電動(dòng)汽車整車設(shè)計(jì).ppt

2電動(dòng)汽車整車設(shè)計(jì) 2 1汽車業(yè)CAD CAM CAE技術(shù)發(fā)展2 2電動(dòng)車輛整車標(biāo)準(zhǔn)體系2 3電動(dòng)汽車的總體設(shè)計(jì)2 4電動(dòng)汽車的參數(shù)選擇2 5電動(dòng)汽車零部件載荷計(jì)算 2 1汽車業(yè)CAD CAM CAE技術(shù)發(fā)展1 汽車工業(yè)代表著一個(gè)國家制造業(yè)發(fā)展的水平 汽車工業(yè)一直是CAD CAM CAE系統(tǒng)應(yīng)用的先鋒 作為制造業(yè)的中堅(jiān) CAD技術(shù)的應(yīng)用 有效地推動(dòng)了汽車制造業(yè)的前進(jìn) 汽車業(yè)的需求也極大地帶動(dòng)了CAD技術(shù)的發(fā)展 1 汽車業(yè)面臨的問題 1 保有量的相對固定 導(dǎo)致競爭加劇 2 汽車制造業(yè)是技術(shù)密集型和勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè) 易學(xué)好用 設(shè)計(jì) 分析 制造一體化的軟件就受到企業(yè)的青睞 同時(shí) 支撐整個(gè)企業(yè)產(chǎn)品信息的框架式軟件 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) PDM 也逐漸為眾多的汽車制造商所接受 2 汽車業(yè)巨人們?nèi)绾未蛩愀鞔笃囍圃焐潭紝γ嫦蛘麄€(gè)企業(yè)信息系統(tǒng)的制訂了改造計(jì)劃并已實(shí)施 以下為幾個(gè)主要的汽車制造商所提出的計(jì)劃 福特 福特2000年 C3P項(xiàng)目 馬自達(dá) 數(shù)字改造計(jì)劃 日產(chǎn) 業(yè)務(wù)過程革新 雷諾 產(chǎn)品設(shè)計(jì)及生產(chǎn)環(huán)境重組 日野 并行工程計(jì)劃 等等 以福特汽車公司的軟件選型為例 3 史無前例的軟件選型 福特建立C3P體系1993年 福特汽車公司制定了面向21世紀(jì)的 福特2000年 長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃 決定徹底改造自己的計(jì)算機(jī)應(yīng)用狀況 福特的目標(biāo)是 一個(gè)新車型的開發(fā)周期從目前的36個(gè)月縮短到18個(gè)月乃至12個(gè)月 新車開發(fā)的后期設(shè)計(jì)修改減少50 原型車制造和測試成本減少50 投資收益提高30 福特希望用一個(gè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) PDM 把計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) CAD 計(jì)算機(jī)輔助工程分析 CAE 計(jì)算機(jī)輔助制造 CAM 集成起來 融匯到一個(gè)遍布全球的公用數(shù)據(jù)系統(tǒng)之中 即C3P CAD CAM CAE PDM 這是C3P概念在整個(gè)業(yè)界第一次正式提出 4 福特效應(yīng) 伴隨著大型汽車制造廠商開始選擇主流軟件的浪潮 很多汽車企業(yè)開始啟動(dòng)了自己的選型計(jì)劃 繼福特之后 又有了馬自達(dá) 日產(chǎn) 雷諾 日野等等 在近三年這些新的大型選型過程中 SDRC公司贏得了約80 的合同 這種現(xiàn)象被業(yè)界評論家稱之為 福特效應(yīng) 一個(gè)有趣的現(xiàn)象是 在決勝階段幾乎都是SDRC與PTC展開最后爭奪 因?yàn)橹挥羞@兩種軟件才真正代表著九十年代CAD技術(shù)發(fā)展的最高水平 附表為近三年選擇SDRC軟件作為主要技術(shù)支撐的汽車業(yè)廠商 5 汽車業(yè)人士如是說福特公司副總裁NeilRessler先生 C3P是由福特主導(dǎo)的一次對設(shè)計(jì)自動(dòng)化環(huán)境的重新武裝 它具有十分重大的意義 我相信C3P項(xiàng)目將為福特帶來極大的競爭優(yōu)勢 福特C3P項(xiàng)目總經(jīng)理RichardRiff博士 我們已經(jīng)超額完成任務(wù) 當(dāng)我們開始時(shí) 不少業(yè)內(nèi)人士說在四年時(shí)間內(nèi)完成C3P幾乎是不可能的 我們要證明他們是錯(cuò)的 我們會(huì)比原計(jì)劃更快地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo) 雷諾科技信息系統(tǒng)部主任FrancoisPistre先生 選擇象SDRC這樣世界級的軟件供應(yīng)商 與馬特拉一起參與我們車輛工程 將會(huì)幫助我們在雷諾成功地進(jìn)行前所未有的 最廣泛的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及生產(chǎn)環(huán)境重組工作 融匯SDRC與馬特拉的豐富的汽車專業(yè)經(jīng)驗(yàn)以及來自雙方的廣泛的先進(jìn)設(shè)計(jì) 制造技術(shù) 將使雷諾受益匪淺 這對保持雷諾在當(dāng)今市場上的強(qiáng)有力的競爭地位是至關(guān)重要的 日產(chǎn)公司工程系統(tǒng)部的總經(jīng)理JojiMadusa先生 單一CAD CAM CAE系統(tǒng)可使車身曲面 動(dòng)力總成 實(shí)體設(shè)計(jì)以及零部件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化 這將使得整車開發(fā)全過程獲得極大的并行性 日產(chǎn)董事會(huì)成員 業(yè)務(wù)過程革新部總經(jīng)理YoshimichiUrabe先生 日產(chǎn)公司在全球范圍內(nèi)開發(fā) 制造和銷售汽車產(chǎn)品 日產(chǎn)需要開發(fā)制造出讓客戶滿意的車 為此 我們需要集我們所有之技術(shù)秘訣 過程知識(shí)以及具有全球性資源的優(yōu)點(diǎn)來不斷改進(jìn)自身 以全新姿態(tài)進(jìn)入下一個(gè)世紀(jì) 從這方面考慮 來自SDRC的IDEAS和Metaphse技術(shù)將是幫助實(shí)現(xiàn)我們的目標(biāo) 并行工程的最有效的工具 在日產(chǎn)全球部門進(jìn)行的業(yè)務(wù)過程革新 將改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量 減少成本和縮短上市時(shí)間 這將是引人注目地改進(jìn)全部產(chǎn)品性能的強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力 也是達(dá)到日產(chǎn)業(yè)務(wù)目標(biāo)的關(guān)鍵因素 馬自達(dá)項(xiàng)目總經(jīng)理MitsushiroNiimi先生 在技術(shù)是第一生產(chǎn)力的今天 要想在全球大市場中占有一席之地 必須不斷地改進(jìn)技術(shù) 馬自達(dá)選擇了IDEASMasterSeries是因?yàn)樗谇嬖煨?實(shí)體造型 仿真分析 制造 測試和并行工程方面的強(qiáng)大功能 并且該軟件是使馬自達(dá)在數(shù)字改造計(jì)劃中獲益并急需的技術(shù) 我們對與SDRC公司業(yè)已建立的密切合作關(guān)系很滿意 MetaphaseSeries2軟件將能夠使馬自達(dá)在開發(fā)方面具有企業(yè)級的并行工程工具 這意味著我們的工程師將能夠更密切的并肩工作 快捷 可靠地享用工程數(shù)據(jù) 采用這一并行工程手段將幫助馬自達(dá)更有效地通訊 降低開發(fā)費(fèi)用 縮短產(chǎn)品上市時(shí)間 6 汽車業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用未來發(fā)展趨勢高質(zhì)量 低成本 更快的產(chǎn)品上市時(shí)間和更新的產(chǎn)品式樣是企業(yè)注定要追求的共同目標(biāo) 汽車業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用未來發(fā)展趨勢 改進(jìn)企業(yè)過程 有效地利用企業(yè)資源 步入全球性大協(xié)作 核心式工程工具 實(shí)現(xiàn)電子 或數(shù)字 樣機(jī)需要核心式的主模型技術(shù) 數(shù)據(jù)管理及控制 用PDM系統(tǒng)構(gòu)建企業(yè)信息框架 實(shí)現(xiàn)企業(yè)級信息共享 集成的供應(yīng)鏈 制造廠商與零配件供應(yīng)商的日趨緊密的信息共享形成集成的供應(yīng)鏈 2 2電動(dòng)車輛整車標(biāo)準(zhǔn)體系國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)道路車輛安全要求第1部分 車載儲(chǔ)能裝置電動(dòng)道路車輛安全要求第2部分 功能安全方式和故障防護(hù)電動(dòng)道路車輛安全要求第3部分 防止人員觸電 電動(dòng)道路車輛術(shù)語電動(dòng)道路車輛參考能量消耗率和續(xù)駛里程乘用車和輕型商用車輛試驗(yàn)規(guī)程 電動(dòng)道路車輛道路操縱特性 2 3電動(dòng)汽車的總體設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)電動(dòng)汽車的組成包括電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)力傳動(dòng)等機(jī)械系統(tǒng) 完成既定任務(wù)的工作裝置等 電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的核心 也是區(qū)別于內(nèi)燃機(jī)汽車的最大不同點(diǎn) 電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 電源和電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制裝置等組成 電動(dòng)汽車的其他裝置基本與內(nèi)燃機(jī)汽車相同 a 前輪驅(qū)動(dòng)1 蓄電池2 調(diào)速控制器3 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4 轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)輪5 水箱6 充電器7 充電插座圖2 1電動(dòng)汽車的組成圖 b 后輪驅(qū)動(dòng)1 直交逆變器2 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和減速器3 鈉硫電池4 系統(tǒng)控制器5 電動(dòng)轉(zhuǎn)向器6 加熱器圖2 2電動(dòng)汽車的組成圖 1 工作裝置2 驅(qū)動(dòng)橋3 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4 液壓泵5 油泵電動(dòng)機(jī)6 蓄電池7 轉(zhuǎn)向橋8 平衡重9 調(diào)速控制器10 方向盤圖2 3工業(yè)用電動(dòng)叉車的組成圖 電動(dòng)車輛的組成與各部件的功用1 電源電源為電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)提供電能 電動(dòng)機(jī)將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 通過傳動(dòng)裝置或直接驅(qū)動(dòng)車輪和工作裝置 2 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的作用是將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 通過傳動(dòng)裝置或直接驅(qū)動(dòng)車輪和工作裝置 3 電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置是為電動(dòng)汽車的變速和方向變換等設(shè)置的 其作用是控制電動(dòng)機(jī)的電壓或電流 完成電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向的控制 4 傳動(dòng)裝置電動(dòng)汽車傳動(dòng)裝置的作用是將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳給汽車的驅(qū)動(dòng)軸 當(dāng)采用電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)時(shí) 傳動(dòng)裝置的多數(shù)部件常?？梢院雎?5 行駛裝置行駛裝置的作用是將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩通過車輪變成對地面的作用力 驅(qū)動(dòng)車輪行走 它同其他汽車的構(gòu)成是相同的 由車輪 輪胎和懸架等組成 6 轉(zhuǎn)向裝置專用裝置是為實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)彎而設(shè)置的 由轉(zhuǎn)向機(jī) 方向盤 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向輪等組成 7 制動(dòng)裝置電動(dòng)汽車的制動(dòng)裝置同其他汽車一樣 是為汽車減速或停車而設(shè)置的 通常由制動(dòng)器及其操縱裝置組成 在電動(dòng)汽車上 一般還有電磁制動(dòng)裝置 它可以利用驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的控制電路實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)電運(yùn)行 使減速制動(dòng)時(shí)的能量轉(zhuǎn)換成對蓄電池充電的電流 從而得到再生利用 8 工作裝置工作裝置是工業(yè)用電動(dòng)汽車為完成作業(yè)要求而專門設(shè)置的 如電動(dòng)叉車的起升裝置 門架 貨叉等 2 3 1電動(dòng)汽車的總體構(gòu)造一般由四部分組成 1 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)汽車的動(dòng)力裝置 其作用是產(chǎn)生動(dòng)力 通過傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)車輪使汽車行駛 電動(dòng)機(jī)主要有直流電動(dòng)機(jī)和交流機(jī)兩類 2 底盤底盤作用是支承 安裝電動(dòng)動(dòng)機(jī)及其各部件 總成 形成電動(dòng)汽車的整體造型 并接受電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力 使汽車產(chǎn)生運(yùn)動(dòng) 保證正常行駛 底盤由傳動(dòng)系 行駛系 轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系四部分組成 3 車身車身安裝在底盤的車架上 用以駕駛員 旅客乘坐或裝載貨物 轎車 客車的車身一般是整體結(jié)構(gòu) 貨車車身一般是由駕駛室和貨箱兩部分組成 4 控制系統(tǒng)及電氣設(shè)備控制系統(tǒng)是對電動(dòng)汽車的起動(dòng) 行駛 前進(jìn) 倒車 制動(dòng)等進(jìn)行控制 電氣設(shè)備由電源和用電設(shè)備兩大部分組成 2 3 2電動(dòng)車輛的總體布置電動(dòng)車輛的布置是指電源 蓄電池 驅(qū)動(dòng)裝置及調(diào)速控制裝置等的具體布置 1 電動(dòng)機(jī)中央驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)中央驅(qū)動(dòng)的布置方式如圖2 4所示 圖2 5為蓄電池叉車的驅(qū)動(dòng)布置圖 圖2 6為電動(dòng)牽引車的驅(qū)動(dòng)布置圖 中央驅(qū)動(dòng)布置的特點(diǎn)是只需一只驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 控制電路較簡單 車輛的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)布置相近 可以在內(nèi)燃機(jī)車輛的基礎(chǔ)上改裝 其傳動(dòng)裝置和技術(shù)較成熟 圖2 4電動(dòng)汽車的中央驅(qū)動(dòng)布置示意圖 1 蓄電池2 車體3 隨動(dòng)支承輪4 驅(qū)動(dòng)輪5 轉(zhuǎn)向裝置6 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)7 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸8 制動(dòng)桿9 液壓操縱桿10 座椅11 液壓泵和電動(dòng)機(jī)12 前輪圖2 5蓄電池叉車的驅(qū)動(dòng)布置圖 1 車體2 制動(dòng)操作裝置3 電控裝置4 轉(zhuǎn)向裝置5 蓄電池組6 調(diào)速控制器7 牽引鉤8 驅(qū)動(dòng)橋9 轉(zhuǎn)向輪圖2 6電動(dòng)牽引車的驅(qū)動(dòng)布置圖 2 電動(dòng)汽車的橫向驅(qū)動(dòng)布置 圖2 7示意圖 有 前置和后置方式 圖2 7電動(dòng)汽車的橫向驅(qū)動(dòng)布置示意圖 3 電動(dòng)汽車的邊置縱向驅(qū)動(dòng)布置 圖2 8示意圖 有 前置和后置方式 圖2 8電動(dòng)汽車的橫向驅(qū)動(dòng)布置示意圖 4 電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)的方式是將電動(dòng)機(jī)及相應(yīng)的減速器布置在車輪上 如圖2 9所示 圖2 9電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)方式的布置 5 電池及驅(qū)動(dòng)控制裝置的布置蓄電池的質(zhì)量占據(jù)電動(dòng)車輛自重的較大的比例 所以在考慮車輛總體布置時(shí)應(yīng)使整車的質(zhì)量分布均勻 使各車軸或車輪的載荷趨于一致 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置本身的重量不大 體積也較小 布置的位置很靈活 但應(yīng)注意電路盡可能簡化 大電流回路的導(dǎo)線盡量短 電路的電壓損失盡可能小 控制裝置的安裝要注意減震 防酸和散熱以及方便檢修等方面的要求 2 3 3外形尺寸參數(shù)1 汽車設(shè)計(jì)中 外形尺寸包括 長 寬 高 軸距 輪距 前后懸長和離地距等 各參數(shù)的含義見下圖2 10 圖2 10外形尺寸參數(shù) 2 各級汽車的尺寸標(biāo)準(zhǔn)確定汽車尺寸所要考慮的因素主要是機(jī)械布局和使用要求 其中機(jī)械布局視乎廠家各自的設(shè)計(jì)方案有所差異 使用要求則主要由汽車所針對的目標(biāo)市場級別而定 各主要級別 主要乘用車 的常見尺寸范圍 表2 3 1 3 如何確定具體尺寸確定汽車尺寸首先要服從機(jī)械布局 然后要滿足各項(xiàng)應(yīng)有的功能 如必須具備載客 載貨的空間等 具體確定方法 長度長度是對車輛的用途 功能 使用方便性等影響最大的參數(shù) 2 寬度寬度主要影響乘坐空間和靈活性 對于乘用轎車 如果要求橫向布置的三個(gè)坐位都有寬闊的乘坐感 主要是足夠的肩寬 那么車寬一般都要達(dá)到1 8M 3 高度車身高度直接影響重心 操控性 和空間 大部分轎車高度在1 5米以下 與人體的自然坐姿高度相比低很多 主要是出于降低全車重心的考慮 以確保高速拐彎時(shí)不會(huì)翻車 4 軸距在車長被確定后 軸距是影響乘坐空間最重要的因素 因?yàn)檎冀^大多數(shù)的2廂和3廂轎車 乘員的坐位都是布置在前后軸之間的 5 前 后懸車長 前懸 后懸 軸距 軸距越長 前后懸便越短 最短的懸殊長可以短至只有車輪 即為車輪半徑1 2 一般轎車的懸長都不能太短 一來軸矩太長會(huì)影響靈活性 二來要考慮機(jī)械零件的布局 圖2 11A B角分別稱為接近角和離去角 是衡量車輛通過性的重要指標(biāo) 由圖可見角度越大 車身能安全通過的坡度越大 其中接近角尤為重要 因此越野車的前懸都很短 6 輪距輪距直接影響車輛的前后寬度比例 與其它尺寸相比 輪距更受機(jī)械布局 尤其是懸掛系統(tǒng) 的影響 是設(shè)計(jì)師需要在很早期就確定的參數(shù) 7 離地距離地距即車體最低點(diǎn)與地面的距離 后驅(qū)車的離地最低點(diǎn)一般在后軸中央 前驅(qū)車一般在前軸 也有些轎車的離地距最低點(diǎn)在前防撞桿下緣 氣流動(dòng)力學(xué)部件 車輛的長 寬 高 軸距是影響乘坐空間的四要素 是基礎(chǔ) 要在尺寸大的車身上設(shè)計(jì)出空間充裕的座艙 還必須精心設(shè)計(jì)車廂輪廓 這就是所謂的 利用率 問題 而它又與全車的整體布局息息相關(guān) 2 3 4電動(dòng)汽車的布置1 利用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的原有傳動(dòng)系統(tǒng) 前輪 后輪 后輪 前輪 傳動(dòng)系統(tǒng) 車軸 電動(dòng)機(jī) 車軸 前輪 后輪 后輪 前輪 傳動(dòng)系統(tǒng) 車軸 電動(dòng)機(jī) 車軸 畜電池 畜電池 畜電池 畜電池 2 電動(dòng)機(jī)與車軸平行布置 前輪 后輪 后輪 前輪 傳動(dòng)系統(tǒng) 車軸 電動(dòng)機(jī) 車軸 前輪 后輪 后輪 前輪 傳動(dòng)系統(tǒng) 車軸 電動(dòng)機(jī) 車軸 畜電池 畜電池 畜電池 畜電池 3 電動(dòng)輪分前軸裝電動(dòng)輪 后軸裝電動(dòng)輪 前后都裝電動(dòng)輪 前輪 電動(dòng)輪 電動(dòng)輪 前輪 車軸 車軸 畜電池 畜電池 2 4電動(dòng)汽車的參數(shù)選擇汽車的主要特征和技術(shù)特性隨所裝用的原動(dòng)力機(jī)類型和特性的不同 通常有以下的結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能參數(shù) 1 整車裝備質(zhì)量 kg 汽車完全裝備好的質(zhì)量 包括潤滑油 畜電池 隨車工具 備胎等所有裝置的質(zhì)量 2 最大總質(zhì)量 kg 汽車滿載時(shí)的總質(zhì)量 3 最大裝載質(zhì)量 kg 汽車在道路上行駛時(shí)的最大裝載質(zhì)量 4 最大軸載質(zhì)量 kg 汽車單軸所承載的最大總質(zhì)量 與道路通過性有關(guān) 5 車長 mm 汽車長度方向兩極端點(diǎn)間的距離 6 車寬 mm 汽車寬度方向兩極端點(diǎn)間的距離 7 車高 mm 汽車最高點(diǎn)至地面間的距離 8 軸距 mm 汽車前軸中心至后軸中心的距離 9 輪距 mm 同一車轎左右輪胎胎面中心線間的距離 10 前懸 mm 汽車最前端至前軸中心的距離 11 后懸 mm 汽車最后端至后軸中心的距離 12 最小離地間隙 mm 汽車滿載時(shí) 最低點(diǎn)至地面的距離 13 接近角 汽車前端突出點(diǎn)向前輪引的切線與地面的夾角 14 離去角 汽車后端突出點(diǎn)向后輪引的切線與地面的夾角 15 轉(zhuǎn)彎半徑 mm 汽車轉(zhuǎn)向時(shí) 汽車外側(cè)轉(zhuǎn)向輪的中心平面在車輛支承平面上的軌跡圓半徑 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)到極限位置時(shí)的轉(zhuǎn)彎半徑為最小轉(zhuǎn)彎半徑 16 最高車速 km h 汽車在平直道路上行駛時(shí)能達(dá)到的最大速度 17 最大爬坡度 汽車滿載時(shí)的最大爬坡能力 18 平均能量消耗量 畜電池kW h 燃料L 100km 汽車在道路上行駛時(shí)每百公里平均能量消耗量 19 車輪數(shù)和驅(qū)動(dòng)輪數(shù) n m 車輪數(shù)以輪轂數(shù)為計(jì)量依據(jù) n代表汽車的車輪總數(shù) m代表驅(qū)動(dòng)輪數(shù) 2 5電動(dòng)汽車零部件載荷計(jì)算車輛在行駛過程中 其零部件承受的載荷的大小和性質(zhì)是受很多因素的影響的 車輛的動(dòng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)部分 傳動(dòng)系 車輪 整個(gè)汽車的質(zhì)量構(gòu)成一個(gè)多質(zhì)量振動(dòng)系統(tǒng) 在特定的條件下會(huì)產(chǎn)生共振而降低傳動(dòng)系的壽命 這是車輛零部件承受動(dòng)載荷 動(dòng)載荷的變化 有些是有規(guī)律的 有些則是無規(guī)律的 車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí) 車輛零部件則承受靜載荷 車輛零部件在長期使用中會(huì)發(fā)生不同形式的損傷和破壞 因此 需要計(jì)算零部件在各種工況條件下的強(qiáng)度 車輛的實(shí)際載荷是非常復(fù)雜的 有些力是恒定的 如重力 零部件裝配時(shí)的產(chǎn)生的預(yù)緊力或過盈力 有些是不定的 如起動(dòng)時(shí)和制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的力 零件制造誤差引起的力 動(dòng)力機(jī)工作工況的改變而引起轉(zhuǎn)矩及力的改變 行駛阻力引起的力等等 當(dāng)受到短時(shí)間的大的峰值載荷的作用并在其危險(xiǎn)斷面產(chǎn)生了超過屈服極限或強(qiáng)度極限的應(yīng)力時(shí) 零件將會(huì)斷裂而失效 這種失效稱為靜強(qiáng)度失效 抵抗這種失效的能力稱為靜強(qiáng)度 在設(shè)計(jì)中校核零件的靜強(qiáng)度 要確定其危險(xiǎn)斷面及其所承受的最大載荷 由于在動(dòng)載荷長期重復(fù)加載下形成局部高應(yīng)力區(qū)使較弱晶粒產(chǎn)生微觀裂紋并繼續(xù)發(fā)展成宏觀裂紋而導(dǎo)致疲勞破壞 這種動(dòng)載荷可能是拉 壓 彎 扭載荷中的一種 也可能是其中某些載荷的復(fù)合載荷 這種失效稱為疲勞強(qiáng)度失效 1 傳動(dòng)系最大轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)系可能產(chǎn)生大大超過其靜強(qiáng)度計(jì)算時(shí)所確定的轉(zhuǎn)矩 這是由于傳動(dòng)系是一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng) 它具有彈性和慣性等性質(zhì)的緣故 傳動(dòng)系的最大動(dòng)載荷通常產(chǎn)生于汽車突然起步和緊急制動(dòng)時(shí) T 制動(dòng)的最大轉(zhuǎn)矩Cd 當(dāng)量扭轉(zhuǎn)剛度 2 路面不平度影響下的車輛行駛系載在行駛過程中 車輪與路面間的相互作用力在不斷地變化著 這些變化與路面形狀及其不平度的尺寸 車輛有關(guān)零部件的慣性和彈性特性有關(guān) 這也是動(dòng)載荷問題 作用于彈性元件上的動(dòng)載荷為 3 傳動(dòng)系靜強(qiáng)度計(jì)算的載荷計(jì)算按三種工況的載荷作為計(jì)算載荷1 按電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Tdmax傳動(dòng)軸上的計(jì)算轉(zhuǎn)矩TjTj Tdmaxi TN m2 按驅(qū)動(dòng)車輪與路面的最大附著力矩T maxTj T max i T G2 maxrr i T N mG2 驅(qū)動(dòng)橋給水平路面的最大負(fù)荷 N max 輪胎與路面的最大附著系數(shù) 取0 8rr 輪胎的滾動(dòng)半徑 m 3 按最大動(dòng)載荷Tj kdTdmaxi TN mKd 動(dòng)載荷系數(shù) 一般轎車為1 5 2 0 貨車為2 0 2 5 越野車為2 5 3 0 4 傳動(dòng)系零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算車輛的大部分零件在行駛中承受隨時(shí)間而改變的交變應(yīng)力 當(dāng)交變應(yīng)力的大小超過一定數(shù)值時(shí) 則在零件的材料中進(jìn)行著逐漸累積損傷的過程 其表現(xiàn)形式為微觀裂紋 隨著零件的繼續(xù)運(yùn)行 其微觀裂紋也在逐漸發(fā)展 擴(kuò)大并減弱零件截面的強(qiáng)度 當(dāng)達(dá)到一定程度后零件便會(huì)突然斷裂 零件材料的內(nèi)部缺陷和加工缺陷在交變應(yīng)力的作用下往往是形成微觀裂紋的根源 上述零件的損傷和破壞稱為疲勞損傷和疲勞破壞 零件的疲勞強(qiáng)度也與其承載下的種類 彎曲 扭轉(zhuǎn) 以及隨時(shí)間變化的應(yīng)力循環(huán)特性 對稱循環(huán) 非對稱循環(huán) 有關(guān) 確定材料或零件的疲勞特性可對該材料的標(biāo)準(zhǔn)試件或直接對零件進(jìn)行疲勞試驗(yàn) 循環(huán)次數(shù)N 用零件的累積損傷度D表示 與零件的材料及加載水平有關(guān) D 1 則認(rèn)為零件疲勞破壞 若D 1 則認(rèn)為零件有一定損傷但未破壞 用當(dāng)量應(yīng)力表示安全系數(shù)n 5 電動(dòng)汽車零件的可靠性設(shè)計(jì)在機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)中 將載荷 材料性能與強(qiáng)度及零部件尺寸等均視為屬于某種概率分布的統(tǒng)計(jì)量 應(yīng)用概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論和強(qiáng)度理論 求出在給定設(shè)計(jì)條件下零部件不產(chǎn)生破壞的概率公式 應(yīng)用這些公式就可以在給定可靠度下求出零部件的尺寸 或給定其尺寸確定其安全壽命 機(jī)械零件的可靠性設(shè)計(jì)是以應(yīng)力 強(qiáng)度分布干涉理論為基礎(chǔ) 機(jī)械零件的強(qiáng)度和工作應(yīng)力均隨機(jī)變量 呈分布狀態(tài) 6 電動(dòng)汽車零部件的最優(yōu)化計(jì)算對任何設(shè)計(jì)者來說 總原作出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案 使所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品或工程設(shè)施具有最好的使用性能和最低的材料消耗及制造成本 以獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 因此 常常多作出幾個(gè)設(shè)計(jì)方案 從中擇其 最優(yōu) 方案 最優(yōu)化設(shè)計(jì) 是計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù) 最優(yōu)化設(shè)計(jì)工作包括兩部分內(nèi)容 1 將設(shè)計(jì)問題的物理模型轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)學(xué)模型 建立數(shù)學(xué)模型時(shí)要選取設(shè)計(jì)變量 列出目標(biāo)函數(shù) 給出約束條件 設(shè)計(jì)變量指在設(shè)計(jì)過程中需進(jìn)行選擇且最終必須確定的各項(xiàng)獨(dú)立設(shè)計(jì)參數(shù) 目標(biāo)函數(shù)指設(shè)計(jì)問題所要求的最優(yōu)指標(biāo)與設(shè)計(jì)變量之間的函數(shù)關(guān)系式 約束條件指對設(shè)計(jì)變量取值時(shí)的限制條件 2 采用適當(dāng)?shù)淖顑?yōu)化方法求解數(shù)學(xué)模型 可歸結(jié)為在給定的約束條件下求目標(biāo)函數(shù)的極值或最優(yōu)值問題