電動公交車底盤的設計計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u4840電動公交車底盤的設計計算案例 167791.1行駛系統的布置 19111.1.1車架的設計 1155821.1.2懸架與車橋的選擇 460161.2傳動系統的布置 718871.3制動系統與轉向系統的布置 91.1行駛系統的布置1.1.1車架的設計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定性。由于汽車偶爾難免會發生碰撞，車架應具有足夠的強度和剛度，以保證電動機，變速器等部件的相對位置盡量保持原樣，以防公交車發生事故。汽車車架結構可分為三種類型：直梁式車架，三段式車架和桁架式車架。本實用新型具有結構簡單，重量輕，剛度高，強度高等優點。另外，母線連接中有焊接，鉚接和螺栓連接。焊接技術以其結構輕，連接靈活，生產效率高等優點在現代公交車中得到了廣泛的應用。綜上所述，本次設計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）車架結構設計參照市面上已有的同類車型以及相關標準，本次車架寬度確定為1000mm。電動機固定支撐，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電動機的固定位置為提高框架的用壽命，應在縱橫梁連接處增設三角形增強板，以提升框架的強度。如果由于構造原因，載荷集中處沒有橫梁，應在附近提高橫梁，以滿足強度條件。三角形加強板如圖3-2所示。圖3-2三角形加強板（2）車架彎曲強度校核車架支撐著各個部件總成和車身，各個部件總成和車身則對車架施加縱向載荷，因此車架時刻都在發生縱向彎曲變形，所以要對縱梁的彎曲強度進行校核[11]。計算前先假設縱梁是一根在軸上的簡易梁，并且所有力的作用點都在縱梁截面的中性軸上。滿載時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縱梁受載假設圖（3-1）式中：————；———；———最大彎矩。由式（3-1）計算得縱梁上的最大彎矩本次設計的縱向梁選用20號槽鋼，其截面尺寸是，且縱向梁截面系數。（3-2）根據公式（3-2）求出彎曲強度。根據前文所說，本次車架材料選用屈服強度為的無縫鋼管，并且在實際應用過程中，汽車車架的橫梁，增強板，各支撐板和支撐桿將共同承受力和轉矩，而不僅僅是縱梁作為車架上所有受力的支承點，因此本文設計的公交車車架足以滿足強度條件。綜上所述，本次設計的公交車車架如圖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的裝置。它一般由彈性元件，導向機構，減震器等配件構成。其主要任務是緩解路面不平對車架的影響，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。這是因為懸掛不僅滿足了舒適性的要求，同時也滿足了操控穩定性的要求。這兩個框架只是由桿，圓柱體和彈簧組成，但不要認為這很簡單。相反，他們是相對的。比如要達到良好的舒適性，就必須大大緩沖汽車的振動，這樣彈簧的設計就應該更加柔和。但如果彈簧松軟，很容易使汽車剎車“點頭”而加速“抬頭”，產生嚴重左右側傾的不良傾向，不利于汽車轉向，也容易造成汽車操縱不穩。鋼板彈簧是車懸掛中應用最廣泛的彈性元件之一。它是一種強度近似相同的彈性梁，由若干等寬不等長的合金彈簧板（厚度能相等也能不等）構成。當鋼板彈簧區域裝在車輛懸架中且垂直載荷為正時，所有彈簧都會變形并趨于拱起。此時，車軸和車架非常接近。當軸與框架相距較遠時，鋼板彈簧豎向荷載的變形會逐漸減小，有時甚至會發生逆轉。為改善主輥耳的受力狀況，第二件的末端往往彎曲成一個滾耳，并包裹在主滾耳外，這就是包耳。為使每一個工件在彈性變形過程中相對滑動，主輥耳與第二包耳之間有很大的差距。在一些懸架系統中，鋼板彈簧的兩端不是做成滾動的耳朵，而是通過其他支撐物如橡膠墊連起床的。平板長方形鋼板彎曲，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。鋼板彈簧懸掛可以分為許多板泉和幾個鋼板彈簧懸掛。由于客流量小，負荷輕，布局空間有限。因此，本次設計的前后懸架采用較少的鋼板彈簧，具有板應力相等，摩擦小的特征，減輕了車輛重量，滿足了車輛輕量化的趨勢，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）車橋由于本項目的設計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合用的。前橋是轉向橋，后橋是驅動橋。轉向橋是指承擔轉向任務的車軸。一般來說，汽車的前橋是轉向橋。四輪轉向車輛的前軸和后軸是轉向軸。它利用車軸上的轉向節使兩端車輪偏轉一定角度，從而實現汽車的轉向。一起，它還承受著車的垂直載荷，側向力和制動力。對于前輪驅動的汽車和全輪驅動汽車，前橋不僅要轉動，而且要傳遞動力，所以叫轉向。對于普通后輪驅動車輛，前橋不傳遞動力，而是承擔轉向任務。它不僅是一個轉向軸，也是一個從動軸。這個轉向軸，使用非獨立懸架，是一個整體軸。獨立懸架，是一個斷開的車軸。整體式轉向橋一般采用工字鋼或管梁。中間部分向下彎曲，以配合發動機的布置，降低汽車的質心。主銷和轉向節安裝在兩端。使用鋼板彈簧懸架。載重汽車的大多數轉向軸都采用這種結構。本設計中使用的車軸如圖3，9（a）所示。驅動橋一般由公共公交車，差速器，輪子驅動和殼體構成。其功能是將來自萬向傳動裝置的動力彎曲90度以上，改變傳力方向，降低主減速器的轉速，增加扭矩，并通過差速器將其分配給左右半軸和驅動輪。驅動橋在動力傳動系的盡頭。它的基本功能是將發動機轉矩從萬向傳動裝置通過主減速器，差速器，半軸等傳遞到驅動輪上，從而在外輪以不同轉速轉動時降低轉速，增加扭矩。橋殼和車輪實現了載荷和力的傳遞。驅動橋位于傳動系統的末端，它不僅能將改變傳動方向的傳動裝置產生的扭矩和速度傳遞到驅動輪上，還能參與承受道路和車架之間各個方向的力，還有制動力矩。驅動橋的設計應該保證它在各種速度和載荷下都有較高的傳動效率，同時還要有足夠的強度，剛度和必要的剛度，并盡量減少質量，特別是簧下質量，以提高車輛的乘坐舒適性。因為電機是后置后驅的，所以它和后輪相連如圖3-9（b）所示。（a）（b）圖3-9車橋（a）轉向橋（b）驅動橋1.2傳動系統的布置公交車能夠保持一定速度行駛，離不開傳動系統，它的功能是通過傳動裝置將電機的動力傳遞給車輪。在普通純電動車中，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，第二種布置對電動機的性能要求較高，而帶傳動的布置屬于常規布置。其優點是能提高電車剛起步時的扭矩，從而增加車輛的爬坡性能和加速性能。因此，傳動系統的設計與傳動布局有關。變速器由于本設計采用電動機驅動，只要改變施加在驅動電動機上的電流和電壓力，就能改變電動機轉速，達到控制車速的目的。因此，液力變矩器和主減速器的傳統巴士是不用的，只有一級變速箱。其傳動比的確定如下。輪胎滾動半徑計算：==364.06mm（3-3）式中：F———計算常數（子午線輪胎為1.05，斜交輪胎為2.99)；d———輪胎的自由直徑。傳動比的上限由最高車速與電機最高轉速確定：（3-4）由式（3-4）計算得傳動比。傳動比的下限值由最大輸出轉矩和最大行駛阻力確定：（3-5）通過計算得行駛阻力，最大輸出轉矩=430N·m。根據公式：（3-6）最大輸出轉矩綜上所述，傳動比得取值范圍為，由此我們選定一個合適的傳動比。（2）萬向傳動裝置萬向傳動裝置的主要部分是萬向節和傳動軸，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軸間傳導動力。萬向節就像人類四肢上的關節，能讓相連的部分在一定范圍內改變角度。萬向節分為剛性萬向節和柔性萬向節，根據扭轉方向是否具有明顯的彈性來劃分。剛性萬向節分為非等速萬向節，準等速萬向節和等速萬向節。其中，應用最廣泛的是等速萬向節中的橫軸萬向節，因此這款純電動公交車選用橫軸萬向節。本實用新型結構簡單，成本低，運行穩定，維修方便。在主動軸和從動軸之間增加一個中間傳動軸，實現萬向節雙十字軸的動力傳遞。。傳動軸的材料采用空心、壁厚均勻的鋼管，以確保其強度要求。此外，還應進行動平衡校核，以減少扭振提高使用壽命。差速器差速器是一種差速傳動機構，它能使左右（或前后）車輪以不同的角速度轉動。為增加輪胎與地面的摩擦，保證驅動輪在不同運動條件下能有效地傳遞動力，保證兩側驅動輪作純滾動運動，提高汽車行駛安全性，減少輪胎磨損和動力消耗，提升使用壽命。差速器根據其工作特性通常分為齒輪差速器和防滑差速器。本次設計選用常規齒輪差速器，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輪傳遞動力的部件，故又稱主動軸?，F代純電瓶公交車常用的半軸，分為全浮動半軸和半浮動半軸兩種。他們之間的區別在于支持的形式。全浮動半軸不承受任何彎矩或反作用力。它只負責傳遞轉矩。半浮式負責傳遞轉矩并承受所有反作用力和彎矩。現在廣泛采用的是全浮動半軸，具有維修方便的優點。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，本設計采用全浮動半軸。傳動系統結構簡圖如圖3-11所示。圖3-11傳動系統結構簡圖1.3制動系統與轉向系統的布置（1）制動系制動系統應至少有兩套獨立的制動裝置，行車制動和駐車制動裝置，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，制動系統是限制運動的，它一般由制動器和制動控制機構組成。制動器是制動系統的核心部件。制動器主要有三種：磨擦式，電磁式和液壓式。汽車的設計采用鼓式制動器作為摩擦制動器。鼓式制動器由制動鼓和制動蹄組成。制動蹄是固定的，制動鼓隨著輪子轉動。具有成本低，磨損少，維護方便，成本高等優點。本次布置如圖3-12、3-13所示。圖3-12制動器布置圖3-13制動系統布置（2）轉向系車在行駛或倒車時，往往需要改變方向才能達到行駛目的。轉向系統為上述設置。轉向系統一般分為機械轉向系統和動力轉向系統。根據總平面布置要求，該純電瓶汽車選