì)要求后,然后對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行匹配計(jì)算,對(duì)電動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電池、布置方式進(jìn)行選型和設(shè)計(jì)。電動(dòng)快遞車整車性能是否能滿足設(shè)計(jì)要求取決于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力參數(shù)匹配是否合理。電動(dòng)快遞車整車參數(shù)匹配的任務(wù)是在滿足動(dòng)力性能要求的基礎(chǔ)上合理的選擇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各部件的參數(shù),以期最大可能的提高整車行駛性價(jià)比。電動(dòng)快遞車電動(dòng)機(jī)通過電機(jī)控制器將動(dòng)力電池的電能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)汽車行駛的機(jī)械能,是電動(dòng)快遞車行駛的動(dòng)力源。電動(dòng)快遞車電動(dòng)機(jī)的選型必須滿足整車動(dòng)力性能設(shè)計(jì)指標(biāo),需要確定的參數(shù)有:額定功率、峰值功率、額定轉(zhuǎn)速以及最高工作轉(zhuǎn)速。圖 2.2 電動(dòng)機(jī)輸出特性研究表明電機(jī)具有如圖 2.2 所示的低速等轉(zhuǎn)矩和高速恒功率的機(jī)械特性,因此,電動(dòng)機(jī)的工作區(qū)域就分為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域和恒功率區(qū)域,以額定轉(zhuǎn)速為分界點(diǎn),以下是恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域,以下是恒功率區(qū)域。電動(dòng)機(jī)的峰值工作特性使電機(jī)具有一定的過載能力,完全可以確保電動(dòng)快遞車起步、爬坡及加速等短時(shí)極限行駛工況,但是電動(dòng)機(jī)不可以長期工作在峰值功率附近,長期在峰值功率附近運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致電機(jī)出現(xiàn)故障,也會(huì)對(duì)電機(jī)的使用壽命造成很大影響。(1)電動(dòng)機(jī)的額定功率電動(dòng)機(jī)長期工作于某工況的能力由額定功率來衡量。設(shè)計(jì)電動(dòng)快遞車運(yùn)行工況時(shí),為了能夠使電動(dòng)快遞車以最高車速長期行駛,往往需要以電動(dòng)快遞車全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366最高車速確定電動(dòng)機(jī)的額定功率。通常情況下,電動(dòng)快遞車的最高車速對(duì)應(yīng)電動(dòng)快遞車最高檔,該雙電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)在最高車速時(shí),只有主電機(jī)工作,因此用電動(dòng)快遞車的最高車速計(jì)算主電機(jī)的額定功率。根據(jù)汽車?yán)碚撍鶎W(xué)知識(shí),由汽車的功率平衡方程,可以求得滿足汽車長期以最高車速行駛的額定功率:2maxmax21()360021.151000.35 1.98 100(1531 9.8 0.014)36000.9121.1516.4dNC AUPmgfUKW其中,PN為電機(jī)額定功率,KW;為傳動(dòng)效率,取 0.91;m 為整車質(zhì)量,kg;f 為滾動(dòng)阻力系數(shù);A 為電動(dòng)快遞車迎風(fēng)面積,m2;Cd風(fēng)阻系數(shù);Umax為最高車速。g 為重力加速度,取 9.8kgms2。(2)電動(dòng)機(jī)的峰值功率電動(dòng)機(jī)的峰值功率越高電動(dòng)快遞車的后備功率越大。為了滿足整車爬坡、急加速等大功率短時(shí)工況需求,根據(jù)爬坡及加速等動(dòng)力性能要求計(jì)算電動(dòng)機(jī)峰值功率。根據(jù)最大爬坡度的需求進(jìn)行分析,電動(dòng)快遞車以 VN=30km/h 的速度在最大坡度 imax=30%的坡上行駛。此時(shí)所需求的功率為:max122maxmax2(cossin)21.153600(1531 9.8 0.014cos(arctan0.3)1531 9.8 sin(arctan0.3)0.35 1.98 3030)21.1536000.9141.6iDNNPPPC AVVmgfmgKW根據(jù)百公里加速時(shí)間 t050km/h的需求進(jìn)行分析,電動(dòng)快遞車加速過程中需要較大的后備功率,其瞬時(shí)車速可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得:xmmtvvt全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366其中,vm為電動(dòng)快遞車的末速度;tm為電動(dòng)快遞車的加速時(shí)間;x 為擬合系數(shù),一般取 0.5 左右。汽車在從零加速到 50km/h 的過程中,不僅要克服加速阻力、空氣阻力。其中,空氣阻力會(huì)隨電動(dòng)快遞車速度成二次方增長,因此,選取加速末尾時(shí)刻進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算:222(1)21.153.636000.35 1.98 50(1531 9.8 0.01421.151.04 1531 50100.2501)3.60.21036000.9171.3xDmmmmtmC AVmvttvPmgfttKW根據(jù)前述計(jì)算,為了滿足電動(dòng)快遞車動(dòng)力性的要求,必須確保電動(dòng)機(jī)的額定功率大于 PN,峰值功率大于 maxPimax,Pt。單電機(jī)的功率也不適宜太大,功率過大會(huì)造成電機(jī)實(shí)際質(zhì)量的增加,一方面,這樣不符合現(xiàn)在汽車輕量化設(shè)計(jì)的理念,另一方面會(huì)增加整車的制造成本,不能達(dá)到預(yù)期的經(jīng)濟(jì)收益。而且電機(jī)功率過大,會(huì)使電動(dòng)快遞車無法充分利用電機(jī)的高效區(qū),在電動(dòng)快遞車的行進(jìn)過程中,會(huì)更大的更迅速的消耗蓄電池的電量導(dǎo)致電動(dòng)快遞車?yán)m(xù)航里程下降。(3)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速以及最高工作轉(zhuǎn)速目前,電動(dòng)快遞車的行駛工況一般為市區(qū)工況,大部分市區(qū)道路限速60km/h,因此,常規(guī)車速假設(shè)為 UN=60km/h,以此數(shù)值計(jì)算電機(jī)的額定功率:00.377gNNi i Unr其中,nN表示電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速,r/min;ig表示傳動(dòng)比;i0表示主減速比;UN表示常規(guī)車速,km/h;r 表示車輪滾動(dòng)半徑,m。電機(jī)的制作工藝、制作成本以及傳動(dòng)系統(tǒng)各個(gè)部件的設(shè)計(jì)和成本都取決于電動(dòng)機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)一般分為普通電機(jī)和高速電機(jī)。普通電機(jī)的轉(zhuǎn)速在 6000r/min 以下,電動(dòng)客車上的應(yīng)用較多。高速電機(jī)的轉(zhuǎn)速在 6000r/min 以上,應(yīng)用范圍廣,更適合電動(dòng)轎車使用。因此,本文設(shè)計(jì)的電動(dòng)快遞車傳動(dòng)系統(tǒng)使用 6000r/min 以上的高速永磁同步電機(jī)。全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366電機(jī)擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù) 是驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速比上額定轉(zhuǎn)速的值。試驗(yàn)表明, 值一般取 24 之間。(4)電動(dòng)機(jī)匹配結(jié)果根據(jù)前述匹配計(jì)算和分析,總結(jié)現(xiàn)有產(chǎn)品規(guī)格,本系統(tǒng)選用的永磁同步電機(jī)具體參數(shù)如下。主電機(jī)參數(shù)技術(shù)參數(shù)項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)額定轉(zhuǎn)速/rpm3000轉(zhuǎn)速范圍/rpm08500額定功率/kw18.5峰值功率/kw50額定轉(zhuǎn)矩/Nm123峰值轉(zhuǎn)矩/Nm280輔電機(jī)參數(shù)額定功率/kw7.5峰值功率/kw253.23.2 傳動(dòng)比分配傳動(dòng)比分配車輛的使用條件和性能要求決定了電動(dòng)快遞車傳動(dòng)系統(tǒng)的檔位數(shù),從理論上來講,增加檔位數(shù)可使電動(dòng)快遞車電動(dòng)機(jī)盡可能的工作在高效區(qū),使電動(dòng)快遞車的能耗降低,增加續(xù)航里程。同時(shí),可以使整車的加速爬坡的動(dòng)力性能得到提高。雖然增加電動(dòng)快遞車的檔位數(shù)可以提高整車的動(dòng)力性和性價(jià)比。但是,增加檔位數(shù)會(huì)使變速器的機(jī)械結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜,控制難度更高,進(jìn)一步增加了制造的成本。本傳動(dòng)系統(tǒng)使用兩檔自動(dòng)變速器技術(shù)方案,該方案能夠使電動(dòng)快遞車電動(dòng)機(jī)有更好的機(jī)械輸出特性。一檔時(shí),傳動(dòng)比大,電動(dòng)機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩的特性使電動(dòng)快遞車能夠更好的完成起步、爬坡、急加速工況需求;二檔時(shí),傳動(dòng)比小,電動(dòng)機(jī)高速時(shí)輸出的大功率可以確保電動(dòng)快遞車的最高車速需求。同時(shí),變速箱傳動(dòng)逼得設(shè)計(jì)盡可能的使電動(dòng)機(jī)日常工作點(diǎn)在電機(jī)的高效區(qū)內(nèi),滿足電動(dòng)快遞車動(dòng)力性的同時(shí),確保能耗最低。在確定變速箱不同檔位傳動(dòng)比時(shí),首先根據(jù)不同檔位傳動(dòng)比要滿足的電動(dòng)全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366快遞車行駛工況,并利用所學(xué)動(dòng)力學(xué)方程,確定不同檔位傳動(dòng)比的合理設(shè)計(jì)范圍。本論文用 ig1和 ig2分別表示 AMT 變速箱一檔和二檔的傳動(dòng)比,iF表示主減速器傳動(dòng)比,用 i1=ig1*iF表示一檔時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比,用 i2=ig2*iF表示二檔時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比。查閱資料,單級(jí)齒輪的最大傳動(dòng)比不應(yīng)該大于 4,因此,主減速器傳動(dòng)比 iF選定為 3.8,下面分別對(duì) i1和 i2進(jìn)行匹配計(jì)算。計(jì)算 i1范圍大傳動(dòng)比 i1必須滿足電動(dòng)快遞車最大爬坡度的要求,并且電動(dòng)快遞車運(yùn)行時(shí)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩不可以大于地面附著力的極限值。i1 需要滿足的電動(dòng)快遞車最大爬坡度21 maxmaxmaxcossin21.15DNiTC AVmgfmgR通過上式計(jì)算可得:i17.34B)i1 需要確保電動(dòng)快遞車運(yùn)行時(shí)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩不可以大于地面附著力的極限值1 maxiTGR其中, 表示路面附著系數(shù),取值范圍是:干燥的水泥路面,=0.71.0,潮濕水泥路面,=0.40.6,剛開始下雨時(shí)路面:=0.30.4,在這里取=0.8。經(jīng)過計(jì)算可得:i113.90如前所述,i1 取值的合理范圍是:7.3413.90計(jì)算 i2 范圍小傳動(dòng)比 i2需要滿足電動(dòng)快遞車最高車速以及電動(dòng)快遞車在以最高車速行駛過程中驅(qū)動(dòng)力不小于行駛阻力。A)i2必須滿足電動(dòng)快遞車的最高車速因?yàn)?i2需要滿足電動(dòng)快遞車的最高車速,所以下面的式子成立,maxmax2nviR其中,nmax電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速,取 8500r/min,R 表示車輪的滾動(dòng)半徑,m.則:i28.49B)i2滿足電動(dòng)快遞車在以最高車速行駛時(shí)驅(qū)動(dòng)力不小于行駛阻力全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366C)max22max21.15nDi TC AVmgfR其中,Tnmax=電機(jī)額定功率/電機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速則:i25.44如前所述,i2合理的取值范圍是:5.448.49首先確定了本論文設(shè)計(jì)的基于直驅(qū)式 AMT 的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)原理,之后根據(jù)該電動(dòng)選用的整車參數(shù)以及它的各項(xiàng)性能指標(biāo),完成了電動(dòng)機(jī)的選型,對(duì)該傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比范圍進(jìn)行了確定,通過分析和查閱相關(guān)數(shù)據(jù),該AMT 變速箱一檔傳動(dòng)比選用 ig1=3.09,二檔的傳動(dòng)比選用 ig2=1.83,主減速器傳動(dòng)比選用 iF=3.8。3.33.3 變速箱的設(shè)計(jì)變速箱的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的基于直驅(qū) AMT 變速箱的電動(dòng)快遞車的傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括電動(dòng)機(jī)、AMT 變速箱、萬向傳動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)橋等。下面首先對(duì)主要部分的參數(shù)進(jìn)行確定,然后在 CATIA 中完成各部分三維模型的繪制。使用直驅(qū) AMT 變速箱,使用的是中間軸式結(jié)構(gòu),第二軸和中間軸的距離是變速器的中心距 A,中心距是變速箱的一個(gè)基本參數(shù),一方面,它的數(shù)值對(duì)變速器的外形尺寸、體積、重量等都產(chǎn)生很大的影響。另一方面,它也影響著傳動(dòng)齒輪的接觸強(qiáng)度。中心距越大,齒輪的接觸應(yīng)力就越小,齒輪的壽命就越長。中心距不能過小,如果中心距過小,會(huì)導(dǎo)致變速箱的長度增加,因此導(dǎo)致軸的剛度下降,另一方面受一檔小齒輪齒數(shù)不能過小的限制,中心距也應(yīng)該選大一些。中間軸式變速器中心距的確定初步確定中心距 A 時(shí),可以用下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算3max1AeggAKTi其中,A 表示變速器中心距,mm;KA 表示中心距系數(shù),乘用車:KA=8.99.3;Temax 表示電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩(Nm) ;ig1 表示變速器一檔是的傳動(dòng)比;g 表示變速器傳動(dòng)效率,這里取 96%。根據(jù)前文所選電機(jī)參數(shù),以及傳動(dòng)比求得:85A根據(jù)汽車設(shè)計(jì)所學(xué)知識(shí),查表后初步選定齒輪模數(shù)取 3。然后根據(jù)變速器的檔位數(shù)、傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案進(jìn)行各檔齒輪齒數(shù)比的分配。需要注意的是,各檔齒輪齒數(shù)比應(yīng)該盡量不要取整數(shù),以最大可能的確保齒面磨損均勻。下圖為全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366兩檔變速器傳動(dòng)方案。圖 3.1 兩檔 AMT 變速器傳動(dòng)方案一檔傳動(dòng)比的確定一檔傳動(dòng)比為5216 1gz ziz z首先求 z1 和 z2 的齒數(shù),再求 z5 和 z6 傳動(dòng)比。齒數(shù)和2 coshnAzm計(jì)算后取 zh 為整數(shù),zh=57。在確定齒數(shù)和后,進(jìn)行大小齒數(shù)的分配。查閱資料,因一檔傳動(dòng)比為 3.08,因此中間軸上一檔齒輪的齒數(shù)可在 z6=1517之間選用,取 z6=16,則 z5=41。則 值取為 22。中心距的修改在計(jì)算齒數(shù)和的過程中,由于取整的原因,中心距的大小發(fā)生了變化,此時(shí),A=85.5。接下來以修改后的中心距作為各檔齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。常嚙合齒輪齒數(shù)的確定根據(jù)之前計(jì)算可知:26115zzizz1257zz則 z1=26,z2=31。4.二檔齒輪齒數(shù)的確定3457zz求得:z3=35,z4=22。2321 4gz ziz z齒輪接觸應(yīng)力校核123456輸入軸輸出軸全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366一檔齒輪接觸應(yīng)力校核:已知:;NmmTg310241.16 20 223nmaMP5102.1E;mmZZAdh28.1225741852251;mmZZAdh72. 745716852226;mmmKbnc65.2222cos37cos;NdTFg2 .9721228.1221016.24122311;1 .127222cos1972.2cos1NFF; 8 . 722cos20sin19.535cossin22zzrp;08.2022cos20sin50.465cossin22bbrp由牛頓第三定律可知,作用在主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的兩作用力是一樣的,故只需要計(jì)算一個(gè)接觸應(yīng)力即可:a51467.4MP08.2018 . 7165.22101 . 22127.10.41811418. 0bzjppbFE經(jīng)過計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)有數(shù)據(jù)對(duì)比兩個(gè)檔位的齒輪接觸應(yīng)力均滿足設(shè)計(jì)要求,合格。根據(jù)前述計(jì)算參數(shù),參考標(biāo)準(zhǔn)件對(duì)照表,依次確定各個(gè)齒輪的齒數(shù)和模數(shù)。3.43.4 軸的設(shè)計(jì)軸的設(shè)計(jì)該變速箱使用中間軸式布置結(jié)構(gòu),而且前述算出中心距 A=85.5,因此,中間軸以及第二軸的中間部分直徑為 d0.45A。對(duì)于中間軸 d/L=0.160.18,對(duì)于第二軸,d/L0.180.21,其中 d 表示軸的最大直徑,L 表示軸的支承間距。3maxeDK T第一軸花鍵部分的直徑 D 可以按照下列式子進(jìn)行初選:其中,K 為經(jīng)驗(yàn)系數(shù),K=4.04.6;Temax表示電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。有前述公式及經(jīng)驗(yàn)計(jì)算可得:中間軸中部直徑為 d2=38。第一軸花鍵部分直徑為 D=30。參考相關(guān)論文,初步取殼體的總長度為 324mm,中間軸支承距離取316mm,則根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)第二軸支承距離為 268mm。全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366AMT 變速箱在工作時(shí),由于齒輪嚙合以及動(dòng)力的傳動(dòng),變速箱的軸受到轉(zhuǎn)矩和彎矩。這就需要變速箱軸的剛度和強(qiáng)度必須滿足要求,如果軸的剛度不能滿足要求將導(dǎo)致軸發(fā)生彎曲變形,進(jìn)而,導(dǎo)致齒輪不能正確的嚙合,對(duì)于行車安全以及駕乘感受造成很大的影響。校驗(yàn)軸的剛度變速箱軸在垂直平面內(nèi)發(fā)生的撓度以及水平面內(nèi)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角對(duì)齒輪的工作產(chǎn)生的影響最大。撓度會(huì)改變齒輪的中心距,使齒輪不能正確的嚙合;軸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角會(huì)導(dǎo)致齒輪之間相互歪斜,使延齒長的壓力分布不均勻。上文初步確定了各軸的直徑,長度等尺寸,現(xiàn)在對(duì)軸的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行驗(yàn)算。想要求變速箱輸入軸的支點(diǎn)反作用力,必須從中間軸的支點(diǎn)反力入手,先求出鐘建中的支點(diǎn)反力。這里需要注意的是隨著檔位的不同,齒輪受的切向力、徑向力和軸向力都會(huì)發(fā)生變化,而且檔位不同力到支點(diǎn)的長度也會(huì)發(fā)生變化,所以應(yīng)該對(duì)各個(gè)檔位都進(jìn)行驗(yàn)算。在進(jìn)行驗(yàn)算時(shí),可以把軸看做是鉸接支撐的梁。作用在輸入軸上的轉(zhuǎn)矩應(yīng)取 Temax。材料力學(xué)里面有關(guān)于計(jì)算軸的撓度和轉(zhuǎn)角的公式,在進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候,只計(jì)算軸上有齒輪的位置的撓度和轉(zhuǎn)角。輸入軸常嚙合齒輪副,離支撐點(diǎn)的距離較近,負(fù)荷小,一般情況下?lián)隙容^小,因此可以不計(jì)算。軸在垂直面內(nèi)的撓度是 fc,在水平面內(nèi)的撓度為 fs,轉(zhuǎn)角位 ,用下面的公式進(jìn)行計(jì)算1()3Fab baEIL2213cFa bfFIL2223sF a bfEIL其中,F(xiàn)1表示輪齒寬中間平面上的徑向力,N;F2表示齒輪齒寬中間平面上的切向力,N;E 是彈性模量,E=2.1*105MPa;I 為慣性矩,mm4,對(duì)于實(shí)心軸,I=d4/64;d 表示軸的直徑,mm;花鍵處均按直徑計(jì)算;a、b 為齒輪上的作用力距離 A、B 支座的距離,mm;L 表示支座間的距離,mm。因此次設(shè)計(jì)的主要目的是設(shè)計(jì)基于 AMT 的電動(dòng)快遞車傳動(dòng)系統(tǒng),所以不在這里對(duì)變速箱各軸的具體參數(shù)進(jìn)行計(jì)算校核。1.校驗(yàn)軸的強(qiáng)度全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366變速箱的軸主要作用是進(jìn)行力的傳遞,在這里按許用切應(yīng)力進(jìn)行簡單的計(jì)算校核。639.55 10/0.2TTTTP nWd其中,WT表示軸的抗扭截面系數(shù),mm3;P 為軸的傳遞效率,kW;n 為軸的轉(zhuǎn)速,r/min;C 跟軸選用的材料有關(guān)。6339.55 100.2TPPdCnnn 取峰值轉(zhuǎn)速時(shí),變速箱軸的轉(zhuǎn)速,C 取 125。則8.8dmm當(dāng)軸上有鍵槽時(shí),應(yīng)該加大軸的直徑,單鍵直徑增加 3%,雙鍵直徑增加7%。3.53.5 主減速器錐齒輪的設(shè)計(jì)主減速器錐齒輪的設(shè)計(jì)主減速器錐齒輪的主要參數(shù)包含主動(dòng)錐齒輪齒數(shù) Z1、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù) Z2、從動(dòng)齒輪大端分度圓的直徑 D2、端面模數(shù) ms、中點(diǎn)螺旋角 、法向壓力角 等。選擇主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)錐齒輪的齒數(shù)時(shí)必須考慮以下的條件:為了使齒輪磨合均勻,兩個(gè)齒輪的齒數(shù)之間盡量避免存在公約數(shù);主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)錐齒輪的齒數(shù)和應(yīng)該大于 40,盡可能的得到理想的齒面重合度以及較高的輪齒彎曲強(qiáng)度;為了使兩個(gè)齒輪嚙合好、噪音小并且具有較高的疲勞強(qiáng)度,對(duì)于乘用車,主動(dòng)錐齒輪齒數(shù)一般大于 9主減速比較大時(shí),主動(dòng)錐齒輪的齒數(shù)應(yīng)該盡量小一些,以此來盡可能的獲得滿意的整車最小離地間隙。汽車上大部分的差速器都使用對(duì)稱錐齒輪式差速器,對(duì)稱錐齒輪式差速器結(jié)構(gòu)比較簡單、重量較輕的優(yōu)點(diǎn),所以被廣泛使用。對(duì)稱錐齒輪式差速器又分為普通錐齒輪式差速器、強(qiáng)制鎖止式差速器以及摩擦片式差速器。本設(shè)計(jì)使用普通錐齒輪式差速器。它結(jié)構(gòu)簡單、工作狀態(tài)安全可靠,一般使用條件的汽車驅(qū)動(dòng)橋大部分都會(huì)使用這種普通錐齒輪式差速器。3.63.6 十字軸萬向節(jié)的強(qiáng)度校核十字軸萬向節(jié)的強(qiáng)度校核在設(shè)計(jì)十字軸萬向節(jié)時(shí),應(yīng)確保十字軸頸有足夠的抗彎強(qiáng)度。設(shè)諸滾針對(duì)全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366十字軸頸作用力的合力為 F,則:2 cosTFr其中 T傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩,取按兩種情況計(jì)算的轉(zhuǎn)矩(按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩、變速器一檔和按滿載驅(qū)動(dòng)輪附著系數(shù)為 0.8 計(jì)算)的較小者;合力作用線與十字軸中心間的距離;r萬向節(jié)的最大夾角;十字軸頸根部的彎曲應(yīng)力為:1441232()d Fsdd其中:十字軸軸頸直徑;1d十字軸油道孔直徑;2d力作用點(diǎn)到軸頸根部的距離。s彎曲應(yīng)力應(yīng)不大于 250350。2/mmN44124()Fdd十字軸軸頸的剪應(yīng)力:0120。2/mmN滾針軸承的接觸應(yīng)力:111272 ()njFddL其中:d滾針直徑(mm) ;L滾針工作長度(mm) ;如前所述(mm) ;1d在力 F 作用下一個(gè)滾針?biāo)艿淖畲筝d荷(N)nF4.6nFFiZ其中:i滾針列數(shù);Z每列中的滾針數(shù)。當(dāng)滾針和十字軸軸頸表面硬度在 HRC58 以上時(shí),許用接觸應(yīng)力為30003200。2/mmN全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366總結(jié)總結(jié)本文根據(jù)電動(dòng)快遞車的純點(diǎn)動(dòng)力輸出的工作特性,提出了基于直驅(qū)式 AMT變速箱的雙電機(jī)雙軸傳動(dòng)系統(tǒng)方案。此動(dòng)力系統(tǒng)可以更好地滿足電動(dòng)快遞車動(dòng)力性和最高車速的要求。針對(duì)該雙電機(jī)雙軸驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力系統(tǒng),作者主要進(jìn)行了如下的研究工作。對(duì)電動(dòng)快遞車的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了介紹,并闡述了單電機(jī)單軸驅(qū)動(dòng),雙電機(jī)雙軸驅(qū)動(dòng)的工作原理,通過對(duì)幾種不同的傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析,確定了雙電機(jī)雙軸驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)方案。分析了本文設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)布置形式,對(duì)然后對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行匹配計(jì)算,對(duì)電動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電池、布置方式進(jìn)行選型和設(shè)計(jì)。在滿足動(dòng)力性能要求的基礎(chǔ)上合理的選擇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各部件的參數(shù),以期最大可能的提高整車行駛性價(jià)比。首先對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求等進(jìn)行了簡單介紹,然后通過汽車設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí),對(duì)變速箱,驅(qū)動(dòng)橋等相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算,運(yùn)用力學(xué)的有關(guān)知識(shí)對(duì)齒輪、軸、以及十字軸萬向節(jié)等進(jìn)行了強(qiáng)度校核,詳細(xì)的介紹了強(qiáng)度校核的有關(guān)知識(shí)。最后在三維設(shè)計(jì)軟件 CATIA 中完成了對(duì)變速箱、驅(qū)動(dòng)橋的零部件的建模過程。介紹了 CATIA 裝配方法,在 CATIA 中完成了對(duì)整車傳動(dòng)系統(tǒng)的裝配過程。全套圖紙聯(lián)系 QQ:1834186366參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1余志生.汽車?yán)碚揗.第 5 版,北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20062張雷,方海峰.我國小型低速電動(dòng)快遞車發(fā)展現(xiàn)狀J.電動(dòng)快遞車,2010(5):3841.3朱劍平.基于 cruise 軟件的車輛性能分析與優(yōu)化J.汽車實(shí)用技術(shù),2012,(3):41434袁向華,王洪起,王曉喬.電動(dòng)交通工具的污染減排及對(duì)策J.北方環(huán)境,2011(23):3652.5江海霞,何天明.汽車動(dòng)力傳動(dòng)系傳動(dòng)比的優(yōu)化設(shè)計(jì)J.北京汽車.2007.(4):21246劉海峰.不同種類電動(dòng)快遞車發(fā)展?fàn)顩r.J.研究探討,2008(1):2224.7胡澤春,宋永華,徐智威,羅卓偉,占愷嶠,賈龍.電動(dòng)快遞車接入電網(wǎng)的影響與利用J.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2012,32(4):110.8項(xiàng)喬君城市交通系統(tǒng)汽車燃油消耗研究D南京:東南大學(xué),20009趙選民.試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法M.北京:科學(xué)出版社,200610宋永華,楊岳希,胡澤春.電動(dòng)快遞車電池的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J.電網(wǎng)技術(shù),2011,35(4):17.11王保華,郭東卿,羅永革等.EQ1091 載貨汽車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配與正交優(yōu)化J.汽車工程.2008,30(7):61361712王保華,羅永革.基于 CRUISE 的汽車建模與仿真J.湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào).2005,19(2):5813趙亞輝.電動(dòng)快遞車:從中國駛向世界J.人民日?qǐng)?bào),2006(1):12.14劉振軍,趙海峰,秦大同.基于 cruise 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