1、摘要電動汽車的再生制動,就是利用電機的電氣制動產生反向力矩使車輛減速或停車。對于感應電機來說,電氣制動有反接制動、直流制動和再生制動等。其中,能實現將剎車過程中能量回收的只有再生制動,其本質是電機轉子的轉動頻率超過電機的電源頻率,電機工作于發電狀態,將機械能轉化為電能通過逆變器的反向續流二極管給儲能裝置充電。本文簡要介紹再生制動系統的種類及其發展過程,分析了國內外再生制動系統的研究動態及發展趨勢,掌握其原理,設計出一臺再生制動系統試驗臺。試驗臺主要通過一個無級變速裝置實現傳動比的改變,配合其他裝置,實現能量回收。其中,對核心裝置,使用CAD畫出其原理圖,并使用CATIA等三維軟件進行建模。本文

2、最后對自己所做工作進行總結,探討了設計方案中可能存在的問題,并對下一步的工作進行了展望。關鍵詞:再生制動系統、試驗臺、無級變速器、模型AbstractElectric vehicle regenerative braking,reverse torque developed is the use of electric braking of the motor vehicle to slow down or stop.For induction motor,the electric braking is dc braking and regenerative braking,reverse c

3、onnect braking,etc.Which can achieve the braking energy recovery is only in the process of regenerative braking,its essence is the power of the motor rotor rotational frequency over the frequency,the motor working in power state,convert mechanical energy into electrical energy through the inverter t

4、he reverse of the fly-wheel diode recharge energy storage device.This paper briefly introduces the kinds of regenerative braking system and its development process,and analyzes the domestic and foreign research status and development trend of regenerative braking system,master the principle,design a

5、 regenerative braking system test bench.Test stand is mainly achieved by a stepless speed change device transmission ratio of the change,cooperate with other devices,to achieve energy recovery. Among them,the core device,use CAD draw its principle diagram,and using CATIA three-dimensional modeling s

6、oftware.Finally to summarize their work,this paper discusses the design scheme of the problem4,and the further work is prospected.Key words:Regenerative braking system,test bench,stepless transmission,model目錄摘要.I ABSTRACT.II 引言.錯誤!未定義書簽。第1章緒論. (21.1再生制動系統研究背景 (21.2再生制動研究現狀 (21.3再生制動系統研究意義 (2第2章再生制動系

7、統原理及分類 (42.1再生制動的分類 (4第3章實驗臺方案設計 (63.1實驗臺整體布置 (73.2試驗臺主要裝置 (83.3混合動力系統與CVT融合的技術優勢 (10第4章試驗臺CVT三維模型的建立 (114.1、CATIA軟件介紹 (124.2、CVT建模過程 (124.3、主要零件裝配 (26第5章模型的干涉檢測 (30結論與展望 (34致謝 (35參考文獻 (36附錄A (36附錄B主要參考文獻及其摘要 (41插圖清單圖21再生制動系統原理示意圖 (6圖22飛輪儲能系統 (7圖23液壓儲能系統 (8圖31再生制動系統方案布置圖 (10圖32CVT控制系統方案圖 (11圖41主動缸草圖

8、1 (15圖42主動缸草圖2 (15圖43旋轉體草圖 (16圖44旋轉體 (16圖45帶輪軸建模 (17圖46模型倒角 (17圖47圓形陣列 (18圖48主動工作輪 (18圖49主動缸草圖 (19圖410從動工作輪 (20圖411金屬傳動帶草圖 (21圖412金屬傳動帶 (22圖413斜齒輪1 (23圖414斜齒輪2 (24圖415飛輪軸 (25圖416螺栓 (26圖417螺母 (27圖418飛輪 (28圖419飛輪裝配圖 (30圖420無級變速器 (31圖421CVT和飛輪裝配圖 (32圖51“分解”對話框 (33圖52模型爆炸圖 (34圖53模型干涉檢測 (35圖54干涉檢測結果 (33引

9、言汽車作為社會主要的交通工具之一,在社會進步和經濟發展中起到了舉足輕重的作用,但同時它也給社會帶來了環境污染和能源短缺等嚴重問題,因此,節能和環保就成了現代汽車發展的主題。為了解決這兩個難題,各國針對汽車節能和環保技術進行了大量的研究與開發,其中混合動力汽車(Hybrid Electrical Vehicle, HEV是目前最適應21世紀汽車技術發展趨勢的車型之一。混合動力汽車是指車上裝有兩個及其兩個以上動力源,符合汽車道路安全法規的車輛。國際電工委員會所屬電動汽車技術委員會對混合動力汽車的定義為:有多于一種能量轉換器提供驅動力的混合型電動汽車。一般說的混合動力汽車是指油電(發動機和電機混合動

10、力汽車。混合動力汽車不僅繼承了電動汽車低排放的優點,而且還保持了傳統汽車比功率大和比能量高的優勢,因此它既能改善汽車排放,又能克服電動汽車續駛里程短的缺點,在電動汽車時代還沒到來之前,混合動力汽車將承擔這一角色。混合動力汽車的主要節能技術主要有4個:(a發動機減小(down size;(b高效工作區域控制;(c制動能量回收;(d消除怠速。因此,再生制動的研究對于混合動力汽車節能效果的提高具有重要意義。再生制動系統就是在車輛制動時,將車輛行駛動能轉化為其它形式的能量儲存起來,在車輛啟動或加速行駛時再次加以利用的裝置或系統"這種系統屬于新型的節能裝置在未來的混合動力汽車及純電動汽車上將有

11、廣泛的運用"在能源問題越來越突出的今天節約能源已成為所有行業的發展目標之一"再生制動系統,將原本摩擦制動耗散的能量,部分回收再利用,有效地提高了車輛的能量效率。由于我國在實車方面研究落后于世界先進國家,故多在搭建的試驗臺架上進行再生制動系統實驗。第1章緒論1.1再生制動系統研究背景自1886年發明汽車以來,汽車成為人們日常生活中的代步和運輸工具,可以說汽車大大的縮短了人們之間的距離,改變了人們的生活方式,提高了人們的生活質量。內燃機汽車經過120年的發展和壯大,逐步實現了機電一體化和全面應用現代高科技,其性能已達到很高的程度了,在安全、環保、節能和廉價等方面取得了重大的進展

12、。但是內燃機汽車的發展也正在面臨嚴峻的挑戰。首先,由于燃油汽車要消耗大量的石油資源,排放大量的廢氣,制造噪音,汽車也給世界帶來了無法回避的負面影響,機動車輛運行對環境的影響主要是大氣污染和噪聲污染。其次,20世紀90年代以來,由于石油等能源的日漸緊缺,節能成為汽車工業的一個重要發展方向。而電動汽車在環保和節能方面表現出明顯的優勢,日益受到汽車工業界重視。近年來,各大公司在政府的支持下,也制定了發展電動汽車的長遠規劃,調動了社會上各種力量參與電動汽車的研制。1.2再生制動研究現狀國外再生制動技術的研究比較深入。除了大量的理論研究成果,實車應用也比較成熟,豐田公司的Prius、Estima和本田公

13、司的Insight轎車就是成功應用再生制動技術的典范。豐田公司Prius的再生制動系統通過電液比例控制單元調節液壓制動力,實現再生制動與摩擦制動的綜合控制,在豐田HTSII混合系統下,能提高整車能量利用率達20%以上,同時確保制動安全。豐田公司在混合動力汽車Estima中采用了電控柔性制動系統,并將再生制動納入整車動力控制系統進行集中控制,通過CVT控制,提高了制動能量回收率。基于ISG電機(Integrated Starter Generator集成啟動電機、液壓系統并結合發動機節氣門控制,本田公司提出了一種雙制動力分配系數控制再生制動系統,在Insight 車上實現了混合動力汽車制動能量的

14、高效回收。在其EV PLUS純電動汽車上,基于能量的最大化回收、駕駛員制動感覺以及能量的較大回收兼顧駕駛員制動感覺的三種再生制動目標,分別建立了再生制動系統制動力分配控制策略并進行了試驗。美國福特公司的Escape應用了線傳電液系列再生制動系統(線傳操控技術、電子系統和機械制動器代替機械及液壓制動系統,把來自駕駛者的命令轉變為電信號,以驅動電機實現所需的操作,顯著提高了制動能量回收效率、汽車制動方向穩定性和汽車舒適性。1.3再生制動系統研究意義汽車制動能量是一種亟待開發的能量,通過制動能量的回收與利用可大大提高汽車能源綜合利用率,同時可降低汽車廢氣排放。隨著混合動力汽車和電動汽車的發展,再生制

15、動系統己成為這類汽車的一種常規配置,在普通的內燃機車上使用再生制動也越來越多。但是,再生制動能量回收與利用理論還很不完善,特別是在國內還處于起步階段通過模擬試驗臺對汽車再生制動理論進行驗證與改進,可縮短系統開發研究的時間,降低開發成本。本次畢業設計為研究再生制動回收能量最大化和能量利用最優相關理論而設計的模擬試驗臺。作為和純電動汽車共通的混合動力方式的特點之一,制動能量是能夠在一定程度上進行回收的。有資料表明,在日本、美國和歐洲的任何市區行駛工況下以Prius為例來看,制動能量回饋對燃油經濟性提高的貢獻超過了20%,可以說,和沒有制動能量回收的其他驅動系統車輛相比其優勢是異常明顯的。因此,為了

16、提高燃油經濟性,混合動力的再生制動系統是必要的條件之一。再生制動系統在保證車輛制動效能的條件下,先將車輛制動或減速時的一部分機械能(動能轉換(或轉移為其他形式的能量(如旋轉動能、液壓能、化學能等,并儲存于儲能器中,同時產生一定的負荷阻力使車輛減速制動,當車輛再次啟動或加速時,又將儲存在儲能器中的能量轉換為車輛行駛所需的動能(驅動力,這樣,既實現了車輛所需的減速和制動,又能夠將能量回收再利用,提高燃油經濟性和減少污染物排放。對于本文所研究的混合動力汽車,能量的回饋和儲存是通過發電機和動力電池組來實現的。第2章再生制動系統原理及分類再生制動又稱再生回饋制動,混合動力汽車制動時,通過與驅動輪(軸相連

17、的能量轉換裝置把制動能量在儲存到電池中,把汽車的一部分動能轉化為其他形式的能量儲存起來,在減速或制動的同時達到回收制動能量的目的。在制動過程中,汽車行駛的慣性能量也經由車輪及傳動系統傳遞給電機,此時電機充當發電機,以發電形式工作,為動力電池充電,實現制動能量的回收。而電機在發電過程中產生的電機制動力矩又可以對驅動輪施加制動,產生制動力;然后在汽車起步或加速時義釋放儲存的能量(如圖1所示,以增加驅動輪(軸上的驅動力或增加混合動力汽車及電動汽車的續駛里程。動能圖2-1再生制動系統原理示意圖2.1再生制動的分類車輛制動能量再生方法根據不同的儲能機理可分為:飛輪儲能式、液壓儲能式和電化學儲能式。飛輪儲

18、能是機械儲能的一種形式,在車輛制動或減速過程中,飛輪儲能系統拖動飛輪加速,將車身的慣性動能轉化為飛輪高速旋轉的動能;當車輛啟動或加速時,飛輪減速,釋放本身旋轉動能給車身,以增加車輛的行駛動能。 圖2-2飛輪儲能系統飛輪儲能系統需要解決的問題:驅動輪(軸能量轉換再生能量儲能裝置(1飛輪儲能系統不能長時間的儲能,只能是在汽車運行時靠飛輪的轉動暫時儲存能量,在汽車停止以后,飛輪停止轉動后就必須釋放能量。于是汽車上應該再裝有與之相配套的蓄電池,可以在汽車熄火是儲存飛輪上剩余的能量,在電動汽車上,這個能量又可以支持汽車的正常運行。(2安全問題"飛輪要儲存能量就要高速旋轉,一旦應力超過材料的極限

19、應力,飛輪破裂,后果不堪設想"于是要求,首先飛輪的質量盡可能輕,儲存能量盡可能多,可承受的應力盡可能的大"最關鍵的是外面的殼體能承受飛輪在最高速旋轉時破裂所帶來的沖擊"汽車應該有應急系統,在飛輪出現故障后,能按普通模式正常運行。(3能量損耗,采用磁懸浮軸承而減少飛輪摩擦而損耗的能量,但飛輪本身的設計和制造的不平衡,同樣會消耗能量,以及空氣阻力的影響到底有多大。(4飛輪的高速旋轉不可避免的會產生熱量,完全消除熱量是不可能的,于是這個熱量怎么回收利用,才能使得整個回收系統回收到更多的能量。汽車起動或加速的過程就是液壓系統將儲存的液壓能轉換成機械能并釋放給汽車,以增加汽

20、車動能的過程"系統主要由發動機、液壓泵/馬達、液壓蓄能器、變速箱、驅動橋、離合器和液壓控制系統組成起動。加速或爬坡時,液控離合器接合,液壓蓄能器與連動變速箱連接,液壓蓄能器中的液壓勢能通過泵/馬達轉化為車輛動能,用來輔助發動機滿足驅動汽車所要求的峰值功率.減速時,電控元件發出信號,使系統處于蓄能狀態,將動能轉換為壓力能儲存在液壓蓄能器內,這時車輛行駛阻力增大,車速降低直至停車"在緊急制動或初始車速較高時,再生制動系統不工作,不影響原車制動系統發揮效能。 圖2-3液壓式儲能系統儲能器可采用蓄電池或超級電容器,由發電機/電動機執行機械能一電能之間的轉化系統還包括一個電子控制單元

21、(ECU,用來控制蓄電池或超級電容器的充放電狀態,并且保證蓄電池的剩余電量在規定的范圍內。電儲能形式的再生制動系統使用的蓄電池作為蓄能器,相對其他儲能方式而言,具有儲能時間長,一次儲能量大,儲能穩定性好,維護次數少,使用方便等優點"理論上講,電化學儲能方式再生制動方法適用于各種車輛"近年來正在開發和研制的電動汽車上普遍考慮采用這種方法實現再生制動,以節約能源,增加汽車連續行駛能力"制約這一方法應用的技術瓶頸仍是缺乏高性能!低成本的電化學儲能器"當前作為電化學儲能器主要是各種可充電電池和超級電容;超級電容的低比功率特性使之不可能單獨用作電動汽車的能量源,但

22、用它作為輔助能量源則具有顯著的優點一充放電率高,與蓄電池相比可迅速高效地吸收和釋放制動回收的能量。所以,本次畢業設計采用蓄電池加超級電容的電化學儲能形式。第3章試驗臺方案設計無論任何車輛的制動性能,首先必須滿足安全性能的要求。作為汽車三大功能(行駛,制動和轉向之一的制動性能,也是汽車安全性能中的重要指標之一。整車再生制動系統的搭建及試驗成本較高,而簡易的再生制動試驗臺能夠節約再生制動系統的開發成本,縮短開發周期。3.1實驗臺整體布置再生制動理論主要是研究回收制動能量方法、回收制動能量的效率、驅動電動機與功率轉換器的控制技術、再生制動控制策略、機電復合制動的協調等。模擬試驗臺采用模塊化設計方法,

23、如圖3所示,包括制動踏板輸入模塊、制動能量轉換模塊、慣性模塊、道路阻力模擬模塊(負載電動機、常規制動模塊、能量儲存管理模塊、測控系統模塊等。試驗臺通過機械和電氣連接,主要完成把發動機的動能和蓄電池的電能轉換為飛輪的動能和把飛輪的動能轉換為蓄電池的電能,由此模擬能量回收過程。其中,通過CVT 無級變速器在啟動時給起動機減速,保證飛輪在合適的轉速下工作;在減速制動時,打開離合器,中斷動力裝置,由于慣性,飛輪旋轉,再次通過CVT調節,使發電機增速,保證飛輪的動能一直能夠被利用發電。發電機產生的電能通過變化器存儲在蓄電池中。具體布置圖如下圖所示: 圖3-1再生制動系統方案布置圖金屬帶式無級變速器(CV

24、T的速比是在設計范圍內連續變化的,此過程由電控單元ECU以及控制系統的測試、執行機構自動完成。通過電子控制技術,將電機的驅動源和CVT結合在一起實現汽車動力傳動系統的綜合控制,能夠使動力源與傳動系統形成優勢互補。3.2試驗臺主要裝置試驗臺主要裝置包括無級變速裝置、飛輪裝置、電機、蓄電池、ECU、功率轉換器等。CVT技術的發展,已經有了一百多年的歷史。德國奔馳公司是在汽車上采用CVT技術的鼻祖,早在1886年就將V型橡膠帶式CVT安裝在該公司生產的汽油機汽車上。1958年,荷蘭的DAF公司H.Van Doorne博士研制成功了名為Variomatic的雙V型橡膠帶式CVT,并裝備于DAF公司制造

25、的Daffodil轎車上,其銷量超過了100萬輛。1997年上半年,日本日產公司開發了使用在2.0L汽車上的CVT。在此基礎上,日產公司在1998年開發了一種為中型轎車設計的包含一個手動換檔模式的CVT。新型CVT采用一個最新研制的高強度寬鋼帶和一個高液壓控制系統。通過采用這些先進的技術來獲得較大的轉矩能力,日產公司研究開發CVT的電子控制技術,傳動比的改變實行全檔電子控制,汽車在下坡時可以一直根據車速控制發動機制動,而且在濕滑路面上能夠平順地增加速比來防止打滑。德國博世的電子式CVT控制系統是基于用傳感器和執行器單元控制基礎上的電子/液力模塊。博世公司已經將獨立部件、執行器、傳感器和變速器換

26、檔ECU組成一個單獨的模塊,變速器制造商只需增加一個集成控制單元。CVT的主要結構和工作原理如上圖所示,該系統主要包括主動輪組、從動輪組、金屬帶和液壓泵等基本部件。金屬帶由兩束金屬環和幾百個金屬片構成。主動輪組和從動輪組都由可動盤和固定盤組成,與油缸靠近的一側帶輪可以在軸上滑動,另一側則固定。可動盤與固定盤都是錐面結構,它們的錐面形成V型槽來與V型金屬傳動帶嚙合。發動機輸出軸輸出的動力首先傳遞到CVT的主動輪,然后通過V型傳動帶傳遞到從動輪,最后經減速器、差速器傳遞給車輪來驅動汽車。工作時通過主動輪與從動輪的可動盤作軸向移動來改變主動輪、從動輪錐面與V型傳動帶嚙合的工作半徑,從而改變傳動比。可

27、動輪的軸向移動是根據汽車的使用要求,通過液壓控制系統進行連續的調節,從而實現無級變速。 圖3-2CVT控制系統方案圖飛輪是具有適當轉動慣量、起貯存和釋放動能作用的轉動構件。安裝在機器回轉軸上的具有較大轉動慣量的輪狀蓄能器。當機器轉速增高時,飛輪的動能增加,把能量貯蓄起來;當機器轉速降低時,飛輪動能減少,把能量釋放出來。飛輪可以用來減少機械運轉過程的速度波動。一般由飛輪、齒圈、離合器定位銷、軸承等組成,部分產品軸承用花鍵代替。本試驗臺中飛輪主要功能是模擬汽車在實際道路行駛中的慣量,因此選用的飛輪的慣量應當與選擇的汽車的自重相適應。采用車輛慣性四分之一的慣性飛輪組來模擬車輛慣性,這樣負載電動機與輔

28、助制動電動機可選較小功率電動機,降低了試驗系統搭建成本和試驗成本。電機既可以把蓄電池電能轉換成飛輪動能,也可以把無級變速器傳過來的動能再裝換成電能存儲在蓄電池中,也是十分重要的裝置。一般可以選用的電機有:異步電機、永磁同步電機、磁阻電機、爪極電機等。當然,每種電機都有各自的優缺點。爪機電機的有點表現在可調節性和費用方面,這一點使爪機電機非常具有吸引力,因為它可提供直至約6KW的發電機功率及大體積發動機所需要的足夠的啟動功率。主機電機受取決于機型結構尺寸的限制。其他電機都適合于向上擴大功率頻譜。永久磁鐵的同步電機優點是勵磁無損耗,根據結構形式只有少量的磁場減弱。這個必須通過超限度的脈沖反用換流器

29、來平衡。磁阻原理首先在噪聲性能和對間隙公差要求上暴露出了弱電。異步電機不因其最佳值而引人注目,但在所有領域中都可提供可接受的特性,這是將它作為曲軸電機使用的最大理由。在故障情況下它也具有良好的特性,如在機動車傳動系統的離合器范圍中看到的那樣,它比較適用環境條件(如:水、油、鐵屑。綜上所述,對于起動機電動機來說,異步電機(盤式轉子的優點是,轉子孔的內腔可以用來安裝主動的機械部件,在裝有自動變速器的汽車上就可以使用這個內腔。這樣可以更好的利用空間,這種盤式轉子電機就是一種理想的解決方案,所以本次畢業設計選用異步電機。近些年,許多汽車制造商都完成了新汽車電源結構的設計。努力的兩個主要目標是:一、開發

30、高效率的技術方案,并以此繼續降低汽車單位電能消耗。二、順應汽車上使用越來越多的電氣負載的發展趨勢,提供必要的功率。對汽車制造商的挑戰是將這兩點結合起來的,當然也能給用戶提供一種具有新功能和新特點的汽車電源結構。混合電力車輛可以選用的電池種類有鉛酸電池,鎳氫電池,鎳鎘電池、鋰離子電池,鐵電池等很多種。但是鎳氫電池以其非常好的綜合性能成為了大多數混合動力車輛的首選配套電池。其能量密度、功率密度均高于鉛酸電池和鎳鎘電池,循環使用壽命在實際電動車輛使用電池中是最高,快速充電和深度放電性能很好,充放電效率高,無重金屬污染,全密封免維護。所以在此采用的也是鎳氫電池作為動力電池。電池組額定電壓為216V,1

31、6Ah。電池和電機和配合工作在改善發動機的工作狀況方面,特別在動力性能不變的前提下提高發動機經濟性能和排放性能的方面起到了巨大的作用。功率變換器調節不同的負載處于額定功率運行同時也有不受電網波動影響的作用。功率變換器通過電力電子裝置,在一個周期內調節而導通時間或是在幾個周期內調節若干個連續導通或管斷,保證再生發電時蓄電池充電穩定。3.3再生制動系統與CVT融合的技術優勢由于無級變速器(ContinuouslyVariable Transmission,CVT可以連續改變速比,使得汽車在任意行駛工況下,都可以按照駕駛員的操作意圖實現發動機、電機與變速器的最佳匹配(最佳經濟性匹配或最佳動力性匹配,

32、使發動機的轉速與車速相互獨立,在發動機轉速一定時,可以通過調節CVT的速比使車速在一定范圍內變化,使發動機工作在高效區,從而可降低排放,提高燃油經濟性、動力性、操縱性及乘坐舒適性。用在本試驗臺上,其優勢是顯而易見的:(1通過電動機提供額外的轉矩,克服CVT技術僅適用于小排量汽車的局限性,將其搭載到中、高排量的汽車上。(2CVT速比的可連續變化配合適當的電機作為動力源,能夠降低其電機功率和電池組容量,達到減輕自重和降低成本的目的。(3兩者結合提高了試驗臺的自動化水平,為合理分配動力與改進綜合控制策略提供了廣闊的空間。(4因為變速器的總變速比選擇得很長,所以在回收時,不能因為存儲重要的動能而把飛輪

33、慣量提到足夠高的轉速,即使不能足夠地利用機械回收,無級變速器也能使達到對功率和作用率有利的轉速。這樣,小型電機的回收也能得到改進。第4章試驗臺CVT三維建模4.1、CATIA軟件介紹CATIA是法國達索公司的產品開發旗艦解決方案。作為PLM協同解決方案的一個重要組成部分,它可以幫助制造廠商設計他們未來的產品,并支持從項目前階段、具體的設計、分析、模擬、組裝到維護在內的全部工業設計流程。模塊化的CATIA系列產品旨在滿足客戶在產品開發活動中的需要,包括風格和外型設計、機械設計、設備與系統工程、管理數字樣機、機械加工、分析和模擬。CATIA產品基于開放式可擴展的V5架構。作為世界領先的CAD/CA

34、M軟件,CATIA在過去的二十多年中一直保持著驕人的業績,并繼續保持其強勁的發展趨勢。CATIA在汽車、航空航天領域的統治地位不斷增強。同時,CATIA也大量地進入了其他如摩托車、機車、通用機械、家電等行業。國際一些著名的公司如空中客車、波音等飛機制造公司,寶馬、克萊斯勒等汽車制造公司都將CATIA作為他們的主流軟件。國內10幾家大的飛機研究所和飛機制造廠選用了CATIA,一汽集團、二汽集團、上海大眾集團等10多家汽車制造廠都選用CATIA作為車型的開發平臺。4.2、CVT建模過程實體造型主要有兩種模式。第一種模式是以立方體,圓柱體,球體,錐體和環狀體等為基本體素,通過交、并、差等集合運算,生

35、成更為復雜形體;第二種模式是以草圖為基礎,建立基本的特征,以修飾特征方式創建形體。兩種模式生成的形體都具有完整的幾何信息,是真實而唯一的三維實體。CATIA側重第二種模式。零件設計的基本思路是以二維草圖為基礎,通過拉伸、旋轉等操作生成三維實體,再通過倒角、變換、布爾操作等操作對三維實體做進一步修飾。通過第二章對無級變速器工作原理的介紹可知,其結構十分復雜,所以考慮實際情況,在本次畢業設計中,只畫出CVT零件輪廓,不畫出內部詳細結構。選擇菜單【開始】【機械設計】【零件設計】,即可進入零件三維建模模塊。1選擇XY平面,點擊草圖,使用草圖編輯器,在草圖中畫圓直徑120mm,完成草圖后使用凸臺命令拉伸

36、長度為10mm。 圖41主動缸草圖1 圖42主動缸草圖22選擇上一步建立的凸臺圓面為基面點擊草圖再次進入草圖界面完成草圖后,使用凸臺命令過程與第一步相同。繼續使用凸臺命名完成模型上部。3選擇Y-Z平面為基面進入草圖編輯器完成旋轉體的建模。 圖43旋轉體草圖 圖44旋轉體4選擇旋轉體面為基面使用凸臺完成拉伸,選擇第一步的凸臺圓面為基面完成帶輪軸的建模 圖45帶輪軸建模5選擇上一步的凸臺圓面為基面完成帶輪另一側圓盤的建模草圖圓的直徑為120mm拉伸長度10mm。6建立固定帶輪的螺母具體步驟同上。7模型完成后進行倒角 圖46模型倒角8主動缸上端蓋的緊固件使用螺釘,螺釘的建模完成后進行圓形陣列 圖47

37、圓形陣列9主動缸的最終模型 圖48主動工作輪1、在二維平面繪制如下圖的草圖,添加約束,保證對稱。 圖49從動缸草圖2、通過旋轉體、倒角、凹槽、凸臺等操作,形成如下從動缸外形輪廓。 圖410從動工作輪建立如下草圖,然后依次通過凸臺、凹槽、兩次倒圓角完成金屬帶建模。 圖411金屬傳動帶草圖 圖412金屬傳動帶由于使用CATIA畫斜齒輪難度比較大,要先創建參數及關系,然后利用這些參數創建出齒輪模型,比較復雜。而UG NX8.0只需輸入參數,可以快速生成齒輪,快捷方便,為節約時間,本次畢業設計在斜齒輪繪制環節,使用UG NX8.0畫出齒輪,然后轉換成CATIA格式。具體從動缸上斜齒輪1和飛輪軸上斜齒輪

38、2如下圖所示: 圖413斜齒輪1 圖414斜齒輪21、飛輪軸用于連接斜齒輪和飛輪,但是結構簡單,通過簡單的拉伸,倒角即可得到。 圖415飛輪軸2、同樣,飛輪也是通過簡單的拉伸得到。為了安裝固定飛輪,設計成6顆螺栓連接形式。繪圖時通過圓形陣列得到。 圖416螺栓 圖417螺母 圖418飛輪4.3、主要零件裝配裝配圖是將已經繪制好的三維零件圖形,通過相合約束、接觸約束、偏移約束等約束條件,將其組裝形成一個最終的部件三維圖。根據飛機的各個部件的關系使用相應約束。首先點擊開始機械設計裝配設計。進入裝配設計工作臺。操作步驟:1、調用新建功能,在【新建】對話框中選擇“product”,建立文件。2、在【產

39、品結構工具】工具欄單擊“插入現有部件”按鈕,在特征樹中選擇產品1,彈出對話框,選擇上面做好的部件文件。3、在【約束】工具欄中單擊“固定約束”按鈕,選擇第二部插入的零件,建立固定約束,如相合、偏移。4、重復第二步和第三步插入其他零件和建立相應的約束。 圖4-19飛輪裝配圖 圖4-20無級變速器 圖4-21CVT和飛輪裝配圖至此,再生制動系統試驗臺核心部分的無級變速器和飛輪建模完成。第5章模型的干涉檢測5.1模型爆炸圖裝配體完成后,把裝配體分解成分解圖,便可以清楚地反映出部件間的裝配關系。具體操作步驟如下:1、選取命令。先進入零件設計模塊,然后選擇下拉菜單“編輯”“移動”“在裝配件中分解”命令,系

40、統彈出圖51所示的“分解”對話框。 圖51“分解”對話框2、在“分解”對話框中進行如下設置:定義分解層次。在“深度”下拉列表中選擇“所有級別”選項,如圖51所示。定義分解類型。在“類型”下拉列表中選擇“3D”選項。如圖51所示。3、單擊“應用”按鈕,在彈出“信息框”對話框中,單擊“確定”按鈕。4、定義分解程度。將滑塊拖拽到0.72,單擊“確定”按鈕。在系統彈出的“警告”對話框中單擊“是”按鈕,此時,裝配圖如下圖52所示。 圖52模型爆炸圖5.2、模型的干涉檢測在產品設計過程中,當各零部件組裝完成后,設計者最關心的是各個零部件之間的干涉情況,碰撞檢測和裝配分析功能可以幫助設計者了解這些信息。CA

41、TIA的干涉檢測功能,是分析當前文檔中所有部件之間是否存在干涉關系。它首先分析部件之間干涉的不同類型,可以用圖來表示干涉的部位,并計算出部分之間的距離。1、選擇【視圖】【工具】【空間分析】,點擊在分析菜單中的碰撞,彈出一個檢查碰撞的對話框。 圖51模型干涉檢測2、“名稱”輸入欄是確定干涉檢測的名稱,并在特征樹中顯示。“類型”中的第一個下拉框是選擇干涉檢測的類型。接觸+碰撞:檢測部件之間是否存在接觸或者碰撞。間隙+接觸+碰撞:檢測部件之間是否存在接觸、碰撞和小于設定的間隙。第二個下拉框包含了部件檢測的目標范圍(在所有部件之間:默認選項,檢測所有部件中的每一個部件與其他部件之間是否存在干涉。對所做

42、模型選擇“接觸+碰撞”的檢測類型,并選擇“在所有部件之間”的目標范圍,單擊“應用”按鈕進行運算,結果如下圖所示: 圖52干涉檢測結果3、對話框中亮起了黃燈,并列出了干涉具體類型和項目。在“過濾器列表”中可以根據需求列出要求的干涉類型。由檢測結果可知,從動缸與金屬帶裝配初裝配的不好,其他地方尚可。結論與展望再生制動理論技術是混合動力汽車的關鍵技術之一,其控制系統的研究比較復雜,而我國關于這方面的研究與開發尚處于起步階段,還有很多關鍵問題亟待解決。在混合動力汽車再生制動系統的研究方面,本文只能說是拋磚引玉,僅僅分析了電動汽車再生制動的原理和方法,進行了試驗臺方案的設計,繪制出核心部件的三維模型等,

43、該方向的研究仍然任重道遠,還有許多有待深入研究的工作。根據本次畢業設計所做的工作,提出以下兩點展望:(1從生產和裝配的角度出發,要盡量使再生制動系統對車輛整個傳動系統影響最小,以達到安裝更方便、通用性更強、適用范圍更廣的目的。(2從制動新技術的角度出發,考慮用電磁場原理革新再生制動技術。從能量轉換角度出發。可以考慮將這部分制動動能轉化為易于再生的電磁能。從電機制動方式得到啟示,電磁場原理可應用于汽車制動,即:在制動過程中車輪作為電動機給電機反相電壓,使車輪產生一個與轉動方向相反的電磁力矩,從而達到減速停車的目的。這符合能量守恒原理,理論上是可行的。它不再借助摩擦制動,不需要摩擦制動器,卻能有效

44、回收利用制動能量,是再生制動研究和探索的新方向。致謝本次畢業設計是在肖平老師的悉心指導下完成的。在我畢業設計的整個完成過程中,肖平老師百忙之中抽出時間定期指導畢,了解我的畢業設計進度和所遇到的難點,予以積極建議和耐心指導,并盡可能地為我搜集了相關設計資料。肖老師不僅以其多年來在無級變速器領域積累的豐富研究經驗幫助指導我完成了原本相對困難的課題,使我對本課題的知識有了更透徹更深入的了解,而且,他嚴謹的治學態度、契而不舍的科研態度將繼續影響著我,使我受益終身。飲水思源,我將永遠牢記肖平老師的幫助和指導,并在今后的工作學習中效仿。在此,向肖平老師及其家人表示我最衷心的感謝。在我完成畢業設計的過程中,

45、閱讀了大量汽車專業人士的學術成果,在此表示感謝。在制圖過程中,與同學共同鼓勵,互相支持。特別是謝思長同學和張碩,我們是同一組跟隨肖老師做畢業設計的,謝思長同學論文題目與我類似,我們經常就肖老師布置的任務進行交流、探討;張碩同學善于使用三維軟件,在最后的三維建模過程中,給與我極大的幫助,感謝你們的幫助,感謝同窗四載相伴走過的日子。值此學業完成之際,對多年來一直辛苦養育、全力支持我的父母表示最深的敬意。沒有老師的指導建議、同學的支持幫助和汽車專業前輩的經驗成果,我的畢業設計是不可能順利完成的。再次向所有曾經給予我幫助的人表示深深的謝意!參考文獻1周云山鐘勇,汽車電子控制技術M,北京:機械工業出版社

46、,20092汽車工程手冊編輯委員會編,汽車工程手冊(設計篇,人民交通出版社,20013王望予,汽車設計M,北京:機械工業出版社4陳家瑞,汽車構造(下冊M,北京:機械工業出版社5王維平張磊宋錦朱敏,電動汽車開關磁阻電機再生制動發電系統研究J,微電機, 2009,06(1:63656王軍申金升.國內外混合動力電動汽車開發動態及發展趨勢J公路交通科技,2000,17(l:71一747趙金龍,再生制動現狀及發展趨勢D重慶大學2011(118何仁汽車制動能量再生方法的探討J江蘇大學學報,20039葛安林.車輛自動變速原理與設計M.北京:機械工業出版社,1993.10K.Wipke,T.Markel,D.

47、Nelson Proceedings of the18th Electric Vehicle Symposium,Berlin, Germany(200311劉博.基于純電動汽車的再生制動系統的研究與實現2004;1212張培斌.電動汽車再生制動控制的研究與仿真D武漢理工大學2006(113李鳴公共汽車制動能量再生系統電控裝置的研制D山東理工大學2006;114Avernethy Francisco,Andrew Frank.PlugIn Hybrid Electric Vehicles With Full Performance From Sports Cars to Full Sized

48、Trucks.EVS18,2001.Berlin Germany15詹熙達主編,CATIA V5R20產品設計實例精解M,北京:機械工業出版社,201116謝龍漢杜如虛主編,CATIA V5R20產品造型及設計M,北京:清華大學出版社,201117陳慶樟何仁商高高,汽車能量再生制動模擬實驗臺設計J,農業學報,2008;39 (4:154218陳清泉,孫逢春,祝嘉光,現代電動汽車技術M,北京理工大學出版社,200119隋妮王廣萍等直流無刷電機再生制動系統試驗臺的設計與驗證J.汽車技術, 2011,1(01495320王旭,電儲能式再生制動系統實驗方法的研究D江蘇大學2009(621Chan CC

49、.The state of the art of electric and hybrid vehicleJ.IEEE,2002,90(2:247275附錄A外文文獻及其翻譯As the standard of peoples lives increase,the demands to the automotive increase too. Moreover,as the energy of our earth being consuming,the environments becoming worse, humanity believe that they must save the wo

50、rld and save ourselves through some measurements.So different field people do their best to save energy and reduce the damage to the environment.So people working at automotive now are working not only at the comfortability for consumers,but also at the saving energy,sustainable development,less pol

51、luting.I listen to lecture form Nissan,getting some information as follow.The history of the automobile begins as early as1769,with the creation of steam-powered automobiles capable of human transport.In1806,the first cars powered by internal combustion engines running on fuel gas appeared,which led

52、 to the introduction in1885of the ubiquitous modern gasoline-or petrol-fueled internal combustion engine.Cars powered by electricity briefly appeared at the turn of the20th century but largely disappeared from commonality until the turn of the21st century,when interest in low-and zero-emissions tran

53、sportation was reignited.And I learned some imagines for automotive.Potential future car technologies include new energy sources and materials,which are being developed in order to make automobiles more sustainable,safer,more energy efficient,or less polluting.Cars are being developed in many differ

54、ent ways.With rising gas prices,the future of cars is leaning towards fuel efficiency,energy savers,hybrid vehicles,battery electric vehicle and the fuel cell vehicle. Becoming auto-driving,the cars do not need people to drive them by himself/herself,and no matter the driver is an older or a kid.And

55、 each family will own just one car.With only one dirvers seat.Then the cars can be designed with less materials.So we can know that how important are strategies of one automotive cooperation.What should they do to have a better competition in future?I have some comments.First one also the most impor

56、tant is the talented personnel.From old times,technology has being the driving force for humanity to make progress with nature and history.And talent people drive technology going ahead.The goal of personnel selection,as all business processes,is to ensure an adequate return on investment.In the case of selection,this entails assurances that the productivity of the new hires produces more value than the costs of recruiting,selecting,and training them.Withinindustrial psychology,the area of utility analysis specific