畢業(yè)論文-- 電動車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計與制作

1、<p><b>　　畢業(yè)設計</b></p><p><b>　　課題名稱：</b></p><p>　　二〇一〇年十二月十日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文是大學生電動車設計關于轉(zhuǎn)向系的設計思路，由于是在校大學生，在設計的時候

2、不僅要考慮設計的構件使電動車達到設計的標準，更要注重成本的預算控制，每個人的設計標的都不同，但設計出的要能與整車的其他行駛件相互配合使用，要能充分發(fā)揮集體的協(xié)作能力，并且做好明確的分工。</p><p>　　關鍵詞：矩形轉(zhuǎn)向 成本控制 協(xié)作</p><p>　　1.小組成員及其工作的分配</p><p><b>　　1.1小組成員</b><

3、;/p><p><b>　　組長： 鄭景川</b></p><p>　　組員： 楊威、王文正、唐鵬蛟、周志忠、呂東亮、鄭景川、羅琴榮、陳超、吳楷慧、李鵬飛、馬保軍</p><p><b>　　1.2工作分配</b></p><p><b>　　車身設計： 吳楷慧</b></p

4、><p><b>　　轉(zhuǎn)向設計： 唐鵬蛟</b></p><p><b>　　傳動設計： 周志忠</b></p><p><b>　　電路設計： 呂東亮</b></p><p><b>　　采購物品： 楊 威</b></p><p>&

5、lt;b>　　出納資金： 鄭景川</b></p><p>　　記 錄 員： 羅琴榮</p><p><b>　　制動設計：李鵬飛</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要....................................

6、.......................................................................1</p><p>　　1.小組成員及其工作的分配....................................................................2</p><p>　　1.1小組成員 ............

7、......................................................................................2</p><p>　　1.2工作分配 ................................................................................................2<

8、/p><p>　　2.電動車的發(fā)展............................................................. ..........................4</p><p>　　2.1電動車的歷史 .......................................................................

9、.....................4</p><p>　　2.2電動車發(fā)展歷史 .........................................................................................4</p><p>　　3. 轉(zhuǎn)向系的設計..........................................

10、............................................5</p><p>　　3.1轉(zhuǎn)向系的概述.............................................................................................5</p><p>　　3.2現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向裝置的使用動態(tài)..........

11、..............................................................6</p><p>　　3.3轉(zhuǎn)向系的設計思路與制作...............................................................................7</p><p>　　3.3.1查找資料了解各種轉(zhuǎn)向..

12、............................................................................7</p><p>　　3.3.2論證各種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應用的可行性...................................................................8</p><p>　　3.3.3拉桿式矩形

13、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構思與其可行性...........................................................9</p><p>　　3.3.4實際操作的經(jīng)過.....................................................................................10</p><p>　　3.3

14、.5轉(zhuǎn)向設計制作結(jié)果..................................................................................11</p><p>　　總結(jié).....................................................................................................

15、.....12</p><p>　　致謝..........................................................................................................13</p><p><b>　　2.電動車的發(fā)展</b></p><p><b>

16、　　2.1電動車的歷史</b></p><p>　　世界上第一輛電動汽車于1881年誕生，發(fā)明人為法國工程師古斯塔夫?特魯夫，這是一輛用鉛酸電池為動力的三輪車，而在1873年，由英國人羅伯特?戴維森用一次電池作動力發(fā)明的電動汽車，并沒有列入國際的確認范圍。后來就出現(xiàn)了鉛酸、鎳鎘、鎳氫電池，鋰離子電池，燃料電池作為電力的電動車。</p><p>　　2.2電動車發(fā)展歷史</

17、p><p>　　電動車的發(fā)展史比燃油汽車更長，世界上第一輛機動車就是電動車。后來，由于燃油汽車技術的迅速發(fā)展，而電動車在能源技術和行駛里程的研制上長期未能取得突破，從20世紀20年代初至60年代末，電動車的發(fā)展進入了一個沉寂期。進入70年代以來，由于中東石油危機的爆發(fā)以及人類對自然環(huán)境的日益關注，電動車才再度成為技術發(fā)展的熱點。 </p><p>　　近幾十年來，主要工業(yè)化國家為電動車的開發(fā)投

18、入了大量的人力和財力，電動車的各項相關技術也取得了重大的進展。盡管電動車在能源和行駛里程的研制方面，至今尚未取得突破性的進展，但是電動車的美好前景仍然激勵著人們鍥而不舍地開發(fā)新型電動車，改善其性能。 </p><p>　　處于世紀之交的今天，能源和環(huán)境對人類的壓力越來越大，要求盡快改善人類生存環(huán)境的呼聲越來越高。為了適應這個發(fā)展趨勢，世界各國的政府、學術界、工業(yè)界正在加大對電動車開發(fā)的投資力度，加快電動車的商品化

19、步伐。雖然目前電動車在能源和行駛里程方面還未 </p><p>　　能盡如人意，但已足以滿足人們的基本需要。從技術發(fā)展的角度來看，在走過了漫長而艱難的發(fā)展歷程之后，電動車正面臨著重大的技術突破，有望成為21世紀的重要交通工具。 </p><p>　　在大都市中，電動車作為一種小型、中速和短途的日常交通工具，是十分理想的。電動車的開發(fā)關系到能源、環(huán)保、交通和高科技的發(fā)展以及新興工業(yè)的興起，它

20、將推動整個國民經(jīng)濟的發(fā)展，成為新的經(jīng)濟增長點。電動車將使能源的利用多元化和高效化，達到能量的可靠、均衡和無污染地利用。從環(huán)保的角度來看，電動車是無排放交通工具，即使計及發(fā)電廠所增加的排氣，從總量上來看，它也將使空氣污染大為減少。此外，電動車比傳統(tǒng)的燃料汽車更易實現(xiàn)精確的控制，智能交通系統(tǒng)則有可能率先通過電動車來實現(xiàn)，從而提高道路利用率和交通安全性。 </p><p>　　現(xiàn)代電動車的能源系統(tǒng)、電機驅(qū)動系統(tǒng)、智能化

21、的能量管理系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、車載空調(diào)系統(tǒng)和變速系統(tǒng)，電動車的基礎設施建設以及未來智能化的交通系統(tǒng)的發(fā)展。根據(jù)各類子系統(tǒng)的不同特點.近年來，各種顯示高新技術的電動車層出不窮，日新月異。</p><p>　　電動車的性能指標一般包括：驅(qū)動性能、駕駛性能、車載能源系統(tǒng)性能三部份，其中驅(qū)動性能取決于電機功率因素，車載能源系統(tǒng)性能取決于電池的容量，駕駛性能指標主要包括：加速性能、最大爬坡性能、剎車性能及駕駛里程性能等駕駛模式

22、，駕駛性能指標的優(yōu)劣取決于控制系統(tǒng)駕駛模式的技術。</p><p><b>　　3.電動車轉(zhuǎn)向設計</b></p><p>　　大學3年沖沖過去，3年中我們也學習了不少的關于汽車的知識，馬上畢業(yè)了為了體現(xiàn)出我們知識已經(jīng)掌握住了，我們決定畢業(yè)設計做一輛小型的電動車。我們預想電動車的最初設計目標，是一款后輪驅(qū)動，動力系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，電路，車身，仿卡丁車式的機動車。而我負責

23、的是電動車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計。</p><p>　　3.1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概述</p><p>　　用來改變或保持汽車行駛或倒退方向的一系列裝置稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能就是按照駕駛員的意愿控制汽車的行駛方向。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對汽車的行駛安全至關重要，因此汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零件都稱為保安件。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)都是汽車安全必須要重視的兩個系統(tǒng)。</p><p>　　改革開

24、放以來，我國汽車工業(yè)發(fā)展迅猛。作為汽車關鍵部件之一的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也得到了相應的發(fā)展，基本已形成了專業(yè)化、系列化生產(chǎn)的局面。有資料顯示，國外有很多國家的轉(zhuǎn)向器廠，都已發(fā)展成大規(guī)模生產(chǎn)的專業(yè)廠，年產(chǎn)超過百萬臺，壟斷了轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn)，并且銷售點遍布了全世界。</p><p>　　3.2現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向裝置的使用動態(tài)</p><p>　　隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構也有很大變化。汽車轉(zhuǎn)向器的結(jié)構很

25、多，從目前使用的普遍程度來看，主要的轉(zhuǎn)向器類型有4種：有蝸桿肖式（WP型）、蝸桿滾輪式（WR型）、循環(huán)球式（BS型）、齒條齒輪式（RP型）。這四種轉(zhuǎn)向器型式，已經(jīng)被廣泛使用在汽車上。</p><p>　　據(jù)了解，在世界范圍內(nèi)，汽車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占45％左右，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器占40％左右，蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器占10％左右，其它型式的轉(zhuǎn)向器占5％。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器一直在穩(wěn)步發(fā)展。在西歐小客車中，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器有很大的發(fā)展

26、。日本汽車轉(zhuǎn)向器的特點是循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占的比重越來越大，日本裝備不同類型發(fā)動機的各類型汽車，采用不同類型轉(zhuǎn)向器，在公共汽車中使用的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，已由60年代的62．5％，發(fā)展到現(xiàn)今的100％了(蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器在公共汽車上已經(jīng)被淘汰)。大、小型貨車大都采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，但齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器也有所發(fā)展。微型貨車用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占65％，齒條齒輪式占35％。 </p><p>　　綜合上述對有關轉(zhuǎn)向器品種的使用分析

27、，得出以下結(jié)論： </p><p>　　1.循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器和齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，已成為當今世界汽車上主要的兩種轉(zhuǎn)向器；而蝸輪#0；蝸桿式轉(zhuǎn)向器和蝸桿肖式轉(zhuǎn)向器，正在逐步被淘汰或保留較小的地位。 </p><p>　　2.在小客車上發(fā)展轉(zhuǎn)向器的觀點各異，美國和日本重點發(fā)展循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，比率都已達到或超過90％；西歐則重點發(fā)展齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，比率超過50％，法國已高達95％。 </p&

28、gt;<p>　　3.由于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的種種優(yōu)點，在小型車上的應用(包括小客車、小型貨車或客貨兩用車)得到突飛猛進的發(fā)展；而大型車輛則以循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器為主要結(jié)構。</p><p>　　3.3轉(zhuǎn)向系的設計思路與制作</p><p>　　3.3.1查找資料了解各種轉(zhuǎn)向</p><p>　　通過網(wǎng)上查找的資料轎車轉(zhuǎn)向主要有兩種：機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

29、。 </p><p>　　機械轉(zhuǎn)向：是以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源，其中所有傳力件都是機械件。 </p><p>　　動力轉(zhuǎn)向：借助動力來操縱的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)稱為動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又可分為液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動助力動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 </p><p>　　3.3.2論證各種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應用的可行性 </p><p>　　我們首先排除的是動力轉(zhuǎn)向，因為考

30、慮到動力轉(zhuǎn)向需要加裝電力或液壓助力系統(tǒng)，我們沒有相應的技術，而且投入的成本高，所以我們?nèi)∠藙恿D(zhuǎn)向，保留了機械轉(zhuǎn)向作為我們的設計參照。</p><p>　　隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構也有很大變化。汽車轉(zhuǎn)向器的結(jié)構很多，從目前使用的普遍程度來看，主要的轉(zhuǎn)向器類型有4種：有蝸桿肖式（WP型）、蝸桿滾輪式（WR型）、循環(huán)球式（BS型）、齒條齒輪式（RP型）。這四種轉(zhuǎn)向器型式，已經(jīng)被廣泛使用在汽車上。<

31、;/p><p>　　據(jù)了解，在世界范圍內(nèi)，汽車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占45％左右，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器占40％左右，蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器占10％左右，其它型式的轉(zhuǎn)向器占5％。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器一直在穩(wěn)步發(fā)展。在西歐小客車中，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器有很大的發(fā)展。日本汽車轉(zhuǎn)向器的特點是循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占的比重越來越大，日本裝備不同類型發(fā)動機的各類型汽車，采用不同類型轉(zhuǎn)向器，在公共汽車中使用的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，已由60年代的62．5％，發(fā)展到現(xiàn)今的10

32、0％了(蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器在公共汽車上已經(jīng)被淘汰)。大、小型貨車大都采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，但齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器也有所發(fā)展。微型貨車用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占65％，齒條齒輪式占35％。 </p><p>　　綜合上述對有關轉(zhuǎn)向器品種的使用分析，得出以下結(jié)論： </p><p>　　1.循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器和齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，已成為當今世界汽車上主要的兩種轉(zhuǎn)向器；而蝸輪#0；蝸桿式轉(zhuǎn)向器和蝸桿肖式轉(zhuǎn)向器，正在逐

33、步被淘汰或保留較小的地位。 </p><p>　　2.在小客車上發(fā)展轉(zhuǎn)向器的觀點各異，美國和日本重點發(fā)展循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，比率都已達到或超過90％；西歐則重點發(fā)展齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，比率超過50％，法國已高達95％。 </p><p>　　3.由于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的種種優(yōu)點，在小型車上的應用(包括小客車、小型貨車或客貨兩用車)得到突飛猛進的發(fā)展；而大型車輛則以循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器為主要結(jié)構。<

34、/p><p>　　經(jīng)過以上的資料參考論證，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向基本符合我們的設計要求。如（圖一）是資料上齒輪齒條式轉(zhuǎn)向的構造圖。</p><p><b>　　圖表 1</b></p><p>　　圖一經(jīng)過我組對其進行了結(jié)構簡化與整改，結(jié)果符合設計要求。但是該設計方案在設計上有個技術難點，如（圖2）該部件的加工不僅用料多，無法購買，而且加工困難用時長。經(jīng)過

35、全組員的討論否決了這設計方案。</p><p><b>　　圖表 2</b></p><p>　　3.3.3拉桿式矩形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構思與其可行性</p><p>　　放棄了齒輪齒條式轉(zhuǎn)向我組在商討后決定自行設計一組適合我組電動車使用的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在經(jīng)過思考后我組拿出了兩組設計方案。</p><p>　　以下兩幅草圖就是我組的

36、兩套方案</p><p><b>　　圖表 3</b></p><p>　　圖3的梯形拉桿式轉(zhuǎn)向是源于轎車上的轉(zhuǎn)向設計靈感，但是 該設計圖中有許多加工部件與齒輪齒條式類似，加工難度相比圖4要困難太多，所以我選擇了下圖的設計方案。</p><p><b>　　圖表 4</b></p><p>　　圖4

37、中的矩形轉(zhuǎn)向結(jié)構簡單，行駛輪位于底盤框架的外側(cè)焊接容易。制作簡單，轉(zhuǎn)向靈便且轉(zhuǎn)向阻力小等優(yōu)點，完全符合我們此次的設計要求。</p><p>　　3.3.4 實際操作的經(jīng)過 </p><p>　　最初我組的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設計目標是用齒條式轉(zhuǎn)向，但是其中遇上了幾個關鍵點使我們改變了這最初的設計初衷：原因一，是因為在尋找齒條上我們找尋不到合適的齒條，經(jīng)過質(zhì)詢車間可以加工，但經(jīng)過討論發(fā)現(xiàn)加工出來的轉(zhuǎn)向

38、系統(tǒng)會急劇的增加車身的重量，這不僅會影響車子的行駛速度，還會影響車身后續(xù)的設計，設計之初我組就嚴格的控制車身設計的重量。原因二，如果用齒條式不僅工時太長而且會增加車子的加工成本，如果成本過高則失去了此次的最初設計目的。原因三，轎車之所以采用了齒條式的轉(zhuǎn)向那是因為轎車的轉(zhuǎn)向阻力太大，需要齒條轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為駕駛員提供助力，但是我們的電動車車身輕、行駛速度慢，轉(zhuǎn)向阻力小，如果用齒條式那是“大材小用”，轉(zhuǎn)向系的選用因該適時而變，在轎車上適用的轉(zhuǎn)向在

39、輕型電動車上卻不適用。</p><p><b>　　圖5</b></p><p>　　3.3.5轉(zhuǎn)向設計制作結(jié)果—拉桿式矩形轉(zhuǎn)向 </p><p>　　取消了齒條式的轉(zhuǎn)向方案，迎來了新的問題，如果不采用齒條式，那還有哪種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)符合設計的要求？經(jīng)過3天全組的討論和網(wǎng)上的查詢卻終究沒取得突破性的進展，但是在不斷的討論論證中我積極的聽取其它同學的意

40、見，在第四天的時候，這一難題還是被我們解決了，原來的討論都是圍繞一根拉桿上，但</p><p><b>　　圖6</b></p><p>　　是轉(zhuǎn)向桿的運動軌跡是360°的圓周運動，而轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向桿卻必須是橫向的左右拉伸運動軌跡，兩種不同的運動軌跡使得它們無法作用在一個點上，但是如果采用矩形式的雙向拉桿卻能解決這一問一，原先那“一條筋”式的思考方式終于被打破

41、。</p><p>　　新設計的矩形連桿式轉(zhuǎn)向（如圖6）系統(tǒng)，它不僅解決了轉(zhuǎn)向系的重量問題還能靈巧輕便的轉(zhuǎn)向，降低了車子的造價，加快車子的完工進度。經(jīng)本達到了我們的最初設計目標。</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　未來的社會將會朝著資源節(jié)約型社會發(fā)展，由于近年來油價的持續(xù)走高，使得人們在使用汽車時的成本不斷提高，并

42、且如今很多城市時而會出現(xiàn)加油難的現(xiàn)在，一個新的名詞解釋了這一切“能源枯竭”，雖然燃油資源在短期內(nèi)不會出現(xiàn)供需緊張的問題，但是專家們經(jīng)過勘查統(tǒng)計，未來50地球的燃油資源將會逐步的枯竭。這既是一個機遇也是一個挑戰(zhàn)，許多國內(nèi)汽車生產(chǎn)商早已經(jīng)把目光轉(zhuǎn)向了電動車的研究方向，在關于電動車的技術上可以說我國的汽車制造企業(yè)與國際的廠商是屬于同一起跑線的。如何取得未來電動車制造領域的領頭者需要我們新一代的不斷創(chuàng)新敢于突破！</p><

43、p>　　在這一新的時代發(fā)展使命下，我們汽車專業(yè)的當代大學生更應站在時代的前端，所以這次我們的畢業(yè)設計是電動車的制造。但在此次的設計過程中，卻充分的暴露了我們的許多不足，首先是任務的分工上，沒有提前制定出合理的人員任務分工；其次是沒有同一的共識，大家在車子的制造初期都有各自的想法，而使得想法統(tǒng)一的方法是爭質(zhì)；最后是組員的不團結(jié)。</p><p>　　通過此次的設計使我感覺到自己三年的大學學習雖然學到了專業(yè)知識

44、，但卻遺漏了一樣更為重要的知識—人際交往。沒有良好的人際關系在工作時都不能彼此協(xié)作，任憑你有多強的專業(yè)知識卻總會讓你有些黔驢技窮的感覺。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　這次電動車設計成型，先我要感謝的是我組的指導老師**老師，每次我們遇到不懂的問題他都能細心的為我們分析講解。在整個設計過程中為我們擔當者亦師亦友的角色。之后要感謝的是我