电动三轮车动力系统优化设计本科毕业论文

发布时间：2017-03-01 14:47

一、引言

二、电动三轮车结构特性及其要求

随着新能源技术的发展，电动车辆续航能力的突破。电动三轮车已经成为了大量家庭的代步选择。其相对低廉的价格以及相对优越的性能也为其推广奠定了坚实的基础。从最为根本的物理学原理去分析，电动三轮车的能源消耗主要为克服地面磨差力及相应的高度势能落差。而在这个过程中电动车的质量决定了其能量消耗的快慢。而电动三轮车的质量主要来源于框架质量与电瓶质量。其中，电瓶质量受到当下的电瓶生产工艺的影响，在保障续航能力前提下，提高前景不大；因此，更多的研究倾向于电瓶车的框架结构的质量控制与优化。本文也正是要解决在一定的应力参数水平下的框架质量优化与控制，在本章的具体研究中将从其结构特点与特征参数的角度来进行总结，为后续的优化提供必要的基础。

2.1 电动三轮车结构特性

图1 某电动三轮车框架结构示意图

由图1中我们可以看出，电动三轮车的主体结构如上图所示，其他不同结构多以附件的形式而存在，并不影响整体车辆的应力水平及其安全性能。从具体的结构示意图中我们可以看出，其主体结构分为尾箱、电池箱以及车头部分，这三部分也是电动三轮车的主要应力承载点。其中的质量结构关键在于横梁的规划。而在上述设计中引入了辅助梁结构来对具体的横梁进行强化。此种方式能够有效的提高车辆的应力水平。
 图2 电动三轮车结构特性示意图
从图2中我们可以看出电动三轮车主要通过方形钢来进行结构规划，并采用横向三根分散主梁（车头一根，车厢两根）、纵向六根主梁的方式进行构建。框架内以焊接未主要的联结模式，此种结构设计方式能够有效的进行必要的应力保障。而在垂直空间分布特性方面则采用车厢与驾驶室不同水平的设计理念来进行实现，一方面可以为后续的电机部分提供必要的空间保障，还能够将电瓶整合到驾驶室内，进而提高了车辆的空间利用效率。
从其结构特性的角度出发，其存在的主要问题可以分为如下三个方面：第一，由于不同的空间结构分布使得横向主梁存在分离焊接的情况，客观上降低了整体框架的冲击抗性；第二，横纵结构焊接方式能够提供较大的正向应力支持，而当挤压或者外力方向与框架存在一定夹角时，应力点位与应力支持相对较小，，不利于后续车辆使用的安全性要求；第三，无论是在用料还是在结构设计层面均没有将质量规划与控制纳入到设计体系中来，进而无法做到同等安全系数下的质量最优，也就无法在相比过程中提供更为优秀的动力与续航性能。
2.2 电动三轮车应力特征与参数要求
三、基于质量的结构优化方案
在同等安全系数的背景下，通过对材料以及设计方案的变更能够达到降低其整体质量的目的。同时，为了考量相关的生产成本影响，在本文的优化过程中并为对基础材料进行变更。具体的优化方式如下：
3.1 材料形态结构优化
传统电动三轮车采用空心方钢为主要材料构建，该材料下，壁厚0.5mm，能够为车辆提供必要的应力水平。而在其材料设计优化过程中采用等边三角型钢为主要材料进行大架构建。对比同等水平下的方形型钢与三角形型钢质量我们可以发现，新型材料的每米质量仅为4.6kg，与方形型钢（6.7kg）相比降低了31.34%；结合综合质量的考量，在实际的应用过程中质量缩减平均比例能够达到30%左右（材料示意图如图3）。
图3 等边角钢及三角型钢示意图
另外，在部分电动三轮车的设计中部分转交是采用型钢棱角焊接的方式来进行构建的，此种连接模式在车头部分设计中更为常见。经过研究与对比我们发现，此种焊接模式改变了整根型材在形变层面的高应力水平，无法达到更好的质量保准，同时还由于其角度构建使得材料用量相对雍余。以标准1.2m车头设计为例，按照等位圆进行计算，需要型钢长度为3.77m；而按照图2设计模式进行构建，则需要型钢长度为4.20m，且在后续车体支持方面没有明显的差距，并在应力与撞击层面前者表现出更为优秀的指标属性。
通过上述的分析我们可以发现，通过对具体材料的改变以及局部设计方法的变更能够有效的在保障其整体安全性的前提下，降低整车的质量。
3.2 整体涉及形态优化
3.3 优化后性能效果分析
3.4 讨论分析

四、结构优化注意要点

五、总结

本文编号：246657