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老年用电动车的研究与机械工程设计

发布时间:2018-03-19 18:57 论文编辑:lgg 所属栏目:工程论文 关键词: 工程硕士论文静力学分析仿真分析

本文是工程硕士论文,工程硕士论文主要是对作者撰写的工程论文推荐发表,论文专业范围包含土木,电力,电气,通信工程,软件工程,林业工程,电子信息工程,化工工程, 控制工程。

本文是工程硕士论文,工程硕士论文主要是对作者撰写的工程论文推荐发表,论文专业范围包含土木,电力,电气,通信工程,软件工程,林业工程,电子信息工程,化工工程, 控制工程,工业工程, 系统工程, 水利工程,工程师职称,公路工程, 建筑工程,土木工程,等专业。推荐的刊物包含EI检索会议论文集、CSSCI来源期刊、北大核心、国家级、省级刊物。均为正规合法正刊。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇工程硕士论文,供大家参考。
 
第 1 章 绪论
 
1.1 研究背景
我国人口基数大,新时代我国逐步步入老龄化社会,在人们生活品质提高的同时,老年人对于生活品质的追求也有了更高的要求,随着电动车产业的迅猛发展,老年人出行的安全问题也受到了国家和社会广泛的关注。在进行城市老年人代步工具的研究过程中,通过较为细致的市场调研发现,市面上可提供给老年人使用的交通工具少之又少。虽然新时代出现的大量老年代步车在一定程度上缓解了老年人出行的压力,但他们行驶里程较低,限制了活动范围,也没有较规范的生产标准、检测程序和很好的结构设计,故而难以提供很好地安全性,而大多数微型电动车由于其速度过快、安全性能较低、制动启动过猛以及平顺性也没有进行过很好的优化,更是鲜有完整的运动仿真分析,这些因素导致现存的微型电动车及老年代步车都难以很好的满足老年人出行。在进行了相关的市场调研之后,结合老年群体存在着其它群体所不具有的特殊性,老年电动车得益于其操作方便,安全可靠,不仅能极大的拓展了老年人活动空间,还能丰富老年人业余生活,故而深受老年人的欢迎,另外老年电动车作为新型的绿色、低碳型产业,也符合国家发展战略规划,在缓解社会公共交通压力的角色上也起到了一部分的作用[1~3],其未来将有巨大的发展空间,同时也可以为新时代具有特殊用途的小型电动车辆的研究和设计提供一些新的思路和方法,故在此基础上提出这一课题。
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1.2 国内外研究现状
 
1.2.1 国外研究现状
世界上最早的电动汽车是 1881 年由法国电气工程师 Gustave Trouve 制作的一辆电动三轮车,是他首次把可充电铅酸电池和直流电机用于汽车。在汽车刚出现的年代里,电动车曾有较快的发展,但进入 20 世纪之后,随着内燃机技术的不断进步,内燃机汽车成为市场的主流,而电动汽车则日益边缘化[4]。到 20 世纪 70 年代以后,电动汽车寄托着人们解决能源和环境污染问题的希望,受到越来越多的关注,并直接导致了电动汽车发展的新高潮。现在世界著名的汽车公司已经有多个电动汽车车型投入了小批量生产,比如美国特斯拉汽车公司建立了电动汽车生产线,每天可组装十多辆电动车,一年可出售 800 辆左右;法国雪铁龙汽车公司一年生产销售 2 000 多辆电动汽车,日本本田、福特、克莱斯勒等公司的电动汽车生产线都已经启动[5~8]。世界各主要国家,包括美国、日本、德国、法国等,都投入了很大的力量进行电动汽车研发。他们把更多的注意力集中在了“动力系统电气化”方面,坚持推动汽车产业的战略转型,顺应时代发展的潮流,大力发展电动汽车产业。目前,电能驱动的关键技术,如电池技术,电动机技术,续行里程等都日趋成熟,并开始逐步的投放到市场上。老年电动车作为电动汽车的一个分支结构,也伴随电动汽车而迅速崛起,并取得长足的进步。美国较高档的老年代步车采用轮椅形式,配有电脑和机械双重刹车系统,其易折叠、存放且转弯半径较小,乘坐舒适性较高。如:Pride Jet3Scooters, InvacarePronto M51 Power Wheelchair,如图 1-1 所示。
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第 2 章 老年电动车整体方案的确定
 
2.1 电动车初步设计和主要动力性能参数的计算
通过调研大型市场和查阅走访江苏部分生产厂家,结合查阅的相关资料,以及了解市场已有的四轮微型电动车的相关参数后,对老年用电动车进行初步的设计。由于城市交通复杂再加上驾驶人为老年人居多,故采用后桥驱动,这样可以减轻前轮负荷,使得转向更加轻便,增加了车辆的灵活性,并且使电机和差速器、减速器一体化,可以在较小的电压电流下提供更好的动力输出,传动平稳,非常适合在路面平整的城市道路行驶[32]。整车采用四轮结构,较三轮老年代步车相比,能提供更好的稳定性,电池采用下置座椅的方式,可以使质量较轻的电动车重心更低,进一步保证行驶的稳定性[33]。通过走访一些生厂厂家和对市场上各种大小代步车的结构尺寸进行调研,为了满足所设计的电动车的特殊要求,参照相关车辆主要尺寸参数确定的原则,电动车的轴距选为 L=1300mm,根据车长的参数计算公式,车长 La=轴距 L+前悬 LF+后悬 LB。车长和轴距有如下的关系:L=La*C,其中 C 为比例系数,由于采用后桥驱动,C 取 0.54。则 La=2407mm。车的总宽 Ba=(La/3)+(195±60)mm=1050mm,电动车总高 Ha=1500mm。轮距 K=980mm。
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2.2 各部分质量参数的计算及分配
车辆的质量参数包括整车整备之量 m0,载客量,装载质量,质量系数 n0,汽车总质量,轴荷分配等。其中 m0是指车上有全部装备,加载电池、水,但没有装货和载人时的整车质量。设计的老年电动车共可承载两人,属于微型电动车的范围,在参考周边大型微型电动车市场的相关车型后确定为 m0=349kg。由于总共承载两人,按照工程标准本车荷载两人再加上些许货物总重为 me=75×2=150kg;则电动车质量系数ηn0=me/ m0≈0.43,按照表 2-1,本电动车属于低于轻型载重汽车的微型车辆类型。在载荷分配方面,考虑到整车的动力和通过性能,后驱动桥应有合适的负荷。在走访和咨询大型市场的一些微型电动车生产厂家之后,根据此款电动车的实际用途,预设车速最高为 25km/h;为方便行驶复杂城市路况灵活地转向;根据计算预设最小转弯半径为 2.17m;具有 14%的爬坡能力;续航里程为 60km;电池的充电时间为 10h;由于本车车身轻,速度较普通三轮代步车快,转弯灵活,在设计初始应尽量放低重心,已进一步降低侧翻的可能性,同时又要保证在平整路面有着一定的通过性,最后将电动车最小离地高度设计为 hmin=100mm。
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第 3 章 老年用电动车三维模型的建立............. 15
3.1 前轮悬架系统......... 15
3.2 前轮转向系统......... 16
3.3 后轮及驱动系统..... 17
3.4 电动车车架.............. 18
3.5 电动车壳体及整体建模..... 19
3.6 本章小结....... 20
第 4 章 各工况下车架的有限元分析...... 21
4.1 车架三维模型的简化处理及 ANSYS 的导入 ...... 21
4.2 有限元模型的建立 ............ 22
4.3 电动车各工况下的静力学仿真分析 ...... 27
4.4 车架强度的校核 ...... 29
4.5 本章小结 ...... 30
第 5 章 电动车行驶性能的研究及参数计算..... 31
5.1 ADAMS 虚拟样机的建立 ............. 31
5.2 不同工况下行驶性能参数的研究分析 ............. 43
5.3 本章小结 ...... 52
 
第 5 章 电动车行驶性能的研究及参数计算
 
本章主要由老年电动车的三维模型的基础上,在 ADAMS 软件中建立轮胎和路面模型,以及老年电动车的虚拟样机,详细的对电动车行驶性能进行了理论计算,在此基础上对电动车进行了行驶性能的仿真分析和优化研究。
 
5.1 ADAMS 虚拟样机的建立
 
5.1.1ADAMS 模型的简化措施
本节主要对电动车模型进行了处理,完成前轮和转向系统、后轮及驱动系统、车架和车框体的简化,主要简化方式有:(1)在前轮和转向系统中,由于转向结构转动副较多,在模拟仿真过程中并不需要转向机构参与运动模拟,为了简化约束环节中约束副数目,减少可能带来的运行错误,将转向系统去除。(2)在后轮及驱动系统中,由于在设计初期已经将驱动桥、减速器和后轴等零件完全集成,在仿真模拟过程中不再需要重新进行简化操作。(3)在车架和车框体中,由于一些装饰件的存在,所以需要去除车框体的非承载件等其他一些装饰件,这样可以避免不必要的零件对整车系统带来的干扰。在完成简化措施的步骤之后,检查整个新装配体模型的错误,最后将整个模型保存为“x_t”文件,经多次实践证明,此文件较“SLDASM”等文件格式,在导入 ADAMS 时能具有更好的兼容性,最后在 ADAMS 中的虚拟样机如图 5-2 所示。