【電動(dòng)公交車底盤的設(shè)計(jì)計(jì)算案例4200字】

電動(dòng)公交車底盤的設(shè)計(jì)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u4840電動(dòng)公交車底盤的設(shè)計(jì)計(jì)算案例 167791.1行駛系統(tǒng)的布置 19111.1.1車架的設(shè)計(jì) 1155821.1.2懸架與車橋的選擇 460161.2傳動(dòng)系統(tǒng)的布置 718871.3制動(dòng)系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的布置 91.1行駛系統(tǒng)的布置1.1.1車架的設(shè)計(jì)車架是公交車的主要受力部件之一。公共車的所有零件或總成都需要由它支撐和固定。此外，車架還需要承受各種荷載，緩沖車輪的沖擊，以保證行車的安全性和穩(wěn)定性。由于汽車偶爾難免會(huì)發(fā)生碰撞，車架應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證電動(dòng)機(jī)，變速器等部件的相對(duì)位置盡量保持原樣，以防公交車發(fā)生事故。汽車車架結(jié)構(gòu)可分為三種類型：直梁式車架，三段式車架和桁架式車架。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，剛度高，強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。另外，母線連接中有焊接，鉚接和螺栓連接。焊接技術(shù)以其結(jié)構(gòu)輕，連接靈活，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代公交車中得到了廣泛的應(yīng)用。綜上所述，本次設(shè)計(jì)決定采用三段式車架，材料為Q345的150×100mm方鋼，與車身采用焊接的連接方式。另外，車架的連接板材料選用Q235A，厚度在之間選取。（1）車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參照市面上已有的同類車型以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，本次車架寬度確定為1000mm。電動(dòng)機(jī)固定支撐，采用U型鍵固定在車架橫梁上，其固定位置分別如圖3-1所示。圖3-1電動(dòng)機(jī)的固定位置為提高框架的用壽命，應(yīng)在縱橫梁連接處增設(shè)三角形增強(qiáng)板，以提升框架的強(qiáng)度。如果由于構(gòu)造原因，載荷集中處沒有橫梁，應(yīng)在附近提高橫梁，以滿足強(qiáng)度條件。三角形加強(qiáng)板如圖3-2所示。圖3-2三角形加強(qiáng)板（2）車架彎曲強(qiáng)度校核車架支撐著各個(gè)部件總成和車身，各個(gè)部件總成和車身則對(duì)車架施加縱向載荷，因此車架時(shí)刻都在發(fā)生縱向彎曲變形，所以要對(duì)縱梁的彎曲強(qiáng)度進(jìn)行校核[11]。計(jì)算前先假設(shè)縱梁是一根在軸上的簡(jiǎn)易梁，并且所有力的作用點(diǎn)都在縱梁截面的中性軸上。滿載時(shí)載荷以每根縱梁均布在左右梁上，受載情況大致如圖3-4所示。圖3-4縱梁受載假設(shè)圖（3-1）式中：————；———；———最大彎矩。由式（3-1）計(jì)算得縱梁上的最大彎矩本次設(shè)計(jì)的縱向梁選用20號(hào)槽鋼，其截面尺寸是，且縱向梁截面系數(shù)。（3-2）根據(jù)公式（3-2）求出彎曲強(qiáng)度。根據(jù)前文所說，本次車架材料選用屈服強(qiáng)度為的無(wú)縫鋼管，并且在實(shí)際應(yīng)用過程中，汽車車架的橫梁，增強(qiáng)板，各支撐板和支撐桿將共同承受力和轉(zhuǎn)矩，而不僅僅是縱梁作為車架上所有受力的支承點(diǎn)，因此本文設(shè)計(jì)的公交車車架足以滿足強(qiáng)度條件。綜上所述，本次設(shè)計(jì)的公交車車架如圖3-5所示。圖3-5車架三維圖1.1.2懸架與車橋的選擇（1）懸架車懸掛是將車架和車軸彈性連起來(lái)的裝置。它一般由彈性元件，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，減震器等配件構(gòu)成。其主要任務(wù)是緩解路面不平對(duì)車架的影響，從而提升乘坐舒適性。懸掛是車的重要總成。它將車架和車輪彈性連起床，這關(guān)系到汽車的性能。從外觀上看，汽車懸掛是一種難以滿足完美要求的汽車總成。這是因?yàn)閼覓觳粌H滿足了舒適性的要求，同時(shí)也滿足了操控穩(wěn)定性的要求。這兩個(gè)框架只是由桿，圓柱體和彈簧組成，但不要認(rèn)為這很簡(jiǎn)單。相反，他們是相對(duì)的。比如要達(dá)到良好的舒適性，就必須大大緩沖汽車的振動(dòng)，這樣彈簧的設(shè)計(jì)就應(yīng)該更加柔和。但如果彈簧松軟，很容易使汽車剎車“點(diǎn)頭”而加速“抬頭”，產(chǎn)生嚴(yán)重左右側(cè)傾的不良傾向，不利于汽車轉(zhuǎn)向，也容易造成汽車操縱不穩(wěn)。鋼板彈簧是車懸掛中應(yīng)用最廣泛的彈性元件之一。它是一種強(qiáng)度近似相同的彈性梁，由若干等寬不等長(zhǎng)的合金彈簧板（厚度能相等也能不等）構(gòu)成。當(dāng)鋼板彈簧區(qū)域裝在車輛懸架中且垂直載荷為正時(shí)，所有彈簧都會(huì)變形并趨于拱起。此時(shí)，車軸和車架非常接近。當(dāng)軸與框架相距較遠(yuǎn)時(shí)，鋼板彈簧豎向荷載的變形會(huì)逐漸減小，有時(shí)甚至?xí)l(fā)生逆轉(zhuǎn)。為改善主輥耳的受力狀況，第二件的末端往往彎曲成一個(gè)滾耳，并包裹在主滾耳外，這就是包耳。為使每一個(gè)工件在彈性變形過程中相對(duì)滑動(dòng)，主輥耳與第二包耳之間有很大的差距。在一些懸架系統(tǒng)中，鋼板彈簧的兩端不是做成滾動(dòng)的耳朵，而是通過其他支撐物如橡膠墊連起床的。平板長(zhǎng)方形鋼板彎曲，底盤由若干疊置彈簧組成。一端用銷釘安裝在吊架上，另一端用吊耳與橫梁連接，使彈簧伸長(zhǎng)。鋼板彈簧懸掛可以分為許多板泉和幾個(gè)鋼板彈簧懸掛。由于客流量小，負(fù)荷輕，布局空間有限。因此，本次設(shè)計(jì)的前后懸架采用較少的鋼板彈簧，具有板應(yīng)力相等，摩擦小的特征，減輕了車輛重量，滿足了車輛輕量化的趨勢(shì)，增加了車輛的乘坐舒適性和駕駛舒適性，降低了噪聲。圖3-7所示懸架零件圖3-7懸架零件（2）車橋由于本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)是基于鋼板彈簧懸掛，所以汽車的前后軸是與鋼板彈簧懸掛結(jié)合用的。前橋是轉(zhuǎn)向橋，后橋是驅(qū)動(dòng)橋。轉(zhuǎn)向橋是指承擔(dān)轉(zhuǎn)向任務(wù)的車軸。一般來(lái)說，汽車的前橋是轉(zhuǎn)向橋。四輪轉(zhuǎn)向車輛的前軸和后軸是轉(zhuǎn)向軸。它利用車軸上的轉(zhuǎn)向節(jié)使兩端車輪偏轉(zhuǎn)一定角度，從而實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。一起，它還承受著車的垂直載荷，側(cè)向力和制動(dòng)力。對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)的汽車和全輪驅(qū)動(dòng)汽車，前橋不僅要轉(zhuǎn)動(dòng)，而且要傳遞動(dòng)力，所以叫轉(zhuǎn)向。對(duì)于普通后輪驅(qū)動(dòng)車輛，前橋不傳遞動(dòng)力，而是承擔(dān)轉(zhuǎn)向任務(wù)。它不僅是一個(gè)轉(zhuǎn)向軸，也是一個(gè)從動(dòng)軸。這個(gè)轉(zhuǎn)向軸，使用非獨(dú)立懸架，是一個(gè)整體軸。獨(dú)立懸架，是一個(gè)斷開的車軸。整體式轉(zhuǎn)向橋一般采用工字鋼或管梁。中間部分向下彎曲，以配合發(fā)動(dòng)機(jī)的布置，降低汽車的質(zhì)心。主銷和轉(zhuǎn)向節(jié)安裝在兩端。使用鋼板彈簧懸架。載重汽車的大多數(shù)轉(zhuǎn)向軸都采用這種結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)中使用的車軸如圖3，9（a）所示。驅(qū)動(dòng)橋一般由公共公交車，差速器，輪子驅(qū)動(dòng)和殼體構(gòu)成。其功能是將來(lái)自萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的動(dòng)力彎曲90度以上，改變傳力方向，降低主減速器的轉(zhuǎn)速，增加扭矩，并通過差速器將其分配給左右半軸和驅(qū)動(dòng)輪。驅(qū)動(dòng)橋在動(dòng)力傳動(dòng)系的盡頭。它的基本功能是將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩從萬(wàn)向傳動(dòng)裝置通過主減速器，差速器，半軸等傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上，從而在外輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)降低轉(zhuǎn)速，增加扭矩。橋殼和車輪實(shí)現(xiàn)了載荷和力的傳遞。驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系統(tǒng)的末端，它不僅能將改變傳動(dòng)方向的傳動(dòng)裝置產(chǎn)生的扭矩和速度傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上，還能參與承受道路和車架之間各個(gè)方向的力，還有制動(dòng)力矩。驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)應(yīng)該保證它在各種速度和載荷下都有較高的傳動(dòng)效率，同時(shí)還要有足夠的強(qiáng)度，剛度和必要的剛度，并盡量減少質(zhì)量，特別是簧下質(zhì)量，以提高車輛的乘坐舒適性。因?yàn)殡姍C(jī)是后置后驅(qū)的，所以它和后輪相連如圖3-9（b）所示。（a）（b）圖3-9車橋（a）轉(zhuǎn)向橋（b）驅(qū)動(dòng)橋1.2傳動(dòng)系統(tǒng)的布置公交車能夠保持一定速度行駛，離不開傳動(dòng)系統(tǒng)，它的功能是通過傳動(dòng)裝置將電機(jī)的動(dòng)力傳遞給車輪。在普通純電動(dòng)車中，有兩種布置方式，一種是帶變速器，另一種是不帶變速器和離合器。其中，第二種布置對(duì)電動(dòng)機(jī)的性能要求較高，而帶傳動(dòng)的布置屬于常規(guī)布置。其優(yōu)點(diǎn)是能提高電車剛起步時(shí)的扭矩，從而增加車輛的爬坡性能和加速性能。因此，傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與傳動(dòng)布局有關(guān)。變速器由于本設(shè)計(jì)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，只要改變施加在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)上的電流和電壓力，就能改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到控制車速的目的。因此，液力變矩器和主減速器的傳統(tǒng)巴士是不用的，只有一級(jí)變速箱。其傳動(dòng)比的確定如下。輪胎滾動(dòng)半徑計(jì)算：==364.06mm（3-3）式中：F———計(jì)算常數(shù)（子午線輪胎為1.05，斜交輪胎為2.99)；d———輪胎的自由直徑。傳動(dòng)比的上限由最高車速與電機(jī)最高轉(zhuǎn)速確定：（3-4）由式（3-4）計(jì)算得傳動(dòng)比。傳動(dòng)比的下限值由最大輸出轉(zhuǎn)矩和最大行駛阻力確定：（3-5）通過計(jì)算得行駛阻力，最大輸出轉(zhuǎn)矩=430N·m。根據(jù)公式：（3-6）最大輸出轉(zhuǎn)矩綜上所述，傳動(dòng)比得取值范圍為，由此我們選定一個(gè)合適的傳動(dòng)比。（2）萬(wàn)向傳動(dòng)裝置萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的主要部分是萬(wàn)向節(jié)和傳動(dòng)軸，其中一些中間也有支撐物。這套裝置的目的是在夾角和相互位置變化頻繁的轉(zhuǎn)軸間傳導(dǎo)動(dòng)力。萬(wàn)向節(jié)就像人類四肢上的關(guān)節(jié)，能讓相連的部分在一定范圍內(nèi)改變角度。萬(wàn)向節(jié)分為剛性萬(wàn)向節(jié)和柔性萬(wàn)向節(jié)，根據(jù)扭轉(zhuǎn)方向是否具有明顯的彈性來(lái)劃分。剛性萬(wàn)向節(jié)分為非等速萬(wàn)向節(jié)，準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)和等速萬(wàn)向節(jié)。其中，應(yīng)用最廣泛的是等速萬(wàn)向節(jié)中的橫軸萬(wàn)向節(jié)，因此這款純電動(dòng)公交車選用橫軸萬(wàn)向節(jié)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，運(yùn)行穩(wěn)定，維修方便。在主動(dòng)軸和從動(dòng)軸之間增加一個(gè)中間傳動(dòng)軸，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)向節(jié)雙十字軸的動(dòng)力傳遞。。傳動(dòng)軸的材料采用空心、壁厚均勻的鋼管，以確保其強(qiáng)度要求。此外，還應(yīng)進(jìn)行動(dòng)平衡校核，以減少扭振提高使用壽命。差速器差速器是一種差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它能使左右（或前后）車輪以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。為增加輪胎與地面的摩擦，保證驅(qū)動(dòng)輪在不同運(yùn)動(dòng)條件下能有效地傳遞動(dòng)力，保證兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，提高汽車行駛安全性，減少輪胎磨損和動(dòng)力消耗，提升使用壽命。差速器根據(jù)其工作特性通常分為齒輪差速器和防滑差速器。本次設(shè)計(jì)選用常規(guī)齒輪差速器，主要由齒輪架，半軸齒輪和行星齒輪組成如圖3-10所示。圖3-10差速器半軸半軸是連接差速器和主動(dòng)輪傳遞動(dòng)力的部件，故又稱主動(dòng)軸。現(xiàn)代純電瓶公交車常用的半軸，分為全浮動(dòng)半軸和半浮動(dòng)半軸兩種。他們之間的區(qū)別在于支持的形式。全浮動(dòng)半軸不承受任何彎矩或反作用力。它只負(fù)責(zé)傳遞轉(zhuǎn)矩。半浮式負(fù)責(zé)傳遞轉(zhuǎn)矩并承受所有反作用力和彎矩?，F(xiàn)在廣泛采用的是全浮動(dòng)半軸，具有維修方便的優(yōu)點(diǎn)。如果要拔出半軸，只需擰下法蘭上的螺栓。即使拆下半軸，汽車仍然可以由半軸殼和車輪支撐。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用全浮動(dòng)半軸。傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3-11所示。圖3-11傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1.3制動(dòng)系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的布置（1）制動(dòng)系制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)至少有兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置，行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)裝置，以保證汽車在行駛過程中的安全性和駐車的靠譜性。顧名思義，制動(dòng)系統(tǒng)是限制運(yùn)動(dòng)的，它一般由制動(dòng)器和制動(dòng)控制機(jī)構(gòu)組成。制動(dòng)器是制動(dòng)系統(tǒng)的核心部件。制動(dòng)器主要有三種：磨擦式，電磁式和液壓式。汽車的設(shè)計(jì)采用鼓式制動(dòng)器作為摩擦制動(dòng)器。鼓式制動(dòng)器由制動(dòng)鼓和制動(dòng)蹄組成。制動(dòng)蹄是固定的，制動(dòng)鼓隨著輪子轉(zhuǎn)動(dòng)。具有成本低，磨損少，維護(hù)方便，成本高等優(yōu)點(diǎn)。本次布置如圖3-12、3-13所示。圖3-12制動(dòng)器布置圖3-13制動(dòng)系統(tǒng)布置（2）轉(zhuǎn)向系車在行駛或倒車時(shí)，往往需要改變方向才能達(dá)到行駛目的。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為上述設(shè)置。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。根據(jù)總平面布置要求，該純電瓶汽車選