電動三輪車結構設計及運動仿真【說明書+PROE+仿真】

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目前，在國外有許多國家，尤其是日本，電動車已經風靡。政府也鼓勵人們盡量使用沒有污染的交通工具電動自行車。我國電動車的技術水平基本和世界同步，生產電動車的正規(guī)企業(yè)已經達到百家以上，產品品種多樣，很多企業(yè)的產品質量符合和超過國外質量標準，進入千家萬戶。成為大眾的重要交通工具。電動三輪車的使用對象主要老年人，利于中老年人走親、訪友、消閑郊游，逛市場購物買菜也很方便適用。隨著全球經濟的一體化，農用三輪車行業(yè)在高技術、能源緊張背景下的市場競爭日益激烈。產品不斷創(chuàng)新的一個方面體現在造型和結構設計的改進，節(jié)能和環(huán)保要求，安全性和舒適度等的提高。 本文簡要介紹了電動三輪車的分類、用途以及各個類型的電動三輪車的工作原理，并根據我對電動三輪車的市場調查的情況進行分析研究，并對電動三輪車的某些結構做了簡要的介紹、改進和整合。就電動車的發(fā)展過程發(fā)展前景以及電動車在發(fā)展過程中存在的問題做了簡要的介紹和分析，并對世界上其它國家電動車的發(fā)展狀況做了簡要的敘述。 最后，經過認真總結和對參考文獻資料并利用四年來所學的知識，在指導老師和任課老師的指導和其他同學的幫助下，對電動三輪車的整車結構參數、外形尺寸、前叉結構、驅動系統和制動系統做了簡單的設計，具體內容如下： 1. 對電動三輪車整車結構進行合理設計 2．利用三維軟件pro/e建模設計； 3．對傳動部分的鏈傳動設計計算分析，并利用動力學軟件進行鏈傳動仿真； 4.對制動系統進行設計建模并完成剎車制動仿真。 關鍵詞： 電動三輪車，運動仿真，鏈傳動，制動系統，PRO/E ABSTRACT 第一章 緒論 1.1引言 目前，在國外有許多國家，尤其是日本，電動車已經風靡。政府也鼓勵人們盡量使用沒有污染的交通工具電動自行車。我國電動車的技術水平基本和世界同步，生產電動車的正規(guī)企業(yè)已經達到百家以上，產品品種多樣，很多企業(yè)的產品質量符合和超過國外質量標準，進入千家萬戶。成為大眾的重要交通工具。電動三輪車的使用對象主要老年人，利于中老年人走親、訪友、消閑郊游，逛市場購物買菜也很方便適用。隨著全球經濟的一體化，農用三輪車行業(yè)在高技術、能源緊張背景下的市場競爭日益激烈。產品不斷創(chuàng)新的一個方面體現在造型和結構設計的改進，節(jié)能和環(huán)保要求，安全性和舒適度等的提高。 為了順應時代的潮流和人民生活的需要，我早已想對電動車做進一步的開發(fā)，通過和指導老師討論決定對電動三輪車進行進一步的研究和改進，設計出一款更為實用經濟的電動三輪車產品。由于能源價格的日益攀升，電動車具有方便,節(jié)能,環(huán)保等優(yōu)點，國家倡導綠色能源，電動車將在世界各地逐漸普及，這對保護環(huán)境、節(jié)約資源和提升人們的生活質量有重要的作用。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上，安裝了電機、控制器、蓄電池、轉把、閘把等操縱部件和顯示儀表系統的、機電一體化的個人交通工具。無論是國內銷售,而是海外發(fā)展的電動三輪車.現在還是處于一個摸索中成長的階段。表現主要有以下幾點:科技含量不夠高，整體產業(yè)鏈上中下游問題百出，無具體的行業(yè)標準要求限制。電動車行業(yè)經過05和06年“井噴”式增長，到07年整個行業(yè)產能已經達到了約6700萬臺，而08年市場需求只有2100萬臺左右，由于產能嚴重過剩，行業(yè)開始進入洗牌階段，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，技術含量不高，產品仿冒層出不窮，大多數企業(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。電動車市場消費者的不成熟，對新鮮外觀的追逐喜好的特點使得電動車新品更新換代過于頻繁，企業(yè)要想投其所好吸引這些消費者，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電動三輪車基本結構及工作原理 1.2.1基本結構 電動三輪車一般由行車部分、動力部分、傳動部分、操縱制動部分、電氣儀表等部分組成， 行車部分: 它主要由車架、前叉（前減振器）、前后輪、座墊等組成。構成整體，支撐全車的總重量。 傳動部分：它由變速器、后傳動裝置或直驅鏈傳動等組成。動力部分輸出的功率傳遞給驅動輪，驅使電動自行車行駛。通過調速器，使電動自行車獲得行駛所需要的驅動力和速度。它由變速器、后傳動裝置等組成。 操縱制動部分: 車把、制動裝置、調速手把等組成，作用是直接控制行車方向、行駛速度、制動等。 電氣儀表部分: 由數據顯示裝置、充電器等組成。反映車輛運動狀態(tài)的主要裝置。 1.2.2工作原理 電動驅動：能源主要采用蓄電池，電路導通后，可驅動輪轂電動機后輪制動，推進其余兩個從動輪（一前輪、一后輪），車體整體行進。車把處有速度調節(jié)裝置，應用霍爾傳感器，控制輪轂電動機轉速。 體力驅動：與自行車驅動相同。騎行者腳踏踏板，曲柄飛盤轉動。車架中間一處有固定的中軸裝配孔，中軸固定后，飛盤與中軸由鏈條連接，同時，中軸也通過鏈條與主動輪轂處的飛輪相連。飛輪轉動帶動中軸旋轉，進而也使飛輪轉動，由于飛輪只能單向運轉，輪轂驅動輪只能向前驅動機車行進。 剎車結構，主要有兩部分，主動漲閘與從動抱閘。漲閘主要由蹄片，彈簧等組成，閘片通過螺紋與輪轂相連，與輪轂一體轉動。當扯動主動剎后，牽動簧絲扳動主抱閘開關，此時，帶動內部凸輪轉一定角度，撐開兩邊蹄片（蹄片間有彈簧相連），蹄片漲開，與閘片內表摩擦，從而減速輪轂電動機，達到剎車功能。從動抱閘減速從動輪，內部原理類似。 1.3電動三輪車國內外研究現狀及發(fā)展趨勢 1.3.1 電動三輪車國內研究現狀及發(fā)展趨勢 中國電動三輪車行業(yè)起步于2001年左右，至今已有近十年的發(fā)展歷程。從04年的總產量約50萬輛到去年的約200萬輛，電動三輪車行業(yè)發(fā)展之迅速讓人為之振奮。短短的幾年時間內，徐州豐縣、河南商丘以及江蘇常州幾大重要板塊崛起，形成了電動三輪車產業(yè)的三大根據地，幾乎占據行業(yè)總銷量的90%以上。此外，各地區(qū)的中小型電動三輪車企業(yè)也在這幾年間如雨后春筍般成長起來，如山東、浙江等地，電動三輪車企業(yè)發(fā)展勢頭良好。電動三輪車產品涉及貨運車、休閑觀光車、助殘車、沙灘車、太陽能電動車三輪車等多個車種。 相對于電動兩輪車來說，電動三輪車產業(yè)發(fā)展前景及空間更加廣闊，起步晚，市場并未全面開發(fā)；產品仍處于較低水平，整體質量與功能還有待于提高；政策層面上，行業(yè)標準問題懸而未決；就企業(yè)而言，多為中小投資型，在資金、技術、渠道、營銷等方面的積淀仍顯不夠，也并未形成實力雄厚的領導品牌，品牌格局并未形成穩(wěn)定局面。 雖然如此，迅速擴大的市場空間為電動三輪車企業(yè)提供了快速發(fā)展的可能，而電動三輪車產品憑借其環(huán)保、節(jié)能、便捷、實用的優(yōu)點，在各地區(qū)特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農村市場迅猛增長，而像旅游觀光車等特種車，也被應用于各個領域，并起著越來越重要的作用。 最近幾年屬于電動三輪車蓬勃發(fā)展的關鍵時刻，預計2011年全國電動三輪車行業(yè)總銷量將達到500萬輛以上。 電動三輪車行業(yè)起步較晚，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、淮海、福田、速利達、豐收、帥克、合旺牛、大安、富爾沃、普田、常力等。 就銷量上來說，目前年產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、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)，如美時達、萬吉、綠能達、金源、阿拉奇、蒙格馬、達爾福等。 由于行業(yè)仍處于生長期階段，現有電動三輪車企業(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致了行業(yè)內目前仍未出現實力明顯領先的企業(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暫時的，并不穩(wěn)定的格局，在行業(yè)迅速發(fā)展的近一兩年內，這一格局將有可能被多次改變。 目前來說，三大板塊內的所有企業(yè)，包括其他區(qū)域的電動三輪車企業(yè)都處于擴大規(guī)模中。2005年至今，電動三輪車產業(yè)出現井噴狀態(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)帶來巨大機會，同時也成為品牌突圍的最佳時機，預計在三年之內，將會陸續(xù)有更多的企業(yè)進入到這一行業(yè)，電動三輪車行業(yè)的企業(yè)數量將成倍增長，而行業(yè)品牌格局在產業(yè)規(guī)模的持續(xù)擴張以及行業(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)。 近十年間，電動三輪車行業(yè)在各區(qū)域的發(fā)展程度各不相同，而總體上來說，已形成了三大主力板塊，江蘇豐縣板塊、河南商丘板塊，以及江蘇常州板塊，這三大板塊奠定了目前中國電動三輪車行業(yè)的基本格局，占據了整個行業(yè)90%左右的市場份額。 江蘇豐縣是三大板塊中實力最為雄厚的板塊，占據了全國60%以上市場份額，代表企業(yè)有百事利、速利達、富爾沃、平安人家等。豐縣擁有200多家企業(yè)從事電動三輪車的裝配、零部件生產等，其中整車生產企業(yè)有80多家，配件生產企業(yè)120余家。 豐縣電動三輪車產品銷往全國各地，目前除西藏、澳門、香港、臺灣外，國內其他所有省、直轄市、自治區(qū)都有豐縣產的電動三輪車，并出口到馬來西亞、新加坡、印度、孟加拉、沙特、俄羅斯等十幾個國家。豐縣電動三輪車產業(yè)的崛起歸結起來有兩大原因，一是民營資本的介入，各企業(yè)自身發(fā)憤圖強，另一方面則是當地政府對這一產業(yè)的政策支持。今后，豐縣還將繼續(xù)向前邁進，成為全國最大、實力最強的電動車研發(fā)、生產基地。據初步統計，豐縣板塊2010年預計產量將達到200萬輛左右。 今年，豐縣又上馬了幾個較成熟企業(yè)的大項目：投資1億元、建成后可年產20萬輛整車、30萬套電機、車架、車廂的徐州吉爾電動車有限公司開工建設；投資1.2億元的徐州速利達公司年產25萬輛電動車、50萬套電機及配件的三期擴建項目。 河南商丘是另一個重要的電動三輪車生產基地，年產30萬輛電動三輪車，而且各企業(yè)正加緊擴大規(guī)模，代表企業(yè)有世紀泰美車業(yè)有限公司、中山電動車廠、白天鵝車業(yè)、清大快鳥車業(yè)等。據統計，目前，商丘市共有電動三輪車生產企業(yè)30多家，并已有4家企業(yè)年產量超過1萬輛，其中中山電動車廠年產量達3萬多輛，而世紀泰美車業(yè)有限公司則以年產7萬輛的規(guī)模占據全國領先地位。 對于一般的城鄉(xiāng)居民特別是廣大中老年來說，電動三輪車無噪音、無污染、安全節(jié)能、既能載人又能載物，受到了這部分人的青睞。介于電動三輪車的這些特殊性能，其市場主要集中于鄉(xiāng)鎮(zhèn)及農村，因此其渠道分布也大多集中于縣城或鄉(xiāng)鎮(zhèn)。對于特殊用途的特種三輪車來說，由于是應用到特殊領域，一般由特定組織或集團從供應商手中直接提貨，中間并不存在經銷商環(huán)節(jié)，這也是由特種三輪車應用范圍的局限所決定的。 對于普通電動三輪車，從經營模式上來看，目前電動三輪車行業(yè)的專營店并不多見，而大型超市、賣場等也少有電動三輪車的鋪貨，廠家一般采取的是尋找經營電動兩輪車的經銷商來進行順帶銷售，電動三輪車在多數經銷商經營的產品結構里，一般只占小部分，除了少數市場之外，大多數市場上電動三輪車的銷量遠遠落后于電動自行車，這也是經銷商采取順帶銷售模式的原因之一。 由此看來，電動三輪車行業(yè)的渠道模式仍然處于非常低的水平，也并未形成主流渠道。各種零散的銷售網點雖已建立，但并不穩(wěn)定，終端也未出現如電動自行車行業(yè)一樣的大經銷商和樣板市場。總得說來，電動三輪車行業(yè)目前仍處在只關注生產的初級階段，而針對終端銷售市場的營銷并未引起行業(yè)內的足夠重視。 據了解，截止目前，淮海、金彭等行業(yè)知名品牌已經在某些區(qū)域建設起了品牌專賣店，行業(yè)的渠道格局將得到提升，專營店、大賣場、大型超市等銷售模式將在今后幾年內逐漸普遍起來，電動三輪車渠道格局也將迎來新局面。 與電動兩輪車一樣，電動三輪車也具有多種車種與車型。車種上來說，大致可分為普通電動三輪車和特種車，其中特種車包括旅游觀光車、助殘車、載客三輪車、電動垃圾車、沙灘車等，根據功率大小，又可分為單電瓶三輪車和多電瓶三輪車。 　　從款式上來說，可分為標準型、多功能型和豪華型三種。1、標準型：此類電動車電機功率一般為150W，特點是造型簡潔流暢，續(xù)行里程在40km~50km，操作簡便，價格適中，售價在2000元~2600元左右，較適合上下班距離較長，工作、生活有一定機動性的用戶使用。2、多功能型：此類電動車一般是在標準型基礎上增加前叉避震、鞍座避震、前照燈、電喇叭等，它的特點是功能較多，騎行時比較舒適，夜間使用也比較方便，價格一般在2500元~3000元左右。3、豪華型：此類電動車的特點是造型比較新穎豪華，功能更全，通常在車把上增設儀表板，以顯示速度、里程、電壓、電量等，有的還裝有轉向燈、語言提示、后視鏡、工具箱、安全網等，價位通常在3000元~3400元左右。 款式上，與電動兩輪車行業(yè)相似，由于電動三輪車行業(yè)發(fā)展的不成熟，研發(fā)、制造技術并未構成所有企業(yè)自主研發(fā)與生產的條件，因此，在行業(yè)中普遍存在著仿冒的現象。據行業(yè)內某些企業(yè)透露，行業(yè)中一款新品推出之后，少則十多天，多則一兩個月之內，必定會在多個廠家推出的車款中看到同樣的車型。設計人才的短缺，技術能力的相對落后以及開發(fā)新品的成本增加等多種因素，使得電動三輪車行業(yè)在產品的創(chuàng)新上顯得舉步維艱。價格上，由于今年的特殊形勢，電動三輪車行業(yè)出現了價格戰(zhàn)的苗頭，整車利潤開始全面下滑，市場競爭中價格逐漸成為至關重要的因素。據有關人士透露，2007年的時候，一輛電動三輪車的毛利還處于300元左右的水平，屬于正常水平，而到了2008年，整體價格下降，一輛車的毛利下降到200元左右，而到了2009年，毛利就降到了150元左右，今年，價格持續(xù)下滑，每輛車的毛利只有100元左右，凈利潤更是只有三四十元上下。 1.3.2 電動三輪車國外研究現狀及發(fā)展趨勢 縱觀全世界，我國的電動車行業(yè)用了最少的政府財政支持和行業(yè)監(jiān)管，已經發(fā)展成為最大的電動車生產基地。原始設備制造商的工業(yè)增長從1998年的10增長到了2005年的481。根據非官方網站估計的數目，原始設備的增張從1000到了5000個。電動車制造廠的年生產輛從1000輛每年增加到了300000輛每年。多數自行車生產廠家的年產量在10000到50000輛，但有6家企業(yè)年產量超過了20萬輛。 造成這樣的局面的重要原因是在這個行業(yè)里，部分企業(yè)的技術不夠成熟，供應商的網絡是巨大的，制造電動車相對簡單。8個原始設備廠供應的零件的利潤率只有6%。此外，和大公司的管理人員訪談時得知，相當多的中小企業(yè)盜竊知識產權的現象嚴重（IP）。由于進入這一行業(yè)的門檻太低和知識產權保護意識太差，有許多無牌的電動自行車制造廠銷售劣質電動車，但是成本相當低。一些原始設備制造商預測，在未來幾年，電動自行車生產廠家數量將大幅下降并且保持相對穩(wěn)定的廠家數目 。 該公司說明。目前，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目前的電動車市場的需要的增加而轉產的。其中一些公司已經成立60多年的大公司，但是直到2000年才開始制造電動自行車。許多公司甚至沒有一點制造業(yè)的經驗就直接進入制造電動自行車的行業(yè)。德、日、法、美這幾個汽車工業(yè)發(fā)達國家，到目前為止都已研制出實用的電動汽車，其中包括大客車、轎車、摩托車等。美國幾大主要汽車制造商已廣泛深入的開展了電動車的研究。其中通用汽車公司是電動汽車行業(yè)的領導者。通用與美國能源部合作，用MH-Ni電池取代鉛蓄電池，使電動車一次充電行使距離達到160km，他們計劃在2004年開始生產燃料電池的電動汽車。 1.4本設計主要內容 通過網上資料的搜集和對市場的親身調查發(fā)現現在電動三輪車的發(fā)展狀況和技術水平，然后通過對資料的整合和自身大學四年學到的知識的運用和指導老師的幫助，把各項新的技術運用到設計的新產品中。論文由任務書、開題報告、文獻綜述、外文文獻、目錄、正文、附錄、圖紙、參考文獻和心得體會等文件組成。內容主要是電動三輪車的整車簡介、電動三輪車前叉的設計、電動三輪車驅動系統的設計和電動三輪車制動系統的設計等組成。主要內容如下: 1. 對電動三輪車整車結構進行合理設計 2．利用三維軟件pro/e建模設計； 3．對傳動部分的鏈傳動設計計算分析，并利用動力學軟件進行鏈傳動仿真； 4.對制動系統進行設計建模并完成剎車制動仿真。 第二章 電動三輪車結構方案設計 2.1 常見的電動三輪車后橋的結構樣式 2.1.1 單側電機、外置車架型 單側輪電機，外置車架（車架在車輪外邊），這種結構的車沒有大軸，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)點是制造工藝簡單車身輕便，耗電量相對較小 ，沒有差速器，驅動系統相對簡單，成本低。缺點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。如圖2.1所示。 圖2.1 外置車架電機型 2.1.2 中置電機帶大軸型 要選擇中置電機帶大軸的車，（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，中置電機同時驅動后兩輪，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，適合城市貨運和路況比較差的城鄉(xiāng)使用。隨著使用范圍的擴大，還出現了電動三輪出租車，電動三輪環(huán)衛(wèi)車等，如圖2.1所示。圖2.1 中置電機帶大軸的三輪車 2.2 電動三輪車根據用途不同的分類 2.2.1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、接送兒孫上學或者買菜走親戚所用。老年人可以用來作為結伴去釣魚、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，還有助理腳踏，可以作為低電或者沒電時應急所用，也可以作為老年人鍛煉身體的工具,如圖2.3所示。 圖2.3 休閑型電動三輪車 2.2.2 客運型電動三輪車 客運型電動三輪車以城鎮(zhèn)客運為主，他的主要特點就是承載能力強，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或者是采用差速電機的方式作為后橋的驅動方式。電池容量大、電機功率較大、電壓較高、行程比較遠。同時也有助理腳踏，在低電、沒電或者上坡、起步時使用。這種客運型點動三輪車多用在城鄉(xiāng)客運或者出租所用，車速比較高、車身比較大、軸距較長，穩(wěn)定性比較好，如圖2.4所示。 圖2.4 客運型電動三輪車 2.2.3 客貨兩用型電動三輪車 客貨兩用型電動三輪車集合了客運和貨運的長處，用途更多、應用范圍更廣泛。一般也是采用的中置電動機或者差速電機作為后橋驅動系統，不僅可以載人，還可以載貨，不管是城市還是農村都可以用。它的電動機功率、電池容量、電池組電壓更為高，這樣車速更高、動力更強、行程更遠、。同時車身使用的鋼材更厚、標號更高，同時那整車成本更高。 圖2.5 客貨兩用電動三輪車 2.2.4 貨運型電動三輪車 貨運型電動三輪車與客運型電動三輪車驅動形式相差不大，也是以中置電動機或者差速電動機為主要的驅動方式，只是電動機的功率更大，電池電壓更高、電動機功率更高，電池容量更大而已。主要作為城市的輕貨的運輸工具，與其他機動車相比居于價格低，操控簡單，方便實用的特點。貨運型電動三輪車的鋼材標號最高，鋼板厚度更厚，成本也相應的會更高。 圖2.6 貨運型電動三輪車 2.3 電動三輪車設計方案的確定 綜合所有電動三輪車的特點和用途，再經過我對本地區(qū)市場的需求，我決定設計一款新型的貨運電動三輪車。因為現在的貨運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。這樣呢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呢有兩點：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。那么我就想能不能在電動三輪車上使用一種新型的電池組呢？它既有同樣的電池容量，也擁有比較低的自身重量。還有就是目前的貨運型電動三輪車外觀都是如圖四所示的樣式，千篇一律，雖說是用來拉貨用的，但是總體來說還是不夠美觀，不能吸引人們的眼球。那么我能不能在貨運型的電動三輪車的外觀上做點文章呢？ 通過我認真的分析、導師的指點和通過搜集市場的資料和調研。一個全新的貨運型電動三輪車在我的腦海中應運而生。那就是使用新型的電池組和差速電機做為驅動的改進為方案，和更為講究而且符合大眾口味的電動三輪車。不僅外觀漂亮，而且車身自重更輕、行程更遠，使用維護更為方便，噪音更低的電動三輪車將會在不久的將來展現在大家的面前, 如圖2.7所示電動三輪車結構方案簡圖。 圖2.7 電動三輪車結構方案參考簡圖 第三章 電動三輪車結構設計建模 3.1 電動三輪車的參數選擇 外形尺寸：2910×1000×1210 ??? 額定功率：1500w???? ??? 額定電壓：72 v? ????電池容量：600Ah?? ??? 最大行程：120km?????? ??? 最高車速：30 km/h ??? 轉彎半徑：2.5m??? ????爬坡能力：16° ????車輛自重：200kg（含電池） ??? 總 承 重：450kg?? 3.2 電動三輪車外形簡介 經過認真的調研和對目前市場的考察，經導師指點。我設計了一款新型電動三輪車。其外觀如下： 圖3.1 電動三輪車外形 車身效仿了原來比較流行的三輪摩托車的外觀，整體比較協調，符合多數人的審美關，市場前景很好。具體參數如下：前后軸距:1930mm 、后輪軸寬:810mm、整車長:2910mm、整車寬:1000mm、整車高:1210mm 。車斗為三開門型新型設計方法，方便裝卸貨物，操作簡單。 3.3 電動三輪車動力系統設計 3.3.1驅動系統選擇 電動三輪車采用鏈傳動驅動：電動直驅鏈傳動具有結構緊湊、體積小、傳動效率高、故障率低、適應能力強等優(yōu)點，專門用于實用三輪、小四輪電動車。?? ????它的應用重量應用使車輛重量減輕，機構布置合理、車輛控制操作簡單、成本大幅下除、故障率明顯減少，是低價位鉛酸電池電動車的最佳配套產品。?? ????為便于用戶了解，現將其技術參數簡述如下，以供使用前參考。其寬度可根據用戶定制。 電動直驅鏈傳動，直接通過鏈輪傳動傳到后輪上。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。既方便又實用美觀，一定是未來電動三輪車的典范。車架部件是構成電動三輪車的基本結構體，也是電動三輪車的骨架和主體，其他部件也都是直接或間接安裝在車架上的。 3.3.2電池選型 電動三輪車電機的功率選擇為1500w,那么就需要一種電容比較大的電池組來作為驅動電源。 隨著電動助力車行業(yè)從2006年下半年開始進入行業(yè)整合與戰(zhàn)略轉型階段，其動力電源配套產品也呈現出新的趨勢特征。典型的主流趨勢是鋰電池開始以產業(yè)化模式用作電動助力車動力電池，以替代鉛酸蓄電池和鎳氫電池等傳統產品。在政府政策規(guī)范和行業(yè)協會大力倡導下，以及消費升級和消費結構變化的推動下，電動助力車用鋰電池的發(fā)展十分迅速，且呈現加速度的態(tài)勢。據估算，2007年電動助力車用鋰離子電池出貨量在25萬組以上，較上年增長約110%；人們樂觀預測2008年出貨量可以達到50萬組以上，再現翻番的增長速度。經過2～3年的行業(yè)磨合，在電動助力車結構逐漸梳理清晰的背景下，電動助力車用鋰電池的年出貨量將可望達到100萬組以上，占電動助力車電池整個市場的約5%以上。 鋰電池由主要用于電子數碼終端消費品的儲能型二次電源向動力型二次電源發(fā)展，是其產業(yè)發(fā)展歷程中一次質的飛躍。由此推動鋰電池行業(yè)擴張能力大幅度提升。其中，鋰電池用于電動助力車動力電源是其最具有劃時代意義的行業(yè)拓展。如果能夠成功，則是鋰電池自手機電池以后所開拓的最具發(fā)展?jié)摿Φ氖袌隹臻g。對此，分析并把握現階段鋰電池用于電動助力車的關鍵特點顯得尤為重要。 直接挑戰(zhàn)鉛酸蓄電池，較高的成本是用于電動助力車的鋰電池的第一個關鍵特點。較低的成本所決定的高性價比特點是鉛酸蓄電池160多年長盛不衰的關鍵因素。鋰電池在沒有任何中間過渡層產品的情況下用于電動助力車，直接與鉛酸蓄電池競爭，主要是性價比競爭，因此產生非常大的壓力。相對于鉛酸蓄電池來說，鋰電池較高的成本主要由于以下原因： 第一、原材料價格較高。鋰電池的正極材料、負極材料、集流體、隔膜、電解質等主材價格比鉛酸蓄電池高出很多，其組裝輔材和外部電路系統成本則是鉛酸蓄電池幾乎沒有的。雖然鋰電池由于能量遠高于鉛酸蓄電池，因此單位功率的原輔材料成本并沒有表現出來的成本差距那么大，但是二者的材料成本差距確實存在，而且差距以倍數計； 第二、由于制作工藝的原因，鋰電池的人工成本比較比例。在制造成本中，鋰電池的人工成本占40%以上，而鉛酸蓄電池的人工成本一般為10%～20%； 第三、鋰電池生產用的機器設備價值較高，單位功率的固定資產折舊金額較大； 第四、鋰電池在生產中大部分過程是不可逆的，而鉛酸蓄電池是可逆修復的，因此鋰電池的總體合格率較低； 第五、鉛酸蓄電池使用之后的回收價值在40%以上，而鋰電池的回收價值幾乎是零。 綜上，相對于鉛酸蓄電池，鋰電池用于電動助力車的成本較高是一個突出的特點，也是影響鋰電池大規(guī)模替代鉛酸蓄電池用于電動助力車的關鍵特點。對此，我們必須正視，不能回避。鋰電池是迄今所有商業(yè)化使用的二次化學電源中性能最為優(yōu)秀的電池，這也是促進鋰電池用于電動助力車的一個關鍵因素。主要的可以概括如下： （1）比能量高；無論是體積比能量，還是重量比能量，鋰電池均比鉛酸蓄電池高出三倍以上。由此決定了鋰電池體積更小、重量更輕，其市場消費感覺很好； 　?。?）循環(huán)壽命長；鋰電池用于電動助力車的循環(huán)壽命一般在800次以上，采用磷酸鐵鋰正極材料的鋰電池可以達到2000次左右，超出鉛酸蓄電池1.5倍至5倍以上。這大大降低了鋰電池的使用成本，提高了消費者的使用便利程度； 　?。?）具有較寬的充電功率范圍；這是鋰電池具有的獨特優(yōu)勢。在需要時，可以1C～3C充電，使充電時間控制在20分鐘～1小時，充電效率達到85%以上。在進一步技術創(chuàng)新的基礎上，這一特性得到更好的發(fā)揮，可以具有很好的商業(yè)價值； （4）倍率放電性能好；鋰電池的倍率放電可以達到10倍率以上，特殊制作可以達到30倍率。這一特性非常有利于電動助力車的智能控制騎行技術的發(fā)展。只是目前對這一特性尚未有很好的開發(fā)與利用。 在鋰電池發(fā)展過程中，因為采用的正負極材料及其配方不同，出現過爆炸、燃燒等不安全現象。主要是負極采用金屬鋰，經循環(huán)后產生枝晶，致使短路，出現燃燒爆炸；而正極材料采用鈷酸鋰或鎳鈷鋰等，其化學活潑性較高，在石墨負極的配合下，一旦出現高溫，容易發(fā)生爆炸燃燒。盡管實際發(fā)生的概率在十萬分之一或百萬分之一以上，但由于以手機及筆記本電腦等為主的電子消費品數量極大，使用范圍極廣，因此累計發(fā)生的安全事故絕對數量使人們感覺很多。由于這些電子消費品是人們日常生活經常相伴，不可或缺的用品，一旦發(fā)生安全問題，影響很大，致使人們“談鋰電池色變”。這種在電子數碼產品中使用的鋰電池的安全問題形成一種成見，開始影響電動助力車用鋰電池。之所以說這是一種“成見性”的特點，是因為在技術創(chuàng)新的推動下，這一問題已經得到解決。目前，多家研究機構和企業(yè)通過技術創(chuàng)新采用改性錳酸鋰或磷酸鐵鋰為正極材料，其氧化性呈惰性狀況，并具有很強的承受大電流、高電壓的能力，配以新型電解質和耐高溫隔膜，制作的鋰電池經過非?？量痰臏y試，可以說，完全解決了安全性問題。以浙江振龍電源股份有限公司（以下簡稱“振龍公司”）生產的動力型聚合物鋰電池為例，過充達到3C15V，熱濫用達到150攝氏度，高溫95攝氏度擱置48小時，短路、針刺、振動，反復多次測試，無一爆炸燃燒?？梢哉f，這是一種與傳統鋰電池在基本性質上不同的鋰電池，它具有很好的安全性。但是，仍然在發(fā)生著的某些鋰電池安全事故，以及人們已經形成的成見，至今仍嚴重影響鋰電池用于電動助力車的進一步推廣，這也是我們不得不重視的一個關鍵特點。當鋰電池采用錳酸鋰正極材料以后；當聚合物鋰電池改革了電解質膜制作的特殊工藝以后，在技術創(chuàng)新的持續(xù)推進下，鋰電池進入了完全綠色環(huán)?？稍偕茉窗l(fā)展的嶄新階段。從社會發(fā)展宏觀層面和政府政策導向層面，采用這種全環(huán)保無污染的二次化學電源替代鉛酸蓄電池，生產成千萬輛甚至上億輛電動助力車供中國廣大老百姓作為基本代步交通工具，其重大戰(zhàn)略意義是不言而喻的。從操作層面把握，關鍵是政策力度在什么時候逐步到位。 以上四個方面是決定現階段鋰電池用于電動助力車發(fā)展狀況以及發(fā)展趨勢和空間的關鍵特點。針對這些特點，采取積極的應對措施和主動有力的策略，是全行業(yè)的當務之急。我們目前的任務是將鋰電池這種綠色環(huán)保的可再生能源用于電動助力車行業(yè)，并推動其得到盡可能廣泛的發(fā)展。對此，我們首先應該分析并把握電動助力車的行業(yè)本質。無輪從我國自行車發(fā)展的歷史背景看，還是從我國人多地少，石油能源匱乏及經濟尚不發(fā)達的國情特點看，電動助力車是一種基本的、數量最多的代步交通工具。隨著經濟發(fā)展，人民生活水平提高，及對傳統自行車更新換代改進的需要，電動助力車的迅速發(fā)展具有必然的性質。對這一新興的、正處于快速發(fā)展中的行業(yè)的本質，筆者的初步認識是：高技術與低成本相結合，以滿足普通的代步交通工具需要。對這一行業(yè)本質的把握，主要有三個層面的要點： 　?。?）高技術：電動助力車是一個高技術密集的產品，包括設計、電機、車身材質、電池和騎行控制系統，無一不是最新的高技術的成果。任何一個方面的技術含量欠缺不到位，都會使整個產品的性能和穩(wěn)定性大大下降； 　?。?）低成本:電動助力車在中國是自行車的更新產品，其歷史價格參照物是自行車；而且購買電動助力車的主體是收入較低的普通老百姓，其年可支配收入一般在1萬元～2萬元。因此，低成本是一個重要前提； （3）普通代步交通工具；這也就是說，電動助力車使用密度較高，騎行頻次較高，騎行的道路狀況可能不好，同時必然要求帶人載物。因此，消費者對電動助力車的騎行距離、循環(huán)壽命、充電時間、牢固可靠性及對路面的適應性等要求較高。 把握電動助力車行業(yè)本質，根據現階段鋰電池運用的關鍵特點，我們才能夠設計應對策略和實現路徑，通過電動助力車用鋰電池整個供應鏈共同的努力，克服瓶頸，盡快把這個事業(yè)做大。對此，本文就以下對策進行初步探討： 　　對策一：節(jié)能環(huán)保政策加大落實力度，加快落實步伐 　　這是需要整個社會和政府做的事情。大量生產鉛酸蓄電池用于電動助力車，從微觀看，目前的性價比無出其右，低廉的成本是其他電池無法與之競爭的；但是從社會成本看，酸霧、鉛粉（鉛煙塵）和污水對環(huán)境的影響和社會支付的代價是很大的，而且是需要長期支付的。一個負責任的社會主體，一個負責任的政府應該盡快阻止這種污染的繼續(xù)延續(xù)，盡快鼓勵支持節(jié)能環(huán)保產品的發(fā)展。這一對策的落實，是鋰電池用于電動助力車發(fā)展必要的前提和環(huán)境。 　　對策二：以較高的整體性價比應對高成本 　　就絕對的成本比較，鋰電池不可能做到與鉛酸蓄電池一樣；也就是說，單純以放電功率的性價比而言，目前鋰電池無法與鉛酸蓄電池競爭。但是整體性價比，是鋰電池與鉛酸蓄電池進行成本競爭的主要取勝之道。這包括兩個方面： 　　一方面，以技術創(chuàng)新為基礎，不斷降低成本，提高性價比。鋰電池的核心是通過鋰離子脫嵌與嵌入的轉移來實現電能與化學能之間的轉換?？梢詫崿F并且更高效率的實現這一核心的鋰電池材料、制作工藝及其相關技術存在非常廣闊的創(chuàng)新空間。例如，研發(fā)創(chuàng)新采用錳酸鋰為鋰電池正極材料，既解決了安全性問題，又使正極材料的成本大幅度下降；由60多萬元一噸的鈷酸鋰下降為5萬多元一噸的錳酸鋰。另外，通過研發(fā)和技術創(chuàng)新，使目前鋰電池所需要的部分材料得以國產化，打破日本美國企業(yè)的壟斷，從而大幅度降低成本。這方面的工作已經取得了積極的進展?？梢猿醪焦烙嫞涍^1～2年的努力，用于電動助力車的鋰電池的制造成本可以下降30%以上。在鉛酸蓄電池的鉛資源價格不斷上漲的背景下，鋰電池的相對性價比將會大幅度提高。 　　另一方面，通過整車的設計改進和消費理念的引導，提高使用鋰電池的電動助力車的“感受性價比”。所謂“感受性價比”，是指消費者在消費過程中主觀體驗產品舒適度、便利度、新奇度及各種精神享受與其支付的價格的比較。例如，采用智能控制設計的電動助力車以騎行使用的力度為控制主體，充分發(fā)揮鋰電池倍率放電特性，騎行者越是用力，放電功率越大，速度越快并且騎行效率越好；這可以使騎行者獲得一種特別的感受。鋰電池具有較高的比能量，具有快充的技術條件，聚合物鋰電池又有非常好的設計柔性，這些都可以更好的利用來提高“感受性價比”，彌補低層次的功率性價比的不足。 　　對策三：加大產業(yè)鏈整合力度，充分發(fā)揮鋰電池的優(yōu)勢性能? 　　從目前的實際情況看，由于鋰電池剛剛進入電動助力車行業(yè)，基本上采取的是就著鉛酸蓄電池軌跡走的路徑，按鉛酸蓄電池原有的設計套入鋰電池。例如電壓模式，因為鉛酸蓄電池是以2V單體為基礎進行串聯而成的，所以目前絕大多數電動助力車采用的電壓是24V、36V和48V等。而實際上，配合電機、載重、速度等等整車整體設計最佳的電壓、電流及放電功率卻未必如此。既然鋰電池有非常好的比能量、循環(huán)壽命、快充條件、倍率放電能力等等優(yōu)勢性能，那么電動助力車生產廠商在進行整車設計的時候，在制造過程安排的時候，在考慮售后服務維修的時候，將鋰電池制造企業(yè)更緊密的整合在一起，從而更好地發(fā)揮鋰電池的優(yōu)勢特性。例如放電功率，如果充分考慮鋰電池有效工作電壓在3.0V～4.2V之間，則可以用緊設計方式，在充分發(fā)揮電機功能的前提下，將鋰電池做的更小、更輕；再譬如，如果進一步完善技術創(chuàng)新，克服磷酸鐵鋰目前存在的弱點，將鋰電池循環(huán)壽命做到1500次以上，則在整車設計的時候，特別是電機壽命、材質壽命和控制系統壽命等，加大使用壽命延長的設計，推出5年以上的保質期，同時在商務策略和售后服務策略上進行調整，打造一種全新的概念車?？傊?，加大產業(yè)鏈整合力度，盡快采用總體設計模式，實現產業(yè)流程再造，以充分發(fā)揮鋰電池優(yōu)勢性能，是鋰電池大規(guī)模用于電動助力車發(fā)展的必由之路。 對鋰電池用于電動助力車的發(fā)展作為一次產業(yè)轉型來對待，是一個龐大的系統工程；但是，以上述四個方面為抓手，從點的突破開始，以點帶面，綱舉目張，我認為是比較有效率的關鍵之處。 在將鋰電池用于電動助力車的過程中，以振龍公司為代表的一些鋰電池生產廠商開發(fā)出具有更為高端技術的動力型聚合物鋰電池，這與電動助力車的需要更為契合。針對上述鋰電池應用于電動助力車的特點，振龍公司開發(fā)的動力型聚合物鋰電池具有更為明顯的優(yōu)勢特性： 　　1、具有非常好的比能量特點，尤其是重量比能量 　　聚合物鋰電池采用復合鋁塑膜為電芯外殼，因此在同樣技術和材料的情況下具有更好的重量比能量，見下表： 在保持鋰電池工作電壓平臺最高的前提下，聚合物鋰電池的重量比能量是最好的；因此在消費者的實際使用中，聚合物鋰電池是最輕便的；從目前正在緊鑼密鼓地制定行業(yè)政策和標準的角度看，聚合物鋰電池更適合用于電動助力車。 　　2、具有更好的安全性能，因此聚合物鋰電池可以完全消除“安全性成見” 　　聚合物鋰電池在被發(fā)明出來時，就是以其較高的安全性能為典型特征。聚合物鋰電池獨特的電解質配方和制作工藝方式，優(yōu)化了極性材料與電解質的結合關系，屏除了電池內部產生較大氣體壓力的源頭因素。同時，鋁塑膜外殼的軟包形式使得可能的內部壓力可以得到緩解。因此，聚合物鋰電池可以較好的避免液態(tài)鋰電池常見的爆炸與燃燒現象。目前的動力型聚合物鋰電池均采用錳酸鋰或磷酸鐵鋰為正極材料，這為徹底解決安全性問題奠定了基礎。 　　3、具有獨特的柔性設計特點，因此聚合物鋰電池更適合產業(yè)流程整合 　　聚合物鋰電池的極片規(guī)格、外形尺寸、極耳位置、連接方式等都具有很好的設計柔性，可以在較短的時間內，以較低的成本，盡可能貼近客戶的需要設計出新的款式、尺寸、規(guī)格、品種。這為推進產業(yè)流程整合，適應綜合設計需要提供了更好地條件，同時也為電動助力車更多個性化設計提供了較大的空間，為電動助力車生產廠家短平快地爭奪市場提供較好的支持。 　　4、具有高倍率放電優(yōu)勢，因此聚合物鋰電池更顯強勢瞬間動能 　　聚合物鋰電池在航模、玩具、電動工具等市場拓展過程中呈現出無可比擬的高倍率放電優(yōu)勢，相關技術已經比較成熟。因此當聚合物鋰電池用于電動助力車時，這一特性為電動助力車動力設計和智能控制系統設計提供了特別的技術支持；在電動助力車啟動、爬坡、瞬間加速等關鍵點和騎行中使用的力度大小，聚合物鋰電池的倍率放電性能可以提供非常到位的動能支撐，從而發(fā)揮獨到的效率作用。 　　5、由于鋁塑膜和工藝的特點，聚合物鋰電池更具成本下降空間 　　目前聚合物鋰電池的成本與液態(tài)鋰電池相當，但是，其在兩個方面具有更為確定的成本下降空間：一是鋁塑膜外殼，目前國產產品的研發(fā)已經取得階段性成果，估計近一兩年可以有適用的批量化的產品供應。屆時，鋁塑膜外殼的成本將會有較大的下降幅度；二是制作工藝成本下降。目前聚合物鋰電池成本較高的一個重要方面是比較復雜的工藝過程和較高的制作成本。隨著工藝技術研發(fā)創(chuàng)新的進一步深化和簡化，聚合物鋰電池的制造工藝成本預期有較大的下降空間。 　 電動助力車在實際使用過程中對快速充電性能有比較強烈的需求。針對此需求，振龍公司特別在材料匹配及特殊的工藝設計方面加大力度，開發(fā)的聚合物鋰電池具有很好的充電電流寬度。目前已經可以批量生產1C電流充電的聚合物鋰電池，可以使充電時間縮短到1小時。而已經在實驗室研發(fā)成功，并制作出樣品的3C充電模式，可以使充電時間達到20分鐘，其容量效率仍保持在86%以上。我們認為，一旦實現工業(yè)化批量生產，電動助力車的使用便捷將會發(fā)生革命性的變化。 　　綜上所述，新一代動力型聚合物鋰電池具有更為鮮明的特點，更有利于應用于電動助力車新的發(fā)展階段，因此，在國家政策進一步落實支持的背景下，張揚這些特點，并使這些特點在更大規(guī)模的數量上得以實現，將有力地推動電動助力車盡快進入一個更高層次的新的發(fā)展軌道。 ?項目指標 ?鉛酸蓄電池 ?鎳鎘電池 ?鎳氫電池 ?液態(tài)鋰電池 ?聚合物鋰電池 ?重量比能量（Wh/kg） ?35 ?50 ??65 ?130 ?160 ?額定電壓（V） ?2 ?1.2 ?1.2 ?3.7 ?3.7 現階段鋰電池應用于電動助力車及其發(fā)展的特點是解決行業(yè)轉型的關鍵，也是規(guī)范電動助力車管理的重要條件，更是發(fā)展綠色代步交通工具，打造環(huán)保節(jié)能社會的一個方面努力的核心。博鰲（亞洲）論壇將建設綠色節(jié)能社會作為大會主題之一，并將發(fā)展可再生能源作為其中的一個重點?？梢灶A期，對污染產業(yè)的制約，對綠色環(huán)保產業(yè)的扶持和倡導，將越來越成為社會的共識，中國政府的政策也一定會逐漸加大落實力度，鋰電池的用途也會會越來越多。 3.3.3鏈傳動設計計算 已知條件如：電動三輪車電機的功率選擇為1500w, (額定功率P=1.5kW，轉速n1=970r/min)，從動輪轉速n2=300rpm，載荷平穩(wěn)，鏈傳動中心距不應小于550mm，要求中心距可調整。 　　1、選擇鏈輪齒數 　　鏈傳動速比： 　　　　　　　　 　　由表6-5選小鏈輪齒數z1=25。 　　大鏈輪齒數z2=iz1=3.23×25=81，z2<120，合適。 　　2、確定計算功率 　　已知鏈傳動工作平穩(wěn)，電動機拖動，由表6-2選KA=1.3，計算功率為 　　　　　　　　Pc=KAP=1.3×7.5kW=9.75kW 　　3、初定中心距a0，取定鏈節(jié)數Lp 　　初定中心距a0=(30~50)p，取a0=40p。 　　　　　　　　　 　　取Lp =136節(jié)(取偶數)。 　　4、確定鏈節(jié)距p 　　首先確定系數KZ，KL，KP。 　　由表6-3查得小鏈輪齒數系數KZ=1.34； 　　由圖6-9查得KL=1.09。 　　選單排鏈，由表6-4查得KP=1.0。 　　所需傳遞的額定功率為 　　　　　　　　 　　由圖6-7選擇滾子鏈型號為10A，鏈節(jié)距p=15.875mm。 　　5、確定鏈長和中心距 　　鏈長L=Lp p/1000=136×15.875/1000=2.16m 　　中心距 　　　　　　 　　　　　　　 　　a>550mm，符合設計要求。 　　中心距的調整量一般應大于2p。 　　△a≥2p=2×15.875mm=31.75mm 　　實際安裝中心距 　　a'=a-△a=(643.3-31.75)mm=611.55mm 　　6、求作用在軸上的力 　　鏈速 　　　　　 　　工作拉力　　F=1000P/v=1000×7.5/6.416=1168.9N 　　工作平穩(wěn)，取壓軸力系數KQ=1.2 　　軸上的壓力　　FQ=KQ F=1.2×1168.9N=1402.7N 　　7、選擇潤滑方式 　　根據鏈速v=6.416m/s，鏈節(jié)距p=15.875，按圖6-8鏈傳動選擇油浴或飛濺潤滑方式。 設計結果：滾子鏈型號10A-1×136GB1243.1-83，鏈輪齒數z1=25，z2=81，中心a＇=611.55mm，壓軸力FQ=1402.7N。三維模型如圖所示。 3.4 電動三輪車制動系統設計 制動器是制動系統的主要組成部分，目前制動器基本都是摩擦式制動器，按照摩擦副中旋轉元件的不同，分為鼓式和盤式兩大類制動器（如下表所示）。鼓式制動器又有領從蹄式、雙領蹄式、雙向雙領蹄式、雙從蹄式、單向自增力式、雙向自增力式制動器等結構型式。盤式制動器的旋轉元件是一個垂向安放且以兩側面為工作面的制動盤，其固定摩擦元件一般是位于制動盤兩側并帶有摩擦片的制動塊。當制動盤被兩側的制動塊夾緊時，摩擦表面便產生作用于制動盤上的摩擦力矩。 鼓式制動器又分為內張型鼓式制動器和外束型鼓式制動器。內張型鼓式制動器的固定摩擦元件是一對帶有摩擦蹄片的制動蹄，后者又安裝在制動底板上，而制動底板則又緊固于前梁或后橋殼的突緣上(對車輪制動器)或變速器殼或與其相固定的支架上(對中央制動器)；其旋轉摩擦元件為固定在輪轂上或變速器第二軸后端的制動鼓，并利用制動鼓的圓柱內表面與制動蹄摩擦片的外表面作為一對摩擦表面在制動鼓上產生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動器。外束型鼓式制動器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動帶；其旋轉摩擦元件為制動鼓，并利用制動鼓的外圓柱表面和制動帶摩擦片的內圓弧面作為一對摩擦表面，產生摩擦力矩作用于制動鼓，故又稱為帶式制動器。在汽車制動系中，帶式制動器曾僅用作某些汽車的中央制動器，現代汽車已很少采用。由于外束型鼓式制動器通常簡稱為帶式制動器，而且在汽車上已很少采用，所以內張型鼓式制動器通常簡稱為鼓式制動器，而通常所說的鼓式制動器即是指這種內張型鼓式結構。 鼓式制動器可按其制動蹄的受力情況分類(見圖 1)，它們的制動效能、制動鼓的受力平衡狀況以及車輪旋轉方向對制動效能的影響均不同。 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械鼓式制動器和液壓盤式制動器兩種。鼓式制動器結構與汽車、拖拉機相似，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。制動錯開與前叉導向近固定在一起，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。制動時，握緊閘把，柱塞閥移動，推動液壓油沿液壓油管進入制動鉗的兩個油缸。在壓力油的作用下，油缸推動摩擦片從兩邊緊夾住制動盤，產生很大的摩擦阻力，迫使車輪停止轉動。放松閘把時，液壓油路中的壓力迅速回降，油缸帶動摩擦片恢復原位，解除制動。 3.4.1電動三輪車前輪制動系統的設計 電動三輪車前輪制動系統采用手捏閘形式: 制動原理：通過電動三輪車前叉手柄——手柄拉線——剎車拉片——剎車轉軸——輪觳——剎車皮——剎車鍋達到剎車的作用。 各部分參數： 前輪制動總摩擦片面積為（單片）：1870 前輪制動總面積為：18702=3740 前輪輪觳直徑為:95mm 摩擦片的直徑為:93.5mm 轉軸為一個:614(mm)的圓角長方體 拉片兩中心孔的距離為:60mm 前輪制動系統圖如下： 圖（11）前輪制動系統圖 3.4.2 電動三輪車后輪制動系統的設計 電動三輪車后輪制動系統采用腳踩制動踏板式 原理：通過制動踏板——連桿——中間轉軸——連桿——拉片——制動轉軸——制動摩擦片壓緊輪觳完成制動過程。 后輪觳制動系統的制動直徑為:160mm 后輪摩擦片的制動直徑為:158mm 制動板總長為:70mm 制動軸為:1416(mm)圓角長方體 后制動踏板的力矩為:235mm 踏板與拉桿力矩為：61mm 后輪制動摩擦片面積（單片）：5370 單個后輪制動面積：53702=10740 后輪制動總面積：107402=21480 3.4.3 電動三輪車駐車系統的設計 原理：駐車手柄中間有一帶彈簧的導桿與車身上的齒狀鎖止開關配合 通過駐車手柄——連桿——中間轉軸連接制動系統起到駐車的作用。 駐車手柄長度為：185mm 駐車手柄的力矩為：38mm 駐車中軸連接板長度為：55mm 電動三輪車制動系統設計圖如下： 圖3.5 電動三輪車制動系統總成圖 3.5 電動三輪車三維模型 對電動三輪車其它零部件進行簡單設計，并利用三維軟件PRO/E建立模型如圖3.6所示。 第四章 電動三輪車運動仿真 機構仿真是PROE的功能模塊之一。術語： 創(chuàng)建機構前，應熟悉下列術語在PROE中的定義： 主體 (Body) - 一個元件或彼此無相對運動的一組元件，主體內DOF=0。 連接 (Connections) - 定義并約束相對運動的主體之間的關系。 自由度 (Degrees of Freedom) - 允許的機械系統運動。連接的作用是約束主體之間的相對運動