初稿履带式旅游观光车设计

履带式旅游观光车设计广东技术师范学院天河学院本科毕业设计（论文） 题 目 履带式旅游观光车设计 学生姓名 专业班级 学 号 院 （系） 指导教师(职称) 完成时间 摘要随着人们物质生活水平的不断提高,汽车已是人们生活中必备的交通工具,，成为城市居民日常生活的一部分。汽车被评为20世纪最伟大的发明之一，随着电动汽车技术的不断发展，汽车与人民的日常生活的联系越来越紧密了，同时，汽车产业的发展带动了一系列相关零配件产业、汽车租赁业等产业的发展，解决了大量社会劳动力人口的就业问题，汽车产业已成为国民经济中的重要的一部分。剧统计，全球启齿保有量持续快速增长，然而传动汽油、柴油等内燃机动力汽车的大量使用，带来了环境污染以及能源短缺等一系列问题。由于电动汽车相比内燃机动力汽车可实现零排放，无污染，无噪声，研究电动汽车的设计、制造具有举足轻重的意义。本文在参考国内外大量文献资料的基础上，研究分析了电动汽车的主要结构及原理，设计了一种新型的履带式两座旅游观光车。设计内容包括电动机的选型、履带的设计选择、减速器和差速器的选择设计、制动系统的设计四个部分的内容。应用了大学四年中所学习到的机械设计原理及方法，采用了自顶向下设计的顺序，设计了一款操作简便、结构简单、性能稳定可靠的电动履带式旅游观光车。关键词:履带式;旅游观光车;电动汽车;TWELVE SIGHTSING ELECTRIC CARABSTRACTCars have become such an indispensable tool of human society, is the city residents part of daily life, he can pull 3.27 times the related industrial and solve 10% of the total social Labour of one of employment. Cars and peoples 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 ,Motor,Reducer,Differential mechanism,brake 目录摘要2ABSTRACT3目录41 绪论51.1 电动汽车概述51.2 电动车辆应用与发展51.3 电动车辆的主要结构72总体结构设计82.2 电动机的选择82.2 履带的设计102.3 蓄电池的选择132.3 主减速器的设计143 传动系统的设计与选择203.1 链传动的设计203.2 差速器的设计223.3 半轴的设计253.4 制动系统的设计26总结35致谢36参考文献371 绪论1.1 电动汽车概述使用电能驱动电动机作为牵引或行驶的车辆称为电动车辆1,现阶段,电动车辆的常见类型如图1-1所示:电动车辆类型轨道电车无轨电车特定车电动汽车电动火车轻轨电力客车有馈线无轨电车有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1-1电动车辆分类图其中,旅游观光电动车属于电动车辆中特定车的一种.特定车是指在特指的有限活动空间或有某种专用用途的一种小型电动车辆，性能参数不高但非常适用于某种场合，如高尔夫球场用的高尔夫球场车。1996年美国在举办亚特兰大奥运会时在高尔夫球场投放了250辆专用电动车成为该届奥运会的一大亮点。近年来,我国先后在北京、上海、天津、武汉、汕头等地的公园游览区、投入运营步行街观光车，公园休闲车等示范车，方便了游客的出行，获得了良好的口碑。随着近年来电动自行车、电动摩托车、电动三轮车等电动交通工具技术的不断快速发展，电动车的使用受到了越来越多的人们的欢迎。 1.2 电动车辆应用与发展电动汽车的起源历史比内燃机汽车还早、电动汽车也曾在19世纪末20世纪初在美国有个黄金时代。1912年美国电动车保有量曾达到384辆，所占份额超过内燃机。其保有量占总数的38%，仅次于蒸汽机汽车（40%）。然后，由于内燃机技术发展迅速，电动车技术由于投入不足，逐渐被人忽略，技术发展缓慢。20世纪60年代后，人们为环境问题，能源问题而重新对电动汽车进行认识。我国科技部“十五”国家“863”计划电动汽车为重大专项计划，组织企业、高等院校和科研单位，以官，产，学，研四位一体的方式，联合攻关，投入8.8亿元人民币，实施电动汽车专项总体目标5。由于国家重视和重点院校，大型企业的骨干示范作用，带动了全国范围内的研发热潮，如我国生产的电动自行车，三轮车，观光车等小功率车辆，2005年全国产量为900万辆，其中三分之一出口，实现产值200亿元，2006年全国年产值达1600万辆，产值达320亿元，出口比例比2005年有所提高。车型由双轮发展到三轮四轮。动力电池也不再是单一的铅酸电池，而发展到碱性电池，燃料电池。在研发电动汽车的关键技术方面，我国也取得了阶段性的成果，尤其是燃料电池方面。比如北京金能公司董事长郑重德是世界著名的全氟质子交换膜和燃料电池专家其在“863”计划中领衔研制的GEEC全氟质子交换膜，有效面积有10.20,50，和100平方米多种，研制的ALM双网络膜电极是世界率先研制成功的。电动汽车具有以下突出优点：1）由于采用电力驱动电动机作为主要动力，电动车辆在运行使用时可以实现零污染排放，达到保护环境的目的。2。2）与内燃机汽车相比，电动车辆震源明显减少而且没有燃烧过程，也没有配气机构的机械运动和活塞连杆机构的运动，只有与其相当的空压机，散热风扇，传动机构噪声，噪声级别明显低于内燃机汽车。经试验表明4.5MW,11MW磷酸燃料电池噪声水平不高于55dB，仅是内燃机汽车的百分之四十。3）电动车辆综合效率高，表1-3是丰田汽车公司试验时测试的数据，电动汽车的综合效率均比汽油发动机高。表1-2 各类汽车综合效率比较类型汽油电力混合动力（汽油机）燃料电池（压缩比）燃料生产率（%）88268858汽车运用效率（%）16803050综合效率（%）14.0820.826.4294)根据电动汽车的能源组合机制，很容易利用电动机可逆发电的功能回收制动能或下坡时势能转化的电能，使汽车的续驶里程增加，稳定性提高。近几年开发的新型电动汽车都具有能量回收系统，可使汽车续驶里程增加10%15%。5)电动车辆所用的蓄电池所蓄的的电能，可以由公用电网中得到，故所有获取电能的方法都可以用做电动汽车的能源获取途径，如水力发电核电热电风电地热电和太阳能等均可，因此可以有效解决汽车面临的能源可持续发展的问题。6)电动汽车相比燃油汽车，配置更加灵活，由于电动汽车的能量主要通过柔性的而不是通过刚性联轴器和转轴传递的，因此电动汽车各部分的布置有很大的灵活性。另外，电动汽车的驱动系统不同会使系统结构区别很大，采用不同类型的电动机会影响到电动汽车的质量，尺寸形状，不同类型的储能装置也会影响电动汽车的质量形状尺寸。另外，不同的补充能源装置具有不同的硬件结构，例如蓄电池可通过感应式和接触式的充电机组成。但是电动汽车在舒适性、输出功率大小和价格方面仍然较燃油汽车略逊一点。如何提高技术，发挥电动汽车的优势，增加经济效益，是从事电动汽车研究人员急需解决的问题，具有十分重要的意义。1.3 电动车辆的主要结构电动汽车的主要结构包括电源供给系统、驱动系统、控制系统和能源管理系统。电源供给系统主要由储能装置主要是蓄电池、能源变换装置和电源馈电线组成；驱动系统主要由电子控制器、功率装换器、电动机、机械传动装置和驱动车轮组成控制系统主要包括车轮制动器和一些液压辅助装置组成；2总体结构设计2.2 电动机的选择根据设计任务要求，首先选定履带式旅游观光驱动系统所需要的电动机，驱动系统是电动汽车的重要组成部分，其主要作用是在人员的操作控制下将电池的能量高效地转化为车辆的驱动力，并将车轮上的动能反馈到动力电池中以实现车辆的能量回收制动。电动汽车对电动机性能要求如下：1、过载能力强，为保证车辆动力性能好，电动机具有较好的转矩过载能力。峰值转矩一般为额定转矩的2倍以上；峰值功率为额定功率的1.5倍以上且峰值转矩和峰值功率的工作时间一般要求5min以上。2、转矩响应快，电动机一般采用低速恒转矩和高速恒功率控制形式，要求转矩响应快，波动小，稳定性好。3、调速范围宽，最高转速是基速的2倍以上。4、高效工作区宽，系统效率大于80%的转速区大于75%。5、功率密度高，便于电动机及其控制系统在车辆上布置安装。6、电动机驱动系统可靠性好，电磁兼容性好，易于维护。首先拟定整车的初步布局方案如下：车身总长：=2600mm轴距：=1300mm前悬：=1100mm后悬：=1000mm额定载客人数：2人载客重量：270kg/人=140kg车身自重：600kg满载重量：740kg车轮半径：300mm车辆外形尺寸：2530mm1300mm1800mm假设车最大爬坡度为10%，则车辆的总驱动力由下式决定：其中，滚动阻力-在硬路面上行驶，由于橡胶履带的弹性迟滞形成的能量损失，相当于汽车轮在前进方向上遇到的一个阻力消耗了汽车的能量。G-汽车总重量（N）（600+140）10 =7400N；-坡度角，取度；f-滚动阻力系数，取0.013；空气阻力-根据空气动力学原理，汽车在行驶过程中，由于空气动力作用，在汽车行驶方向作用在汽车上的分力称为空气阻力。-空气阻力系数，取0.4；-平均车速（Km/h）；A-迎风面积；坡道阻力-上坡时车重力沿坡道方向的分力加速阻力 -质量增加系数，取1.2故车辆的总驱动力为：驱动轴转矩驱动功率输入功率（电动机输出功率）-机械传动系总效率；-离合器效率，取0.99；-齿轮传动效率，取0.96-轴承效率，取0.99；根据最高车速V=30km/h,驱动轮的最高转速根据和选择电动机：可选用襄樊特种电机有限公司生产的YTS系列的变频调速电动机，低速时（f50HZ时能输出恒功率特性，能与SPWM变频调速器相配套，构成交流变频调速系统。YTS系列电动机的转速功率等级与安装尺寸，机座中心高符合国际ISO标准，其对应数值与Y系列（IP44）三相异步电动机相一致，互换通用性强。故选用型号为YTS225M-4型的电动机，其额定功率为P=37kW,转速n=1500r/min2.2 履带的设计1）确定履带接地长度 （2-1）式中，p观光车的平均接地比压；/MPa；G观光车整机的重力；/N；B履带板宽度；/mm；L履带接地长度；/mm平均接地比压主要是根据底板岩石条件选取，对于遇水软化的底板，取较小值，对于底板较硬，遇水不软化的底板取较大值。在设计观光车时，推荐平均接地比压p0.14 MPa。观光车的整机质量为740kg，履带的宽度选择为130mm。根据公式（3-1），可以得出：，综合考虑本文观光车的结构，为了使观光车的机械结构及重心更加稳定，选择L较大，取L=2000mm。图2-1履带板2）选取履带板的节距选取履带板（如图2-1）的节距，整体式履带板基本尺寸应符合下表（2-1）的规定。表（2-1） 履带板基本尺寸 单位mm履带的最小牵引力应满足观光车在最大设计坡度上作业、爬坡和在水平路面上转弯等工况的要求，最大牵引力应小于在水平路面履带的附着力。一般情况下，履带转弯不与爬坡同时进行，而观光车在水平地面转弯时，单侧履带的牵引力为最大，故单侧履带的牵引力的计算以平地转弯时的牵引力为计算的依据。 （2-2）其中 （2-3）式中T1单侧履带行走机构的牵引力，kN；R1单侧履带对地面的滚动阻力，kN；f履带与地面之间滚动阻力因数，0.080.1；履带与地面之间的转向阻力因数，0.81.0；n观光车重心与履带行走机构接地形心的纵向偏心距离，mm；G1单侧履带行走机构承受的观光车的重力，kN。B左右两条履带的中心距，mm。f取0.1，由公式（2-3）：取0.9，n取940mm，B取1200,代入公式（2-2）：表2-2 附着系数数值根据单侧履带行走机构的牵引力心须大于或等于各阻力之和，但应小于或等于单侧履带与地面之间的附着力。，由表（3-2）得附着系数值选取0.7。符合。单侧履带输入功率为： （2-4）式中P单侧履带行走机构的输入功率，kW；V履带行走机构工作时的行走速度，ms；1履带链的传动效率。有支重轮时取089092，无支重轮时取071074；2驱动装置减速器的传动效率，。在最大速度的情况下计算，V=30km/h=8.3m/s，1取0.9，2取0.75，根据公式（3-4）：由前述，所选择的YTS225M-4型的电动机，其额定功率为P=37kW5.5kW*2=11kW，故所选电机符合要求。2.3 蓄电池的选择纯电动汽车的储能动力用的蓄电池（又称二次电池），主要是铅酸电池，已有150年历史。可算是人类历史上一个伟大的发明。电池的近代进步相当惊人，在电池的家族里，拥有镉镍电池、氢镍电池、钠硫电池、锂电池、锌空电池、硅盐电池、飞轮电池等几十种系列，这些产品的出现改善了它的应用广度与性能。但是尽管这么多的性能先进电池出现，要使纯电池的电动汽车商业化，却存在着许多差距，它面临着能量储备，使用寿命，比功率和成本低廉等关键技术问题。但有趣的是，经过一个多世纪之后，到1990年，最适用的电动汽车，仍然不少应用很原始的铅酸电池，这说明电池还要去挖掘它的潜能。考虑到成本与我所设计的电动车的实际性能，我决定使用铅酸电磁作为该电动车的动力源。电池的电压由电动机决定，容量由电动车的续行驶里程决定。因为电动机已经暂时定了下来，于是电池的电压也定了下来。那么下面就要根据电动车的续行驶里程来决定电池的容量。根据设计要求和已知条件，我所要设计的电动车的续行驶里程为100km，最高车速为30km/h。电机功率为37KW.。则电动车能够续行驶的时间为： 则电动车电池的容量应为: 从上面的计算可知，所选电池的容量至少为2543.75Ah，我选择的是内蒙古赤峰光宇蓄电池有限公司生产的GFM-2600型铅酸蓄电池，该电池的具体参数如下：额定电压：12V额定容量：2600Ah外型尺寸（mm）：长宽高=518357371总高（mm）：381重量：192Kg每个电池的电压为24V，电机的额定电压为220V，故需要10个这样的蓄电池来驱动电机。2.3 主减速器的设计本文所设计的履带式观光车采用电动机后置前轮驱动的方案，将电动机纵置。采用后置前驱的特点：1)前轮驱动越过障碍的能力高；2)由于采用履带式结构,采用前轮驱动较有利于履带机构进行转弯.3)主减速器与差速器分别安装在车辆的两端,机构紧凑，减小总体尺寸,有利于车辆行驶的平衡。4)驾驶员与电动机、离合器、变速器的位置较近，操作机构简单；5)前轮驱动相对于后轮驱动其前桥轴荷大，有明显的转向不足；6)前轮驱动并转向要采用等速万向节，其结构和制造工艺复杂；7)前桥负荷较后轴重，并且前轮又是转向轮，故前轮工作条件恶劣，由于采用履带结构延长了车辆前轮的寿命，旅游观光电动车车身较短，采用电机后置的结构，使满载时重心处于车辆的中部，更好地使整车受力均衡；主减速器是传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齿数少的锥齿轮带动齿数多的锥齿轮。对发动机纵置的汽车，由于汽车在各种道路上行使时，其驱动轮上要求必须具有一定的驱动力矩和转速，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器后，便可使主减速器前面的传动部件如万向节等所传递的扭矩减小，从而可使其尺寸及质量减小、操纵省力。为了减少外轮廓尺寸，主减速器中采用螺旋锥齿轮。因为螺旋锥齿轮不发生根切（齿轮加工中产生轮齿根部切薄现象，致使齿轮强度大大降低）的最小齿数比直齿轮的最小齿数少，使得螺旋锥齿轮在同样的传动比下主减速器结构较紧凑。此外，螺旋锥齿轮还具有运转平稳、噪声小等优点，汽车上获得广泛应用。螺旋锥齿轮传动的主、从动齿轮轴线垂直相交于一点，齿轮并不同时在全长上啮合，而是逐渐从一端连续平稳地转向另一端。另外，由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时捏合，所以它工作平稳、能承受较大的负荷、制造也简单。为保证齿轮副的正确啮合，必须将支承轴承预紧，提高支承刚度，增大壳体刚度。主动锥齿轮和从动锥齿轮均采用悬臂式支撑方案。为了满足不同的使用要求，主减速器的结构形式也是不同的。按参加减速传动的齿轮副数目分，有单级式主减速器和双级式主减速器、双速主减速器、双级减速配以轮边减速器等。双级式主减速器应用于大传动比的中、重型汽车上，若其第二级减速器齿轮有两副，并分置于两侧车轮附近，实际上成为独立部件，则称轮边减速器。单级式主减速器应用于轿车和一般轻、中型载货汽车。单级主减速器由一对圆锥齿轮组成，具有结构简单、质量小、成本低、使用简单等优点。所以本设计采用单级减速器。传动比 “格里森”制锥齿轮提供了三种计算载荷的方法：按发动机最大转矩和最低档传动比确定从动锥齿轮的。此方法仅限于汽车载荷的计算对电动汽车不适用，所以不用此方法计算。按驱动轮打滑转矩确定为满载状态下一个驱动桥上的静载荷，；为汽车最大加速度时后轴负载荷转移系数，取1.3；为轮胎与路面间的附着系数，取0.85；为传动比；为主传动效率，取0.97；按日常行驶平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩为满载时总重量；为道路滚动阻力系数，取0.13；平均爬坡能力系数，取0.08；为汽车性能系数，取0；N为驱动桥数，n=1；当计算锥齿轮的最大应力时，计算转矩当计算锥齿轮的疲劳寿命时，主动锥齿轮的计算转矩确定主减速器锥齿轮基本参数：主、从动锥齿轮齿数和主、从动齿轮齿数的选取要遵循以下原则：为了磨合均匀，、之间避免有公约数；为了得到理想的齿面重合度和高的齿轮弯曲强度，主、从动齿轮齿数和应不少于40；为了啮合平稳、噪声小和具有高的轮齿弯曲强度，对于轿车，一般不少于9；对于货车一般不是少于6；当主传动比较大时，尽量使取得少些，以便得到满意的离地间隙。当时，可取最小值并等于5，但为了啮合平稳并提高疲劳强度常大于5；当较小时，为3.55，可取712.对于不同的主传动比，和应有适当的搭配3。结合汽车设计课程设计指导书教材中表6-4、6-5初步选取为10，+=10+67=7740，合理确定齿端模数和从动锥齿轮大端分度圆直径对于单级减速器，对驱动桥壳尺寸有影响，大将影响桥壳离地间隙，小则影响跨置式主动齿轮前段支撑座的安装空间和差速器的安装。可根据经验公式初选为从动锥齿轮大端分度圆直径，mm;为直径系数，取15；为从动锥齿轮的计算转矩，；同时还应该满足主动锥齿轮大端模数为了啮合平稳和满足强度要求可将模数值取得稍大些，则，主、从动锥齿轮齿面宽和锥齿轮齿面过宽并不能增大齿轮的强度和寿命，反而会导致应锥齿轮轮齿小端齿沟变窄引起的切削刀头顶面宽过窄及刀尖圆角过小。这样不但减小齿根圆角半径，加大了应力集中，还降低了道具使用寿命。此外，在安装时有位置偏差或由于制造、热处理变形等原因，使齿轮工作时载荷集中于轮齿小端，会引起轮齿小端过早损坏和疲劳损伤。另外，齿面过宽也会引起装配空间的减小。但是齿面过窄，轮齿表面的耐磨性会降低4。一般地，从动锥齿轮齿面宽推荐,但同时也满足，综合考虑取；一般比大10%，即，圆整为38mm.中点螺旋角沿齿宽是变化的，轮齿大端螺旋角最大，轮齿小端螺旋角最小，弧齿锥齿轮副中点螺旋角是相等的。选择时，应考虑它对齿面重合度、轮齿强度和轴向力大小的影响。越大、也越大，同时啮合的齿数越多，传动就越平稳，噪声越低，而且轮齿的强度越高。初步选定为35从锥齿轮锥顶看，齿形从中心线上半部向左倾斜为左旋，向右倾斜为右旋。主、从动锥齿轮的螺旋方向是相反的。当电动机正转时，应时主动齿轮的轴向力离开锥顶方向，这样可以使主、从动齿轮有分离的趋势，否则会导致齿轮卡死而损坏。当电动机逆时针旋转时主动锥齿轮为左旋，从动锥齿轮为右旋。法向压力角大一些可以增加轮齿强度，减少齿轮不发生根切的最少齿数。但相对于小尺寸的齿轮，压力角大易使齿顶变尖及刀尖宽度过小，并使齿轮端面重合度下降。因此，对于轻负荷工作的齿轮一般采用小压力角，可使齿轮运转平稳，噪声低。对于弧齿锥齿轮轻型车辆选用1430或16，初步选用16。表3-1“格里森”制螺旋锥齿轮的几何尺寸项目计算公式结果主动锥齿轮齿数10从动锥齿轮齿数67传动比6.7端面模数m3.5齿面宽38mm34mm工作齿高5.6mm全齿高6.309mm中点螺旋角35法向压力角16轴交角90节圆直径35mm235mm节锥角8.581.5节锥距118.4mm周节11mm齿顶高4.3mm1.3mm齿根高1.958mm4.958mm主减速器锥齿轮的工作条件非常恶劣，具有载荷大、作用时间长、变化多、有冲击等特点6。其损坏形式主要有轮齿根部弯曲折断、齿面疲劳点蚀、擦伤和磨损等。是传动系中的薄弱环节。所以锥齿轮的材料可以选择合金材料制造，本文选择渗碳合金钢，20GrMnTi.此外，为改善新齿轮的磨合，防止其在运行初期出现早期的磨损、擦伤、胶合、或咬死，锥齿轮在热处理经加工后，作厚度为0.0050.020mm的磷化处理或镀铜、镀锡处理。对齿面进行喷丸处理，可提高25%的齿轮寿命。3 传动系统的设计与选择3.1 链传动的设计由于观光车电动机后置，电机的动力通过减速机减速后再经过变速器传递到汽车底盘传动轴上，由于本文所设计的观光车行驶速度不高，因而可以采用链传动方式传动。根据最大工作载荷及安全系数计算链条的破坏载荷，以来选择链条，需满足，其中：破坏载荷（N）链条最大工作载荷（N）S安全系数（按手册2-8.1-75选取）选择片式关节链中的传动用短节距精密滚子链，其结构特点是：由外链节和内链节铰接而成。销轴和外链板、套筒和内链板为静配合；销轴和套筒为动配合；磙子空套在套筒上，可以自由转动，以减少啮合时的摩擦和和磨损，并可以缓和冲击，故选择单排短节距滚子链。根据链传动设计计算标准GB/T1815002000，结合观光车结构设计特点及尺寸，链传动自变速箱传递功率为37kW，初选小链轮齿数取=38传动比i=1，则大链轮齿数 =i=138=38取38由于电动机运行平稳，承受中等冲击，因此查机械设计手册选取工况系数KA=1.3，选用三排滚子链传动，其计算功率为：kW根据观光车的机构，初选中心距a0=720mm，取a0=30p，则链节数： 根据机械设计手册查得：KZ=1.34KL=1.09Kp=1.3所需传递的额定功率为： 根据机械设计手册图6-7选择滚子链型号为16A，链节距为p=25.4mm，链长：中心距：550mm符合要求；中心距的调整量一般应大于2p即：实际安装中心距链速：工作拉力：工作平稳条件下，取压轴力系数KQ=1.2轴上的压力：根据链速及链节距p=25.4mm，选择油浴或飞溅润滑方式。链轮齿数传动机构中链轮齿数；查机械设计手册2表14.2-2，配用链条的节距、滚子外径、排距配用链条的节距P=25.4mm分度圆直径d链轮材料选用45钢，经淬火，回火处理，齿面硬度在4050HRC之间，应用范围：无剧烈冲击震动和要求而耐磨损的主、从动链轮，根据实际情况选材符合要求。中等尺寸的链轮除表1402-19，表14.2-21所列的整体式结构外，也可做成板式齿圈的焊接结构或装配结构，轮辐剖面可用椭圆形或十字形，可参考铸造齿轮结构。轮毂厚度hh=，式中，常数：d150k3.24.86.49.5轮毂长度，故轮毂直径，见表14.2-113.2 差速器的设计差速器7是驱动桥上的主要原件。由于车辆在转弯时的运动轨迹是圆弧，如果车辆向左转弯，圆弧中心点在左侧，在相同的时间里，右侧车轮走的弧线要比左侧车轮长，为了平衡这个差异，就要左边的轮子慢一点，右侧的轮子快一点，用不同的转速弥补距离的差异，所以必须使用差速器。它的作用是就是在向两边半轴传递动力的同时，允许两边半轴以不同的转速旋转，满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶，减少轮胎与地面间的摩擦。差速器由行星齿轮，行星架（差速器壳），半轴齿轮等零件组成。经减速器传递的动力经半轴传到差速器，直接驱动行星架，再由行星轮带动左、右两条半轴，分别驱动左、右车轮。差速器齿轮及半轴齿轮均采用直齿锥齿轮7。行星齿轮数n,n=2行星齿轮球面半径式中：为行星齿轮球面半径系数，取；初步确定节锥距如果取较大的模数轮齿具有较高的强度但是会加大尺寸，所以要求行星齿轮的齿数应取的少一些，但一般不少于10；半轴齿轮齿数在1425之间选取8。此外半轴齿轮与行星齿轮齿数比在1.52的范围内。为了使2个行星齿轮同时与2个半轴齿轮啮合，2半轴齿轮齿数和必须能被行星齿轮齿数整除，否则差速器不能装配。初步选定。行星齿轮和半轴齿轮节锥角及模数m=26.6=63.4锥齿轮大端端面模数m为选取压力角取2230，齿高系数为0.8的齿形行星齿轮轴直径与行星齿轮安装孔直径相同，行星齿轮在轴上的支撑长度也就是行星齿轮安装孔的深度9。行星齿轮轴直径d为为差速器壳传递的转矩；N为行星齿轮数，n=2;为行星齿轮支撑面中点至锥顶的距离，mm，约为半轴齿齿宽中点处平均直径的一半，而半轴齿轮齿宽中点处平均直径约为即，为支撑面需要挤压应力，取=98MPa；，圆整为10mm;行星齿轮在轴上的支撑长度L为mm。差速器齿轮与主减速器齿轮一样，基本上都是用渗碳合金钢制造，可用于制造差速器齿轮的材料为20GrMnTi、20CrMnMo、22GrMnMo和20GrMo10。表4-1差速器齿轮几何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m2齿面宽3.2mm工作齿高5.6mm全齿高4.1mm法向压力角2230轴交角90节圆直径30mm60mm节锥角22.663.4节锥距33.4mm周节6.2832mm齿顶高2.15mm1.05mm齿根高1.426mm2.526mm径向间隙0.9齿根角面锥角根锥角齿侧间隙0.053.3 半轴的设计半轴根据其车轮端的支撑方式不同，可分为半浮式、3/4浮式和全浮式11。因为半浮式和3/4浮式的半轴都要承受车轮反力所引起的力和力矩。2座观光电动车采用全浮式半轴，可减少半轴所承受的力和力矩。半轴主要承受的载荷情况如下：1、纵向力(驱动力或制动力)最大时，最大值为()，侧向力2、侧向力最大时，其最大值为(车辆在侧滑)，侧滑时轮胎与地面的侧向力系数，没有纵向力作用3、车辆通过不平整路面时，垂向力最大，纵向力和侧向力都为0.由于车轮受纵向力和侧向力的大小受车轮与地面最大附着力限制，所以两个方向力的最大值不会同时出现12。半轴计算转矩杆部直径d半轴的杆部直径应小于或等于半轴的花键底径，以便使半轴各部分达到基本等强度。半轴的破坏形式大多是扭转疲劳损坏，所以在结构设计时应尽量增大各过度部分的圆角半径，尤其是凸缘与杆部，花键与杆部的过度部分以减少应力集中。此外半轴杆部的强度储备应低于驱动桥其他传力零件的强度储备，使半轴起一个“熔丝”的作用。半轴的扭转切应力半轴的扭转角度G为材料的剪切弹性模量，合金钢G=79.38GPa;将d调整为26mm，此时=5.6，合理。3.4 制动系统的设计制动系统的功用是使汽车以适当的减速度降速行驶至停车，在下坡行驶时保持适当的稳定车速，使汽车可靠的停在原地坡道上。制动系包括行车制动装置和驻车制动装置13。设计制动系时应满足以下要求：1、足够的制动能力，用一定的制动初速度下的制动减速度和制动距离两项指标评定。我国一般要求制动减速度j不小于0.6g()。一般在水平干燥的沥青、混凝土路面上以初速度30Km/h制动时，制动距离应保证对轻型货车和轿车不大于7m，中型货车不大于8m，重型货车不大于12m。2、工作可靠，行车制动至少有两套独立的驱动制动器的管路。其中一套管路失效时，另一套完整的管路应保证汽车制动能力不低于没有失效时规定值的30%。3、用任何速度制动时，汽车都不应当丧失操作性和方向稳定性。4、防止水和污泥进入制动器工作表面。5、要求制动系统的热稳定好。6、操作轻便，并具有良好的随动性。7、制动时制动系产生的噪声尽可能小，同时力求减少散发出对人体有害的石棉纤维等物质，以减少公害。8、作用滞后性应尽可能短。作用滞后性是指制动反应时间，以制动踏板开始动作至达到给定的制动效能所需的时间来评价。对于反应时间较长的气制动车辆，要求不得高于0.6s。9、摩擦衬片应有较高的寿命。10、摩擦副磨损后，应有消除因磨损而产生间隙的机构，且调整间隙工作容易，最好设置自动调整间隙机构。11、汽车制动系统应具有报警装置，以便及时发现制动系统故障。制动装置包括制动器和制动驱动机构。行车制动是用脚踩下制动踏板时操纵车轮制动器，且具有专门的中央制动器或利用车轮制动器进行制动14。制动器有摩擦式、液力式和电磁式等几种，本设计采用液力式钳盘式制动器。钳盘式制动器的摩擦力产生于同车轮固定部位相连的部件与一个或几个制动盘两端面之间。其中摩擦材料仅能覆盖制动盘工作表面的一小部分。钳盘式制动器的固定元件是两块带有摩擦衬片的制动块，制动块装在制动钳体内，制动钳通过螺栓固定在转向节或桥壳上。两制动块之间装有作为旋转元件的制动盘。制动盘以螺栓固定在轮毂上。制动块的摩擦衬片与制动盘接触面积很小，在盘上所占的中心角一般仅为3050，称为点盘式制动器。其结构较简单、质量小、散热性好且借助于制动盘的离心力作用易将泥水、污物等甩掉，维修也方便，但因摩擦衬块的面积较小，制动时其单位压力很高，摩擦面的温度较高，对摩擦材料要求较高。盘式制动器又分为固定钳盘式和浮动钳盘式。固定钳盘式为制动钳固定在制动盘两侧，且在两侧均有加压机构。固定钳盘式制动器有如下优点：除活塞和制动块以外无其他滑动件，易于保证钳的刚度；结构及制造工艺与一般的制动轮缸相差不多；容易实现从鼓式到盘式的改型；能适应不同回路驱动系统的要求。但也有缺点：至少有两个液压缸分置于制动盘两侧，因而必须用跨越制动盘的内部油道或外部油管来连通。这样一方面使制动器的径向和轴向尺寸加大，增加了在汽车上的布置难度；另一方面增加了受热机会，使制动液温度过高而汽化。固定钳盘式制动器兼作驻车制动器，必须在主制动钳上另外附装一套供驻车制动用的辅助制动钳。由于这些确定，固定钳盘式制动器很难适应现代车辆的要求，所以我们采用浮动钳盘式制动器15。浮动钳盘式制动器仅在制动盘一侧设有加压机构的制动钳，借助本身的浮动，而在制动盘的另一侧产生压紧力。浮动钳盘式制动器的优点如下，仅在盘的内侧有液压缸，故轴向尺寸小，制动器能更进一步靠近轮毂；没有跨越制动盘的油道或油管，并且液压缸冷却条件好，所以制动液汽化的可能性小、成本低、浮动钳的制动块可兼作驻车制动。盘式制动器主要结构参数1、制动盘直径D制动盘直径D应尽可能取大些，可使制动盘有效半径增加，降低制动钳的夹紧力，减少衬块的单位压力和工作温度16。但由于受轮辋的限制，制动盘的直径通常取轮辋直径的70%79%。这里取D=120mm.2、制动盘厚度h制动盘厚度h对制动盘质量和工作时的温升有很大的影响。为了减少质量，制动盘厚度不宜取得太大；为了降低温度，制动盘厚度有不宜取得过小。制动盘可以做成实心的，为了更好的散热通风可以再制动盘上铸出通风孔道。综上所诉，制动盘厚度取h=20mm。3、摩擦衬块外半径和内半径摩擦衬块外半径和内半径的比值不大于1.5.若比值偏大，摩擦衬片工作时衬块的外缘与内侧圆周相差较多，磨损不均匀，接触面积减少17。导致制动力矩变大。这里=143mm，=200mm。4、摩擦衬块面积A对于摩擦衬块面积A的计算，根据制动块单位面积占有的汽车质量设单位面积占有汽车质量为，设衬块在制动盘上所占的中心角为40由推出=143mm，=200mm制动系统主要参数确定：轴距L=2500mm;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：前轴负荷后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;地面制动力，即地面作用于车轮上的力制动器制动力，即在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的力。的大小取决于制动器的结构形式、尺寸、摩擦副的摩擦系数及车轮的有效半径等因素，并与制动踏板的力成正比。总制动器制动力与前后轴车轮制动器制动力和的关系制动器制动力地面制动力的方向相反，当车轮角速度时，大小亦相等。制动器制动力地面制动力达到车轮与地面间的附着力时18，由于受着附着条件的限制在达到值后就不再增大，此时前后车轮均被抱死（车轮角速度）并在地面上滑移。而制动器制动力由于踏板力的增大使摩擦力矩增大而继续上升（见下图）。图6-1地面制动力与制动器制动力的关系车轮与路面间总的附着力等于前后轴车轮附着力、之和式中：q为制动强度，亦称比减速度或比制动力，在前后车轮均被抱死时，。这时前后轴车轮的制动器制动力、即是理想最大的制动力，此时当汽车各车轮制动器的制动力足够时，根据汽车前、后轴的轴荷分配，前、后车轮制动器制动力的分配、道路附着系数和坡度情况等，制动过程可能出现的情况有如下三种19：1) 前轮先抱死拖滑，然后后轮再抱死拖滑；2) 后轮先抱死拖滑，然后前轮再抱死拖滑；3) 前、后车轮同时抱死拖滑。在以上三种情况中，显然是前、后轮同时抱死拖滑时附着条件利用最好。当前后车轮同时抱死时，此时的前后轴车轮的制动器制动力和是理想的前后轮制动器制动力，并且是轮胎与地面间附着系数的函数。如果汽车前、后制动器的制动力能按曲线（如下图）的规律分配，则能保证汽车在任何附着系数的路面上制动时，都能使前后车轮制动时前后车轮同时抱死，对附着条件的利用、制动时汽车的方向稳定性较为有利。大多数车辆的前后制动力之比为一定值，并以前制动器制动力与汽车总制动器制动力之比来表示分配比例，称为汽车制动器制动力分配系数20图中线与曲线交点处的附着系数为同步附着系数，它是汽车制动性能的一个重要参数，由汽车结构决定，对于前、后制动器制动力为固定比值的汽车，只有在附着系数等于同步附着系数的路面上，前、后车轮制动器才会同时抱死。当汽车在不同值的路面制动时有以下情况：当,线位于曲线上方，制动时后轮先抱死，这时容易发生后轴侧滑使汽车失去方向稳定性；当=,制动时前、后车轮同时抱死，是一种稳定工况，但使汽车丧失转向能力。图6-2制动力载荷分配系数本设计属于第二种工况。汽车制动时汽车总的地面制动应该等于汽车总质量和制动减速度的乘积，即式中：为制动减速度；m为汽车质量；g为重力加速度；G为汽车质量；q为制动强度。附着系数利用率表示附着条件的利用情况，他的定义为汽车在不同值的路面制动的制动强度和附着系数利用率汽车在不同值的路面制动时可能有三种情况，其最大的制动力不同，所以在这三种情况下制动强度q和附着系数利用率也不同。当时，可能得到的最大制动力取决于前轮刚刚首先抱死的条件，此时，则总制动力、制动强度q和附着系数利用率分别为当时，可能得到的最大制动力取决于后轮刚刚首先抱死的条件，此时，则总制动力、制动强度q和附着系数利用率分别为本设计属于此种工况则总制动力、制动强度和附着系数利用率当时，前后车轮均被抱死，此时,则总制动力、制动强度q和附着系数利用率分别q=，=1此时附着利用率最高。为保证汽车制动时的方向稳定性和有足够的附着系数利用率，联合国欧洲经济委员会汽车制动法规规定，在各种载荷情况下，轿车的制动速度在0.15q0.8,其他汽车的制动强度在0.15q0.3时,前轮均应首先抱死；在车轮均为首先抱死的情况下，0.20.8时，必须满足q。为了保证汽车有良好的制动效能和稳定性，应合理的确定前、后轮制动器的制动矩，以保证汽车有良好的制动效能和稳定性。对于选取较大值的汽车，这类车辆经常行驶在良好道路上，车速较高，后轮制动抱死失去稳定而出现甩尾的危险性较前一类汽车大得多。因此应从保证汽车制动时的稳定性出发，来确定各轴的最大制动力矩。当时，相应的极限制动强度q,故所需的后轴和前轴的最大制动力矩为式中：为该车的所能遇到的最大附着系数。制动器的主要结构包括制动盘、制动钳、制动块等。制动盘一般由摩擦性能良好的珠光体灰铸铁制成，为了保证有足够的强度和耐磨性能，其牌号不低于HT250。用于钳盘式制动器的制动盘结构形状为礼帽形，其圆柱部分长度取决于布置尺寸。为了改善冷却条件，制动盘上可以铸出圆孔可大大改善散热条件，增加散热面积，但是会加大制动盘整体厚度，本设计制动盘厚度为20mm。制动盘工作面的加工精度应达到以下要求：平面度允差为0.012mm，表面粗糙度为，两摩擦表面的平行度不应大于0.05mm，制动盘端面圆跳动不应大于0.03mm。制动钳可由可锻铸铁或球墨铸铁制造，也可用轻合金制造，可做成整体的也可做成两半由螺栓连接。本设计采用后一种方式制造。其外缘留有缺口，以便不用拆下制动钳便可检查或更换制动块。制动钳体应有高的强度和刚度。一般多在前提中加工出制动油缸，也有将单独制造的油缸嵌入钳体中。本设计采用后一种方式。活塞由铸造合金或钢制造。为了提高耐磨性能，活塞的工作表面进行镀铬处理。此外，制动钳体的安装位置可以在车轴之后或之前。制动钳位于车轴之后能使制动时轮毂轴承的合成载荷小；制动钳位于轴前可避免轮胎向前内甩溅泥污。本设计采用安装位置为轴前。制动块又背板和摩擦衬块构成，两者直接压嵌或铆接在一起。衬块多为扇形面，也有矩形或正方形或长圆形的。活塞应尽可能多的压住制动块，以免衬块发生卷角而引起尖叫声。由于单位压力和工作温度等高等原因，摩擦衬块的磨损较快，因此其厚度较大。总结通过三个月的努力，我完成了2座观光电动车的设计。其主要内容包括电动机的选择、减速器、差速器和制动器的设计。采用固定速比的减速器，可减少机械传动装置的质量，缩小其体积。由电动机，固定速比减速器和差速器组成电力驱动系统。其能量传递顺序为：蓄电池功率转换器电动机离合器减速器万向节差速器半轴车轮。汽车已成为当今人类社会不可缺少的工具，是城市居民日常生活的一部分，他可以拉动3.27倍的相关产业和解决10%左右的社会总劳动力的就业之一。汽车与人民的紧密度越来越紧，他对人类社会进步产生着巨大的推动作用，世界上汽车保有量也与日俱增。但是汽车的飞速发展和数量的日益增多给人类带来了麻烦，尤其是影响人类可持续发展的环境污染的问题和出现能源短缺问题。所以电动车的发展是必要的。由于旅游观光车车身较长，坐上乘客后整体质量分布均匀，为了便于乘客上下车，应尽量将底盘降低，也能够使车运行时更平稳，所以采用发动机前置前轮驱动（FF），使前轮兼有转向和驱动两种功能，前置前驱会使整车质量重心向前移，能够有效抵制乘客坐入车后的重心后移现象，也就保证了车辆在较高速度行驶和转弯过程中的安全性。虽然前轮前驱会加剧轮胎的磨损，但综合旅游观光车的需求来看，由于省去了传动轴更有效地降低了底盘的高度，以及结构紧凑为后部省下了更多的空间。也会使车辆的操纵稳定性提高。但是在车辆上坡时会使重心后移前轮附着力变小易打滑。下坡时前轮负荷过大易翻车，但是旅游观光车多应用在公园，步行街等道路平坦的场所，所以前轮前驱的这些缺点不会影响电动车的运行。致谢经过三个月的努力，在指导老师的辛勤指导和同学们的热心帮助下我完成了我的毕业设计及毕业论文，在此期间我学到了很多东西。在此特别感谢知道老师朱永刚老师和畅静文老师的辛勤指导。毕业设计给了我一个锻炼自己的平台，在做毕业设计的同时我学会了独立思考，考虑问题要全面；学会了运用图书馆和网络搜集资料。当然毕业设计也是一次实践，将所学理论知识应用于实践，学至于用。书本上的一些理论知识只有通过实践才能更好的取理解和掌握。毕业设计基本上综合了大学所学的所有课程，特别是一些基础理论知识。我的课程题目是旅游观光电动车的设计，里面包含了减速器的设计，其中包括齿轮设计和校核、轴的设计和校核、轴承的选取和寿命计算；差速器设计包含了差速原理及轮系的计算，既有直齿锥齿轮的设计又有弧齿锥齿轮的设计，填补了大学对主齿轮知识的空缺；电动机的选择包含了受力分析、力矩计算、及电动机类型及应用范围；制动系统包含了液压控制的知识，及其简单缸体的工作原理及设计，制动踏板是一个典型的机构，制动踏板的设计涵盖了机械原理中机构的大部分知识。除此之外，设计过程中需要计算机辅助设计，和电子文稿，提高了自己运用计算机的能力和动手能力。通过此次毕业设计我成长了很多。毕业设计的完成离不开指导老师的辛勤指导和同学们的热心帮助。当我们设计过程中遇到问题时，指导老师会放下手里的工作第一时间为我们辅导，当我们遇到困难时及时帮我们解决，当我们需要时帮我们搜集资料，无怨无悔。在此在此感谢指导老师的热心帮助。参考文献1邹国棠.