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湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期檢查表
學(xué) 部： 理工學(xué)部
學(xué)生姓名
邱顯文
學(xué) 號
200841914529
年級專業(yè)及班級
2008級機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化(5)班
指導(dǎo)教師姓名
楊文敏
指導(dǎo)教師職稱
副教授
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目
小型電動載貨三輪車的設(shè)計(jì)
工作進(jìn)度
已完成的主要內(nèi)容
尚需解決的主要問題
1、論文寫作思路的整理
2、三輪車整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3、三輪車傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
4、三輪車制動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
1. 三輪車各基本構(gòu)件的選型
2. 三輪車整體結(jié)構(gòu)及主要部件的CAD圖紙的繪制
指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日
檢查（考核）小組意見
檢查小組組長簽名： 年 月 日
?
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書
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學(xué)生姓名
邱顯文?
學(xué)??? 號
200841914529?
年級專業(yè)及班級
2008級機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化(5)班
指導(dǎo)教師及職稱
楊文敏???副教授
學(xué)??? 院
東方科技學(xué)院?
?
?
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??
20??? 年???? 月???? 日
填 寫 說 明
?
一、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書是學(xué)校根據(jù)已經(jīng)確定的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目下達(dá)給學(xué)生的一種教學(xué)文件，是學(xué)生在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立從事畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作的依據(jù)。此表由指導(dǎo)教師填寫。
二、此任務(wù)書必需針對每一位學(xué)生，不能多人共用。
三、選題要恰當(dāng)，任務(wù)要明確，難度要適中，份量要合理，使每個(gè)學(xué)生在規(guī)定的時(shí)限內(nèi)，經(jīng)過自己的努力，可以完成任務(wù)書規(guī)定的設(shè)計(jì)研究內(nèi)容。
四、任務(wù)書一經(jīng)下達(dá)，不得隨意更改。
五、各欄填寫基本要求。
（一）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）選題來源、選題性質(zhì)和完成形式：
請?jiān)诤线m的對應(yīng)選項(xiàng)前的“□”內(nèi)打“√”，科研課題請注明課題項(xiàng)目和名稱，項(xiàng)目指“國家青年基金”等。
（二）主要內(nèi)容和要求：
1．工程設(shè)計(jì)類選題
明確設(shè)計(jì)具體任務(wù)，設(shè)計(jì)原始條件及主要技術(shù)指標(biāo)；設(shè)計(jì)方案的形成（比較與論證）；該生的側(cè)重點(diǎn)；應(yīng)完成的工作量，如圖紙、譯文及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等要求。
2．實(shí)驗(yàn)研究類選題
明確選題的來源，具體任務(wù)與目標(biāo)，國內(nèi)外相關(guān)的研究現(xiàn)狀及其評述；該生的研究重點(diǎn)，研究的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方案；計(jì)算機(jī)應(yīng)用及工作量要求，如論文、文獻(xiàn)綜述報(bào)告、譯文等。
3．文法經(jīng)管類論文
明確選題的任務(wù)、方向、研究范圍和目標(biāo)；對相關(guān)的研究歷史和研究現(xiàn)狀簡要介紹，明確該生的研究重點(diǎn)；要求完成的工作量，如論文、文獻(xiàn)綜述報(bào)告、譯文等。
（三）主要中文參考資料與外文資料：
在確定了畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目和明確了要求后，指導(dǎo)教師應(yīng)給學(xué)生提供一些相關(guān)資料和相關(guān)信息，或劃定參考資料的范圍，指導(dǎo)學(xué)生收集反映當(dāng)前研究進(jìn)展的近1－3年參考資料和文獻(xiàn)。外文資料是指導(dǎo)老師根據(jù)選題情況明確學(xué)生需要閱讀或翻譯成中文的外文文獻(xiàn)。
（四）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的進(jìn)度安排：
1．設(shè)計(jì)類、實(shí)驗(yàn)研究類課題
實(shí)習(xí)、調(diào)研、收集資料、方案制定約占總時(shí)間的20%；主體工作，包括設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪制圖紙、實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析等約占總時(shí)間的50%；撰寫初稿、修改、定稿約占總時(shí)間的30%。
2．文法經(jīng)管類論文
實(shí)習(xí)、調(diào)研、資料收集、歸檔整理、形成提綱約占總時(shí)間的60%；撰寫論文初稿，修改、定稿約占總時(shí)間的40%。
六、各欄填寫完整、字跡清楚。應(yīng)用黑色簽字筆填寫，也可使用打印稿，但簽名欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆簽名。
?
?
畢業(yè)論文
（設(shè)計(jì)）題目
小型電動載貨三輪車的設(shè)計(jì)?
選題來源
□結(jié)合科研課題?? 課題名稱：????????????????????????????????????????
■生產(chǎn)實(shí)際或社會實(shí)際?????????? □其他???
選題性質(zhì)
□基礎(chǔ)研究????? ■應(yīng)用研究???? □其他
題目完成形式
□畢業(yè)論文????? ■畢業(yè)設(shè)計(jì)???? □提交作品，并撰寫論文
主要內(nèi)容和要求
設(shè)計(jì)的小型載貨三輪車,以電動助力車用密封鉛酸蓄電池為動力，采用方向把式轉(zhuǎn)向，傳動系統(tǒng)要求簡單，最小離地間隙應(yīng)大于或等于160 mm，最高車速小于30km/h，最大載貨重量小于250kg，其他要求參照J(rèn)B/T 7236－2001。要求對蓄電池、電動機(jī)及其控制器、輪胎、輪輞等選型，作整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對傳動系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，寫出設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。
具體要求如下：
1、設(shè)計(jì)圖紙不得少于4張（0#），全部用CAD繪制。
２、設(shè)計(jì)計(jì)算說明書不得少于1.0萬字。正文的主要結(jié)構(gòu)層次:
1）前言：主要寫設(shè)計(jì)的目的、意義、研究的現(xiàn)狀、本畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。
2）總體方案的擬定與計(jì)算：要有方案的比較、選優(yōu)、必要的簡圖和設(shè)計(jì)計(jì)算，驗(yàn)證能達(dá)到上述設(shè)計(jì)目標(biāo)。蓄電池、電動機(jī)及其控制器、輪胎、輪輞等的選型說明。
3）關(guān)鍵零件的強(qiáng)度的計(jì)算與分析：如齒輪、軸等，可以用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算，但要寫清采用的計(jì)算軟件，對設(shè)計(jì)的已知條件和結(jié)果可以用圖形、表格等方式整理。
4）典型零件如車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明：要有必要的插圖，文字針對插圖進(jìn)行說明。
5）設(shè)計(jì)總結(jié)：是對整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)主要成果的總結(jié)。在總結(jié)中應(yīng)明確指出本畢業(yè)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)（或沒有考慮周全的地方)，對其應(yīng)用前景和社會、經(jīng)濟(jì)價(jià)值等加以預(yù)測和評價(jià)，并指出今后進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)的方向與設(shè)想。
6）致謝：對老師和給予指導(dǎo)或協(xié)助完成畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的組織和個(gè)人表示感謝。內(nèi)容應(yīng)簡潔明了、實(shí)事求是。
注：此表如不夠填寫，可另加附頁。
主要中文參考資料與外文資料
?1.文獻(xiàn)檢索關(guān)鍵詞：三輪車 農(nóng)用運(yùn)輸車 運(yùn)輸車 電動車
2. 李晉善,譚德榮.拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車的使用設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社.1996
3. 洛陽綠盟電動車維修培.電動三輪車/自行車維修實(shí)例精選. 化學(xué)工業(yè)出版社?.2008
4. 胡亞莊.農(nóng)用三輪車四輪車駕駛保養(yǎng)修理195例. 吉林科學(xué)技術(shù)出版社.1996
5. 劉英俊，王彩霞.電動自行車/三輪車的結(jié)構(gòu)與維修. 人民郵電出版社.2009.4
工作進(jìn)度安排
起止日期
主要工作內(nèi)容
2011年11月25日前
查閱文獻(xiàn)收集資料、調(diào)研
2012年2月1日前
完成總裝圖、部裝圖和零件圖的設(shè)計(jì)繪制
2012年4月1日前
中期考核
2012年5月1日前
撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
2012年5月18日前
畢業(yè)設(shè)計(jì)審查
2012年5月28日
畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯
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要求完成日期：20??? 年??? 月??? 日??????? 指導(dǎo)教師簽名：? ??????????????????????
審查日期：20??? 年??? 月??? 日??????????? 專業(yè)委員會主任簽名： ?????????????????
批準(zhǔn)日期：20??? 年??? 月??? 日??????????? 學(xué)院指導(dǎo)委員會簽名（公章）：??????????
接受任務(wù)日期：20??? 年??? 月??? 日? ??????學(xué)生本人簽名：???????? ???????????????
注：簽名欄必須由相應(yīng)責(zé)任人親筆簽名。此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題論證審批表
學(xué)生姓名
邱顯文
學(xué)號
200841914529
年級專業(yè)及班級
2008級機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化(5)班
指導(dǎo)教師及職稱
楊文敏 副教授
開題時(shí)間
年 月 日
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目
小型電動載貨三輪車的設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)綜述（選題研究意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻(xiàn)等）
目前電動車已經(jīng)成為城鄉(xiāng)主要的交通工具之一，為了順應(yīng)時(shí)代的潮流和人民生活的需要，我對電動車做了進(jìn)一步的了解，通過和指導(dǎo)老師討論決定對電動三輪車進(jìn)行進(jìn)一步的研究和改進(jìn)，設(shè)計(jì)出一款更為實(shí)用經(jīng)濟(jì)的電動三輪車產(chǎn)品。由于能源價(jià)格的日益攀升，電動車具有方便,節(jié)能,環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，國家倡導(dǎo)綠色能源，電動車將在世界各地逐漸普及，這對保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源和提升人們的生活質(zhì)量有重要的作用。針對掌握的資料知道電動摩托車是以蓄電池作為輔助能源，它雖然具有普通三輪摩托車的外表特征，但主要的是，它是在普通三行車的基礎(chǔ)上，安裝了電機(jī)、控制器、蓄電池、轉(zhuǎn)把、閘把等操縱部件和顯示儀表系統(tǒng)的、機(jī)電一體化的個(gè)人交通工具。無論是國內(nèi)銷售,而是海外發(fā)展的電動三輪車.現(xiàn)在還是處于一個(gè)摸索中成長的階段。表現(xiàn)主要有以下幾點(diǎn):科技含量不夠高，整體產(chǎn)業(yè)鏈上中下游問題百出，無具體的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求限制。電動車行業(yè)經(jīng)過05和06年“井噴”式增長，到07年整個(gè)行業(yè)產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到了約6700萬臺，而08年市場需求只有2100萬臺左右，由于產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，行業(yè)開始進(jìn)入洗牌階段，許多中小企業(yè)都陸續(xù)的退出了電動車行業(yè)，09年行業(yè)市場競爭會更加激烈。電動車行業(yè)由于門檻低，技術(shù)含量不高，產(chǎn)品仿冒層出不窮，大多數(shù)企業(yè)在新品開發(fā)上放棄了自主研發(fā)而采取市場跟進(jìn)策略，即市場上什么車型暢銷就上什么車型。電動車市場消費(fèi)者的不成熟，對新鮮外觀的追逐喜好的特點(diǎn)使得電動車新品更新?lián)Q代過于頻繁，企業(yè)要想投其所好吸引這些消費(fèi)者，就必須加快新品開發(fā)的速度，可見電動車新品開發(fā)得重要性。目前，我國制造電動自行車的廠家背景各種各樣。有些成立的電動車廠家是摩托車廠家，電器廠，甚至是玩具車廠家根據(jù)目前的電動車市場的需要的增加而轉(zhuǎn)產(chǎn)的。其中一些公司已經(jīng)成立幾十年的大公司，但是直到2000年之后才開始制造電動自行車。許多公司甚至沒有一點(diǎn)制造業(yè)的經(jīng)驗(yàn)就直接進(jìn)入制造電動自行車的行業(yè)。德、日、法、美這幾個(gè)汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家，到目前為止都已研制出實(shí)用的電動汽車，其中包括大客車、轎車、摩托車等。
主要參考文獻(xiàn)
1. 李晉善,譚德榮.拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車的使用設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社.1996
2. 洛陽綠盟電動車維修培.電動三輪車/自行車維修實(shí)例精選. 化學(xué)工業(yè)出版社?.2008
3. 胡亞莊.農(nóng)用三輪車四輪車駕駛保養(yǎng)修理195例. 吉林科學(xué)技術(shù)出版社.1996
4. 劉英俊，王彩霞.電動自行車/三輪車的結(jié)構(gòu)與維修. 人民郵電出版社.2009.4
研究方案（研究目的、內(nèi)容、方法、預(yù)期成果、條件保障等）
本設(shè)計(jì)的是小型電動載貨三輪車，其主要的目的是綜合運(yùn)用機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)等課程，對大學(xué)所學(xué)的知識的一次驗(yàn)證。此次設(shè)計(jì)的小型電動載貨三輪車是以電動機(jī)為主要的驅(qū)動方式，以蓄電池來提供動力。其設(shè)計(jì)的要求：以電動助力車用密封鉛酸蓄電池為動力，采用方向把式轉(zhuǎn)向，傳動系統(tǒng)要求簡單，最小離地間隙應(yīng)大于或等于160 mm，最高車速小于30km/h，最大載貨重量小于250kg，其他要求參照J(rèn)B/T 7236－2001。要求對蓄電池、電動機(jī)及其控制器、輪胎、輪輞等選型，作整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對傳動系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，寫出設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。
通過網(wǎng)上資料的搜集和對市場的親身調(diào)查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在電動三輪車的發(fā)展?fàn)顩r和技術(shù)水平，然后通過對資料的整合和自身大學(xué)四年學(xué)到的知識的運(yùn)用和指導(dǎo)老師的幫助，把各項(xiàng)新的技術(shù)運(yùn)用到設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品中。內(nèi)容主要是電動三輪車的整車簡介、電動三輪車前叉的設(shè)計(jì)、電動三輪車驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和電動三輪車制動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等組成。前叉部件：前叉部件在電動三輪車結(jié)構(gòu)中處于前方部位，它的上端與車把部件相連，車架部件與前管配合，下端與前軸部件配合，組成自行車的導(dǎo)向系統(tǒng)。電動三輪車驅(qū)動系統(tǒng)，是以電動機(jī)為主要的驅(qū)動方式，以蓄電池來提供動力。電動三輪車制動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：制動一般前輪制動由手捏閘把來控制，后輪制動由腳踩制動踏板來完成。電動三輪車的制動裝置有機(jī)械鼓式制動器和液壓盤式制動器兩種。鼓式制動器結(jié)構(gòu)與汽車、拖拉機(jī)相似，制動蹄塊由鋁合金壓鑄成型，上面粘有摩擦制動片，通過制動臂轉(zhuǎn)動制動凸輪并推開制動蹄塊起到制動的目的。制動器由油箱、柱塞閥油泵（均在車把上）、液壓油管、制動鉗、制動盤等組成。制動錯(cuò)開與前叉導(dǎo)向近固定在一起，是制動裝置的固定部分。制動盤與車輪固定在一起，隨車輪旋轉(zhuǎn)。制動時(shí)，握緊閘把，柱塞閥移動，推動液壓油沿液壓油管進(jìn)入制動鉗的兩個(gè)油缸。在壓力油的作用下，油缸推動摩擦片從兩邊緊夾住制動盤，產(chǎn)生很大的摩擦阻力，迫使車輪停止轉(zhuǎn)動。放松閘把時(shí)，液壓油路中的壓力迅速回降，油缸帶動摩擦片恢復(fù)原位，解除制動。
時(shí)間進(jìn)程安排（各研究環(huán)節(jié)的時(shí)間安排、實(shí)施進(jìn)度、完成程度等）
2011年11月25日前 查閱文獻(xiàn)收集資料、調(diào)研
2012年2月1日前 完成總裝圖、部裝圖和零件圖的設(shè)計(jì)繪制
2012年4月1日前 中期考核
2012年5月1日前 撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
2012年5月18日前 畢業(yè)設(shè)計(jì)審查
2012年5月28日 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯
開題論證小組意見
組長簽名：
年 月 日
專業(yè)委員會意見
專業(yè)教研室主任簽名：
年 月 日
注：此表意見欄必須由相應(yīng)責(zé)任人親筆填寫。專業(yè)名稱必須是全稱，例如“會計(jì)學(xué)專業(yè)”，班序號用阿拉伯?dāng)?shù)字“1”、“2”標(biāo)注。此表如不夠填寫，可另加頁。
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院
全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
小型電動載貨三輪車的設(shè)計(jì)
THE DESIGN OF SMALL-SCALE ELECTRLE CARGO TRICYCLE
學(xué)生姓名：邱顯文
學(xué) 號：200841914529
年級專業(yè)及班級：2008級機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化（五）班
指導(dǎo)老師及職稱：楊文敏 副教授
學(xué) 部：理工學(xué)部
湖南·長沙
提交日期：2012年5月
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生
畢業(yè)設(shè)計(jì)誠信聲明
本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。同時(shí)，本論文的著作權(quán)由本人與湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院、指導(dǎo)教師共同擁有。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名：
年 月 日
目 錄
摘要·····································································································1
關(guān)鍵詞··································································································1
1 前言································································································1
1.1 課題背景及目的··········································································1
1.2 國內(nèi)外研究狀況···············································································2
1.3 本論文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容···································································3
2 電動三輪車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的確定······························································3
2.1 電動三輪車根據(jù)用途不同的分類·······················································3
2.1.1 老年休閑型電動三輪車····························································3
2.1.2 客運(yùn)型電動三輪車····································································3
2.1.3 貨運(yùn)型電動三輪車·········································································3
2.2 目前國內(nèi)外常見的電動三輪車后橋的結(jié)構(gòu)樣式·····································3
2.2.1 單側(cè)電機(jī)、外置車架型·························································3
2.2.2 中置電機(jī)帶大軸型······································································4
2.3 電動三輪車設(shè)計(jì)方案比較分析····························································4
3 電動車的整體設(shè)計(jì)···················································································4
3.1電動三輪車的參數(shù)選擇····································································4
3.2電動三輪車外形的設(shè)計(jì)····································································4
4 電動機(jī)的選擇·························································································5
4.1電動機(jī)的分類··················································································5
4.1.1有刷電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)·······································································5
4.1.2無刷電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)·····································································6
4.2 電動機(jī)功率的選擇·············································································7
4.2.1行駛阻力·····················································································7
4.2.2 最大功率·············································································7
4.2.3 最大轉(zhuǎn)速············································································7
5 蓄電池的選擇··················································································7
6 控制器的選擇·····················································································7
6.1 控制器的功能·················································································8
6.2 控制器的分類·············································································8
6.2.1有刷控制器·········································································8
6.2.2 無刷控制器············································································9
7 電動三輪車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)·····································································10
7.1 轉(zhuǎn)向方式的確定·················································································10
7.2 前叉的設(shè)計(jì)······················································································10
7.2.1 前叉轉(zhuǎn)向軸的設(shè)計(jì)··································································10
7.2.2 叉冠的設(shè)計(jì)··············································································10
7.2.3 減震器的選擇············································································11
8 電動三輪車行走系統(tǒng)的設(shè)計(jì)·········································································12
8.1車架的設(shè)計(jì)·······················································································12
8.2 電動三輪車后橋選用······································································13
8.3 傳動軸的設(shè)計(jì)········································································13
9 電動三輪車制動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)·······································································14
9.1電動三輪車前輪制動系統(tǒng)·······································································14
9.2電動三輪車后輪制動系統(tǒng)·····································································14
9.3電動三輪車駐車系統(tǒng)·········································································14
10 輪胎、輪輞的選擇·············································································15
10.1 輪胎····························································································15
10.2輪輞··························································································15
11結(jié)論·······································································································15
參考文獻(xiàn)····································································································16
致謝···········································································································17
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小型電動載貨三輪車的設(shè)計(jì)
學(xué) 生：邱顯文
指導(dǎo)老師：楊文敏
(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，長沙 410128)
摘 要：本文分析了國內(nèi)外電動車的現(xiàn)狀，對未來進(jìn)行了展望，設(shè)計(jì)出一款新型的載貨電動三輪車。文中介紹了電動三輪車的分類、用途以及各種類型的電動三輪車的優(yōu)缺點(diǎn)，并根據(jù)我對電動三輪車的市場調(diào)查的情況進(jìn)行分析研究。對電動三輪車的整車參數(shù)、外形尺寸、前叉結(jié)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)和制動系統(tǒng)等進(jìn)行了設(shè)計(jì)和改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：電動三輪車；電動機(jī)：前叉結(jié)構(gòu)；驅(qū)動系統(tǒng)；制動系統(tǒng)
The Design of Small-scale Electric Cargo Tricycle
Author: Qiu Xianwen
Tutor: Yang Wenmin
(Orient Science& Technology Collage of Hunan Agricultural University, Changsha，410128)
Abstract：This paper analyzes the domestic and foreign electric current situation, undertook expectation to future, designed a new cargo electric tricycle. This paper introduces the classification of electric tricycle, electric tricycle purposes as well as various types of advantages and disadvantages, and according to the electric tricycle market research situation conducts the analysis research. On the electric tricycle vehicle parameters, dimensions, front fork structure, driving system and braking system for the design and improvement.
Key words：electric tricycle ; motor : front fork structure; drive system ; braking system
1 前言
1.1 課題背景及目的
目前電動車已經(jīng)成為城鄉(xiāng)主要的交通工具之一，為了順應(yīng)時(shí)代的潮流和人民生活的需要，我早已想對電動車做進(jìn)一步的開發(fā)，通過和指導(dǎo)老師討論決定對電動三輪車進(jìn)行進(jìn)一步的研究和改進(jìn)，設(shè)計(jì)出一款更為實(shí)用經(jīng)濟(jì)的電動三輪車產(chǎn)品。由于能源價(jià)格的日益攀升，電動車具有方便,節(jié)能,環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，國家倡導(dǎo)綠色能源，電動車將在世界各地逐漸普及，這對保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源和提升人們的生活質(zhì)量有重要的作用。針對掌握的資料知道電動摩托車是以蓄電池作為輔助能源，它雖然具有普通三輪摩托車的外表特征，但主要的是，它是在普通三行車的基礎(chǔ)上，安裝了電機(jī)、控制器、蓄電池、轉(zhuǎn)把、閘把等操縱部件和顯示儀表系統(tǒng)的、機(jī)電一體化的個(gè)人交通工具。無論是國內(nèi)銷售,而是海外發(fā)展的電動三輪車.現(xiàn)在還是處于一個(gè)摸索中成長的階段。表現(xiàn)主要有以下幾點(diǎn):科技含量不夠高，整體產(chǎn)業(yè)鏈上中下游問題百出，無具體的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求限制。中國電動三輪車行業(yè)起步于2001年左右，競爭相對并不激烈，然而與前幾年相比，近幾年由于行業(yè)發(fā)展增速，企業(yè)數(shù)量也隨之急速增長。目前，全國共有電動三輪車品牌廠家200余家，規(guī)模相對較大的企業(yè)有：金彭、宇峰、百事利、平安人家、步步先、淮海、福田、速利達(dá)、豐收、帥克、合旺牛、大安、富爾沃、普田、常力等。電動車行業(yè)由于門檻低，技術(shù)含量不高，產(chǎn)品仿冒層出不窮，大多數(shù)企業(yè)在新品開發(fā)上放棄了自主研發(fā)而采取市場跟進(jìn)策略，即市場上什么車型暢銷就上什么車型。電動車市場消費(fèi)者的不成熟，對新鮮外觀的追逐喜好的特點(diǎn)使得電動車新品更新?lián)Q代過于頻繁，企業(yè)要想投其所好吸引這些消費(fèi)者，就必須加快新品開發(fā)的速度，可見電動車新品開發(fā)得重要性。
1.2 國內(nèi)外研究狀況
縱觀全世界，我國的電動車行業(yè)用了最少的政府財(cái)政支持和行業(yè)監(jiān)管，已經(jīng)發(fā)展成為最大的電動車生產(chǎn)基地。目前年產(chǎn)量接近十萬輛或超過十萬輛的企業(yè)有三家左右，分別是宇鋒、金彭與百事利，年產(chǎn)量在五萬輛左右的企業(yè)約有十多家，包括平安人家、步步先、淮海、福田、速利達(dá)、豐收、帥克、合旺牛、大安、富爾沃、普天、常力等，另外，全國各區(qū)域分布著眾多中小型電動三輪車企業(yè)，如美時(shí)達(dá)、萬吉、綠能達(dá)、金源、阿拉奇、蒙格馬、達(dá)爾福等。由于行業(yè)仍處于生長期階段，現(xiàn)有電動三輪車企業(yè)發(fā)展勢頭良好，而更多的企業(yè)躋身到這一行業(yè)中來，其中包括摩托車企業(yè)、電動車企業(yè)以及自行車企業(yè)等。另一方面市場的不成熟也導(dǎo)致了行業(yè)內(nèi)目前仍未出現(xiàn)實(shí)力明顯領(lǐng)先的企業(yè)與品牌，電動三輪車行業(yè)品牌格局并未形成，而目前的基本格局也只是一個(gè)暫時(shí)的，并不穩(wěn)定的格局，在行業(yè)迅速發(fā)展的近一兩年內(nèi)，這一格局將有可能被多次改變。目前來說，三大板塊內(nèi)的所有企業(yè)，包括其他區(qū)域的電動三輪車企業(yè)都處于擴(kuò)大規(guī)模中。2005年至今，電動三輪車產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)井噴狀態(tài)，其發(fā)展形勢猶如五年前的電動自行車行業(yè)。市場的迅速增長給企業(yè)帶來巨大機(jī)會，同時(shí)也成為品牌突圍的最佳時(shí)機(jī)，預(yù)計(jì)在三年之內(nèi)，將會陸續(xù)有更多的企業(yè)進(jìn)入到這一行業(yè)，電動三輪車行業(yè)的企業(yè)數(shù)量將成倍增長，而行業(yè)品牌格局在產(chǎn)業(yè)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)張以及行業(yè)洗牌的雙重作用下將逐漸清晰，并形成相對穩(wěn)定的狀態(tài)。
1.3 本論文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
通過網(wǎng)上資料的搜集和對市場的親身調(diào)查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在電動三輪車的發(fā)展?fàn)顩r和技術(shù)水平，然后通過對資料的整合和自身大學(xué)四年學(xué)到的知識的運(yùn)用與指導(dǎo)老師的幫助，把各項(xiàng)新的技術(shù)運(yùn)用到設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品中。內(nèi)容主要包括電動三輪車的整車總體配置設(shè)計(jì)、電動三輪車前叉的設(shè)計(jì)、電動三輪車驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和電動三輪車制動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、以及對蓄電池和電動機(jī)的選型。
2 電動三輪車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的確定
2.1 電動三輪車根據(jù)用途不同的分類
2.1.1 老年休閑型電動三輪車
休閑型電動三輪車以自用為主，通常作為老年人休閑娛樂、接送兒孫上學(xué)或者買菜走親戚所用。老年人可以用來作為結(jié)伴去釣魚、逛公園、健身等的代步工具。車身比較輕，車速比較低，比較省電，還有助力腳踏，可以作為低電或者沒電時(shí)應(yīng)急所用，也可以作為老年人鍛煉身體的工具。
2.1.2 客運(yùn)型電動三輪車
客運(yùn)型電動三輪車以城鎮(zhèn)客運(yùn)為主，他的主要特點(diǎn)就是承載能力強(qiáng)，可以坐五到六人，電池容量比較大，車身比較重比較長，一般采用中置電動機(jī)或者是采用差速電機(jī)的方式作為后橋的驅(qū)動方式。電池容量大、電機(jī)功率較大、電壓較高、行程比較遠(yuǎn)。同時(shí)也有助力腳踏，在低電、沒電或者上坡、起步時(shí)使用。這種客運(yùn)型點(diǎn)動三輪車多用在城鄉(xiāng)客運(yùn)或者出租所用，車速比較高、車身比較大、軸距較長，穩(wěn)定性比較好。
2.1.3 貨運(yùn)型電動三輪車
貨運(yùn)型電動三輪車集合了客運(yùn)和貨運(yùn)的長處，用途更多、應(yīng)用范圍更廣泛。一般也是采用的中置電動機(jī)或者差速電機(jī)作為后橋驅(qū)動系統(tǒng)，不僅可以載人，還可以載貨，不管是城市還是農(nóng)村都可以用。它的電動機(jī)功率、電池容量、電池組電壓更為高，這樣車速更高、動力更強(qiáng)、行程更遠(yuǎn)。同時(shí)車身使用的鋼材更厚、標(biāo)號更高，同時(shí)那整車成本更高。[1]
2.2 目前國內(nèi)外常見的電動三輪車后橋的結(jié)構(gòu)樣式
2.2.1 單側(cè)電機(jī)、外置車架型
單側(cè)輪電機(jī)，外置車架（車架在車輪外邊），這種結(jié)構(gòu)的車沒有大軸，穩(wěn)定性不好，后兩輪不同步，載重量輕，車架易變形。這種電動三輪車的優(yōu)點(diǎn)是制造工藝簡單車身輕便，耗電量相對較小 ，沒有差速器，驅(qū)動系統(tǒng)相對簡單，成本低。缺點(diǎn)就是使用范圍比較狹小，不適合在路況不太好的鄉(xiāng)下使用。一般情況下此種車型車速較低，車子容易掌控，可作為老年人、殘疾人代步用車。
2.2.2 中置電機(jī)帶大軸型
要選擇中置電機(jī)帶大軸的車，（大軸又稱后橋、后梁，是連接三輪車后兩輪之間的車軸，三輪車的重要部件）這種車穩(wěn)定性好，中置電機(jī)同時(shí)驅(qū)動后兩輪，啟動平穩(wěn)。而且這類車不用外置車架，整車外觀也好看。 這種類型的車成本比較高、車身比較重、承載能力強(qiáng)，適合城市貨運(yùn)和路況比較差的城鄉(xiāng)使用。隨著使用范圍的擴(kuò)大，還出現(xiàn)了電動三輪出租車，電動三輪環(huán)衛(wèi)車等。
2.3 電動三輪車設(shè)計(jì)方案比較分析
綜合所有電動三輪車的特點(diǎn)和用途，再經(jīng)過我對本地區(qū)市場的需求，我決定設(shè)計(jì)一款新型的貨運(yùn)電動三輪車。因?yàn)楝F(xiàn)在的貨運(yùn)型電動三輪車整體來說使用的是多塊電車組和中置電動機(jī)。這樣就加重了車身的自重，還需要有鏈條的傳動。這樣的電動三輪車的缺點(diǎn)有兩點(diǎn)：一、電動三輪車的電池組的自重消耗了電池的電量，使得電動三輪車的行程縮短；二、用鏈條傳動在功率的傳遞過程中也消耗了一部分電能。通過我認(rèn)真的分析、導(dǎo)師的指點(diǎn)和通過搜集市場的資料和調(diào)研。對于電池組方面，還是采用傳統(tǒng)的密封鉛酸蓄電池，相對新型的電池組而言，價(jià)格更低，性價(jià)比更高。而由于鏈條傳動過程中有功率消耗的問題，采用差速電機(jī)直接與后橋連接來消除鏈傳動的功率消耗。因此這樣與傳統(tǒng)的電動車相比更車身自重更輕、行程更遠(yuǎn)，使用維護(hù)更為方便，噪音更低。
3 電動車的整體設(shè)計(jì)
3.1 電動三輪車的參數(shù)選擇
整車外形尺寸：3060mm×1300mm×1500mm
最高車速： 30km/h
最小離地間隙： 160mm
前輪最大轉(zhuǎn)角（左轉(zhuǎn)/右轉(zhuǎn)） 45°
轉(zhuǎn)彎半徑： 3m
最大爬坡能力： 30°
載質(zhì)量： 250kg
車輛自重： 200kg
3.2 電動三輪車外形的設(shè)計(jì)
經(jīng)過認(rèn)真的調(diào)研和對目前市場的考察，經(jīng)導(dǎo)師指點(diǎn)。我設(shè)計(jì)了一款新型電動三輪車。其外觀如圖1所示。
圖1 電動三輪車
Fig.1 Electric tricycle
車身效仿了原來比較流行的三輪摩托車的外觀，整體比較協(xié)調(diào)，符合多數(shù)人的審美關(guān)，市場前景很好。具體參數(shù)如下：整車長:3060mm、整車寬:1300mm、整車高:1500mm 、前后軸距:2055mm 、后輪軸寬:1100mm。車廂為三開門型新型設(shè)計(jì)方法，方便裝卸貨物，操作簡單。[2]
4 電動機(jī)的選擇
4.1 電動機(jī)的分類
電動機(jī)是電動車的關(guān)鍵部件之一。電機(jī)和輪轂結(jié)合安裝在電動車上，從而達(dá)到運(yùn)行的目的。電機(jī)的性能基本上決定了電動車的性能和檔次。目前電動車均采用稀土永磁直流電機(jī)。所謂永磁電機(jī)，是指電機(jī)線圈采用永磁體激磁，不采用線圈激磁的方式，這樣就省去了激勵(lì)線圈工作消耗的電能，提高了電機(jī)的轉(zhuǎn)換效率，延長了續(xù)行里程。電機(jī)大致可以分為直流有刷電機(jī)和直流無刷電機(jī)兩大類。有刷電機(jī)分為有刷有齒高速電機(jī)、有刷無齒低速電機(jī)；無刷電機(jī)分為無刷有齒高速電機(jī)、無刷無齒低速電機(jī)；有刷電機(jī)和無刷電機(jī)最直觀的區(qū)別是有刷電機(jī)有2根引線，無刷電機(jī)有8根引線。有刷電機(jī)采用碳刷和換向器工作，無刷電機(jī)采用傳感器加三個(gè)霍爾元件進(jìn)行換向。它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)如下：
4.1.1 有刷電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)
（1）有刷電機(jī)、控制器啟動塊，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，維修簡單，配件易購。
（2）有刷電機(jī)一般使用一段時(shí)間就需要更換碳刷（2只或4只），但更換一組碳刷的成本僅為幾元錢，比較經(jīng)濟(jì)。
（3）有刷電機(jī)比無刷電機(jī)相比噪聲較大，但在室外騎行時(shí)基本聽不到。
（4）有刷電機(jī)比無刷電機(jī)費(fèi)電。
（5）有刷電機(jī)動力性能和爬坡能力相對弱一些。
4.1.2 無刷電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)
（1）無刷電機(jī)工作時(shí)因?yàn)檩敵鲛D(zhuǎn)矩大，效率高，噪聲小，運(yùn)行平穩(wěn)，成為當(dāng)前電動車上應(yīng)用的主流電機(jī)。
（2）無刷電機(jī)使用壽命長，爬坡能力強(qiáng)、有勁，有“永不磨損”的優(yōu)點(diǎn)，正常不需要維修。
（3）電機(jī)與控制器的綜合效率高。
（4）無刷電機(jī)更需要防水，因?yàn)闊o刷電機(jī)中有霍爾元件和大量的硅鋼片，如果電機(jī)進(jìn)水，會造成霍爾元件損壞和硅鋼片生銹，造成電機(jī)損壞。
（5）無刷電機(jī)控制器電路復(fù)雜，售價(jià)也高，配件不易購買。
表1 有刷電機(jī)和無刷電機(jī)的綜合比較
Table.1 The comprehensive comparison of brush motors and brushless motors
項(xiàng)目
無刷電機(jī)
高速有刷電機(jī)
低速有刷電機(jī)
效率
高
低
中
功率密度
中
高
低
換向火花
無
大
小
壽命
長
短
中
震動
中
中
小
噪聲
小
大
中
電磁干擾
無
大
中
啟動加速
良
優(yōu)
差
過載能力
中
大
小
溫升（繞組）
中
高
低
磁體
低
高
高
可靠性
高
低
中
結(jié)構(gòu)
復(fù)雜
復(fù)雜
簡單
工藝
復(fù)雜
復(fù)雜
簡單
材料消耗
中
中
多
成本
中
較貴
低
運(yùn)行
低
較貴
低
環(huán)境適用性
強(qiáng)
有選擇
有選擇
通過以上有刷電機(jī)與無刷電機(jī)的比較，本電動車采用有刷電動機(jī)。
4.2 電動機(jī)功率的選擇
4.2.1 行駛阻力
（1）滾動阻力
Fr =Pfrcosα （1）
式中：P—— 作用在于滾動輪中心的鉛垂方向的載荷
fr—— 輪胎阻力系數(shù)
α—— 路面的傾斜角
查滾動阻力系數(shù)?。篺r=0.030
Fr = Pfrcosα=450×10×0.030×cos30°=120N=0.12KN
（2）爬坡阻力
Fg =Mgsinα （2）
式中：M——三輪車總承重
α——路面的傾斜角
Fg =Mg sinα=450×10×sin30°=2250N=2.25KN
4.2.2 最大功率
Pm =（Fr+Fg）·Vm =(0.12+2.25)KN×30km/h =1.975KW （3）
4.2.3 最大轉(zhuǎn)速
n=60Vm/(2πr) =(30km/h×60)/(2π×0.307)=258r/min （4）
因此，綜上所述本電動車選用功率為2kw,型號為180SY01A的有刷電機(jī)。
5 蓄電池的選擇
蓄電池是將電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，又將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的一種裝置。蓄電池是電動車的動力源，它的性能直接影響電動車的行駛里程。目前電動車上使用的蓄電池有密封鉛酸蓄電池、膠體鉛酸蓄電池、鎳氫蓄電池和鋰離子蓄電池。電動車對蓄電池的要求是容量大、壽命長、重量輕、價(jià)格低廉。密封鉛酸蓄電池的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低，內(nèi)電阻小，電壓穩(wěn)定，具有良好的防震性能和密封性能；鋰離子蓄電池和鎳氫蓄電池雖然重量輕，壽命長，但價(jià)格高。鉛酸蓄電池的主要特點(diǎn)是采用稀硫酸液做電解液，用二氧化鉛和絨狀鉛分別作為蓄電池的正極和負(fù)極。鉛酸蓄電池發(fā)展到今天已經(jīng)有130年的歷史，由于它性能可靠，生產(chǎn)工藝成熟，性價(jià)比較高，容量大，可修復(fù)，因此本電動載貨三輪車就采用型號為6-DZM-20的鉛酸蓄電池。
6 控制器的選擇
控制器主要功能是控制電動車電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的快慢，具有欠壓、限壓、限流、保護(hù)功能。其性能和質(zhì)量決定電動車的整車性能。電機(jī)的形式不同，選擇的控制器也不同。電機(jī)為無刷電機(jī)，則匹配的控制器也為無刷控制器；電機(jī)為有刷電機(jī)，則匹配的控制器也為有刷控制器。
現(xiàn)在，電動車用控制器不管有刷、無刷，普遍采用PWM（Pulsc Width Modulation,脈寬調(diào)制）調(diào)速方式。采用PWM調(diào)速方式，控制器能量利用率較高。控制器內(nèi)部除必須要有PWM發(fā)生器電路外，還要有電源電路、功能器件、功率器件驅(qū)動電路、控制器件驅(qū)動電路、控制部件（轉(zhuǎn)把、閘把、電機(jī)霍爾元件）、信號采集單元與處理電路、過流與欠壓等保護(hù)電路。
6.1 控制器的功能
（1）剎車斷電功能：剎車時(shí)，控制器能夠自動切斷電機(jī)的電源。
（2）調(diào)速功能：可以對電動車實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速和定速行駛。
（3）限流保護(hù)：大電流自動保護(hù)，當(dāng)電流超過一定值時(shí)，能自動限制電流的輸出。
（4）電池欠壓保護(hù)：當(dāng)電池電壓降至欠壓保護(hù)值31.5V以下時(shí)，電機(jī)斷電不工作。
（5）助力功能：智能型1:1助力、1:2助力控制器，可根據(jù)腳踏情況提供電流、電壓，使人感到輕松省力。
6.2 控制器的分類
控制器分兩大類：有刷控制器和無刷控制器。
6.2.1 有刷控制器
有刷控制器的工作原理框圖如圖2所示。
內(nèi)部穩(wěn)壓電源提供控制器內(nèi)部電子元器件的工作電壓。
圖2 有刷控制器的工作原理框圖
Fig.2 Brush controller block diagram
PWM芯片根據(jù)轉(zhuǎn)把的輸入電壓，輸出相應(yīng)脈沖寬度的方波給MOS管驅(qū)動電路（MOS為金屬氧化物半導(dǎo)體）
MOS管驅(qū)動電路將PWN信號整形提供給MOS管。
MOS管是大電流開關(guān)器件，其導(dǎo)通時(shí)間與關(guān)閉時(shí)間受PWM信號的控制。
欠壓保護(hù)電路在電池電壓降到控制器設(shè)定值一下時(shí)，停止PWM芯片信號的輸出，以保護(hù)電池不至于在低電壓情況下放電。
限流保護(hù)電路是對控制器輸出的最大電流進(jìn)行限制，以保護(hù)電池、控制器、電機(jī)等不會出現(xiàn)超出允許范圍的大電流。
6.2.2 無刷控制器
無刷控制器和無刷電機(jī)配合使用，省電、有勁，可使電動車?yán)m(xù)行里程更長。無刷控制器的工作原理圖如圖3所示。
圖3 無刷控制器的工作原理框圖
Fig.3 Schematic block diagram of the brushless controller
內(nèi)部穩(wěn)壓電源提供控制器內(nèi)部電子元器件的工作電壓。
主處理芯片PWM根據(jù)無刷電機(jī)的霍爾信號對上三路和下三路的MOS管驅(qū)動電路給出有選擇的打開和關(guān)閉信號，以完成對電機(jī)的換相。同時(shí)，根據(jù)把輸入電壓的大小，將相應(yīng)脈沖寬度的載波信號與下三MOS管信號混合，已達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。
MOS管驅(qū)動電路將PWM信號整形放大，提供給MOS管。另外，對于上三路的三個(gè)MOS管來說，它們的驅(qū)動電壓要求高于電池供電電壓，因此，MOS管驅(qū)動電路還具有升
壓功能，將上三路的MOS管導(dǎo)通信號變成高于電池電壓的超高方波信號。
MOS管是大電流開關(guān)器件，其導(dǎo)通時(shí)間與關(guān)閉時(shí)間受導(dǎo)通信號與PWM信號合成的混合信號控制。
欠壓保護(hù)電路在電池電壓降低到控制器設(shè)定值一下時(shí)，停止PWM芯片信號輸出，以保護(hù)電池不至于在低電壓的情況下放電。
限流保護(hù)電路是對控制器輸出的最大電流進(jìn)行限制，以保護(hù)電池、控制器、電機(jī)等不會出現(xiàn)超出允許范圍的大電流。
通過以上有刷控制器與無刷控制器的比較，并且控制器要與電動機(jī)的型號匹配，因此本電動三輪車采用型號為ZK36V6A的有刷控制器。
7 電動三輪車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
7.1 轉(zhuǎn)向方式的確定
三輪運(yùn)輸車上廣泛采用的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)有轉(zhuǎn)向把式和轉(zhuǎn)向盤式兩種?？紤]到電動三輪車在駕駛過程中的方便和本身的結(jié)構(gòu)，于是此電動三輪車采用方向把式轉(zhuǎn)向。
7.2 前叉的設(shè)計(jì)
前叉部件：前叉部件在電動三輪車結(jié)構(gòu)中處于前方部位，它的上端與車把部件相連，頭管與車架部件配合，下端與前軸部件配合，組成自行車的導(dǎo)向系統(tǒng)。 轉(zhuǎn)動車把和前叉，可以使前輪改變方向，起到了電動三輪車的導(dǎo)向作用。此外，還可以起到控制電動三輪車行駛的作用。前叉部件的受力情況屬懸臂梁性質(zhì)，故前叉部件必須具有足夠的強(qiáng)度等性質(zhì)。導(dǎo)向系統(tǒng)：由車把、前叉、前軸、前輪等部件組成。乘騎者可以通過操縱車把來改變行駛方向并保持車身平衡。那么前叉又是連接車體和前輪的載體，起到非常重要的作用。通常的前叉由頭管、叉冠（叉肩）、內(nèi)管（行程管）、塵封、外管組成。[3]
前叉總體設(shè)計(jì)如圖4所示。
7.2.1 前叉轉(zhuǎn)向軸的設(shè)計(jì)
軸的材料選擇和最小直徑估計(jì)：
根據(jù)工作條件，初選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑估算，即：
d0 =A0 （5）
電動三輪車額定功率：2000w?、最高車速：30 km/h 、電動三輪車總承重：450kg??
因此：
d0 =A0=126 =24.9mm
于是取頭管直徑為:30mm,內(nèi)管的直徑為:30 mm,減震套筒的外徑為:50mm,外管的直徑為40mm。
7.2.2 叉冠的設(shè)計(jì)
根據(jù)前輪軸的長度可以確定前叉立管中心距為176mm,采用螺母夾緊增加摩擦力的方式來進(jìn)行固定。夾緊孔選擇直徑為30mm，頭管中心線到轉(zhuǎn)軸中心線的垂直距離為42mm,叉冠厚度為40mm。
圖4 前叉
Fig.4 Fork
7.2.3 減震器的選擇
據(jù)我了解，前叉目前有很多種設(shè)計(jì)方式，常見的有液壓式、彈簧式、氣壓式等。氣壓式減震是通過氣囊來完成其性能的氣囊真正的作用有兩點(diǎn)：
（1）緩解內(nèi)桿移動時(shí)產(chǎn)生的液壓腔容積變化！
（2）防空程作用，使液壓阻尼能更好的工作！
由于使用氣囊式減震成本太高，一時(shí)還難以讓消費(fèi)者接受。我決定還是使用彈簧式減震比較使用，用在電動三輪車上完全可以滿足它的使用要求。故在這里還是選用彈簧式前叉，前叉立管的最小長度選擇為820mm, 最大長度為880mm。車軸孔直徑選擇為19 mm,兩立管內(nèi)沿的距離為152mm。
這款減震器既經(jīng)濟(jì)使用，又完全能滿足車輛的使用要求，并卻在市場上也容易買到，便于零部件的購買與維修。不是出現(xiàn)大的問題，一般情況下自己就可以處理和進(jìn)行維護(hù)。
8 電動三輪車行走系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
8.1 車架的設(shè)計(jì)
車架按其總體結(jié)構(gòu)型式，可分為框架式、脊梁式和綜合式三種，而框架式又可分為邊梁式和周邊式。現(xiàn)在，大部分車架采用邊梁式車架。邊梁式車架一般由縱梁和橫梁聯(lián)接組成?？v梁是車架的主要承載元件，其長度大致接近整車長度，一般為軸距的1.4—1.7倍?？v梁的形狀應(yīng)力求簡單，斷面沿長度不變或少變化，這樣可以簡化工藝。如果要求縱梁各處斷面的應(yīng)力接近，則可以通過改變縱梁的高度使其中部斷面大，兩端斷面小。橫梁的主要作用是連接左右縱梁而構(gòu)成一個(gè)框架，從而保證車架有足夠的抗扭鋼度。此外，橫梁還有支撐汽車各主要總成的作用。[4]
本文分析的載貨電動三輪車車架采用邊梁式焊接框架結(jié)構(gòu)，如圖5所示，本車架有其特別之處，由前后兩部分組成，中間部位空間用來放置蓄電池。車架各梁采用空腹矩形截面結(jié)構(gòu)型鋼，由五根縱梁、七根橫梁和一些加強(qiáng)桿組成，縱梁的功用主要是載重、傳力。橫梁和加強(qiáng)桿的主要作用是增強(qiáng)車架整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時(shí)還具有承載、傳力和增強(qiáng)車架強(qiáng)度、剛度的作用。其主要尺寸規(guī)格為：后兩根縱梁40mm X 100mm；前三根縱梁40mm X 60mm；橫梁40mm X 60mm；前后部分連接處為五根40mm X 40mm杠桿;其余加強(qiáng)桿為40mm X 30mm。車架各部件之間焊接連接，結(jié)構(gòu)總長2200mm，車前身長度800mm,車廂部分長度為1400mm,寬度650mm。
圖5 車架
Fig.5 Frame
8.2 電動三輪車后橋選用
電動三輪車后橋采用丁字型后橋，丁字型電動后橋具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、傳動效率高、故障率低、適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，專門用于實(shí)用三輪、小四輪電動車。它的應(yīng)用重量應(yīng)用使車輛重量減輕，機(jī)構(gòu)布置合理、車輛控制操作簡單、成本大幅下除、故障率明顯減少，是低價(jià)位鉛酸電池電動車的最佳配套產(chǎn)品。因此，本電動三輪車采用100型丁字一體后橋。??
丁字型電動三輪車后橋采用的是差速電機(jī)的驅(qū)動形式，這樣的后橋不用鏈傳動，直接通過齒輪傳動傳到后輪上。較少了功率在傳動過程中的能量損失，也簡化了后橋的工藝流程和加工難度。既方便又實(shí)用美觀，一定是未來電動三輪車的典范。
電動三輪車后橋半軸的選用：
根據(jù)工作條件，初選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑估算，即：
d0 =A0
電動三輪車額定功率：2000w??、車輛自重：200kg（含電池）電動三輪車額定功率：2000w?、最高車速：30 km/h 、電動三輪車總承重：450kg，于是得
d0 =A0 =126=24.9mm
初算軸時(shí)，最小直徑段開有鍵槽，還要考慮鍵槽對強(qiáng)度的影響。當(dāng)該段截面上有一個(gè)鍵槽時(shí)，直徑增大5%-7%,兩個(gè)鍵槽時(shí)，直徑增大10%-15%。
因此
d1=d0(1+15%)=24.9×（1+15%）=28.6mm
為了能和軸承相配合，那么可以確定后橋半軸的最小直徑為30mm。
因?yàn)榘胼S是主要承受扭矩的軸，因此下面只對半軸進(jìn)行扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的校核：
τT=(9550000p/n)/0.2d3=(9550000×2/258)/0.2×303 （6）
=13.7MPa <[τT]=25MPa
因此，半軸強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。
8.3 傳動軸的設(shè)計(jì)
根據(jù)工作條件，初選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑估算，即：
d0 =A0
電動三輪車額定功率：2000w??、車輛自重：200kg（含電池）電動三輪車額定功率：2000w?、最高車速：30 km/h 、電動三輪車總承重：450kg，于是得
d0 =A0 =126=24.9mm
初算軸時(shí)，最小直徑段開有鍵槽，還要考慮鍵槽對強(qiáng)度的影響。當(dāng)該段截面上有一個(gè)鍵槽時(shí)，直徑增大5%-7%。
因此
d1=d0(1+7%)=24.9×（1+7%）=26.6mm
為了能和聯(lián)軸器相配合，那么可以確定傳動軸的最小直徑為28mm。
因?yàn)閭鲃虞S是主要承受扭矩的軸，因此下面只對半軸進(jìn)行扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的校核：
τT=(9550000p/n)/0.2d3=(9550000×2/258)/0.2×283
=16.8MPa <[τT]=25MPa
因此，半軸強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。
9 電動三輪車制動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
電動三輪車的制動系統(tǒng)一般是前輪制動由手捏閘把來控制，后輪制動由腳踩制動踏板來完成。電動三輪車的制動裝置有機(jī)械鼓式制動器和液壓盤式制動器兩種。鼓式制動器結(jié)構(gòu)與汽車、拖拉機(jī)相似，制動蹄塊由鋁合金壓鑄成型，上面粘有摩擦制動片，通過制動臂轉(zhuǎn)動制動凸輪并推開制動蹄塊起到制動的目的。制動器由油箱、柱塞閥油泵（均在車把上）、液壓油管、制動鉗、制動盤等組成。制動錯(cuò)開與前叉導(dǎo)向近固定在一起，是制動裝置的固定部分。制動盤與車輪固定在一起，隨車輪旋轉(zhuǎn)。制動時(shí)，握緊閘把，柱塞閥移動，推動液壓油沿液壓油管進(jìn)入制動鉗的兩個(gè)油缸。在壓力油的作用下，油缸推動摩擦片從兩邊緊夾住制動盤，產(chǎn)生很大的摩擦阻力，迫使車輪停止轉(zhuǎn)動。放松閘把時(shí)，液壓油路中的壓力迅速回降，油缸帶動摩擦片恢復(fù)原位，解除制動。
9.1 電動三輪車前輪制動系統(tǒng)
電動三輪車前輪制動系統(tǒng)采用手捏閘形式:
制動原理：通過電動三輪車前叉手柄——手柄拉線——?jiǎng)x車?yán)獎(jiǎng)x車轉(zhuǎn)軸 ——輪觳——?jiǎng)x車皮——?jiǎng)x車鍋達(dá)到剎車的作用。
9.2 電動三輪車后輪制動系統(tǒng)
電動三輪車后輪制動系統(tǒng)采用腳踩制動踏板式：
原理：通過制動踏板——連桿——中間轉(zhuǎn)軸——連桿——拉片——制動轉(zhuǎn)軸——制動摩擦片壓緊輪觳完成制動過程。
9.3 電動三輪車駐車系統(tǒng)
電動三輪車駐車系統(tǒng)采用制動手柄式：
原理：駐車手柄中間有一帶彈簧的導(dǎo)桿與車身上的齒狀鎖止開關(guān)配合，通過駐車手柄——連桿——中間轉(zhuǎn)軸連接制動系統(tǒng)起到駐車的作用。
10 輪胎、輪輞的選擇
10.1 輪胎
輪胎是汽車上最重要的組成部件之一，它的作用主要有：支持車輛的全部重量，承受汽車的負(fù)荷；傳送牽引和制動的扭力，保證車輪與路面的附著力；減輕和吸收汽車在行駛時(shí)的震動和沖擊力，防止汽車零部件受到劇烈震動和早期損壞，適應(yīng)車輛的高速性能并降低行駛時(shí)的噪音，保證行駛的安全性、操縱穩(wěn)定性、舒適性和節(jié)能經(jīng)濟(jì)性。本電動車設(shè)計(jì)的最高時(shí)速為30km/h，最大載貨重量小于250kg，因此采用輕便型摩托車輪胎，規(guī)格為2 1/2-15。
10.2 輪輞
輪輞的常見形式主要有兩種：探槽輪輞和平底輪輞；此外，還有對開式輪輞、半深槽輪輞、深槽寬輪輞、平底寬輪輞以及全斜底輪輞等。
（1）深槽輪輞：這種輪輞是整體的，其斷面中部為一深凹槽，主要用于轎車及輕型越野汽車。它有帶肩的凸緣，用以安放外胎的胎圈，其肩部通常略向中間傾斜，其傾斜角一般是5度±l度。傾斜部分的最大直徑即稱為輪胎胎圈與輪輞的著合直徑。斷面的中部制成深凹槽，以便于外胎的拆裝。深槽輪輞的結(jié)構(gòu)簡單，剛度大，質(zhì)量較小，對于小尺寸彈性較大的輪胎最適宜。但是尺寸較大又較硬的輪胎，則很難裝進(jìn)這樣的整體輪輞內(nèi)。
（2）平底輪輞：這種輪輞的結(jié)構(gòu)形式很多，在安裝輪胎時(shí)，先將輪胎套在輪輞上，而后套上擋圈，并將它向內(nèi)推，直至越過輪輞上的環(huán)形槽，再將開口的彈性鎖圈嵌入環(huán)形槽中。
（3） 對開式輪輞：這種輪輞由內(nèi)外兩部分組成，其內(nèi)外輪輞的寬度可以相等，也可以不等，兩者用螺栓聯(lián)成一體。拆裝輪胎時(shí)，拆卸螺母即可。
由于輪輞是輪胎的裝配和固定基礎(chǔ)，當(dāng)輪胎裝入不同輪輞時(shí)，其變形位置與大小也發(fā)生變化。因此，每一種規(guī)格的輪胎，最好配用規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)輪輞，必要時(shí)也可配用規(guī)格與標(biāo)準(zhǔn)輪胎相近的輪輞(容許輪輞)。如果輪輞選用不當(dāng)，會造成輪胎早期損壞。所以本三輪車采用1.85E×15深槽輪輞。
11 結(jié)論
畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科教學(xué)工作的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)也是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是對學(xué)生整個(gè)大學(xué)生活中所學(xué)知識的綜合檢驗(yàn)。
通過本次設(shè)計(jì)，對大學(xué)四年所學(xué)到的知識有了進(jìn)一步的了解，充分的運(yùn)用了本專業(yè)所學(xué)的科目，將這些知識進(jìn)行了綜合運(yùn)用，同時(shí)把這四年的學(xué)習(xí)中所學(xué)到的、看到的，盡可能的運(yùn)用到本次設(shè)計(jì)中。在對機(jī)械和機(jī)械傳動零件的分析、設(shè)計(jì)、選用、正確使用以及維護(hù)等方面有了更加深刻的理解。真正做到了理論與實(shí)踐相結(jié)合?？偨Y(jié)了過去四年中學(xué)習(xí)到的機(jī)械設(shè)計(jì)制造的基本知識，進(jìn)一步了解常用機(jī)構(gòu)、常用傳動方式、聯(lián)接零部件、軸系零部件的應(yīng)用。通過對本課程的學(xué)習(xí)，使我對機(jī)械設(shè)計(jì)方面的基本內(nèi)容有一個(gè)總體了解，對機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)的認(rèn)識上升到了一個(gè)新的高度。
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致 謝
本次設(shè)計(jì)是在楊文敏老師的悉心指導(dǎo)和熱情關(guān)懷下完成的，從開題到定稿，歷時(shí)數(shù)月。設(shè)計(jì)過程中遇到許多問題，在楊老師的細(xì)心幫助下一一解決。在本設(shè)計(jì)完成之際，首先要向我的指導(dǎo)老師楊文敏副教授致以最誠摯的感謝。在設(shè)計(jì)過程中，楊老師給了我許許多多的幫助和關(guān)懷。楊老師學(xué)識淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，待人平易近人。在楊老師的悉心指導(dǎo)下，我不僅對以前所學(xué)的知識更熟練更扎實(shí)，而且更開闊了視野，更深入，也在怎樣處人處事上受益匪淺；同時(shí)楊老師對工作的熱情、一絲不茍、認(rèn)真負(fù)責(zé)、有條不紊、實(shí)事求是的態(tài)度，給我留下了深刻的印象，也是我以后參加工作的學(xué)習(xí)榜樣。在此謹(jǐn)向楊老師表示衷心的感謝和深深的敬意。同時(shí)，我還要感謝為我授課的各位老師，是他們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我學(xué)到了知識，培養(yǎng)了能力。在這里我鄭重的向培養(yǎng)我的湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)每一位老師表示由衷的感謝！也感謝我的同窗同學(xué)，感謝他們的探討和交流，感謝他們的幫助和支持！
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