轻型电动汽车驱动系统设计

摘  要

本文以比亚迪E5 300纯电动汽车为参考车型，驱动系统的布置方案为前置前驱，变速器为两轴式，其中包括了对驱动系统驱动电机的参数匹配、传动装置的设计、以及控制系统的设计。通过车辆的期望的性能参数，计算出驱动电机的参数，使其满足车辆的整车性能要求。确定动力传动方案之后，对传动系统各个部件进行详细的计算以及相关构件的校核计算，使其满足强度要求。在对变速器齿轮的相关参数的选取，严格遵循相关标准，根据材料本身的物理性能，结合材料的加工工艺来选择合适的材料。在确定了各个零件的基本参数后，用CAD进行装配图和零件图的绘制，最后对电动机的控制系统进行编程，并且用proteus进行仿真。

关键词：轻型电动汽车；驱动系统；手动变速器；驱动电机；控制系统；传动比

Design of driving system for light electric vehicle

ABSTRACT

This paper takes BYD E5 300 pure electric vehicle as reference models, layout scheme of drive system for the front derailleur, two axle type, including driving system of motor parameter matching, transmission device design and control system design. Through the expected performance parameters of the vehicle, the parameters of the drive motor are calculated to satisfy the vehicle performance requirements. After determining the power transmission program, detailed calculation of each part of the transmission system and checking calculation of the relevant components are carried out to meet the strength requirements. In the transmission gear selection of relevant parameters, strictly follow the relevant standards, according to the physical properties of the material itself, combined with the material processing technology to select the appropriate material. After determining the basic parameters of each part, the assembly drawings and parts drawings are drawn by CAD. Finally, the motor control system is programmed and simulated with proteus.

Key Words：Light electric vehicles; drive systems; manual transmissions; drive motors; control systems; drive ratios

目  录

1 绪论

1.1 本课题的研究背景以及意义

1.2 轻型电动汽车驱动系统的概述

1.3 国内外轻型电动汽车驱动系统的研究现状以及未来的发展趋势

1.3.1 国内的研究现状

1.3.2 国外的研究现状

1.3.3 本课题的主要研究内容与基本原理

1.3.4 本章小结

2 轻型电动汽车驱动系统驱动电机的选取

2.1 引言

2.2 轻型电动汽车的性能要求以及基本参数的确定

2.3 轻型电动汽车驱动电动机的选择

2.3.1 轻型电动汽车驱动电动机功率的确定

2.3.2 轻型电动汽车驱动电动机各性能参数的确定

2.4 轻型电动汽车驱动电池的设计计算

2.5 本章小结

3 轻型电动汽车变速器设计

3.1 引言

3.2 变速器各挡的布置

3.3 传动系统传动比的确定

3.3.1 主减速器传动比

3.3.2 变速器最低挡传动比计算

3.3.3 变速器各挡传动比的详细计算

3.4 变速器详细设计

3.4.1 变速器基本参数的确定

3.4.2 变速器各挡齿轮齿数的计算

3.5 总结

4 变速器各挡齿轮以及输入轴和输出轴的计算与校核

4.1 变速器齿轮的选材

4.2 变速器不同挡位下各轴的转矩计算

4.3 变速器齿轮的强度校核

4.3.1 齿轮弯曲强度校核

4.3.2 齿轮接触应力校核

4.4 轴的参数计算

4.4.1 轴的尺寸

4.4.2 轴的刚度校核

4.4.3 轴的刚度校核

4.4.4 轴的强度校核

4.4.5 轴承的选择与校核

4.5 本章小结

5 电机控制系统设计

5.1 系统总体设计思路

5.2 PWM调速原理

5.3 PWM的产生

5.4 电机驱动模块

5.5 控制系统电路原理图

6 总结

参考文献

致  谢

附录A 各挡齿轮参数

附录B 控制系统源程序

1 绪论

1.1 本课题的研究背景以及意义

从1769年，居纽成功制造出了世界第一辆以蒸汽驱动作为动力来源的三轮汽车，到1885年，本茨研制出了世界第一辆以汽油燃烧所产生的热能作为动力来源的汽油机汽车，再到1914年，美国福特公司将流水线生产的理念用在汽车生产上，历经100多年不间断的改进与创新，集成了人类的汗血与智慧，并且得益于钢铁工业、石油工业、化工产业、机械制造工业、电力以及交通工业、电子控制技术的发展与进步，汽车工业取得了举世瞩目的成就。汽车工业在发展的同时也极大推动了其他产业的升级与进步。在经济全球化的今天，汽车工业也成为衡量一个国家工业水平的重要指标，在极大方便了人们的生活，减少人们花费在出行上的时间的同时，也为人们创造了巨大的经济效益，可以说，汽车已经成为人们生活中所必不可少的物品。

然而，随着汽车工业的不断发展，汽车保有量也随着不断增加，由此所带来的不良后果与矛盾也日益凸显，比如日益频发的交通事故、对环境的污染日益严重等，其中因为石油资源的日益枯竭所带来全球范围内的能源紧张尤为明显，随着而来的便是为了争夺石油资源而带来的地区冲突的加剧。随着社会的发展和生活水平的提高，人们对于生活的质量的追求也越来越高，而汽车工业发展所产生的环境污染极大程度地影响了人们的身体健康。

正是在这样一个背景下，以电能、氢能等为能源的新能源汽车凭借自身的节能、环保、无污染、低噪声、高效率、安全、可再生、结构简单的特点，越来越受到世界各国的青睐。其中，推动电动汽车的发展成为很多国家的汽车工业发展的方向，主要原因有以下几点：

（1）如果将电动汽车和传统的内燃机汽车相比较，会发现电动汽车在操纵性能和行驶稳定性能以及驾驶安全性能上更胜一筹；

（2）如果从所使用的能源的结构来看，电动汽车可以说是更为多样化的；

（3）相比于传统的内燃机汽车，电动汽车在保证零排放和无污染的同时，又兼具了较高的能量转化率的优势；

（