新型电驱动车轮簧下质量轻量化设计分析
发布时间：2021-07-12 05:32
电驱动车轮系统作为一种新兴的电动汽车驱动方式,对电动汽车整车结构的布置与驱动控制系统的优化效果作用显著。同时,电驱动车轮将电机等部件的质量引入簧下质量部分,造成汽车的簧下质量大幅增加,使得整车的行驶安全性能恶化,影响了电动轮驱动技术在电动汽车领域的应用和推广。本文基于目前的电驱动车轮形式,设计了一种全新的簧下质量轻量化电驱动车轮结构,主要研究成果如下:（1）探究了工程常用的轻量化设计方法,选择功能轻量化、材料轻量化与结构轻量化三种方法对电驱动车轮进行簧下质量轻量化设计。根据功能轻量化方法,将悬挂系统与电驱动车轮进行集成化设计,得到一种簧下质量转移结构的悬挂系统集成式电驱动车轮,结构中电机、电机支架、变速传动装置与悬臂的质量完全转换为簧上质量。该设计使电驱动车轮簧下质量由86.7kg减轻至47.5kg,簧下质量减轻比例达45.2%。（2）选择急速冷却工艺技术制造的7005型超高强度铝合金作为轻质替换材料对电驱动车轮进行材料轻量化设计,簧下质量进一步减轻至40.3kg,簧下质量减重比例达53.5%。并通过ANSYS Workbench软件的Design Exploration模块对零部件的...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２外转子轮毂电机结构??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｅｘｔｅｒｎａｌ?ｒｏｔｏｒ?ｉｎ－ｗｈｅｅｌ?ｍｏｔｏｒ??
位。庆应义塾大学与其他日本单位在１９９１年、１９９６年与２００１年分别推出了?ＩＺＡ、??Ｅｃｏ与ＫＡＺ三款轮毂电机汽车，其中ＩＺＡ采用四轮独立轮毂电机驱动形式，可提供??３７ｐｓ的持续轮上马力输出，与１３６ｐｓ峰值轮上马力输出，车辆极限速度可达??１７６ｋｍ／ｈ［１２］。Ｅｃｏ采用永磁无刷直流电机驱动，同时配置有行星齿轮减速传动机构，??此外Ｅｃｏ还引入了再生制动与机械制动相结合的制动方式，制动时可将部分动能以电??能形式回收［１３］。ＫＡＺ装有８个由交流同步轮毂电机驱动的电动轮，如图１－３，轮内配??有行星齿轮减速传动机构，单台电机峰值功率高达５５ｋＷ，强劲的动力输出使得该车??极限速度达到３１?ｌｋｍ／ｈ，成为当时速度最快的电动汽车［１４］。三菱汽车２００５年在横滨??展出了一款旗下Ｃｏｌｔ车型的电动版本“Ｃｏｌｔ?ＥＶ”，该型汽车安装有２台输出功率２０ｋＷ??的轮毂电机作为动力，最大扭矩６００Ｎｉｍ，续航里程达到１５０ｋｍ［１５］。日本普利司通公??司在２００３年东京车展上展出了其独立开发的与其低滚动阻力轮胎匹配的动力阻尼型??轮毂电机技术［１６］。丰田公司在２００３－２０１７年间相继展出了?Ｆｉｎｅ－Ｘ、Ｆｉｎｅ－Ｔ、Ｆｉｎｅ－Ｃｏｍｆｏｒｔ??Ｒｉｄｅ系列燃料电池车型，如图１－４，该系列车型安装有４台行星齿轮减速机构的内转??子轮毂电机，四轮独立大舵角机构前后轮均可自由转动，汽车最小回转半径为０，使??汽车可以实现原地转动，即使在十分狭窄的道路上也能轻易调头［１７］。??图１－３?ＫＡＺ电动车??Ｆｉｇ．１－３?ＫＡＺ?ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｖｅｈｉｃｌｅ??３??
?第一章绪论???品如图１－６所示。该公司与Ｖｏｌｖｏ、ＰＳＡ、Ｒｅｎａｕｌｔ联合开发的轮毂电机性能处于世界??先进水平［２４］。??此外，法国ＴＭ４公司、德国西门子公司、沃尔沃、宝马等整车产商也都相继推??出了自己的轮毂电机产品或是搭载轮毂电机驱动系统的样车。??图?１－５?Ｐｒｏｔｅａｎ?Ｄｒｉｖｅ?ＴＭ?轮毂电机??Ｆｉｇ．?１－５?Ｐｒｏｔｅａｎ?Ｄｒｉｖｅ?ＴＭ?ｉｎ－ｗｈｅｅｌ?ｍｏｔｏｒ??图１－６?ＥＬＡＰＨＥ轮毂电机??Ｆｉｇ．１－６?ＥＬＡＰＨＥ?ｉｎ－ｗｈｅｅｌ?ｍｏｔｏｒ??国内对于轮毂电机汽车的研究起步较晚，但在国家对于新能源电动汽车产业的大??力发展与支持下，我国的轮毂电机技术近年来得到迅速发展，取得了一批不俗的成果。??同济大学自２００２年起，连续３年推出“春晖”系列轮毂电机汽车，该车采用４台最??高转速５１０ｒ／ｍｉｎ的直流无刷轮毂电机驱动，最高时速为５０ｋｍ／ｈ［２５］。奇瑞汽车公司于??２０１１年首次推出了其自主研发的轮毂电机电动汽车车型，该型电动汽车采用四轮独立??驱动控制的轮毂电机驱动技术，可实现极小的转弯半径。广汽集团在２０１０年与Ｐｒｏｔｅａｎ??Ｅｌｅｃｔｒｉｃ公司联合推出了双后轮驱动式传祺品牌轮毂电机驱动纯电动汽车，强劲的扭??矩输出使该车型的加速表现得十分出色［２６］。比亚迪公司在２００４年首次推出了?“ＥＴ”??轮毂电机概念车，并将轮毂电机应用到了其旗下“秦”型号混合动力乘用车以及Ｋ９??型商用大巴上［２７］。??天津天海同步集团于２０１６年成立的湖北泰特电机有限公司是目前国内领先的轮??毂电机研发与生产企业。２０１８年泰特与其荷兰子公司ｅ－Ｔｒａｃｔｉｏｎ
【参考文献】：
期刊论文
[1]新能源汽车技术发展与趋势综述[J]. 袁博. 现代商贸工业. 2018(35)
[2]陶氏碳纤维增强复合材料荣膺2018年JEC创新奖[J]. 塑料科技. 2018(05)
[3]混合动力汽车发展趋势与现状以及突破点[J]. 傅宇杰. 科技创新导报. 2018(13)
[4]论轮毂电机优缺点及发展[J]. 张秋,徐春保. 汽车与驾驶维修(维修版). 2017(12)
[5]脉冲输入下的簧下质量对车辆平顺性的影响研究[J]. 李宁宁,刘苏. 机械设计与制造工程. 2017(09)
[6]轮毂电机驱动技术研究概况及发展综述[J]. 李勇,徐兴,孙晓东,江浩斌,曲亚萍. 电机与控制应用. 2017(06)
[7]国内首辆轮毂电机客车亮相,湖北泰特加速轮毂电机产业化[J]. 木易. 商用汽车. 2017(06)
[8]长玻纤增强PP材料在发动机装饰罩盖上的应用研究[J]. 蒋艳云,蓝先,李坚,徐伟. 汽车零部件. 2017(01)
[9]电动汽车用外转子轮毂电机的设计研究[J]. 雷良育,胡烨,宋志强,陈永飞,张辉. 微电机. 2016(10)
[10]近期纯电动新车概览[J]. 伊军令. 汽车纵横. 2016(06)
硕士论文
[1]轻质材料应用于汽车轮毂的轻量化技术研究[D]. 孙文龙.北京理工大学 2016
[2]簧下质量对车辆性能的影响[D]. 王洪佳.中北大学 2015
[3]高速电动轮轻量化设计[D]. 周杰.重庆大学 2015
本文编号：3279310
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２外转子轮毂电机结构??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｅｘｔｅｒｎａｌ?ｒｏｔｏｒ?ｉｎ－ｗｈｅｅｌ?ｍｏｔｏｒ??
位。庆应义塾大学与其他日本单位在１９９１年、１９９６年与２００１年分别推出了?ＩＺＡ、??Ｅｃｏ与ＫＡＺ三款轮毂电机汽车，其中ＩＺＡ采用四轮独立轮毂电机驱动形式，可提供??３７ｐｓ的持续轮上马力输出，与１３６ｐｓ峰值轮上马力输出，车辆极限速度可达??１７６ｋｍ／ｈ［１２］。Ｅｃｏ采用永磁无刷直流电机驱动，同时配置有行星齿轮减速传动机构，??此外Ｅｃｏ还引入了再生制动与机械制动相结合的制动方式，制动时可将部分动能以电??能形式回收［１３］。ＫＡＺ装有８个由交流同步轮毂电机驱动的电动轮，如图１－３，轮内配??有行星齿轮减速传动机构，单台电机峰值功率高达５５ｋＷ，强劲的动力输出使得该车??极限速度达到３１?ｌｋｍ／ｈ，成为当时速度最快的电动汽车［１４］。三菱汽车２００５年在横滨??展出了一款旗下Ｃｏｌｔ车型的电动版本“Ｃｏｌｔ?ＥＶ”，该型汽车安装有２台输出功率２０ｋＷ??的轮毂电机作为动力，最大扭矩６００Ｎｉｍ，续航里程达到１５０ｋｍ［１５］。日本普利司通公??司在２００３年东京车展上展出了其独立开发的与其低滚动阻力轮胎匹配的动力阻尼型??轮毂电机技术［１６］。丰田公司在２００３－２０１７年间相继展出了?Ｆｉｎｅ－Ｘ、Ｆｉｎｅ－Ｔ、Ｆｉｎｅ－Ｃｏｍｆｏｒｔ??Ｒｉｄｅ系列燃料电池车型，如图１－４，该系列车型安装有４台行星齿轮减速机构的内转??子轮毂电机，四轮独立大舵角机构前后轮均可自由转动，汽车最小回转半径为０，使??汽车可以实现原地转动，即使在十分狭窄的道路上也能轻易调头［１７］。??图１－３?ＫＡＺ电动车??Ｆｉｇ．１－３?ＫＡＺ?ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｖｅｈｉｃｌｅ??３??
?第一章绪论???品如图１－６所示。该公司与Ｖｏｌｖｏ、ＰＳＡ、Ｒｅｎａｕｌｔ联合开发的轮毂电机性能处于世界??先进水平［２４］。??此外，法国ＴＭ４公司、德国西门子公司、沃尔沃、宝马等整车产商也都相继推??出了自己的轮毂电机产品或是搭载轮毂电机驱动系统的样车。??图?１－５?Ｐｒｏｔｅａｎ?Ｄｒｉｖｅ?ＴＭ?轮毂电机??Ｆｉｇ．?１－５?Ｐｒｏｔｅａｎ?Ｄｒｉｖｅ?ＴＭ?ｉｎ－ｗｈｅｅｌ?ｍｏｔｏｒ??图１－６?ＥＬＡＰＨＥ轮毂电机??Ｆｉｇ．１－６?ＥＬＡＰＨＥ?ｉｎ－ｗｈｅｅｌ?ｍｏｔｏｒ??国内对于轮毂电机汽车的研究起步较晚，但在国家对于新能源电动汽车产业的大??力发展与支持下，我国的轮毂电机技术近年来得到迅速发展，取得了一批不俗的成果。??同济大学自２００２年起，连续３年推出“春晖”系列轮毂电机汽车，该车采用４台最??高转速５１０ｒ／ｍｉｎ的直流无刷轮毂电机驱动，最高时速为５０ｋｍ／ｈ［２５］。奇瑞汽车公司于??２０１１年首次推出了其自主研发的轮毂电机电动汽车车型，该型电动汽车采用四轮独立??驱动控制的轮毂电机驱动技术，可实现极小的转弯半径。广汽集团在２０１０年与Ｐｒｏｔｅａｎ??Ｅｌｅｃｔｒｉｃ公司联合推出了双后轮驱动式传祺品牌轮毂电机驱动纯电动汽车，强劲的扭??矩输出使该车型的加速表现得十分出色［２６］。比亚迪公司在２００４年首次推出了?“ＥＴ”??轮毂电机概念车，并将轮毂电机应用到了其旗下“秦”型号混合动力乘用车以及Ｋ９??型商用大巴上［２７］。??天津天海同步集团于２０１６年成立的湖北泰特电机有限公司是目前国内领先的轮??毂电机研发与生产企业。２０１８年泰特与其荷兰子公司ｅ－Ｔｒａｃｔｉｏｎ
【参考文献】：
期刊论文
[1]新能源汽车技术发展与趋势综述[J]. 袁博. 现代商贸工业. 2018(35)
[2]陶氏碳纤维增强复合材料荣膺2018年JEC创新奖[J]. 塑料科技. 2018(05)
[3]混合动力汽车发展趋势与现状以及突破点[J]. 傅宇杰. 科技创新导报. 2018(13)
[4]论轮毂电机优缺点及发展[J]. 张秋,徐春保. 汽车与驾驶维修(维修版). 2017(12)
[5]脉冲输入下的簧下质量对车辆平顺性的影响研究[J]. 李宁宁,刘苏. 机械设计与制造工程. 2017(09)
[6]轮毂电机驱动技术研究概况及发展综述[J]. 李勇,徐兴,孙晓东,江浩斌,曲亚萍. 电机与控制应用. 2017(06)
[7]国内首辆轮毂电机客车亮相,湖北泰特加速轮毂电机产业化[J]. 木易. 商用汽车. 2017(06)
[8]长玻纤增强PP材料在发动机装饰罩盖上的应用研究[J]. 蒋艳云,蓝先,李坚,徐伟. 汽车零部件. 2017(01)
[9]电动汽车用外转子轮毂电机的设计研究[J]. 雷良育,胡烨,宋志强,陈永飞,张辉. 微电机. 2016(10)
[10]近期纯电动新车概览[J]. 伊军令. 汽车纵横. 2016(06)
硕士论文
[1]轻质材料应用于汽车轮毂的轻量化技术研究[D]. 孙文龙.北京理工大学 2016
[2]簧下质量对车辆性能的影响[D]. 王洪佳.中北大学 2015
[3]高速电动轮轻量化设计[D]. 周杰.重庆大学 2015
本文编号：3279310
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