科毕业设计（文）
题 目 12座观光电动车设计
学生姓名
专业班级 机械设计制造动化班
学 号
院 （系） 机械工程学院
指导教师(职称)
完成时间
12座观光电动车设计
摘
汽车已成类社会缺少工具城市居民日常生活部分拉动327倍相关产业解决10左右社会总劳动力业汽车民紧密度越越紧类社会进步产生着巨推动作世界汽车保量日俱增汽车飞速发展数量日益增类带麻烦尤影响类持续发展环境污染问题出现源短缺问题开始关注电动汽车电动汽车实现零排放污染噪声研究电动汽车势必行
次设计研究电动汽车部分容包括电动机选择减速器差速器设计制动系统设计四部分容总思路通变频调速电动机调节车轮转速减速器起减速增扭作差速器实现轴两轮转弯时速度行驶制动系统电动汽车缺少部分特旅游观光车需频繁启停制动系统必须稳定刹车稳定
关键词 旅游观光车电动汽车电动机减速器差速器制动器
TWELVE SIGHTSING ELECTRIC CAR
ABSTRACT
Cars have become such an indispensable tool of human society is the city residents part of daily life he can pull 327 times the related industrial and solve 10 of the total social Labour of one of employment Cars and people's close degree more and more tight he human society advances to such a vast role auto possession in the world was growing But the bus rapid development and increasing the number of brought trouble especially the impact of human sustainable development of environmental pollution problems and appear energy shortage People begin to pay close attention to electric cars electric cars can realize zero emissions no pollution no noise So the electric car is imperative
The main research electric car design part of the content including the choice of motor gear reducer of differential design braking system design four sections The idea is through the use of variable frequency speed regulation wheel speed motor gear reducer increasing the role of the slow twist differential realize the same shaft two rounds in turning to the different speed Braking system is an indispensable part of the electric car especially tourism car need frequent rev Stop braking system must be stable and braking stability
KEYWORDS：Tourism car The electric car MotorReducerDifferential mechanismbrake
目 录
摘 I
ABSTRACT II
1 绪 1
11 电动汽车概念 1
12 电动车辆优点 1
13 电动汽车发展 2
14 电动汽车发展面问题 3
15 电动车辆组成部分 4
2 电动机选择 4
3 减速器设计 6
31 总传动方案确定 6
32 减速器传动方案确定 7
33 减速器参数确定 8
331 减速方案 8
332 确定动锥齿轮计算转矩 9
333 减速器锥齿轮基参数选择 10
334 格里森制减速器锥齿轮强度计算 13
34 减速器锥齿轮材料选择 15
4 差速器设计 15
41 差速器齿轮参数选择 16
411 差速器传递形式确定 16
412 行星齿轮半轴齿轮齿数选择 16
413 锥齿轮端端面模数m 16
414 压力角 17
415 行星齿轮轴直径d支撑长度L 17
416 差速器齿轮材料选取 17
5 半轴设计 19
51 半轴载荷工况 19
52 半轴计算转矩杆部直径 19
53 强度校核 20
6 制动系统设计 20
61 概述 20
62 盘式制动器结构参数 22
63 制动力矩计算 22
631 制动力计算 22
632 制动力分配系数 24
633 步附着系数 25
634 制动强度附着系数利率 26
635 制动力矩 27
64 制动器结构零件设计 28
641 制动盘 28
642 制动钳 28
643 制动块 28
65 液压制动驱动机构设计计算 29
651 制动轮缸设计 29
652 制动缸直径工作容积计算 29
653 制动缸设计 30
总 结 31
致 谢 32
参考文献 33
1 绪
11 电动汽车概念
电动车辆指电驱动电动机作牵引行驶车辆[1]
图11知观光电动车电动车辆中特定车种
特定车指特指限活动空间某种专途种型电动车辆性参数高非常适某种场合高尔夫球场高尔夫球场车1998年美国举办亚特兰奥运会时高尔夫球场投放250辆专电动车成该届奥运会亮点国年汕头武汉北京海天津等公园游览区观光区投放步行街观光车公园休闲车等示范车示范区受游客关注国年发展电动行车电动摩托车电动三轮车深受求远行求灵活方便欢迎作身体行动便弱势群体行动辅助工具
电动
车辆
类型
轨
道
电
车
轨
电
车
特
定
车
电
动
汽
车
电
动
火
车
轻轨
电力
客车
馈线轨电车
馈线快速充电客车
高尔
夫球
场车
观光
游览
车
助
动
车
搬
运
车
纯电
动汽
车
混合
电动
汽车
燃料电池电动汽车
图11电动车辆分类图
12 电动车辆优点
1）实现零排放环境友 电力作动力没发动机实现零排放[2]
表11 NOx排放量较
燃料种类
汽油
柴油
电力
甲醇
氢
NOx排放量（gMJ）
0113
0056
0047
0019~0022
0022~0042
2）噪音低 燃机汽车相震源明显减少没燃烧程没配气机构机械运动活塞连杆机构运动相空压机散热风扇传动机构噪声噪声级明显低燃机汽车试验表明45MW11MW磷酸燃料电池噪声水高55dB仅燃机汽车百分四十
3）效率高 表3丰田汽车公司试验时测试数电动汽车综合效率均汽油发动机高
表12 类汽车综合效率较
类型
汽油
电力
混合动力（汽油机）
燃料电池（压缩）
燃料生产率（）
88
26
88
58
汽车运效率（）
16
80
30
50
综合效率（）
1408
208
264
29
4)实现量回收 根电动汽车源组合机制容易利电动机逆发电功回收制动坡时势转化电汽车续驶里程增加稳定性提高年开发新型电动汽车具量回收系统汽车续驶里程增加10~15
5)效解决汽车面源持续发展问题 电动车辆蓄电池蓄电公电网中获取电方法做电动汽车源获取途径水力发电核电热电风电热电太阳等均
6)燃油汽车相电动汽车结构特点灵活种灵活性源电动汽车具独特特点：首先电动汽车量通柔性通刚性联轴器转轴传递电动汽车部分布置灵活性次电动汽车驱动系统会系统结构区采类型电动机会影响电动汽车质量尺寸形状类型储装置会影响电动汽车质量形状尺寸外补充源装置具硬件结构例蓄电池通感应式接触式充电机组成
13 电动汽车发展
电动汽车历史燃机汽车早电动汽车19世纪末20世纪初美国黄金时代1912年美国电动车保量达384辆占份额超燃机保量占总数38仅次蒸汽机汽车（40）燃机技术发展特启动机成功应汽车电动车忽略投入足技术发展缓慢20世纪60年代环境问题源问题重新电动汽车进行认识1976年日成立电动汽车协会重新研发电动汽车1990年美国三家汽车公司联合成立先进电池联合体美国总统布什批准226亿美元拨款资助项研究1990年美国通汽车公司推出Impact牌电动轿车
国科技部十五国家863计划电动汽车重专项计划组织企业高等院校科研单位官产学研四位体方式联合攻关投入88亿元民币实施电动汽车专项总体目标[5]国家重视重点院校型企业骨干示范作带动全国范围研发热潮国生产电动行车三轮车观光车等功率车辆2005年全国产量900万辆中三分出口实现产值200亿元2006年全国年产值达1600万辆产值达320亿元出口例2005年提高车型双轮发展三轮四轮动力电池单铅酸电池发展碱性电池燃料电池研发电动汽车关键技术方面国取阶段性成果尤燃料电池方面北京金公司董事长郑重德世界著名全氟质子交换膜燃料电池专家863计划中领衔研制GEEC全氟质子交换膜效面积102050100方米种研制ALM双网络膜电极世界率先研制成功
14 电动汽车发展面问题
电动汽车拥发动机汽车相反性电动汽车环境性效率等方面略胜筹舒适性输出功率价格方面略逊点目前燃油汽车缺点中环境问题电动汽车略胜筹技术济问题电动汽车产量会增太问题表现方面：
1）目前电动汽车然量充裕车辆够更利车载量设计中核心问题首先考虑汽车途形式市区客车轻型载货汽车市区行驶循环方式相公路行驶汽车言启动较频繁量利率较低较利制动回收量行驶公路电动汽车特高速公路行驶时汽车速度续驶里程求较高
2）电动汽车价格传统汽车价格高降低成应选现技术成熟部件综合分析较时确定电动汽车性参数规格
3）力求减少汽车质量利减速制动回收量电动汽车设计中核心问题
15 电动车辆组成部分
电动汽车包括电源供系统驱动系统控制系统源理系统电源供系统储装置蓄电池源变换装置电源馈电线组成驱动系统电子控制器功率装换器电动机机械传动装置驱动车轮组成控制系统包括车轮制动器液压辅助装置组成
2 电动机选择
电动机驱动系统电动汽车重组成部分驾驶员控制高效动力电池量转化车轮动驱动车辆者车轮动反馈动力电池中实现车辆量回收制动
电动汽车电动机性求：
1) 载力强保证车辆动力性电动机具较转矩载力峰值转矩般额定转矩2倍峰值功率额定功率15倍峰值转矩峰值功率工作时间般求5min
2) 转矩响应快电动机般采低速恒转矩高速恒功率控制形式求转矩响应快波动稳定性
3) 调速范围宽高转速基速2倍
4) 高效工作区宽系统效率80转速区75
5) 功率密度高便电动机控制系统车辆布置安装
6) 电动机驱动系统性电磁兼容性易维护
根整车初步布局方案知参数
表21整车布局方案
总长
4600mm
轴距
2500mm
前悬
1100mm
悬
1000mm
额定载数量（含驾驶员）
13
重量
13×70kg910kg
车身重
800kg
满载总重
171Kg
轮胎半径
300mm
车外形尺寸
4600×1700×2000
假设车爬坡度10分析车受力
总驱动力
滚动阻力硬路面行驶橡胶轮胎弹性迟滞形成量损失相汽车轮前进方遇阻力消耗汽车量
G汽车总重量（N）（800+910）×9816758N
坡度角
f滚动阻力系数取0013
空气阻力根空气动力学原理汽车行驶程中空气动力作汽车行驶方作汽车分力称空气阻力
空气阻力系数取04
均车速（Kmh）
A迎风面积
坡道阻力坡时车重力坡道方分力
加速阻力
质量增加系数取12
总驱动力
驱动轴转矩
驱动功率P
输入功率（电动机输出功率）
机械传动系总效率
离合器效率取099
齿轮传动效率取096
轴承效率取099
根高车速V50Kmh驱动轮高转速
根选择电动机：
选襄樊特种电机限公司生产YTS系列变频调速电动机低速时（f<50HZ）110范围做恒转矩调速运动稳转矩脉动现象具较高启动转矩较启动电流f>50HZ时输出恒功率特性SPWM变频调速器相配套构成交流变频调速系统YTS系列电动机转速功率等级安装尺寸机座中心高符合国际ISO标准应数值Y系列（IP44）三相异步电动机相致互换通性强选型号Y280S2电动机额定功率P90KW转速n2970rmin
3 减速器设计
31 总传动方案确定
驱动形式4×2
设计采电动机前置前轮驱动方案电动机置
采前置前驱特点：
1) 前轮驱动越障碍力高
2) 没传动轴车板凸包高度降低利提高坐舒适性
3) 减速器差速器装壳体机构紧凑减总体尺寸
4) 电动机离合器变速器驾驶员位置操作机构简单
5) 前轮驱动相轮驱动前桥轴荷明显转足
6) 前轮驱动转采等速万节结构制造工艺复杂
7) 前桥负荷较轴重前轮转轮前轮工作条件恶劣轮胎寿命短旅游观光电动车车身较长满载时重心偏采前置前驱更整车受力均衡
32 减速器传动方案确定
减速器传动系中减转速增扭矩部件齿数少锥齿轮带动齿数锥齿轮发动机置汽车汽车种道路行时驱动轮求必须具定驱动力矩转速动力左右驱动轮分流差速器前设置减速器便减速器前面传动部件万节等传递扭矩减尺寸质量减操省力
驱动桥中减速器差速器设计应满足基求：
a）选择减速应保证汽车佳动力性燃料济性
b）外型尺寸保证必离间隙齿轮传动件工作稳噪音
c）种转速载荷具高传动效率悬架导机构动协调
d）保证足够强度刚度条件应力求质量改善汽车性
e）结构简单加工工艺性制造容易拆装调整方便
减少驱动桥外轮廓尺寸减速器中采螺旋锥齿轮螺旋锥齿轮发生根切（齿轮加工中产生轮齿根部切薄现象致齿轮强度降低）齿数直齿轮齿数少螺旋锥齿轮样传动减速器结构较紧凑外螺旋锥齿轮具运转稳噪声等优点汽车获广泛应
外汽车减速器采准双曲面锥齿轮（车辆行业中简称双曲面传动）传动准双曲面锥齿轮传动圆锥齿轮相准双曲面齿轮传动仅工作稳性更弯曲强度接触强度更高时动齿轮轴线相动齿轮轴线偏移动准双曲面齿轮轴线偏移时降低动锥齿轮传动轴位置利降低车身整车重心高度提高汽车行稳定性准双曲面齿轮传递转矩时齿面间较相滑动齿面间压力齿面油膜容易破坏减少摩擦提高效率必须采含防刮伤添加剂双曲面齿轮油绝允许普通齿轮油代否时齿面迅速擦伤磨损降低寿命提高成观光电动车载重综合考虑采螺旋锥齿轮较济
螺旋锥齿轮传动动齿轮轴线垂直相交点齿轮时全长啮合逐渐端连续稳转端外轮齿端面重叠影响少两轮齿时捏合工作稳承受较负荷制造简单保证齿轮副正确啮合必须支承轴承预紧提高支承刚度增壳体刚度
动锥齿轮采悬臂式支撑方案动锥齿轮采跨置式支撑方案
图21动锥齿轮采悬臂式支撑方案
33 减速器参数确定
331 减速方案
满足求减速器结构形式参加减速传动齿轮副数目分单级式减速器双级式减速器双速减速器双级减速配轮边减速器等双级式减速器应传动中重型汽车第二级减速器齿轮两副分置两侧车轮附实际成独立部件称轮边减速器单级式减速器应轿车般轻中型载货汽车单级减速器圆锥齿轮组成具结构简单质量成低简单等优点设计采单级减速器
传动
332 确定动锥齿轮计算转矩
格里森制锥齿轮提供三种计算载荷方法：
发动机转矩低档传动确定动锥齿轮方法仅限汽车载荷计算电动汽车适方法计算
驱动轮滑转矩确定
满载状态驱动桥静载荷
汽车加速度时轴负载荷转移系数取13
轮胎路面间附着系数取085
传动
传动效率取097
日常行驶均转矩确定动锥齿轮计算转矩
满载时总重量
道路滚动阻力系数取013
均爬坡力系数取008
汽车性系数取0
N驱动桥数n1
计算锥齿轮应力时计算转矩
计算锥齿轮疲劳寿命时
动锥齿轮计算转矩
333 减速器锥齿轮基参数选择
动锥齿轮齿数
动齿轮齿数选取遵循原：
1) 磨合均匀间避免公约数
2) 理想齿面重合度高齿轮弯曲强度动齿轮齿数应少40
3) 啮合稳噪声具高轮齿弯曲强度轿车般少9货车般少6
4) 传动较时量取少便满意离间隙时取值等5啮合稳提高疲劳强度常5较时35~5取7~12
5) 传动应适搭配[3]
结合汽车设计课程设计指导书教材中表6465初步选取10
+10+6777>40合理
() 确定齿端模数动锥齿轮端分度圆直径
单级减速器驱动桥壳尺寸影响影响桥壳离间隙影响跨置式动齿轮前段支撑座安装空间差速器安装
根验公式初选
动锥齿轮端分度圆直径mm
直径系数取15
动锥齿轮计算转矩
时应该满足
动锥齿轮端模数
啮合稳满足强度求模数值取稍
(二) 动锥齿轮齿面宽
锥齿轮齿面宽增齿轮强度寿命反会导致应锥齿轮轮齿端齿沟变窄引起切削刀头顶面宽窄刀尖圆角样减齿根圆角半径加应力集中降低道具寿命外安装时位置偏差制造热处理变形等原齿轮工作时载荷集中轮齿端会引起轮齿端早损坏疲劳损伤外齿面宽会引起装配空间减齿面窄轮齿表面耐磨性会降低[4]
般动锥齿轮齿面宽推荐时满足综合考虑取
般10圆整38mm
(三) 中点螺旋角
螺旋角齿宽变化轮齿端螺旋角轮齿端螺旋角弧齿锥齿轮副中点螺旋角相等
选择时应考虑齿面重合度轮齿强度轴力影响越越时啮合齿数越传动越稳噪声越低轮齿强度越高初步选定35°
(四) 螺旋方
锥齿轮锥顶齿形中心线半部左倾斜左旋右倾斜右旋动锥齿轮螺旋方相反电动机正转时应时动齿轮轴力离开锥顶方样动齿轮分离趋势否会导致齿轮卡死损坏电动机逆时针旋转时动锥齿轮左旋动锥齿轮右旋
(五) 法压力角
法压力角增加轮齿强度减少齿轮发生根切少齿数相尺寸齿轮压力角易齿顶变尖刀尖宽度齿轮端面重合度降轻负荷工作齿轮般采压力角齿轮运转稳噪声低弧齿锥齿轮轻型车辆选14°30′16°初步选16°
表31格里森制螺旋锥齿轮尺寸
项目
计算公式
结果
动锥齿轮齿数
10
动锥齿轮齿数
67
传动
67
端面模数
m
35
齿面宽
38mm
34mm
工作齿高
56mm
全齿高
6309mm
中点螺旋角
35°
法压力角
16°
轴交角
90°
节圆直径
35mm
235mm
节锥角
85°
815°
节锥距
1184mm
周节
11mm
齿顶高
43mm
13mm
齿根高
1958mm
4958mm
334 格里森制减速器锥齿轮强度计算
轮齿损坏形式弯曲疲劳折断载折断齿面点蚀剥落齿面胶合齿面磨损[5]等
1） 单位齿长圆周力
减速器锥齿轮表面耐磨性常轮齿单位齿长圆周力估算
P轮齿单位齿长圆周力
F作轮齿圆周力N
式中：均分度圆直径
动齿轮齿面宽
<合理
驱动滑转矩计算时
合理
2） 轮齿弯曲强度
驱动轮滑转矩校核
动齿轮齿根弯曲应力
载系数取1
尺寸系数
齿轮弯曲应力综合系数取0255
合理
动锥齿轮弯曲应力
合理
日常行驶均转矩校核
动锥齿轮弯曲应力
合理
动锥齿轮弯曲应力
合理
3）齿轮接触强度
尺寸系数取1
齿面品质系数取2326
合理
34 减速器锥齿轮材料选择
驱动桥锥齿轮工作条件非常恶劣传动系齿轮相较具载荷作时间长变化击等特点[6]损坏形式轮齿根部弯曲折断齿面疲劳点蚀擦伤磨损等传动系中薄弱环节锥齿轮材料必须满足求
1) 具高弯曲疲劳强度表面接触疲劳强度齿面具高硬度保证高耐磨性
2) 齿轮芯部应适韧性适应击载荷避免击载荷齿根折断
3) 锻造性切削加工性热处理性良热处理变形变形规律易控制
4) 选择合金材料时量少含NiGr元素材料选含MnFnTiMoSi等元素合金钢
减速器锥齿轮选渗碳合金钢20GrMnTi外改善新齿轮磨合防止运行初期出现早期磨损擦伤胶合咬死锥齿轮热处理加工作厚度0005~0020mm磷化处理镀铜镀锡处理齿面进行喷丸处理提高25齿轮寿命
4 差速器设计
差速器[7]驱动桥原件车辆转弯时运动轨迹圆弧果车辆左转弯圆弧中心点左侧相时间里右侧车轮走弧线左侧车轮长衡差异左边轮子慢点右侧轮子快点转速弥补距离差异必须差速器作两边半轴传递动力时允许两边半轴转速旋转满足两边车轮纯滚动形式作等距行驶减少轮胎面间摩擦
差速器行星齿轮行星架（差速器壳）半轴齿轮等零件组成减速器传递动力半轴传差速器直接驱动行星架行星轮带动左右两条半轴分驱动左右车轮
41 差速器齿轮参数选择
411 差速器传递形式确定
差速器齿轮半轴齿轮均采直齿锥齿轮[7]
行星齿轮数nn2
行星齿轮球面半径
式中：行星齿轮球面半径系数取
初步确定节锥距
412 行星齿轮半轴齿轮齿数选择
果取较模数轮齿具较高强度会加尺寸求行星齿轮齿数应取少般少10半轴齿轮齿数14~25间选取[8]外半轴齿轮行星齿轮齿数15~2范围
2行星齿轮时2半轴齿轮啮合2半轴齿轮齿数必须行星齿轮齿数整否差速器装配
初步选定
行星齿轮半轴齿轮节锥角模数m
266°
634°
413 锥齿轮端端面模数m
414 压力角
选取压力角取22°30′齿高系数08齿形
415 行星齿轮轴直径d支撑长度L
行星齿轮轴直径行星齿轮安装孔直径相行星齿轮轴支撑长度行星齿轮安装孔深度[9]
行星齿轮轴直径d
圆整10mm
行星齿轮轴支撑长度L
mm
416 差速器齿轮材料选取
差速器齿轮减速器齿轮样基渗碳合金钢制造制造差速器齿轮材料20GrMnTi20CrMnMo22GrMnMo20GrMo[10]
表41差速器齿轮尺寸计算表
项目
计算公式
结果
行星齿轮齿数
15
半轴齿轮齿数
30
端面模数
m
2
齿面宽
32mm
工作齿高
56mm
全齿高
41mm
法压力角
22°30′
轴交角
90°
节圆直径
30mm
60mm
节锥角
226°
634°
节锥距
334mm
周节
62832mm
齿顶高
215mm
105mm
齿根高
1426mm
2526mm
径间隙
09
齿根角
面锥角
根锥角
齿侧间隙
005
5 半轴设计
半轴根车轮端支撑方式分半浮式34浮式全浮式[11]半浮式34浮式半轴承受车轮反力引起力力矩12座观光电动车采全浮式半轴减少半轴承受力力矩
51 半轴载荷工况
1) 力(驱动力制动力)时值()侧力
2) 侧力时值(车辆侧滑)侧滑时轮胎面侧力系数没力作
3) 车辆通整路面时垂力力侧力0
车轮受力侧力受车轮面附着力限制两方力值会时出现[12]
52 半轴计算转矩杆部直径
半轴计算转矩
杆部直径d
半轴干部直径应等半轴花键底径便半轴部分达基等强度半轴破坏形式扭转疲劳损坏结构设计时应量增度部分圆角半径尤凸缘杆部花键杆部度部分减少应力集中外半轴杆部强度储备应低驱动桥传力零件强度储备半轴起熔丝作
53 强度校核
半轴扭转切应力
半轴扭转角度
G材料剪切弹性模量合金钢G7938GPa
d调整26mm时56°合理
6 制动系统设计
61 概述
制动系统功汽车适减速度降速行驶停车坡行驶时保持适稳定车速汽车停原坡道制动系包括行车制动装置驻车制动装置[13]
设计制动系时应满足求：
1) 足够制动力定制动初速度制动减速度制动距离两项指标评定国般求制动减速度j06g()般水干燥沥青混凝土路面初速度30Kmh制动时制动距离应保证轻型货车轿车7m中型货车8m重型货车12m
2) 工作行车制动少两套独立驱动制动器路中套路失效时套完整路应保证汽车制动力低没失效时规定值30
3) 速度制动时汽车应丧失操作性方稳定性
4) 防止水污泥进入制动器工作表面
5) 求制动系统热稳定
6) 操作轻便具良动性
7) 制动时制动系产生噪声时力求减少散发出体害石棉纤维等物质减少公害
8) 作滞性应短作滞性指制动反应时间制动踏板开始动作达定制动效需时间评价反应时间较长气制动车辆求高06s
9) 摩擦衬片应较高寿命
10) 摩擦副磨损应消磨损产生间隙机构调整间隙工作容易设置动调整间隙机构
11) 汽车制动系统应具报警装置便时发现制动系统障
制动装置包括制动器制动驱动机构行车制动脚踩制动踏板时操车轮制动器具专门中央制动器利车轮制动器进行制动[14]
制动器摩擦式液力式电磁式等种设计采液力式钳盘式制动器
钳盘式制动器摩擦力产生车轮固定部位相连部件制动盘两端面间中摩擦材料仅覆盖制动盘工作表面部分
钳盘式制动器固定元件两块带摩擦衬片制动块制动块装制动钳体制动钳通螺栓固定转节桥壳两制动块间装作旋转元件制动盘制动盘螺栓固定轮毂制动块摩擦衬片制动盘接触面积盘占中心角般仅30°~50°称点盘式制动器结构较简单质量散热性助制动盘离心力作易泥水污物等甩掉维修方便摩擦衬块面积较制动时单位压力高摩擦面温度较高摩擦材料求较高
盘式制动器分固定钳盘式浮动钳盘式固定钳盘式制动钳固定制动盘两侧两侧均加压机构固定钳盘式制动器优点：活塞制动块外滑动件易保证钳刚度结构制造工艺般制动轮缸相差容易实现鼓式盘式改型适应回路驱动系统求缺点：少两液压缸分置制动盘两侧必须跨越制动盘部油道外部油连通样方面制动器径轴尺寸加增加汽车布置难度方面增加受热机会制动液温度高汽化固定钳盘式制动器兼作驻车制动器必须制动钳外附装套供驻车制动辅助制动钳确定固定钳盘式制动器难适应现代车辆求采浮动钳盘式制动器[15]
浮动钳盘式制动器仅制动盘侧设加压机构制动钳助身浮动制动盘侧产生压紧力浮动钳盘式制动器优点仅盘侧液压缸轴尺寸制动器更进步轮毂没跨越制动盘油道油液压缸冷条件制动液汽化性成低浮动钳制动块兼作驻车制动
62 盘式制动器结构参数
（1）制动盘直径D
制动盘直径D应取制动盘效半径增加降低制动钳夹紧力减少衬块单位压力工作温度[16]受轮辋限制制动盘直径通常取轮辋直径70~79里取D120mm
(2)制动盘厚度h
制动盘厚度h制动盘质量工作时温升影响减少质量制动盘厚度宜取太降低温度制动盘厚度宜取制动盘做成实心更散热通风制动盘铸出通风孔道综诉制动盘厚度取h20mm
(3)摩擦衬块外半径半径
摩擦衬块外半径半径值15值偏摩擦衬片工作时衬块外缘侧圆周相差较磨损均匀接触面积减少[17]导致制动力矩变里143mm200mm
（4）摩擦衬块面积A
摩擦衬块面积A计算根制动块单位面积占汽车质量
设单位面积占汽车质量
设衬块制动盘占中心角40°
推出143mm200mm
63 制动力矩计算
631 制动力计算
制动系统参数确定：
轴距L2500mm
车轮滚动半径
空载时车总重
满载时车总质量
空载时轴荷分配：前轴负荷
轴负荷
空载时质心位置距前轴1000mm
满载时质心位置距前轴1300mm
面制动力面作车轮力
制动器制动力轮胎周缘克服制动器摩擦力矩需力取决制动器结构形式尺寸摩擦副摩擦系数车轮效半径等素制动踏板力成正
总制动器制动力前轴车轮制动器制动力关系
制动器制动力面制动力方相反车轮角速度时相等
制动器制动力面制动力达车轮面间附着力时[18]受着附着条件限制达值增时前车轮均抱死（车轮角速度）面滑移制动器制动力踏板力增摩擦力矩增继续升（见图）
图61面制动力制动器制动力关系
车轮路面间总附着力等前轴车轮附着力
式中：q制动强度称减速度制动力
前车轮均抱死时时前轴车轮制动器制动力理想制动力时
632 制动力分配系数
汽车车轮制动器制动力足够时根汽车前轴轴荷分配前车轮制动器制动力分配道路附着系数坡度情况等制动程出现情况三种[19]：
1) 前轮先抱死拖滑然轮抱死拖滑
2) 轮先抱死拖滑然前轮抱死拖滑
3) 前车轮时抱死拖滑
三种情况中显然前轮时抱死拖滑时附着条件利前车轮时抱死时时前轴车轮制动器制动力理想前轮制动器制动力轮胎面间附着系数函数果汽车前制动器制动力Ⅰ曲线（图）规律分配保证汽车附着系数路面制动时前车轮制动时前车轮时抱死附着条件利制动时汽车方稳定性较利
数车辆前制动力定值前制动器制动力汽车总制动器制动力表示分配例称汽车制动器制动力分配系数[20]
633 步附着系数
图中线Ⅰ曲线交点处附着系数步附着系数汽车制动性重参数汽车结构决定
前制动器制动力固定值汽车附着系数等步附着系数路面前车轮制动器会时抱死汽车值路面制动时情况：
<线位Ⅰ曲线方制动时前轮先抱死然种稳定工况时丧失转力
>线位Ⅰ曲线方制动时轮先抱死时容易发生轴侧滑汽车失方稳定性
制动时前车轮时抱死种稳定工况汽车丧失转力
图62制动力载荷分配系数
设计属第二种工况
634 制动强度附着系数利率
（1）制动强度q
汽车制动时汽车总面制动应该等汽车总质量制动减速度积
式中：制动减速度m汽车质量g重力加速度G汽车质量q制动强度
（2）附着系数利率
附着系数利率表示附着条件利情况定义
（3）汽车值路面制动制动强度附着系数利率
汽车值路面制动时三种情况制动力三种情况制动强度q附着系数利率
时制动力取决前轮刚刚首先抱死条件时总制动力制动强度q附着系数利率分
时制动力取决轮刚刚首先抱死条件时总制动力制动强度q附着系数利率分
设计属种工况总制动力制动强度附着系数利率
时前车轮均抱死时总制动力制动强度q附着系数利率分q1时附着利率高
保证汽车制动时方稳定性足够附着系数利率联合国欧洲济委员会汽车制动法规规定种载荷情况轿车制动速度015q08汽车制动强度015q03时前轮均应首先抱死车轮均首先抱死情况0208时必须满足q
635 制动力矩
保证汽车良制动效稳定性应合理确定前轮制动器制动矩保证汽车良制动效稳定性
选取较值汽车类车辆常行驶良道路车速较高轮制动抱死失稳定出现甩尾危险性较前类汽车应保证汽车制动时稳定性出发确定轴制动力矩时相应极限制动强度q<需轴前轴制动力矩
式中：该车遇附着系数
64 制动器结构零件设计
641 制动盘
制动盘般摩擦性良珠光体灰铸铁制成保证足够强度耐磨性牌号低HT250钳盘式制动器制动盘结构形状礼帽形圆柱部分长度取决布置尺寸改善冷条件制动盘铸出圆孔改善散热条件增加散热面积会加制动盘整体厚度设计制动盘厚度20mm制动盘工作面加工精度应达求：面度允差0012mm表面粗糙度两摩擦表面行度应005mm制动盘端面圆跳动应003mm
642 制动钳
制动钳锻铸铁球墨铸铁制造轻合金制造做成整体做成两半螺栓连接设计采种方式制造外缘留缺口便拆制动钳便检查更换制动块制动钳体应高强度刚度般前提中加工出制动油缸单独制造油缸嵌入钳体中设计采种方式活塞铸造合金钢制造提高耐磨性活塞工作表面进行镀铬处理外制动钳体安装位置车轴前制动钳位车轴制动时轮毂轴承合成载荷制动钳位轴前避免轮胎前甩溅泥污设计采安装位置轴前
643 制动块
制动块背板摩擦衬块构成两者直接压嵌铆接起衬块扇形面矩形正方形长圆形活塞应压住制动块免衬块发生卷角引起尖声单位压力工作温度等高等原摩擦衬块磨损较快厚度较
65 液压制动驱动机构设计计算
制动驱动机构驾驶员动力源制动作力传制动器产生制动力矩根动力源驱动机构分简单制动动力制动伺服制动设计采动力制动[21]
动力制动系发动机动力形成气压液压势作汽车制动全部动力源进行制动驾驶员作制动踏板手柄力仅制动回路中控制元件操
651 制动轮缸设计
钳盘式制动器油缸般直接制动钳中加工出般采单缸双缸形式设计采单缸形式
652 制动缸直径工作容积计算
钳盘式制动器油缸制动块施加张紧力轮缸直径制动压力p关系
式中：
P制动油路压力值般超10~12MPa盘式制动器更高压力越高路（尤制动软接头）密封性求越严格驱动机构越紧凑
根HG28651997汽车液压制动橡胶皮碗标准规定尺寸系列中选取轮缸直径圆整19mm
单轮缸工作容积
式中：
n轮缸中活塞数目
轮缸总工作容积
653 制动缸设计
提高车辆行驶安全性根交通法规求现代汽车行车制动装置均采双回路控制系统双回路控制系统制动缸串列双腔制动缸设计制动缸时应考虑制动液泄露涨缩时补偿放开制动踏板时缸活塞原始位置定位方法制动路中否必须准参压力[22]
制动缸灰铸铁制造采低碳钢冷挤压成形活塞灰铸铁铝合金中碳钢制造
（1） 直径
缸直径应符合HG28651997中规定尺寸系列缸直径尺寸系列145161751920522（2222）（2381）24（2550）2628303235384246mm取
（2） 制动缸应工作容积
V轮缸总工作容积
制动软容积变形
初步设计时制动缸工作容积
（3）缸活塞行程
推出
般取
总 结
通三月努力完成12座观光电动车设计容包括电动机选择减速器差速器制动器设计采固定速减速器减少机械传动装置质量缩体积电动机固定速减速器差速器组成电力驱动系统量传递序：蓄电池—功率转换器—电动机—离合器—减速器—万节—差速器—半轴—车轮
汽车已成类社会缺少工具城市居民日常生活部分拉动327倍相关产业解决10左右社会总劳动力业汽车民紧密度越越紧类社会进步产生着巨推动作世界汽车保量日俱增汽车飞速发展数量日益增类带麻烦尤影响类持续发展环境污染问题出现源短缺问题电动车发展必
旅游观光车车身较长坐客整体质量分布均匀便客车应量底盘降低够车运行时更稳采发动机前置前轮驱动（FF）前轮兼转驱动两种功前置前驱会整车质量重心前移够效抵制客坐入车重心移现象保证车辆较高速度行驶转弯程中安全性然前轮前驱会加剧轮胎磨损综合旅游观光车需求省传动轴更效降低底盘高度结构紧凑部省更空间会车辆操稳定性提高车辆坡时会重心移前轮附着力变易滑坡时前轮负荷易翻车旅游观光车应公园步行街等道路坦场前轮前驱缺点会影响电动车运行
致 谢
三月努力知道老师辛勤指导学热心帮助完成毕业设计毕业文期间学东西特感谢知道老师XX老师XX老师辛勤指导
毕业设计锻炼台做毕业设计时学会独立思考考虑问题全面学会运图书馆网络搜集资料然毕业设计次实践学理知识应实践学书理知识通实践更取理解掌握
毕业设计基综合学学课程特基础理知识课程题目旅游观光电动车设计里面包含减速器设计中包括齿轮设计校核轴设计校核轴承选取寿命计算差速器设计包含差速原理轮系计算直齿锥齿轮设计弧齿锥齿轮设计填补学齿轮知识空缺电动机选择包含受力分析力矩计算电动机类型应范围制动系统包含液压控制知识简单缸体工作原理设计制动踏板典型机构制动踏板设计涵盖机械原理中机构部分知识外设计程中需计算机辅助设计电子文稿提高运计算机力动手力通次毕业设计成长
毕业设计完成离开指导老师辛勤指导学热心帮助设计程中遇问题时指导老师会放手里工作第时间辅导遇困难时时帮解决需时帮搜集资料怨悔感谢指导老师热心帮助
参考文献
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科毕业设计（文）
题 目 12座观光电动车设计
学生姓名
专业班级 机械设计制造动化班
学 号
院 （系） 机械工程学院
指导教师(职称)
完成时间
12座观光电动车设计
摘
汽车已成类社会缺少工具城市居民日常生活部分拉动327倍相关产业解决10左右社会总劳动力业汽车民紧密度越越紧类社会进步产生着巨推动作世界汽车保量日俱增汽车飞速发展数量日益增类带麻烦尤影响类持续发展环境污染问题出现源短缺问题开始关注电动汽车电动汽车实现零排放污染噪声研究电动汽车势必行
次设计研究电动汽车部分容包括电动机选择减速器差速器设计制动系统设计四部分容总思路通变频调速电动机调节车轮转速减速器起减速增扭作差速器实现轴两轮转弯时速度行驶制动系统电动汽车缺少部分特旅游观光车需频繁启停制动系统必须稳定刹车稳定
关键词 旅游观光车电动汽车电动机减速器差速器制动器
TWELVE SIGHTSING ELECTRIC CAR
ABSTRACT
Cars have become such an indispensable tool of human society is the city residents part of daily life he can pull 327 times the related industrial and solve 10 of the total social Labour of one of employment Cars and people's close degree more and more tight he human society advances to such a vast role auto possession in the world was growing But the bus rapid development and increasing the number of brought trouble especially the impact of human sustainable development of environmental pollution problems and appear energy shortage People begin to pay close attention to electric cars electric cars can realize zero emissions no pollution no noise So the electric car is imperative
The main research electric car design part of the content including the choice of motor gear reducer of differential design braking system design four sections The idea is through the use of variable frequency speed regulation wheel speed motor gear reducer increasing the role of the slow twist differential realize the same shaft two rounds in turning to the different speed Braking system is an indispensable part of the electric car especially tourism car need frequent rev Stop braking system must be stable and braking stability
KEYWORDS：Tourism car The electric car MotorReducerDifferential mechanismbrake
目 录
摘 I
ABSTRACT II
1 绪 1
11 电动汽车概念 1
12 电动车辆优点 1
13 电动汽车发展 2
14 电动汽车发展面问题 3
15 电动车辆组成部分 4
2 电动机选择 4
3 减速器设计 6
31 总传动方案确定 6
32 减速器传动方案确定 7
33 减速器参数确定 8
331 减速方案 8
332 确定动锥齿轮计算转矩 9
333 减速器锥齿轮基参数选择 10
334 格里森制减速器锥齿轮强度计算 13
34 减速器锥齿轮材料选择 15
4 差速器设计 15
41 差速器齿轮参数选择 16
411 差速器传递形式确定 16
412 行星齿轮半轴齿轮齿数选择 16
413 锥齿轮端端面模数m 16
414 压力角 17
415 行星齿轮轴直径d支撑长度L 17
416 差速器齿轮材料选取 17
5 半轴设计 19
51 半轴载荷工况 19
52 半轴计算转矩杆部直径 19
53 强度校核 20
6 制动系统设计 20
61 概述 20
62 盘式制动器结构参数 22
63 制动力矩计算 22
631 制动力计算 22
632 制动力分配系数 24
633 步附着系数 25
634 制动强度附着系数利率 26
635 制动力矩 27
64 制动器结构零件设计 28
641 制动盘 28
642 制动钳 28
643 制动块 28
65 液压制动驱动机构设计计算 29
651 制动轮缸设计 29
652 制动缸直径工作容积计算 29
653 制动缸设计 30
总 结 31
致 谢 32
参考文献 33
1 绪
11 电动汽车概念
电动车辆指电驱动电动机作牵引行驶车辆[1]
图11知观光电动车电动车辆中特定车种
特定车指特指限活动空间某种专途种型电动车辆性参数高非常适某种场合高尔夫球场高尔夫球场车1998年美国举办亚特兰奥运会时高尔夫球场投放250辆专电动车成该届奥运会亮点国年汕头武汉北京海天津等公园游览区观光区投放步行街观光车公园休闲车等示范车示范区受游客关注国年发展电动行车电动摩托车电动三轮车深受求远行求灵活方便欢迎作身体行动便弱势群体行动辅助工具
电动
车辆
类型
轨
道
电
车
轨
电
车
特
定
车
电
动
汽
车
电
动
火
车
轻轨
电力
客车
馈线轨电车
馈线快速充电客车
高尔
夫球
场车
观光
游览
车
助
动
车
搬
运
车
纯电
动汽
车
混合
电动
汽车
燃料电池电动汽车
图11电动车辆分类图
12 电动车辆优点
1）实现零排放环境友 电力作动力没发动机实现零排放[2]
表11 NOx排放量较
燃料种类
汽油
柴油
电力
甲醇
氢
NOx排放量（gMJ）
0113
0056
0047
0019~0022
0022~0042
2）噪音低 燃机汽车相震源明显减少没燃烧程没配气机构机械运动活塞连杆机构运动相空压机散热风扇传动机构噪声噪声级明显低燃机汽车试验表明45MW11MW磷酸燃料电池噪声水高55dB仅燃机汽车百分四十
3）效率高 表3丰田汽车公司试验时测试数电动汽车综合效率均汽油发动机高
表12 类汽车综合效率较
类型
汽油
电力
混合动力（汽油机）
燃料电池（压缩）
燃料生产率（）
88
26
88
58
汽车运效率（）
16
80
30
50
综合效率（）
1408
208
264
29
4)实现量回收 根电动汽车源组合机制容易利电动机逆发电功回收制动坡时势转化电汽车续驶里程增加稳定性提高年开发新型电动汽车具量回收系统汽车续驶里程增加10~15
5)效解决汽车面源持续发展问题 电动车辆蓄电池蓄电公电网中获取电方法做电动汽车源获取途径水力发电核电热电风电热电太阳等均
6)燃油汽车相电动汽车结构特点灵活种灵活性源电动汽车具独特特点：首先电动汽车量通柔性通刚性联轴器转轴传递电动汽车部分布置灵活性次电动汽车驱动系统会系统结构区采类型电动机会影响电动汽车质量尺寸形状类型储装置会影响电动汽车质量形状尺寸外补充源装置具硬件结构例蓄电池通感应式接触式充电机组成
13 电动汽车发展
电动汽车历史燃机汽车早电动汽车19世纪末20世纪初美国黄金时代1912年美国电动车保量达384辆占份额超燃机保量占总数38仅次蒸汽机汽车（40）燃机技术发展特启动机成功应汽车电动车忽略投入足技术发展缓慢20世纪60年代环境问题源问题重新电动汽车进行认识1976年日成立电动汽车协会重新研发电动汽车1990年美国三家汽车公司联合成立先进电池联合体美国总统布什批准226亿美元拨款资助项研究1990年美国通汽车公司推出Impact牌电动轿车
国科技部十五国家863计划电动汽车重专项计划组织企业高等院校科研单位官产学研四位体方式联合攻关投入88亿元民币实施电动汽车专项总体目标[5]国家重视重点院校型企业骨干示范作带动全国范围研发热潮国生产电动行车三轮车观光车等功率车辆2005年全国产量900万辆中三分出口实现产值200亿元2006年全国年产值达1600万辆产值达320亿元出口例2005年提高车型双轮发展三轮四轮动力电池单铅酸电池发展碱性电池燃料电池研发电动汽车关键技术方面国取阶段性成果尤燃料电池方面北京金公司董事长郑重德世界著名全氟质子交换膜燃料电池专家863计划中领衔研制GEEC全氟质子交换膜效面积102050100方米种研制ALM双网络膜电极世界率先研制成功
14 电动汽车发展面问题
电动汽车拥发动机汽车相反性电动汽车环境性效率等方面略胜筹舒适性输出功率价格方面略逊点目前燃油汽车缺点中环境问题电动汽车略胜筹技术济问题电动汽车产量会增太问题表现方面：
1）目前电动汽车然量充裕车辆够更利车载量设计中核心问题首先考虑汽车途形式市区客车轻型载货汽车市区行驶循环方式相公路行驶汽车言启动较频繁量利率较低较利制动回收量行驶公路电动汽车特高速公路行驶时汽车速度续驶里程求较高
2）电动汽车价格传统汽车价格高降低成应选现技术成熟部件综合分析较时确定电动汽车性参数规格
3）力求减少汽车质量利减速制动回收量电动汽车设计中核心问题
15 电动车辆组成部分
电动汽车包括电源供系统驱动系统控制系统源理系统电源供系统储装置蓄电池源变换装置电源馈电线组成驱动系统电子控制器功率装换器电动机机械传动装置驱动车轮组成控制系统包括车轮制动器液压辅助装置组成
2 电动机选择
电动机驱动系统电动汽车重组成部分驾驶员控制高效动力电池量转化车轮动驱动车辆者车轮动反馈动力电池中实现车辆量回收制动
电动汽车电动机性求：
1) 载力强保证车辆动力性电动机具较转矩载力峰值转矩般额定转矩2倍峰值功率额定功率15倍峰值转矩峰值功率工作时间般求5min
2) 转矩响应快电动机般采低速恒转矩高速恒功率控制形式求转矩响应快波动稳定性
3) 调速范围宽高转速基速2倍
4) 高效工作区宽系统效率80转速区75
5) 功率密度高便电动机控制系统车辆布置安装
6) 电动机驱动系统性电磁兼容性易维护
根整车初步布局方案知参数
表21整车布局方案
总长
4600mm
轴距
2500mm
前悬
1100mm
悬
1000mm
额定载数量（含驾驶员）
13
重量
13×70kg910kg
车身重
800kg
满载总重
171Kg
轮胎半径
300mm
车外形尺寸
4600×1700×2000
假设车爬坡度10分析车受力
总驱动力
滚动阻力硬路面行驶橡胶轮胎弹性迟滞形成量损失相汽车轮前进方遇阻力消耗汽车量
G汽车总重量（N）（800+910）×9816758N
坡度角
f滚动阻力系数取0013
空气阻力根空气动力学原理汽车行驶程中空气动力作汽车行驶方作汽车分力称空气阻力
空气阻力系数取04
均车速（Kmh）
A迎风面积
坡道阻力坡时车重力坡道方分力
加速阻力
质量增加系数取12
总驱动力
驱动轴转矩
驱动功率P
输入功率（电动机输出功率）
机械传动系总效率
离合器效率取099
齿轮传动效率取096
轴承效率取099
根高车速V50Kmh驱动轮高转速
根选择电动机：
选襄樊特种电机限公司生产YTS系列变频调速电动机低速时（f<50HZ）110范围做恒转矩调速运动稳转矩脉动现象具较高启动转矩较启动电流f>50HZ时输出恒功率特性SPWM变频调速器相配套构成交流变频调速系统YTS系列电动机转速功率等级安装尺寸机座中心高符合国际ISO标准应数值Y系列（IP44）三相异步电动机相致互换通性强选型号Y280S2电动机额定功率P90KW转速n2970rmin
3 减速器设计
31 总传动方案确定
驱动形式4×2
设计采电动机前置前轮驱动方案电动机置
采前置前驱特点：
1) 前轮驱动越障碍力高
2) 没传动轴车板凸包高度降低利提高坐舒适性
3) 减速器差速器装壳体机构紧凑减总体尺寸
4) 电动机离合器变速器驾驶员位置操作机构简单
5) 前轮驱动相轮驱动前桥轴荷明显转足
6) 前轮驱动转采等速万节结构制造工艺复杂
7) 前桥负荷较轴重前轮转轮前轮工作条件恶劣轮胎寿命短旅游观光电动车车身较长满载时重心偏采前置前驱更整车受力均衡
32 减速器传动方案确定
减速器传动系中减转速增扭矩部件齿数少锥齿轮带动齿数锥齿轮发动机置汽车汽车种道路行时驱动轮求必须具定驱动力矩转速动力左右驱动轮分流差速器前设置减速器便减速器前面传动部件万节等传递扭矩减尺寸质量减操省力
驱动桥中减速器差速器设计应满足基求：
a）选择减速应保证汽车佳动力性燃料济性
b）外型尺寸保证必离间隙齿轮传动件工作稳噪音
c）种转速载荷具高传动效率悬架导机构动协调
d）保证足够强度刚度条件应力求质量改善汽车性
e）结构简单加工工艺性制造容易拆装调整方便
减少驱动桥外轮廓尺寸减速器中采螺旋锥齿轮螺旋锥齿轮发生根切（齿轮加工中产生轮齿根部切薄现象致齿轮强度降低）齿数直齿轮齿数少螺旋锥齿轮样传动减速器结构较紧凑外螺旋锥齿轮具运转稳噪声等优点汽车获广泛应
外汽车减速器采准双曲面锥齿轮（车辆行业中简称双曲面传动）传动准双曲面锥齿轮传动圆锥齿轮相准双曲面齿轮传动仅工作稳性更弯曲强度接触强度更高时动齿轮轴线相动齿轮轴线偏移动准双曲面齿轮轴线偏移时降低动锥齿轮传动轴位置利降低车身整车重心高度提高汽车行稳定性准双曲面齿轮传递转矩时齿面间较相滑动齿面间压力齿面油膜容易破坏减少摩擦提高效率必须采含防刮伤添加剂双曲面齿轮油绝允许普通齿轮油代否时齿面迅速擦伤磨损降低寿命提高成观光电动车载重综合考虑采螺旋锥齿轮较济
螺旋锥齿轮传动动齿轮轴线垂直相交点齿轮时全长啮合逐渐端连续稳转端外轮齿端面重叠影响少两轮齿时捏合工作稳承受较负荷制造简单保证齿轮副正确啮合必须支承轴承预紧提高支承刚度增壳体刚度
动锥齿轮采悬臂式支撑方案动锥齿轮采跨置式支撑方案
图21动锥齿轮采悬臂式支撑方案
33 减速器参数确定
331 减速方案
满足求减速器结构形式参加减速传动齿轮副数目分单级式减速器双级式减速器双速减速器双级减速配轮边减速器等双级式减速器应传动中重型汽车第二级减速器齿轮两副分置两侧车轮附实际成独立部件称轮边减速器单级式减速器应轿车般轻中型载货汽车单级减速器圆锥齿轮组成具结构简单质量成低简单等优点设计采单级减速器
传动
332 确定动锥齿轮计算转矩
格里森制锥齿轮提供三种计算载荷方法：
发动机转矩低档传动确定动锥齿轮方法仅限汽车载荷计算电动汽车适方法计算
驱动轮滑转矩确定
满载状态驱动桥静载荷
汽车加速度时轴负载荷转移系数取13
轮胎路面间附着系数取085
传动
传动效率取097
日常行驶均转矩确定动锥齿轮计算转矩
满载时总重量
道路滚动阻力系数取013
均爬坡力系数取008
汽车性系数取0
N驱动桥数n1
计算锥齿轮应力时计算转矩
计算锥齿轮疲劳寿命时
动锥齿轮计算转矩
333 减速器锥齿轮基参数选择
动锥齿轮齿数
动齿轮齿数选取遵循原：
1) 磨合均匀间避免公约数
2) 理想齿面重合度高齿轮弯曲强度动齿轮齿数应少40
3) 啮合稳噪声具高轮齿弯曲强度轿车般少9货车般少6
4) 传动较时量取少便满意离间隙时取值等5啮合稳提高疲劳强度常5较时35~5取7~12
5) 传动应适搭配[3]
结合汽车设计课程设计指导书教材中表6465初步选取10
+10+6777>40合理
() 确定齿端模数动锥齿轮端分度圆直径
单级减速器驱动桥壳尺寸影响影响桥壳离间隙影响跨置式动齿轮前段支撑座安装空间差速器安装
根验公式初选
动锥齿轮端分度圆直径mm
直径系数取15
动锥齿轮计算转矩
时应该满足
动锥齿轮端模数
啮合稳满足强度求模数值取稍
(二) 动锥齿轮齿面宽
锥齿轮齿面宽增齿轮强度寿命反会导致应锥齿轮轮齿端齿沟变窄引起切削刀头顶面宽窄刀尖圆角样减齿根圆角半径加应力集中降低道具寿命外安装时位置偏差制造热处理变形等原齿轮工作时载荷集中轮齿端会引起轮齿端早损坏疲劳损伤外齿面宽会引起装配空间减齿面窄轮齿表面耐磨性会降低[4]
般动锥齿轮齿面宽推荐时满足综合考虑取
般10圆整38mm
(三) 中点螺旋角
螺旋角齿宽变化轮齿端螺旋角轮齿端螺旋角弧齿锥齿轮副中点螺旋角相等
选择时应考虑齿面重合度轮齿强度轴力影响越越时啮合齿数越传动越稳噪声越低轮齿强度越高初步选定35°
(四) 螺旋方
锥齿轮锥顶齿形中心线半部左倾斜左旋右倾斜右旋动锥齿轮螺旋方相反电动机正转时应时动齿轮轴力离开锥顶方样动齿轮分离趋势否会导致齿轮卡死损坏电动机逆时针旋转时动锥齿轮左旋动锥齿轮右旋
(五) 法压力角
法压力角增加轮齿强度减少齿轮发生根切少齿数相尺寸齿轮压力角易齿顶变尖刀尖宽度齿轮端面重合度降轻负荷工作齿轮般采压力角齿轮运转稳噪声低弧齿锥齿轮轻型车辆选14°30′16°初步选16°
表31格里森制螺旋锥齿轮尺寸
项目
计算公式
结果
动锥齿轮齿数
10
动锥齿轮齿数
67
传动
67
端面模数
m
35
齿面宽
38mm
34mm
工作齿高
56mm
全齿高
6309mm
中点螺旋角
35°
法压力角
16°
轴交角
90°
节圆直径
35mm
235mm
节锥角
85°
815°
节锥距
1184mm
周节
11mm
齿顶高
43mm
13mm
齿根高
1958mm
4958mm
334 格里森制减速器锥齿轮强度计算
轮齿损坏形式弯曲疲劳折断载折断齿面点蚀剥落齿面胶合齿面磨损[5]等
1） 单位齿长圆周力
减速器锥齿轮表面耐磨性常轮齿单位齿长圆周力估算
P轮齿单位齿长圆周力
F作轮齿圆周力N
式中：均分度圆直径
动齿轮齿面宽
<合理
驱动滑转矩计算时
合理
2） 轮齿弯曲强度
驱动轮滑转矩校核
动齿轮齿根弯曲应力
载系数取1
尺寸系数
齿轮弯曲应力综合系数取0255
合理
动锥齿轮弯曲应力
合理
日常行驶均转矩校核
动锥齿轮弯曲应力
合理
动锥齿轮弯曲应力
合理
3）齿轮接触强度
尺寸系数取1
齿面品质系数取2326
合理
34 减速器锥齿轮材料选择
驱动桥锥齿轮工作条件非常恶劣传动系齿轮相较具载荷作时间长变化击等特点[6]损坏形式轮齿根部弯曲折断齿面疲劳点蚀擦伤磨损等传动系中薄弱环节锥齿轮材料必须满足求
1) 具高弯曲疲劳强度表面接触疲劳强度齿面具高硬度保证高耐磨性
2) 齿轮芯部应适韧性适应击载荷避免击载荷齿根折断
3) 锻造性切削加工性热处理性良热处理变形变形规律易控制
4) 选择合金材料时量少含NiGr元素材料选含MnFnTiMoSi等元素合金钢
减速器锥齿轮选渗碳合金钢20GrMnTi外改善新齿轮磨合防止运行初期出现早期磨损擦伤胶合咬死锥齿轮热处理加工作厚度0005~0020mm磷化处理镀铜镀锡处理齿面进行喷丸处理提高25齿轮寿命
4 差速器设计
差速器[7]驱动桥原件车辆转弯时运动轨迹圆弧果车辆左转弯圆弧中心点左侧相时间里右侧车轮走弧线左侧车轮长衡差异左边轮子慢点右侧轮子快点转速弥补距离差异必须差速器作两边半轴传递动力时允许两边半轴转速旋转满足两边车轮纯滚动形式作等距行驶减少轮胎面间摩擦
差速器行星齿轮行星架（差速器壳）半轴齿轮等零件组成减速器传递动力半轴传差速器直接驱动行星架行星轮带动左右两条半轴分驱动左右车轮
41 差速器齿轮参数选择
411 差速器传递形式确定
差速器齿轮半轴齿轮均采直齿锥齿轮[7]
行星齿轮数nn2
行星齿轮球面半径
式中：行星齿轮球面半径系数取
初步确定节锥距
412 行星齿轮半轴齿轮齿数选择
果取较模数轮齿具较高强度会加尺寸求行星齿轮齿数应取少般少10半轴齿轮齿数14~25间选取[8]外半轴齿轮行星齿轮齿数15~2范围
2行星齿轮时2半轴齿轮啮合2半轴齿轮齿数必须行星齿轮齿数整否差速器装配
初步选定
行星齿轮半轴齿轮节锥角模数m
266°
634°
413 锥齿轮端端面模数m
414 压力角
选取压力角取22°30′齿高系数08齿形
415 行星齿轮轴直径d支撑长度L
行星齿轮轴直径行星齿轮安装孔直径相行星齿轮轴支撑长度行星齿轮安装孔深度[9]
行星齿轮轴直径d
圆整10mm
行星齿轮轴支撑长度L
mm
416 差速器齿轮材料选取
差速器齿轮减速器齿轮样基渗碳合金钢制造制造差速器齿轮材料20GrMnTi20CrMnMo22GrMnMo20GrMo[10]
表41差速器齿轮尺寸计算表
项目
计算公式
结果
行星齿轮齿数
15
半轴齿轮齿数
30
端面模数
m
2
齿面宽
32mm
工作齿高
56mm
全齿高
41mm
法压力角
22°30′
轴交角
90°
节圆直径
30mm
60mm
节锥角
226°
634°
节锥距
334mm
周节
62832mm
齿顶高
215mm
105mm
齿根高
1426mm
2526mm
径间隙
09
齿根角
面锥角
根锥角
齿侧间隙
005
5 半轴设计
半轴根车轮端支撑方式分半浮式34浮式全浮式[11]半浮式34浮式半轴承受车轮反力引起力力矩12座观光电动车采全浮式半轴减少半轴承受力力矩
51 半轴载荷工况
1) 力(驱动力制动力)时值()侧力
2) 侧力时值(车辆侧滑)侧滑时轮胎面侧力系数没力作
3) 车辆通整路面时垂力力侧力0
车轮受力侧力受车轮面附着力限制两方力值会时出现[12]
52 半轴计算转矩杆部直径
半轴计算转矩
杆部直径d
半轴干部直径应等半轴花键底径便半轴部分达基等强度半轴破坏形式扭转疲劳损坏结构设计时应量增度部分圆角半径尤凸缘杆部花键杆部度部分减少应力集中外半轴杆部强度储备应低驱动桥传力零件强度储备半轴起熔丝作
53 强度校核
半轴扭转切应力
半轴扭转角度
G材料剪切弹性模量合金钢G7938GPa
d调整26mm时56°合理
6 制动系统设计
61 概述
制动系统功汽车适减速度降速行驶停车坡行驶时保持适稳定车速汽车停原坡道制动系包括行车制动装置驻车制动装置[13]
设计制动系时应满足求：
1) 足够制动力定制动初速度制动减速度制动距离两项指标评定国般求制动减速度j06g()般水干燥沥青混凝土路面初速度30Kmh制动时制动距离应保证轻型货车轿车7m中型货车8m重型货车12m
2) 工作行车制动少两套独立驱动制动器路中套路失效时套完整路应保证汽车制动力低没失效时规定值30
3) 速度制动时汽车应丧失操作性方稳定性
4) 防止水污泥进入制动器工作表面
5) 求制动系统热稳定
6) 操作轻便具良动性
7) 制动时制动系产生噪声时力求减少散发出体害石棉纤维等物质减少公害
8) 作滞性应短作滞性指制动反应时间制动踏板开始动作达定制动效需时间评价反应时间较长气制动车辆求高06s
9) 摩擦衬片应较高寿命
10) 摩擦副磨损应消磨损产生间隙机构调整间隙工作容易设置动调整间隙机构
11) 汽车制动系统应具报警装置便时发现制动系统障
制动装置包括制动器制动驱动机构行车制动脚踩制动踏板时操车轮制动器具专门中央制动器利车轮制动器进行制动[14]
制动器摩擦式液力式电磁式等种设计采液力式钳盘式制动器
钳盘式制动器摩擦力产生车轮固定部位相连部件制动盘两端面间中摩擦材料仅覆盖制动盘工作表面部分
钳盘式制动器固定元件两块带摩擦衬片制动块制动块装制动钳体制动钳通螺栓固定转节桥壳两制动块间装作旋转元件制动盘制动盘螺栓固定轮毂制动块摩擦衬片制动盘接触面积盘占中心角般仅30°~50°称点盘式制动器结构较简单质量散热性助制动盘离心力作易泥水污物等甩掉维修方便摩擦衬块面积较制动时单位压力高摩擦面温度较高摩擦材料求较高
盘式制动器分固定钳盘式浮动钳盘式固定钳盘式制动钳固定制动盘两侧两侧均加压机构固定钳盘式制动器优点：活塞制动块外滑动件易保证钳刚度结构制造工艺般制动轮缸相差容易实现鼓式盘式改型适应回路驱动系统求缺点：少两液压缸分置制动盘两侧必须跨越制动盘部油道外部油连通样方面制动器径轴尺寸加增加汽车布置难度方面增加受热机会制动液温度高汽化固定钳盘式制动器兼作驻车制动器必须制动钳外附装套供驻车制动辅助制动钳确定固定钳盘式制动器难适应现代车辆求采浮动钳盘式制动器[15]
浮动钳盘式制动器仅制动盘侧设加压机构制动钳助身浮动制动盘侧产生压紧力浮动钳盘式制动器优点仅盘侧液压缸轴尺寸制动器更进步轮毂没跨越制动盘油道油液压缸冷条件制动液汽化性成低浮动钳制动块兼作驻车制动
62 盘式制动器结构参数
（1）制动盘直径D
制动盘直径D应取制动盘效半径增加降低制动钳夹紧力减少衬块单位压力工作温度[16]受轮辋限制制动盘直径通常取轮辋直径70~79里取D120mm
(2)制动盘厚度h
制动盘厚度h制动盘质量工作时温升影响减少质量制动盘厚度宜取太降低温度制动盘厚度宜取制动盘做成实心更散热通风制动盘铸出通风孔道综诉制动盘厚度取h20mm
(3)摩擦衬块外半径半径
摩擦衬块外半径半径值15值偏摩擦衬片工作时衬块外缘侧圆周相差较磨损均匀接触面积减少[17]导致制动力矩变里143mm200mm
（4）摩擦衬块面积A
摩擦衬块面积A计算根制动块单位面积占汽车质量
设单位面积占汽车质量
设衬块制动盘占中心角40°
推出143mm200mm
63 制动力矩计算
631 制动力计算
制动系统参数确定：
轴距L2500mm
车轮滚动半径
空载时车总重
满载时车总质量
空载时轴荷分配：前轴负荷
轴负荷
空载时质心位置距前轴1000mm
满载时质心位置距前轴1300mm
面制动力面作车轮力
制动器制动力轮胎周缘克服制动器摩擦力矩需力取决制动器结构形式尺寸摩擦副摩擦系数车轮效半径等素制动踏板力成正
总制动器制动力前轴车轮制动器制动力关系
制动器制动力面制动力方相反车轮角速度时相等
制动器制动力面制动力达车轮面间附着力时[18]受着附着条件限制达值增时前车轮均抱死（车轮角速度）面滑移制动器制动力踏板力增摩擦力矩增继续升（见图）
图61面制动力制动器制动力关系
车轮路面间总附着力等前轴车轮附着力
式中：q制动强度称减速度制动力
前车轮均抱死时时前轴车轮制动器制动力理想制动力时
632 制动力分配系数
汽车车轮制动器制动力足够时根汽车前轴轴荷分配前车轮制动器制动力分配道路附着系数坡度情况等制动程出现情况三种[19]：
1) 前轮先抱死拖滑然轮抱死拖滑
2) 轮先抱死拖滑然前轮抱死拖滑
3) 前车轮时抱死拖滑
三种情况中显然前轮时抱死拖滑时附着条件利前车轮时抱死时时前轴车轮制动器制动力理想前轮制动器制动力轮胎面间附着系数函数果汽车前制动器制动力Ⅰ曲线（图）规律分配保证汽车附着系数路面制动时前车轮制动时前车轮时抱死附着条件利制动时汽车方稳定性较利
数车辆前制动力定值前制动器制动力汽车总制动器制动力表示分配例称汽车制动器制动力分配系数[20]
633 步附着系数
图中线Ⅰ曲线交点处附着系数步附着系数汽车制动性重参数汽车结构决定
前制动器制动力固定值汽车附着系数等步附着系数路面前车轮制动器会时抱死汽车值路面制动时情况：
<线位Ⅰ曲线方制动时前轮先抱死然种稳定工况时丧失转力
>线位Ⅰ曲线方制动时轮先抱死时容易发生轴侧滑汽车失方稳定性
制动时前车轮时抱死种稳定工况汽车丧失转力
图62制动力载荷分配系数
设计属第二种工况
634 制动强度附着系数利率
（1）制动强度q
汽车制动时汽车总面制动应该等汽车总质量制动减速度积
式中：制动减速度m汽车质量g重力加速度G汽车质量q制动强度
（2）附着系数利率
附着系数利率表示附着条件利情况定义
（3）汽车值路面制动制动强度附着系数利率
汽车值路面制动时三种情况制动力三种情况制动强度q附着系数利率
时制动力取决前轮刚刚首先抱死条件时总制动力制动强度q附着系数利率分
时制动力取决轮刚刚首先抱死条件时总制动力制动强度q附着系数利率分
设计属种工况总制动力制动强度附着系数利率
时前车轮均抱死时总制动力制动强度q附着系数利率分q1时附着利率高
保证汽车制动时方稳定性足够附着系数利率联合国欧洲济委员会汽车制动法规规定种载荷情况轿车制动速度015q08汽车制动强度015q03时前轮均应首先抱死车轮均首先抱死情况0208时必须满足q
635 制动力矩
保证汽车良制动效稳定性应合理确定前轮制动器制动矩保证汽车良制动效稳定性
选取较值汽车类车辆常行驶良道路车速较高轮制动抱死失稳定出现甩尾危险性较前类汽车应保证汽车制动时稳定性出发确定轴制动力矩时相应极限制动强度q<需轴前轴制动力矩
式中：该车遇附着系数
64 制动器结构零件设计
641 制动盘
制动盘般摩擦性良珠光体灰铸铁制成保证足够强度耐磨性牌号低HT250钳盘式制动器制动盘结构形状礼帽形圆柱部分长度取决布置尺寸改善冷条件制动盘铸出圆孔改善散热条件增加散热面积会加制动盘整体厚度设计制动盘厚度20mm制动盘工作面加工精度应达求：面度允差0012mm表面粗糙度两摩擦表面行度应005mm制动盘端面圆跳动应003mm
642 制动钳
制动钳锻铸铁球墨铸铁制造轻合金制造做成整体做成两半螺栓连接设计采种方式制造外缘留缺口便拆制动钳便检查更换制动块制动钳体应高强度刚度般前提中加工出制动油缸单独制造油缸嵌入钳体中设计采种方式活塞铸造合金钢制造提高耐磨性活塞工作表面进行镀铬处理外制动钳体安装位置车轴前制动钳位车轴制动时轮毂轴承合成载荷制动钳位轴前避免轮胎前甩溅泥污设计采安装位置轴前
643 制动块
制动块背板摩擦衬块构成两者直接压嵌铆接起衬块扇形面矩形正方形长圆形活塞应压住制动块免衬块发生卷角引起尖声单位压力工作温度等高等原摩擦衬块磨损较快厚度较
65 液压制动驱动机构设计计算
制动驱动机构驾驶员动力源制动作力传制动器产生制动力矩根动力源驱动机构分简单制动动力制动伺服制动设计采动力制动[21]
动力制动系发动机动力形成气压液压势作汽车制动全部动力源进行制动驾驶员作制动踏板手柄力仅制动回路中控制元件操
651 制动轮缸设计
钳盘式制动器油缸般直接制动钳中加工出般采单缸双缸形式设计采单缸形式
652 制动缸直径工作容积计算
钳盘式制动器油缸制动块施加张紧力轮缸直径制动压力p关系
式中：
P制动油路压力值般超10~12MPa盘式制动器更高压力越高路（尤制动软接头）密封性求越严格驱动机构越紧凑
根HG28651997汽车液压制动橡胶皮碗标准规定尺寸系列中选取轮缸直径圆整19mm
单轮缸工作容积
式中：
n轮缸中活塞数目
轮缸总工作容积
653 制动缸设计
提高车辆行驶安全性根交通法规求现代汽车行车制动装置均采双回路控制系统双回路控制系统制动缸串列双腔制动缸设计制动缸时应考虑制动液泄露涨缩时补偿放开制动踏板时缸活塞原始位置定位方法制动路中否必须准参压力[22]
制动缸灰铸铁制造采低碳钢冷挤压成形活塞灰铸铁铝合金中碳钢制造
（1） 直径
缸直径应符合HG28651997中规定尺寸系列缸直径尺寸系列145161751920522（2222）（2381）24（2550）2628303235384246mm取
（2） 制动缸应工作容积
V轮缸总工作容积
制动软容积变形
初步设计时制动缸工作容积
（3）缸活塞行程
推出
般取
总 结
通三月努力完成12座观光电动车设计容包括电动机选择减速器差速器制动器设计采固定速减速器减少机械传动装置质量缩体积电动机固定速减速器差速器组成电力驱动系统量传递序：蓄电池—功率转换器—电动机—离合器—减速器—万节—差速器—半轴—车轮
汽车已成类社会缺少工具城市居民日常生活部分拉动327倍相关产业解决10左右社会总劳动力业汽车民紧密度越越紧类社会进步产生着巨推动作世界汽车保量日俱增汽车飞速发展数量日益增类带麻烦尤影响类持续发展环境污染问题出现源短缺问题电动车发展必
旅游观光车车身较长坐客整体质量分布均匀便客车应量底盘降低够车运行时更稳采发动机前置前轮驱动（FF）前轮兼转驱动两种功前置前驱会整车质量重心前移够效抵制客坐入车重心移现象保证车辆较高速度行驶转弯程中安全性然前轮前驱会加剧轮胎磨损综合旅游观光车需求省传动轴更效降低底盘高度结构紧凑部省更空间会车辆操稳定性提高车辆坡时会重心移前轮附着力变易滑坡时前轮负荷易翻车旅游观光车应公园步行街等道路坦场前轮前驱缺点会影响电动车运行
致 谢
三月努力知道老师辛勤指导学热心帮助完成毕业设计毕业文期间学东西特感谢知道老师XX老师XX老师辛勤指导
毕业设计锻炼台做毕业设计时学会独立思考考虑问题全面学会运图书馆网络搜集资料然毕业设计次实践学理知识应实践学书理知识通实践更取理解掌握
毕业设计基综合学学课程特基础理知识课程题目旅游观光电动车设计里面包含减速器设计中包括齿轮设计校核轴设计校核轴承选取寿命计算差速器设计包含差速原理轮系计算直齿锥齿轮设计弧齿锥齿轮设计填补学齿轮知识空缺电动机选择包含受力分析力矩计算电动机类型应范围制动系统包含液压控制知识简单缸体工作原理设计制动踏板典型机构制动踏板设计涵盖机械原理中机构部分知识外设计程中需计算机辅助设计电子文稿提高运计算机力动手力通次毕业设计成长
毕业设计完成离开指导老师辛勤指导学热心帮助设计程中遇问题时指导老师会放手里工作第时间辅导遇困难时时帮解决需时帮搜集资料怨悔感谢指导老师热心帮助
参考文献
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