小型清掃車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的論文

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1、 目 錄 0 引言 1 0.1 清掃車概述 1 0.2 電動(dòng)車的基本概況 1 0.3 本課題的研究?jī)?nèi)容 2 1 驅(qū)動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 4 1.1 總體方案的提出 4 1.2 驅(qū)動(dòng)方式選擇 4 2 電瓶的選擇 7 2.1 蓄電池的種類、用途、特點(diǎn)和選擇 7 2.2 影響電池容量和壽命的因素 8 2.3 電瓶的布置 9 3 電動(dòng)機(jī)的選擇 11 3.1 整車對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本要求 11 3.2 電動(dòng)機(jī)類型 11 3.3 交流電機(jī)的選擇 13 4 傳動(dòng)方式的設(shè)計(jì) 15 4.1 齒輪的設(shè)計(jì) 15 4.2 齒輪軸的設(shè)計(jì) 22 5 清掃車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總裝圖 26 6 清

2、掃車總體裝配 27 6.1 清掃車液壓系統(tǒng)總裝圖 27 6.2 清掃車集塵系統(tǒng)總裝圖 27 6.3 清掃車外形配件圖 28 6．4清掃車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 28 6.4 小型清掃車完整裝配圖 29 6.5 清掃車裝配建模圖： 29 7 結(jié)論 30 致 謝 31 參考文獻(xiàn) 32 小型清掃車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 0 引言 0.1 清掃車概述 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，人們對(duì)生存質(zhì)量的要求愈來(lái)愈高，交通便捷也越來(lái)越成為社會(huì)發(fā)展 的迫切要求，高等級(jí)公路以空前的速度發(fā)展，道

3、路的清掃和保潔也越來(lái)越受到有關(guān)部門的重視，多年來(lái)形成的人工清掃的格局顯然已不適應(yīng)我國(guó)高等級(jí)公路發(fā)展的客觀要求，人工清掃粉塵飛揚(yáng)，嚴(yán)重影響清潔工人的身體健康，也不可避免的造成環(huán)境的二次污染：公路車輛的高速行駛對(duì)清潔工人的生命安全造成潛在威脅，馬路清掃車只能清掃主要街道，而人行道和非機(jī)動(dòng)車道只能由保潔工來(lái)完成，這樣既浪費(fèi)物力也浪費(fèi)人力，這就要求我們必須迅速發(fā)展一個(gè)既環(huán)保又節(jié)能的小型道路清掃車，使人們生活在潔凈健康的環(huán)境中，這 也是人類二十一世紀(jì)高品質(zhì)生活的必然要求。因此研究適合于人行道和非機(jī)動(dòng)車道的小型電動(dòng)清掃車對(duì)我國(guó)清掃車概況和開發(fā)機(jī)型有著十分重要的意義！ 目前，在一些大、小城市的街巷里垃圾

4、成堆，如果使用人力來(lái)清掃，那將需要大量的人力資源。通常進(jìn)口車體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高昂。例如，國(guó)產(chǎn)中小型清掃車通常每部?jī)r(jià)格在40萬(wàn)元左右，一些進(jìn)口真空機(jī)每部?jī)r(jià)格高達(dá)700萬(wàn)元以上，而且每月還要支付高昂的維修費(fèi)和保養(yǎng)費(fèi)。這些進(jìn)口機(jī)只適用于路面較為平坦寬廣的道路，而無(wú)法清掃小巷。當(dāng)今全國(guó)各地的小巷中均為人工清掃沒，人工清掃的方式也有著種種不足。例如，安全隱患問題、楊晨污染問題、費(fèi)時(shí)費(fèi)力等。所以，綜合以上的利弊，我們決定利用電瓶作為驅(qū)動(dòng)力源，設(shè)計(jì)出完整的既對(duì)環(huán)境無(wú)污染又可以節(jié)省勞動(dòng)力的小型自動(dòng)清掃車。電瓶（蓄電池）驅(qū)動(dòng)的車就是我們常說(shuō)的“電動(dòng)車”，顧名思義，以蓄電池能源，電動(dòng)機(jī)為牽引，根據(jù)蓄電池容

5、量可大可小。電動(dòng)車可用可控硅調(diào)速，比傳統(tǒng)的機(jī)械調(diào)速運(yùn)行更穩(wěn)定且沒有噪音等優(yōu)點(diǎn)。 0.2 電動(dòng)車的基本概況 作為清潔、節(jié)能的新型交通工具，電動(dòng)車具有無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)。它在行駛過(guò)程中沒有污染，熱輻射低，噪聲小，不消耗汽油;可應(yīng)用多種能源，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維修方便。因此，電動(dòng)車受到世界各國(guó)的歡迎，被人們稱為“明日之星”。電動(dòng)車又是高科技的產(chǎn)物，它集光、電、化學(xué)各學(xué)科領(lǐng)域的最新技術(shù)于一體，是汽車、電力拖動(dòng)、功率電子、智能控制、化學(xué)電源、計(jì)算機(jī)、新能源、新材料等工程技術(shù)中最新成果的集成產(chǎn)物。電動(dòng)車以車載電源為動(dòng)力，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，符合道路交通與安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛，它包括電動(dòng)車、電動(dòng)摩托車和電動(dòng)自

6、行車等。現(xiàn)代電動(dòng)車具有清潔無(wú)污染、動(dòng)力源多樣化、能量轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用維修方便等特點(diǎn)，被稱為“21世紀(jì)的綠色環(huán)保汽車”。電動(dòng)車的優(yōu)點(diǎn)是:它本身不排放污染大氣的有害氣體，即使按所耗電量換算為發(fā)電廠的排放，除硫和微粒外，其他污染物也顯著減少，由于電廠大多建于遠(yuǎn)離人口密集的城市，對(duì)人類傷害較少，而且電廠是固定不動(dòng)的，集中的排放，清除各種有害排放物較容易，也已有了相關(guān)技術(shù)。由于電力可以從多種一次能源獲得，如煤、核能、水力等，解除了人們對(duì)石油資源日見枯竭的擔(dān)心。電動(dòng)車還可以充分利用晚間用電低谷時(shí)富余的電力充電，使發(fā)電設(shè)備日夜都能充分利用，大大提高其經(jīng)濟(jì)效益。有些研究表明，同樣的原油經(jīng)過(guò)粗煉，送至

7、電廠發(fā)電，經(jīng)充入電池，再由電池驅(qū)動(dòng)汽車，其能量利用效率比經(jīng)過(guò)精煉變?yōu)槠停俳?jīng)汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車，因此有利于節(jié)約能源和減少二氧化碳的排量。此外，由于電動(dòng)車取消了內(nèi)燃機(jī)，開車時(shí)聽不到震耳欲聾的發(fā)動(dòng)機(jī)轟鳴聲。因此，人們不用擔(dān)心車輛的噪聲污染。正是這些優(yōu)點(diǎn)，使電動(dòng)車的研究和應(yīng)用成為汽車工業(yè)的一個(gè)“熱點(diǎn)”。 0.3 本課題的研究?jī)?nèi)容 小型清掃車的設(shè)計(jì)分為四個(gè)部分：制動(dòng)系統(tǒng)和外形設(shè)計(jì)；驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；集塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。其中，制動(dòng)系統(tǒng)和外形設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、集塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分別由侍愛峰、堯伊順、黃龍生完成，最終裝配成一部小型清掃車。 本課題研究的內(nèi)容是清掃車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 電動(dòng)汽

8、車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由能源供給系統(tǒng)、電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)組成.選擇最佳的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車的關(guān)鍵，而電動(dòng)機(jī)的性能直接決定著驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能，所以電動(dòng)機(jī)的選擇成為設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要基礎(chǔ)。 在本文中，以交流三相感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)后輪的電動(dòng)清掃車為研究對(duì)象，聚焦于其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)其以低速在平坦的公路上行駛的最基本功能，主要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了理論分析研究及設(shè)計(jì)。 (1) 驅(qū)動(dòng)方式： 按發(fā)動(dòng)機(jī)和各總成相對(duì)位置的不同，現(xiàn)代汽車的布置與驅(qū)動(dòng)方式是不同的。 (2) 電瓶的選擇： 清掃車以蓄電池能源，只要有電能的供應(yīng)，電動(dòng)車就有了取之不盡的動(dòng)力源泉，不受石油資源的限制。而電能的獲得可以利用核能

9、、水力、風(fēng)力、太陽(yáng)能等多種形式的原始能源。特別對(duì)于我國(guó)，水利資源和風(fēng)力發(fā)電等清潔能源的潛在發(fā)電量是相當(dāng)高的，如果能有效地利用這些能源，不僅有利于環(huán)保，節(jié)約寶貴的石油資源，解決全球面臨的石油資源枯竭危機(jī)，而且更符合我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。 (3) 電動(dòng)車用電機(jī)的研究： 電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)車區(qū)別于傳統(tǒng)汽車的關(guān)鍵部件。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的性能特點(diǎn)直接影響和制約著電動(dòng)車輛的性能，對(duì)電動(dòng)機(jī)性能的研究和把握是研究和把握整車性能的關(guān)鍵因素之一。 (4) 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)： 齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比穩(wěn)定、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長(zhǎng)。根據(jù)所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案，選擇大小齒輪的類型，材料并計(jì)算出大小齒輪的參數(shù)。 齒輪軸受彎

10、曲和扭轉(zhuǎn)復(fù)合應(yīng)力作用，但載荷和轉(zhuǎn)速均不高，沖擊載荷也不大，所以具有一般綜合機(jī)械性能即可滿足要求。選擇齒輪軸的材料，并對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。 (5) 通過(guò)對(duì)以上各部分的理論分析研究及設(shè)計(jì)，并應(yīng)用Pro/Engineer軟件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的造型設(shè)計(jì)和工程圖的制作。 1 驅(qū)動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 1.1 總體方案的提出 清掃車以電瓶作為動(dòng)力源，電瓶帶動(dòng)液壓系統(tǒng)3，從而驅(qū)使盤刷4轉(zhuǎn)動(dòng)，目的是將垃圾掃到車中央，吸口由風(fēng)機(jī)連接，將垃圾吸進(jìn)集塵箱。排氣口5是用來(lái)將多于氣體排出箱體，使風(fēng)機(jī)能更好的工作。為了簡(jiǎn)單明了地表示清掃車的總體方案，這里用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)原理圖說(shuō)明，如圖1－1的所示。 1－

11、方向盤；2－輪胎；3－液壓系統(tǒng)；4－盤刷； 5－排氣口；6－吸口；7－集塵箱；8－排氣箱； 圖1－1 總體分布圖 1.2 驅(qū)動(dòng)方式選擇 按發(fā)動(dòng)機(jī)和各組成部分相對(duì)位置的不同，現(xiàn)代汽車的布置與驅(qū)動(dòng)方式通常有5種（如圖1-2 所示） 圖1-2 汽車的驅(qū)動(dòng)方式 方案1，前置后驅(qū)（FR） 即發(fā)動(dòng)機(jī)前置、后輪驅(qū)動(dòng)，這是一種傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)布置與驅(qū)動(dòng)方式。國(guó)內(nèi)外的大多數(shù)貨車、部分轎車和部分客車都采用這種形式。采用這種驅(qū)動(dòng)方式的汽車，它的前輪承擔(dān)轉(zhuǎn)向，后輪承擔(dān)驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力通過(guò)離合器、變速器、傳動(dòng)軸輸送到后驅(qū)動(dòng)橋上，并在此得到減速增扭后傳送到左、右半軸上，驅(qū)動(dòng)后輪使汽車運(yùn)行。優(yōu)點(diǎn)是前后輪

12、各司其職，轉(zhuǎn)向與驅(qū)動(dòng)分開，負(fù)荷分布比較均勻；缺點(diǎn)是由于傳動(dòng)軸從前面的發(fā)動(dòng)機(jī)一直傳到后橋上，使車內(nèi)地板中間凸起，車內(nèi)座椅不好布置。 方案2，前置前驅(qū)（FF） 即發(fā)動(dòng)機(jī)前置、前輪驅(qū)動(dòng)，這是20世紀(jì)70年代末才真正興世紀(jì)起和在技術(shù)上逐漸完善的驅(qū)動(dòng)形式，現(xiàn)在大多數(shù)中小型轎車都是采取這種方式。它將變速器之后的東西都往前挪，變速器與驅(qū)動(dòng)橋做成一體，固定在發(fā)動(dòng)機(jī)旁將動(dòng)力直接輸送到前輪上，前輪同時(shí)承擔(dān)了轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)兩個(gè)重任，省去了長(zhǎng)長(zhǎng)的傳動(dòng)軸，縮短了傳遞動(dòng)力的距離，減少功率傳遞損耗也就相應(yīng)節(jié)省了燃油。 此驅(qū)動(dòng)方式具有較多的優(yōu)點(diǎn)：操縱機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、發(fā)動(dòng)機(jī)散熱條件好；沒有縱向傳動(dòng)軸，轎車地板不必為它凸起一條通道，

13、有利車廂內(nèi)的布置；車架不必為后橋騰出空間位置，可以降低車身高度，有助于行車的穩(wěn)定性；發(fā)動(dòng)機(jī)橫置縮短了發(fā)動(dòng)機(jī)艙的長(zhǎng)度，有利于汽車的小型化，而在汽車總長(zhǎng)不變的情況下能增大客艙的長(zhǎng)度和空間；前輪成為驅(qū)動(dòng)輪，變成了“拉”著汽車前進(jìn)，有利于方向控制。其缺點(diǎn)是：上坡時(shí)汽車質(zhì)量后移，使前驅(qū)動(dòng)輪的附著質(zhì)量減小，驅(qū)動(dòng)輪易打滑；下坡制動(dòng)時(shí)則由于汽車質(zhì)量前移，前輪負(fù)荷過(guò)重，高速時(shí)易發(fā)生翻車現(xiàn)象。 方案3，后置后驅(qū)（RR） 即發(fā)動(dòng)機(jī)后置、后輪驅(qū)動(dòng)，在大型客車上多數(shù)采用這種布置形式，少量微型和輕型轎車也采用這種型式。 方案4，中置后驅(qū)（MR） 即發(fā)動(dòng)機(jī)放在乘客航與車后軸之間并利用后輪驅(qū)動(dòng)。這種驅(qū)動(dòng)方式只用在一些

14、高性能跑車上，在普通的轎車上較難看到。中置后驅(qū)的最大特點(diǎn)就是將車輛中慣性最大和沉重的發(fā)動(dòng)機(jī)置于汽車的中部，使汽車能獲得最佳的運(yùn)動(dòng)特性，因?yàn)檐嚨能嚿碇亓糠植寄苓_(dá)到最理想的平衡?？梢赃@樣說(shuō)，此車兼具的優(yōu)點(diǎn)，方向靈敏準(zhǔn)確，制動(dòng)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)頭重尾輕的現(xiàn)象。有一個(gè)先天不足，即直線穩(wěn)定性較差，為解決這一問題，所有的車后輪均比前輪大。 方案5，4輪驅(qū)動(dòng)（4WD） 4輪驅(qū)動(dòng)又稱全輪驅(qū)動(dòng)，顧名思義，這是指汽車前后的輪子都有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，可以按照行駛路面狀態(tài)的不同而將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩分別分布在前后所有的輪子上，提高汽車的行駛能力[12]。 考慮到清掃車主要在城市路面行駛，其行駛速度比較低，一般是 30 km／h左右

15、，作業(yè)速度更小。所以在設(shè)計(jì)時(shí)，要求使得整車結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率高，維護(hù)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，考慮底盤的空間利用率，所以采用發(fā)動(dòng)機(jī)中置，后輪驅(qū)動(dòng)(如圖1-3所示)，這種布置的特點(diǎn)使是駕駛室的布置不受發(fā)動(dòng)機(jī)的限制，噪聲小、對(duì)載荷分配比較有利。 圖1-3 后輪驅(qū)動(dòng) 2 電瓶的選擇 汽車“電瓶”是汽車上儲(chǔ)存電能的裝置，學(xué)名稱“蓄電池”。其作用包括:一是當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，向起動(dòng)機(jī)提供電能，并由起動(dòng)機(jī)將電能變?yōu)闄C(jī)械轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)與此同時(shí)，蓄電池還向儀表、發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)線圈以及汽油機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)等供電;二是在汽車運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)用電設(shè)備的用電量超過(guò)發(fā)電機(jī)的供電能力時(shí)，蓄電池協(xié)同發(fā)電機(jī)向用電設(shè)備

16、供電當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，則由蓄電池單獨(dú)向用電設(shè)備供電，因此，蓄電池是汽車的第二電源;三是當(dāng)用電設(shè)備負(fù)荷較小時(shí)，蓄電池接受發(fā)電機(jī)的充電，將電能儲(chǔ)存起來(lái);四是起到濾波器的作用。通過(guò)吸收用電負(fù)載突變時(shí)的過(guò)電壓，防止損壞汽車上的電子設(shè)備。 2.1 蓄電池的種類、用途、特點(diǎn)和選擇 蓄電池的種類一般可分為鉛酸電池、鉛酸免維護(hù)電池及鎳鎘電池等，它們各自的特點(diǎn)如下: 鉛酸電池:也稱為汽車用電池(需加水維護(hù))，充放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生氫氣，安置地點(diǎn)必須設(shè)置在通風(fēng)處以免造成危險(xiǎn);電解液呈酸性，會(huì)腐蝕金屬;價(jià)格低廉。 鉛酸免維護(hù)電池:密封式充電不會(huì)產(chǎn)生任何有害氣體，擺設(shè)容易，不需考慮安置地點(diǎn)通風(fēng)問題，免保養(yǎng)，免維護(hù)

17、;放電率高，特性穩(wěn)定，價(jià)格較高。 鎳鎘電池:用于特殊場(chǎng)合及特殊設(shè)備上，水為介質(zhì)，充放電不會(huì)產(chǎn)生.有害氣體;失水率低，但需要固定時(shí)間加水及保養(yǎng);放電特性最佳;可放置于任何惡劣環(huán)境。 蓄電池按用途可分為汽車啟動(dòng)用、工業(yè)用、鐵路及其他用途。 怎樣正確選購(gòu)蓄電池型號(hào):蓄電池的型號(hào)必須適當(dāng)。型號(hào)選小了，造成小馬拉大車，大電流放電會(huì)縮短電池的壽命;型號(hào)選大了，則不經(jīng)濟(jì)。對(duì)于常用的額定輸出電壓為12V的品種有： 6, 8,10,12,15,33,38,50,65,75,90,100,120,140,180,200AH。 選功能價(jià)格比：高價(jià)不一定有高質(zhì)，但高質(zhì)必定會(huì)有相對(duì)高的價(jià)格，貨比三家，性能價(jià)格

18、比最大的是首選。 選服務(wù)：廠家有沒有完善的售后服務(wù)實(shí)力，有沒有全國(guó)服務(wù)熱線以及完善的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，才能無(wú)后顧之憂[5]。 2.2 影響電池容量和壽命的因素 影響電池容量和使用壽命的因素有:電池的使用環(huán)境、環(huán)境溫度、充放電電流、充電電壓、放電深度、設(shè)計(jì)參數(shù)和制造工藝。設(shè)計(jì)參數(shù)和制造工藝為生產(chǎn)方因素，本文不討論。電池壽命分為循環(huán)壽命、存貯壽命、使用壽命。循環(huán)壽命是指電池循環(huán)放電次數(shù)多少;存貯壽命是指不給蓄電池進(jìn)行任何充電和放電激活的情況下，能存貯的最長(zhǎng)時(shí)間;使用壽命指電池在正常的維護(hù)情況下，電池能使用的最長(zhǎng)時(shí)間。 (1) 電池的使用環(huán)境：儲(chǔ)存壽命隨溫度的增加而下降。當(dāng)溫度超過(guò)25℃時(shí)，溫度每增

19、高10℃ ,儲(chǔ)存壽命被縮短一半。所以對(duì)暫時(shí)不用的電池應(yīng)存儲(chǔ)在低溫、干燥的環(huán)境。工作的電池應(yīng)盡可能安裝在清潔、陰涼、通風(fēng)、干燥的地方，這樣可以減少有害灰塵的腐蝕;還要避免受到陽(yáng)光、加熱器(如冬天用的取暖器)或其他輻射熱源的影響。 (2) 環(huán)境溫度：因?yàn)闇囟鹊慕档停娊庖旱恼扯仍龃?，使離子運(yùn)動(dòng)受到較大阻力，擴(kuò)散能力下降，所以蓄電池容量隨溫度的增加而增加;同樣的放電量，由于容量增加，放電深度淺，放電循環(huán)次數(shù)增多，蓄電池循環(huán)壽命也隨溫度的增加而增加，在10℃——350℃，每增加1℃，增加5-6個(gè)循環(huán);在35℃——45℃，每增加1℃，增加25個(gè)循環(huán);而50℃以上，則因負(fù)極硫化，容量損失，壽命反而會(huì)下降

20、。但儲(chǔ)存壽命隨溫度的增加而下降。 (3) 充放電電流：由于電池的可用量隨放電電流的增大而降低，所以談電池容量必須指明電池的放電率;常規(guī)的有20H率、10H率、5H率。電池充放電電流一般以C來(lái)表示，C的實(shí)際值與電池容量有關(guān)。舉例來(lái)講，如果是100AH的電池，則C=100A。如對(duì)額定容量為24AH的蓄電池，其放電電流大小與蓄電池實(shí)際可供使用的效率關(guān)系如下:放電電流過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響電池的使用壽命，放電電流過(guò)大，會(huì)使正極氧化鉛脫落，放電電流過(guò)大，由于放電終止電壓的上升，易過(guò)放電;放電電流一般要求在0.05 - 3C, UPS在正常使用中都能滿足此要求，但也要防止意外情況的發(fā)生，如電池短路。 (4

21、) 充電電壓：過(guò)充電時(shí)有大量氣體析出，活性物質(zhì)受氣體的沖擊而脫落，使電池壽命降低;由于UPS電池屬于備用工作方式，市電正常情況下處于充電狀態(tài)，只有停電時(shí)才會(huì)放電。如果充電電壓過(guò)高就會(huì)使電池過(guò)充電，反之會(huì)使電池充電不足。 (5) 放電深度：放電深度對(duì)UPS電池使用壽命的影響也非常大，電池放電深度越深，其循環(huán)使用次數(shù)就越少，因此在使用時(shí)應(yīng)避免深度放電。雖然UPS都有電池低電位保護(hù)功能，一般單節(jié)電池放電至10.5V左右時(shí)，UPS就會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)。尤其要避免小電流下的深度放電，用大電流放電時(shí)，即使放電到電壓相當(dāng)?shù)?，但由于時(shí)間短，生成的硫酸鉛較少，而小電流放電下，生成的硫酸鉛明顯增加，對(duì)于負(fù)極，由鉛轉(zhuǎn)化為

22、硫酸鉛體積膨脹，產(chǎn)生應(yīng)力，會(huì)造成極板彎曲和活性物質(zhì)脫落，影響電池壽命;如果UPS處于輕負(fù)載放電，即UPS在無(wú)市電輸入的情況下，接入的負(fù)載容量遠(yuǎn)小于它的最大輸出負(fù)載容量，會(huì)造成電池的深度放電。 (6) 電池初充電：新的蓄電池在投入使用前，必須進(jìn)行初充電，這和正常的充電不同，是需要較長(zhǎng)時(shí)間的特別充電。因?yàn)殡姵刎?fù)極活性物質(zhì)為海綿狀鉛時(shí)，在電池的貯藏過(guò)程中，有部分受到氧化，必須還原為鉛才能成為活性物質(zhì)。對(duì)于普通鉛蓄電池，初充電必須在灌酸后靜置1至6小時(shí)，等到液溫下降至35℃以下時(shí)，再灌酸至規(guī)定液面，方可進(jìn)行充電，初充電以l0H率充電，時(shí)間為40-60小時(shí)。蓄電池在使用初期，隨使用時(shí)間增加，放電容量增

23、加，逐漸達(dá)到最大值，以后隨充放電次的增加，放電容量減少。 除上面要注意的幾點(diǎn)之外，電池在使用一定時(shí)間后應(yīng)進(jìn)行定期檢查，如觀察其外觀是否異常、有沒有比較難聞的氣體的味道等，一旦發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即停止使用，并送往生產(chǎn)商指定的維修站進(jìn)行修理，切莫擅自拆開或交給非專業(yè)人員維修，以免發(fā)生意外;如果長(zhǎng)期不停電，UPS電池會(huì)一直處于充電狀態(tài)，這樣會(huì)使電池的活性變差，因此即使不停電，UPS也需要定期進(jìn)行放電試驗(yàn)以便電池保持活性。放電試驗(yàn)一般可三個(gè)月進(jìn)行一次，做法是UPS帶載——最好在50%以上，然后斷開市電，使UPS處于電池放電狀態(tài)，放電持續(xù)時(shí)間視電池容量而言，放電后恢復(fù)市電供電，繼續(xù)對(duì)電池充電[6]。 2

24、.3 電瓶的布置 要求使得整車結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率高，維護(hù)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，考慮底盤的空間利用率，所以采用電瓶中置，這種布置的特點(diǎn)使是駕駛室的布置不受發(fā)動(dòng)機(jī)的限制，噪聲小、對(duì)載荷分配比較有利。 若設(shè)總的阻力約為120N,設(shè)最高車速為,其功率為 (2.1) 式中 F——阻力； V——最高車速。 這樣可以考慮采用2kw的電機(jī),其有效功率約為1.4-1.6KW,其時(shí)速應(yīng)該能達(dá)到. 此時(shí)車的工作電流為 (2.2) 式中P——電機(jī)功率； U——電瓶電壓。 選120AH的電瓶

25、,則可續(xù)行接近100公里.這是車用最高速行駛時(shí)的情況,如果降低車速續(xù)行距離有望達(dá)到或超過(guò)120公里. 綜上所述，本文選擇48V120AH的USP電池，如圖2-1所示： 圖2-1 電瓶 3 電動(dòng)機(jī)的選擇 3.1 整車對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本要求 汽車是交通工具，要求電機(jī)具有高效率、高適應(yīng)性。由于成本及空間的限制，電機(jī)的出力也受到了制約，所以電機(jī)的高密度小型輕量化和低成本對(duì)整車來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。 (1) 高密度小型輕量化。 采用強(qiáng)制水冷結(jié)構(gòu)、高電磁負(fù)荷、高性能磁鋼、高轉(zhuǎn)速以及超短端部長(zhǎng)度繞組技術(shù)等措施，使電機(jī)小型輕量化，從而實(shí)現(xiàn)高密度。與一般工業(yè)

26、用電動(dòng)機(jī)相比，大小和重量都需要減少到一半以下;汽車驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)輸出1kW只需0.6kg重量，這是一般電機(jī)不可想象的。 (2) 高效率。 由于是以電池為電源，一次充電的行車距離應(yīng)盡可能長(zhǎng);汽車驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的最高效率可達(dá)到97%，其他汽車輔助電機(jī)也希望有高的效率。因此，隨著稀土永磁材料價(jià)格的下降，將替代汽車輔助電機(jī)用的鐵氧體磁鋼;目前，汽車輔助電機(jī)絕大部分是永磁直流電動(dòng)機(jī)。 (3) 可靠性、耐久性、適應(yīng)性。 由于車輛的振動(dòng)及發(fā)動(dòng)機(jī)室的高溫環(huán)境，使得車用電機(jī)處于惡劣環(huán)境條件下運(yùn)行，振動(dòng)大、沖擊大、灰塵多、濕度變化大。因此，車用電機(jī)必須適應(yīng)環(huán)境條件的要求，使電機(jī)可靠、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行。 (4)

27、低速時(shí)的高轉(zhuǎn)矩。 有電動(dòng)機(jī)起動(dòng)車輛，行車中起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)要求高轉(zhuǎn)矩。此外，車用電機(jī)的低噪聲與低成本技術(shù)也至關(guān)重要。 3.2 電動(dòng)機(jī)類型 (1) 直流有刷電機(jī) 早期電動(dòng)汽車由蓄電池供電故最早采用的是直流有刷電機(jī)。其主要優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟，具有優(yōu)良的控制特性。在早期開發(fā)的電動(dòng)汽車上多采用直流電動(dòng)機(jī) ，即使到現(xiàn)在仍有一些電動(dòng)汽車使用直流電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。雖然直流有刷電機(jī)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，成本低，但由于電機(jī)本身存在電刷和機(jī)械換向器，不但限制了電機(jī)過(guò)載能力與速度的進(jìn)一步提高，而且如果長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，勢(shì)必要經(jīng)常維護(hù)和更換電刷和換向器由于損耗存在于轉(zhuǎn)子上，使得散熱困難，限制了電機(jī)轉(zhuǎn)矩質(zhì)量 比的進(jìn)一步提高。而

28、且這種電機(jī)效率低，維護(hù)麻煩，尤其是電刷產(chǎn)生的火花，會(huì)給汽車的其他電器帶來(lái)高頻電磁干擾。此外，機(jī)械換向器的換向能力限制了直流有刷電機(jī)的容量、電壓和轉(zhuǎn)速。鑒于直流電動(dòng)機(jī)存在以上缺陷，在新研制的電動(dòng) 汽車上已基本不采用直流有刷電機(jī)。 (2) 感應(yīng)電機(jī) 交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是應(yīng)用最為廣泛的電動(dòng)機(jī)。其轉(zhuǎn)子和定子之間沒有相互接觸的滑環(huán)、換向器等部件。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，經(jīng)久耐用。交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的功率覆蓋面很寬廣，轉(zhuǎn)速可高12000～15000r／min。可采用空氣冷卻或液體冷卻方式，冷卻自由度高。對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性好，并能夠?qū)崿F(xiàn)再生反饋制動(dòng)。與同樣功率的直流電動(dòng)機(jī)相比較，質(zhì)量減輕 一半左右，價(jià)格便宜，維

29、修方便。交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的效率較低，轉(zhuǎn)子容易發(fā)熱，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)需要保證對(duì)交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的冷卻，否則會(huì)損壞電動(dòng)機(jī)。交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較低，使得變頻變壓裝置的輸入功率因數(shù)也較低，因此需要采用大容量的變頻變壓裝置。交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的造價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)本身， 此外，交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能也較差。 (3) 稀土永磁電機(jī) 稀土永磁同步電機(jī)采用稀土永磁材料，具有效率高、功率密度大等特點(diǎn)，在中、小功率的系統(tǒng)中有優(yōu)勢(shì)。但是稀土永磁同步電機(jī)的成本高，而且目前使用最多的釹鐵稀土永磁體的工作溫度比較低，電機(jī)運(yùn)行時(shí)的溫升不能太高。稀土永磁同步電機(jī)分為正弦波稀土永磁同步

30、電機(jī)(通常稱為稀土永磁同步電機(jī))和方波型稀土永磁同步電機(jī)(通常稱為稀土永磁無(wú)刷直流電機(jī))。正弦波稀土永磁同步電機(jī) 的特點(diǎn)是，永磁體在氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)空間上按照正弦分布，定子三相繞組為正 弦分布繞組，電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)及電機(jī)定子電流均為正弦波；而稀土永磁無(wú)刷直流 電機(jī)為梯形波。永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是一種高性的電動(dòng)機(jī)。它的最大特點(diǎn)就是具有直流電動(dòng)機(jī)的外特性而沒有換向器和電刷組成的機(jī)械接觸結(jié)構(gòu)。另外，它采用永磁體轉(zhuǎn)子，沒有勵(lì)磁損耗；發(fā)熱的電樞繞組又裝在外面的定子上，散熱容易，因此，永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)沒有換向火花，沒有無(wú)線電干擾，壽命長(zhǎng)，運(yùn)行可靠，維修簡(jiǎn)便。此外它的轉(zhuǎn)速不受機(jī)械換向的限制如果采用空氣軸承或磁

31、懸浮軸承可 以在每分鐘高達(dá)幾十萬(wàn)轉(zhuǎn)運(yùn)行永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)與其它電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)相比具有更高的能量密度和更高的效率，在電動(dòng)汽車中有著很好的應(yīng)用前景。永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)受到永磁材料工藝的影響和限制，使得永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的功率范圍較小。永磁材料在受到振動(dòng)、高溫和過(guò)載電流作用時(shí)，其導(dǎo)磁性能可能會(huì)下降或發(fā)生退磁現(xiàn)象，將降低永磁電動(dòng)機(jī)的性能，嚴(yán)重還會(huì)損壞電動(dòng)機(jī)，在使用中必須嚴(yán)格控制，使其不發(fā)生過(guò)載。永無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)在恒功率模式下操縱復(fù)雜，需要一套復(fù)雜的控系統(tǒng)，從而使得永磁無(wú)刷直流動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)造價(jià)很高。 (4) 開關(guān)磁阻電機(jī) 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)是一種新型電動(dòng)機(jī)，該系統(tǒng)具有很多明顯的特點(diǎn)：它的結(jié)構(gòu) 比其它任何

32、一種電動(dòng)機(jī)都要簡(jiǎn)單，在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上沒有滑環(huán)、繞組和永磁體等，只是在定子上有簡(jiǎn)單的集中繞組，繞組的端部較短，沒有相間跨接線，維護(hù)修理 容易。因而可靠性好，轉(zhuǎn)速可達(dá)15000r／min。效率可達(dá)85％ ～93％，比交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)要高。損耗主要在定子，電機(jī)易于冷卻；轉(zhuǎn)子無(wú)永磁體，可允許較高溫升。調(diào)速范圍寬，控制靈活，易于實(shí)現(xiàn)各種特殊要求的轉(zhuǎn)矩速度特性，而且在很 廣的范圍內(nèi)保持高效率，因而，更加適合電動(dòng)汽車動(dòng)力性能要求。但是，開關(guān)磁阻電機(jī)的控制系統(tǒng)比其他電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)復(fù)雜一些，位置檢測(cè)器是開關(guān)磁 阻電動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵器件，其性能對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)的控制操作有重要影響。由于開關(guān)磁阻電機(jī)為雙凸極結(jié)構(gòu)，不可避免地

33、存在轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，噪聲是開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)最主要的缺點(diǎn)。但近年來(lái)的研究表明，采用合理的設(shè)計(jì)、制造和控制技術(shù)，開關(guān)磁阻電機(jī)的噪聲完全可以得到良好的抑制。另外，由于開關(guān)磁阻電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)較大，功率變換器的直流電流波動(dòng)也較大，所以在直流母線上需要裝置一個(gè)很大的濾波電容器。近年來(lái)，在電動(dòng)汽車上得到了一定的應(yīng)用。 目前，電動(dòng)車用電機(jī)基本上形成主流，但并不單一，而是呈多樣化趨勢(shì)發(fā)展 ，異步電機(jī)和永磁無(wú)刷直流電機(jī)用得比較普遍[7]。 3.3 交流電機(jī)的選擇 小型清掃車電機(jī)采用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)是按照國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，具有國(guó)際互換性特點(diǎn)。其中Y系列（IP44）電動(dòng)機(jī)為

34、一般用途全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，具有防止灰塵、鐵銷或其他雜物侵入電機(jī)內(nèi)部的特點(diǎn)，B級(jí)絕緣，工作環(huán)境溫度不超過(guò)＋40℃，相對(duì)濕度不超過(guò)95％，額定電壓380V，頻率50HZ。適用于無(wú)特殊要求的機(jī)械上[4]。 根據(jù)工廠實(shí)際生產(chǎn)中反饋的信息，電機(jī)功率2.2KW已經(jīng)可以滿足小型清掃車的需要。電機(jī)如圖3-1所示，電機(jī)的型號(hào)選擇為Y90L1－2，技術(shù)數(shù)據(jù)如表3－1所示： 表3-1 Y90L1－2技術(shù)數(shù)據(jù) 1-軸承端蓋 ；2-軸；3-電機(jī)；4-電機(jī)軸 圖3-1 電機(jī) 4 傳動(dòng)方式的設(shè)計(jì) 4.1 齒輪的設(shè)計(jì) 齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)有；

35、1)效率高 在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪傳動(dòng)的效率為最高。如一級(jí)圓柱齒輪傳功的效率可達(dá)99％。這對(duì)大功率傳動(dòng)十分重要，因?yàn)榧词剐手惶岣?％，也有很大的經(jīng)濟(jì)意義。 2)結(jié)構(gòu)緊湊 在同樣的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需的空間尺寸一般較小。 3)工作可靠、壽命長(zhǎng) 設(shè)計(jì)制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng)，工作十分可靠，壽命長(zhǎng)達(dá)一、二十年，這也是其它機(jī)械傳動(dòng)所不能比擬的。這對(duì)車輛及在礦井內(nèi)工作的機(jī)器尤為重要。 4)傳動(dòng)比穩(wěn)定 傳動(dòng)比穩(wěn)定往往是對(duì)傳動(dòng)性能的基本要求。齒輪傳動(dòng)獲得廣泛應(yīng)用，也就是由于具有這一特點(diǎn)。 以下是齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算： 已知條件：輸入功率，小齒輪轉(zhuǎn)速，齒數(shù)比，傳動(dòng)用途、載荷性

36、質(zhì)、原動(dòng)機(jī)種類及工作制度。 1 選定齒輪類型、精度等級(jí)及齒數(shù) 1）按圖4-1所示的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 2）清掃車為一般工作機(jī)器，故選用7級(jí)精度（GB10095-88）。 3）材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為40（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，兩者材料硬度差為40HBS。 選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，取。 1-電機(jī)；2-大齒輪；3-小齒輪 圖4-1 清掃車傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a）進(jìn)行試算，即 4.1） 式中——載荷系數(shù)； ——

37、小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩； ——齒寬系數(shù)； ——材料的彈性影響系數(shù)； ——齒數(shù)比； ——接觸疲勞許用應(yīng)力。 1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 (1) 試選載荷系數(shù) (2) 計(jì)算小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩 (3) 由表10-7選取齒寬系數(shù) (4) 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) (5) 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限； (6) 由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)； (7) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率1%，安全系數(shù)S=1，由式（10-12）得 2）計(jì)算 (1) 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值，由式（

38、4.1）可見 (2) 計(jì)算圓周速度 (3) 計(jì)算齒寬b (4) 計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù) 齒高 (5) 計(jì)算數(shù)荷系數(shù) 根據(jù)，7級(jí)精度，由圖10—8查得動(dòng)載系數(shù)； 直齒輪，假設(shè)＜100 N／mm。由表10—3查得； 由表10—2查得使用系數(shù)； 由表10—4查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承懸臂布置時(shí)， 將數(shù)據(jù)代入后得 由；查圖10—13得； 故載荷系數(shù) (6) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式(10—10a)得 (7) 計(jì)算模數(shù) 3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式(10—5)得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為

39、 （4.2） 式中 K——計(jì)算載荷系數(shù)； ——小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩； ——齒寬系數(shù)； ——小齒輪齒數(shù)； ——齒形系數(shù)； ——應(yīng)力校正系數(shù)； ——彎曲疲勞許用應(yīng)力。 1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 (1)由圖10—20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限； (2)由圖10—18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)； (3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)，由式(10—12)得 （4）計(jì)算載荷系數(shù)K (5)查取齒形系數(shù) 由表10—5查得；。

40、 (6)查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表10—5 查得 ；。 (7)計(jì)算大、小齒輪的并加以比較 2）設(shè)計(jì)計(jì)算，由式（4.2）可見， 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)10.872并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算出小齒輪數(shù) 大齒輪齒數(shù) ，取 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，即滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 大齒輪如圖4-2所示。 4.幾何尺寸計(jì)算

41、1）計(jì)算分度圓直徑 2）計(jì)算中心距 3）計(jì)算齒輪寬度 取，。 4.5.驗(yàn)算 ，合適 圖4-2 大齒輪 圖4-3 齒輪嚙合圖 4.2 齒輪軸的設(shè)計(jì) 齒輪軸受彎曲和扭轉(zhuǎn)復(fù)合應(yīng)力作用，但載荷和轉(zhuǎn)速均不高，沖擊載荷也不大，所以具有一般綜合機(jī)械性能即可滿足要求。但鑒于主軸的重要性，主軸材料選用合金鋼40Cr，40Cr油淬臨界直徑為30mm～40mm，與普通鋼材具有更好的力學(xué)性能和熱處理性能，價(jià)格也普通鋼材相差無(wú)幾，廣泛應(yīng)用于制造一般尺寸的重要零件。 40Cr需經(jīng)淬火加高溫回火熱處理。40Cr淬透性較高，一般都用油淬，回火溫度一般在50

42、0℃～650℃，回火后快冷(水冷或油冷)，有利于韌性的提高。熱處理后的組織是回火索氏體。 主軸連接齒輪部分的表面需要有較好的耐磨性，可在調(diào)質(zhì)后進(jìn)行感應(yīng)加熱表面淬火或進(jìn)行專門的化學(xué)熱處理，如氮化等。主軸如圖4-4所示 圖4-4 齒輪軸 由于該主軸既承受扭矩又承受彎矩，所以主軸的強(qiáng)度校核按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算，軸的載荷分析圖如圖4-5所示。 圖4－5 軸的載荷分析圖 圖4－5中是一個(gè)虛擬力，是清掃車行駛后產(chǎn)生的力，假設(shè)工件材料是45鋼，密度，長(zhǎng)度900mm，直徑180mm，則重力G為： ?。? (1) 求出齒輪的轉(zhuǎn)矩T 已知電機(jī)功率P＝2.2kW，大齒輪轉(zhuǎn)速，所以，

43、 (2) 求作用在大齒輪上的力 已知大齒輪輪直徑d＝286mm，所以， 圓周力 徑向力。 (3) 求軸承的支反力 由圖4-5軸的載荷分析圖可知， 推出： (4) 求彎矩 (5) 求總彎矩 (6) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 由圖4-5和以上的計(jì)算可知該軸的危險(xiǎn)截面是軸的螺紋的截面，根據(jù)式15-5[2]和表15-4[2]可得： （4.3） 式中——抗彎截面系數(shù)； D——安裝齒輪部分軸的直徑； ——軸的空心內(nèi)徑。 折合系數(shù)取0.6，所以軸的計(jì)算應(yīng)力為：

44、 前面已選定軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1[2]查得[]=70。因此，故安全。 5 清掃車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總裝圖 在本文中，以交流三相感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)后輪的電動(dòng)清掃車為研究對(duì)象，聚焦于其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)其以低速在平坦的公路上行駛的最基本功能。最終取得的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總裝圖如下所示： 1-輪胎 ；2-電機(jī)支撐板 ；3-軸 ；4-輪轂；5-電機(jī)；6齒輪槽；7-制動(dòng)盤 圖5-1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總裝圖 6 清掃車總體裝配 6.1 清掃車液壓系統(tǒng)總裝圖 清掃車液壓系統(tǒng)帶動(dòng)盤刷升降以及旋

45、轉(zhuǎn)，使垃圾堆積到中央，實(shí)現(xiàn)了集塵功能。該系統(tǒng)是由組成員堯伊舜設(shè)計(jì)完成，如圖6－1所示： 1-盤刷；2-液壓泵；3-液壓缸；4-液壓馬達(dá)；5－油箱 圖6-1 液壓系統(tǒng)裝配圖 6.2 清掃車集塵系統(tǒng)總裝圖 集塵系統(tǒng)是清掃車區(qū)別其他車最大的區(qū)別所在，它配合液壓系統(tǒng)一起完成了垃圾的收集，該系統(tǒng)由本組成員黃龍生完成，如圖6－2所示： 1-吸口；2-管道；3-電動(dòng)機(jī)；4-集塵箱；5-風(fēng)機(jī) 圖6-2 集塵系統(tǒng)總裝圖 6.3 清掃車外形配件圖 車身構(gòu)造選用梁式車身，車身材料選用鋁合金，利用pro/e設(shè)計(jì)出車身前、后箱體外形。車身的設(shè)計(jì)是由本組成員侍愛峰同學(xué)完成，如圖6－3，6－4所示：

46、 1-車體;2-方向盤槽;3-電池表;4-速度表 1-剎車板;2-底板;3-后箱體;4-靠背;5-座位 圖6－3 前箱體 圖6－4 后箱體 6．4清掃車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 清掃車制動(dòng)系統(tǒng)是選用機(jī)械式人力制動(dòng)，該設(shè)計(jì)由組成員侍愛峰完成，如圖6－5所示： 圖6－5 制動(dòng)系統(tǒng)裝配 6.4 小型清掃車完整裝配圖 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、集塵系統(tǒng)等組成了一輛完整的清掃車內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如圖6－6所示： 圖6－6 內(nèi)部裝配圖 6.5 清掃車裝配建模圖： 清掃車內(nèi)部結(jié)構(gòu)裝配圖組合車身，完成

47、了了一輛完整的小型清掃車的設(shè)計(jì)。如圖6－7所示： 圖6—7 總體裝配圖 7 結(jié)論 本文利用電瓶作為驅(qū)動(dòng)力源，電動(dòng)機(jī)為牽引，以齒輪傳動(dòng)，通過(guò)事先設(shè)定的城市電瓶轎車的阻力，以及城市電瓶轎車性能的相關(guān)指標(biāo)和轎車本身的基本參數(shù)，得出了電瓶、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、齒輪及軸的參數(shù)并進(jìn)行相應(yīng)的類型選擇。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用Pro/Engineer軟件進(jìn)行造型設(shè)計(jì)和工程圖,制作設(shè)計(jì)了一套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)并設(shè)計(jì)出完整的既對(duì)環(huán)境無(wú)污染又可以節(jié)省勞動(dòng)力的小型電動(dòng)清掃車。主要分為以下幾部分： （1）設(shè)計(jì)出一套發(fā)動(dòng)機(jī)中置，后輪驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使得整車結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率高，維護(hù)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，噪聲小。 （2）本課題所設(shè)計(jì)的

48、清掃車以蓄電池能源。選120AH的電瓶,則可持續(xù)行接近100公里.這是車用最高速行駛時(shí)的情況,如果降低車速續(xù)行距離有望達(dá)到或超過(guò)120公里. 因此本文最終選擇48V120AH的USP電池。 （3）電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)車區(qū)別于傳統(tǒng)汽車的關(guān)鍵部件。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的性能特點(diǎn)直接影響和制約著電動(dòng)車輛的性能，對(duì)電動(dòng)機(jī)性能的研究和把握是研究和把握整車性能的關(guān)鍵因素之一。根據(jù)工廠實(shí)際生產(chǎn)中反饋的信息，電機(jī)功率2.2KW已經(jīng)可以滿足小型清掃車的需要，電機(jī)的型號(hào)選擇為Y90L1－2。 （4）傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)： 齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比穩(wěn)定、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長(zhǎng)。根據(jù)所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，小齒輪材料

49、為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS,設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，即滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。齒輪軸受彎曲和扭轉(zhuǎn)復(fù)合應(yīng)力作用，但載荷和轉(zhuǎn)速均不高，沖擊載荷也不大，所以具有一般綜合機(jī)械性能即可滿足要求。但鑒于主軸的重要性，主軸材料選用合金鋼40Cr，與普通鋼材具有更好的力學(xué)性能和熱處理性能，價(jià)格也普通鋼材相差無(wú)幾，廣泛應(yīng)用于制造一般尺寸的重要零件。 （5）通過(guò)對(duì)以上各部分的理論分析研究及設(shè)計(jì)，并應(yīng)用Pro/Engineer軟件進(jìn)行造型設(shè)計(jì)和工程圖,制作設(shè)計(jì)了一套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在本組同學(xué)的共同努力下，設(shè)計(jì)出了一輛

50、既對(duì)環(huán)境無(wú)污染又可以節(jié)省勞動(dòng)力的小型電動(dòng)清掃車。 致 謝 本論文是在導(dǎo)師曾偉民的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。曾偉民老師誨人不倦的育人精神、嚴(yán)于律己、誠(chéng)懇待人的學(xué)者風(fēng)范、淵博的學(xué)識(shí)以及嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的治學(xué)態(tài)度深深地影響了我在此期間的工作和學(xué)習(xí)，將令我終身難忘。三個(gè)多月來(lái)，曾老師在對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)給予了精心指導(dǎo)的同時(shí)，對(duì)我的生活關(guān)心堪稱無(wú)微不至。在此，謹(jǐn)向曾老師表示衷心的感謝和崇高的敬意! 一個(gè)和諧、充滿生機(jī)的學(xué)習(xí)和科研集體是我應(yīng)值得特別留戀的。在此，我要向在共同的學(xué)習(xí)和生活中給予我許多幫助同組同學(xué)們表示心中的感謝! 感謝我的父母和家人對(duì)我的關(guān)心和支持，在我成長(zhǎng)的每一步中，都傾注著他們無(wú)私的愛和奉

51、獻(xiàn)。他們?yōu)槲业某砷L(zhǎng)所給予的支持和期望，我將終身難忘，也將激勵(lì)著我不斷前進(jìn)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是一名大學(xué)生檢驗(yàn)其所學(xué)專業(yè)技能的重要環(huán)節(jié)。是對(duì)四年來(lái)所學(xué)知識(shí)的再回顧和綜合應(yīng)用。通過(guò)本次小型清掃車的設(shè)計(jì)，使我充分掌握一輛汽車的設(shè)計(jì)過(guò)程，進(jìn)而理解和掌握各種機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)步驟和方法。同時(shí)，我能夠系統(tǒng)而扎實(shí)地鞏固大學(xué)四年來(lái)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，充分地利用幾年來(lái)所學(xué)的各種專業(yè)知識(shí)來(lái)進(jìn)行問題的分析，并通過(guò)查閱各種相關(guān)文獻(xiàn)和交流來(lái)解決問題和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，獨(dú)立地完成課題的研究。此番設(shè)計(jì)為我日后踏入實(shí)際工作崗位做好最后一次完整的實(shí)踐準(zhǔn)備。 由于能力有限，設(shè)計(jì)尚有不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)將對(duì)我影響深遠(yuǎn)，使我得到許

52、多經(jīng)驗(yàn)，我會(huì)不斷努力提高自己，將來(lái)進(jìn)入社會(huì)，貢獻(xiàn)出我的力量。 誠(chéng)摯地感謝評(píng)閱和審議本論文以及參與論文答辯的專家、教授。 參考文獻(xiàn) [1] 孫恒、陳作模.機(jī)械原理[M].北京:高等教育出版社，2001. [2] 濮良貴、紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社，2004. [3] 曹巖.Pro/Engineer Wildfire產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例精解[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005. [4] 吳宗澤、羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:高等教育出版社，2005. [5] 吳文琳.電動(dòng)自行車結(jié)構(gòu)與使用維修[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005. [6] 胡泉秋

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