武漢科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè)開題報(bào)告

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)手冊(cè)（理工科類專業(yè)用）畢業(yè)論文題目 純電動(dòng)汽車動(dòng)力匹配及驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 專 題 題 目設(shè)計(jì)(論文)起止日期： 年 月 日 至 年 月 日 汽車與交通工程 學(xué)院 車輛工程 專業(yè)2011年級(jí)01班學(xué)生姓名 佘 爍 指導(dǎo)教師 麻友良 教研室(系)主任 郭健忠 教學(xué)院長(zhǎng) 嚴(yán)運(yùn)兵 年月日 年 月 日 須 知一、本手冊(cè)第1頁是畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書，由指導(dǎo)教師填寫；第2頁是開題報(bào)告；第3頁是答辯申請(qǐng)事項(xiàng)。答辯時(shí)學(xué)生須向答辯委員會(huì)（或答辯小組）提交本手冊(cè)，作為答辯評(píng)分的參考材料，沒有本手冊(cè)不得參加答辯。本手冊(cè)可以使用電子版打印，但簽署姓名和日期處必須手工填寫。本手冊(cè)最后裝入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論

2、文）檔案袋。二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）期間，要求學(xué)生每天出勤不少于6小時(shí)，在校外進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）或?qū)嵙?xí)（調(diào)研）者，應(yīng)遵守有關(guān)單位的作息時(shí)間，學(xué)生如事假（病假）必須按規(guī)定的程序辦理請(qǐng)假手續(xù)，凡未獲準(zhǔn)請(qǐng)假擅自停止工作者，按曠課論處。三、學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中，要嚴(yán)格遵守紀(jì)律、服從領(lǐng)導(dǎo)、愛護(hù)儀器設(shè)備，遵守操作規(guī)程和各項(xiàng)規(guī)章制度；自覺保持工作場(chǎng)所的肅靜和清潔，不做與畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作無關(guān)的事情。四、學(xué)生要尊敬指導(dǎo)教師、虛心請(qǐng)教，并主動(dòng)接受老師的隨時(shí)檢查。五、學(xué)生要獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）過程中要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和樸實(shí)的工作作風(fēng)，嚴(yán)禁抄襲和弄虛作假。六、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定

3、標(biāo)準(zhǔn)按五級(jí)：優(yōu)秀（90分以上）、良好（80分以上）、中等（70分79分）、及格（60分69分）、不及格（59分以下）。畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書設(shè)計(jì)（論文）題目：純電動(dòng)汽車動(dòng)力匹配及驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容（包括主要技術(shù)參數(shù)）：研究純電動(dòng)汽車最優(yōu)化匹配。項(xiàng)目主要內(nèi)容包括：純電動(dòng)汽車的特點(diǎn)分析，純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)方案及電動(dòng)機(jī)選擇，蓄電池和超級(jí)電容的最佳匹配，電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)裝置選型及設(shè)計(jì)。 該課題的主要要求：以某轎車為原型車，最高車速140km/h,最大爬坡度30%，續(xù)駛里程300km,蓄電池和超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)最佳匹配，并提出最佳匹配的控制方法。 以某轎車為原型車，其主要技術(shù)參數(shù)： 最高車速140km/

4、h；載人5位；爬坡度30%；續(xù)駛里程300km 要求完成的工作主要有：驅(qū)動(dòng)裝置的裝配圖以及機(jī)架、軸等主要零件圖，圖紙折合1號(hào)圖5張；設(shè)計(jì)說明書1份；專業(yè)英語資料翻譯1篇。主要參考資料：1 李興虎.電動(dòng)汽車概論M.北京：北京理工大學(xué)出版社，2005年8月2 麻友良，嚴(yán)運(yùn)兵主編.電動(dòng)汽車概論M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2012.13 陳清泉等.現(xiàn)代電動(dòng)汽車技術(shù)M.北京:北京理工大學(xué)出版社，2002.114 馬憲民，電動(dòng)汽車的電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)J.西安公路交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2001, 21 (3)5 張翔等.中國(guó)電動(dòng)汽車的進(jìn)展J.成都:汽車研究與開發(fā)，2004 (1)：34516 陳宗璋，吳振軍電動(dòng)汽車發(fā)展歷程

5、J大眾用電，2008，1：41-428 崔勝民新能源汽車技術(shù)M北京：北京大學(xué)出版社，2009.99 余志生汽車?yán)碚揗北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.510 金續(xù)曾電動(dòng)機(jī)選型及應(yīng)用 M北京：中國(guó)電力出版社， 20038 11 馮健璋汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理與汽車?yán)碚揗北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1 指導(dǎo)教師簽名_ 年 月 日_畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告一、選題背景主要說明純電動(dòng)汽車是發(fā)展的方向，單純蓄電池為電源的不足，混合型（蓄電池+輔助儲(chǔ)能裝置的優(yōu)勢(shì)與必要性等。隨著世界人口的增加，人類將面臨三大難題：糧食、能源和環(huán)境。在這三個(gè)問題中，后兩項(xiàng)均與汽車有關(guān)：20世紀(jì)60年代以后，由于汽車的普及，汽車排放的

6、有害氣體嚴(yán)重污染大氣，直接威脅人類的健康和賴以生存的環(huán)境，能源和環(huán)境都不允許按照現(xiàn)在的方式發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)了，不僅作為燃油汽車能源的石油趨向枯竭，而且汽車尾氣排放所造成的空氣污染也威脅著數(shù)億人的健康，過度的碳排放還造成了溫室效應(yīng)，給全世界帶來災(zāi)難性的后果。另一方面，中國(guó)未來的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)已經(jīng)受到石油能源供應(yīng)的嚴(yán)重制約，尤其是中國(guó)對(duì)國(guó)際原油的依賴程度超過美國(guó)，2011年已經(jīng)達(dá)到了56%，而且每年都在增加。這已經(jīng)不僅僅是經(jīng)濟(jì)問題了，已經(jīng)成為國(guó)家安全的重大隱患，擺脫對(duì)進(jìn)口原油的過度依賴，勢(shì)必成為國(guó)家政策的重要關(guān)注點(diǎn)，用新能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源已經(jīng)成為國(guó)家戰(zhàn)略。20世紀(jì)70年代以來的石油危機(jī)又喚起了人類對(duì)有限石油

7、資源的關(guān)注，電動(dòng)汽車的研究開發(fā)又重新受到重視，成為“熱點(diǎn)”。世界各主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和各主要汽車制造廠商以及電力、環(huán)保、交通、機(jī)電等部門都投入巨大的人力、物力、財(cái)力來研究、試驗(yàn)、試用電動(dòng)汽車。廣義的電動(dòng)汽車包括純電動(dòng)汽車、增程式混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車和無軌電車。增程式混合動(dòng)力汽車可以儲(chǔ)存一定的電能，依靠充電就可以行駛，還可以用石油燃料，與純電動(dòng)汽車相比，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，使用發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)會(huì)有排放，可以看成是由內(nèi)燃機(jī)汽車到純電動(dòng)汽車的過渡車型；燃料電池汽車終歸還是需要燃料，其效率只有20%28%（包括燃料重整、燃料電池、充電、電動(dòng)機(jī)和機(jī)械損失等效率，純電動(dòng)汽車的效率為27%38%），而且燃料電池觸媒成

8、本高，燃料的儲(chǔ)存也存在問題；無軌電車目前只用于公交車，其行駛范圍受到限制；對(duì)比發(fā)現(xiàn)：純電動(dòng)汽車很可能是汽車未來發(fā)展的方向，對(duì)純電動(dòng)汽車進(jìn)行研究是有現(xiàn)實(shí)意義的。二、設(shè)計(jì)主要內(nèi)容.研究純電動(dòng)汽車最優(yōu)化匹配（框內(nèi)沒有字？）蓄電池逆變器電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電容圖1電動(dòng)汽車的構(gòu)造可用圖表示。從結(jié)構(gòu)上看，純電動(dòng)汽車很簡(jiǎn)單，主要元件只有電動(dòng)機(jī)和電池，但實(shí)際上，電氣系的部件作為通用商品在市場(chǎng)上銷售的情況很多，如果只想制造電動(dòng)汽車，并不難，但要制造高性能的電動(dòng)汽車就要做好電池、電動(dòng)機(jī)、控制器和整車的優(yōu)化匹配。電動(dòng)汽車除了要求電動(dòng)機(jī)和電池有良好的性能之外，對(duì)控制系統(tǒng)的性能要求很高，控制系統(tǒng)對(duì)電池壽命、電池安全、電池能量

9、、電機(jī)調(diào)速、能量回收等有決定性的影響。.純電動(dòng)汽車的特點(diǎn)分析此部分內(nèi)容可精簡(jiǎn)后并入“課題背景”僅以動(dòng)力型蓄電池向電動(dòng)機(jī)提供電能，驅(qū)動(dòng)車輛行駛的公路車輛，稱為純電動(dòng)汽車，簡(jiǎn)稱電動(dòng)汽車（electric vehicle），其優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)具體分析比較如下：（1）不消耗石油，環(huán)保，無污染，噪聲和振動(dòng)小；（2）構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單。電動(dòng)汽車零件數(shù)量只有汽油車的1/2，不超過1萬個(gè)，是混合動(dòng)力汽車的1/3左右，零件少，開發(fā)和生產(chǎn)容易；（3）效率高。傳統(tǒng)汽油車的效率為10%20%（包括石油精制、輸送、發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)損失），而純電動(dòng)汽車的效率為27%38%（包括發(fā)電、送電、充電、電動(dòng)機(jī)和機(jī)械損失）；（4）電動(dòng)汽車的能量?jī)r(jià)格相

10、對(duì)比較便宜?？紤]目前的燃油價(jià)格和燃油汽車的燃油消耗量以及峰谷電價(jià)和電動(dòng)汽車的耗電量，電動(dòng)汽車的能量費(fèi)用大約只相當(dāng)于燃油汽車的1/8；（5）布置靈活方便。由于純電動(dòng)汽車的能量主要是通過柔性的電線而不是通過剛性的聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸傳遞，所以各部件的布置具有很大的靈活性，尤其是蓄電池的布置，可以選擇同規(guī)格但不同形狀的單體，均勻布置在車身各部位，力爭(zhēng)原車重心位置，軸荷分配保持不變；（6）電動(dòng)汽車可以實(shí)現(xiàn)全輪獨(dú)立控制。電動(dòng)機(jī)可以小型化分散布置，實(shí)現(xiàn)4輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，每個(gè)車輪可以輸出最優(yōu)轉(zhuǎn)矩，行駛性能和燃油經(jīng)濟(jì)性有希望得到跳躍性的提高；（7）通過運(yùn)動(dòng)控制可以提高燃油經(jīng)濟(jì)性兩倍以上。雖然汽車的輪胎和地面緊密咬合的同

11、時(shí)旋轉(zhuǎn)，實(shí)際上還有相對(duì)程度的空轉(zhuǎn)，解決這個(gè)問題就要對(duì)驅(qū)動(dòng)力和車輪速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。電動(dòng)機(jī)可以進(jìn)行轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，而發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩應(yīng)答比電動(dòng)機(jī)慢兩個(gè)數(shù)量級(jí)，無法實(shí)現(xiàn)如此精細(xì)的控制；（8）電動(dòng)汽車可以準(zhǔn)確的把握路面狀況。電動(dòng)機(jī)可以通過檢測(cè)電流值精確地追蹤車輪轉(zhuǎn)矩，從而可以推測(cè)路面狀態(tài)，有利于提高安全性和燃油經(jīng)濟(jì)性，而發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩的測(cè)定比較困難。.設(shè)計(jì)思路及方案行駛工況和設(shè)計(jì)目標(biāo)動(dòng)力源匹配與優(yōu)化加速性能校核最大爬坡度校核最高車速校核確定電動(dòng)機(jī)類型初定傳動(dòng)比確定動(dòng)力性指標(biāo)初步確定電動(dòng)機(jī)性能要求設(shè)計(jì)確定檔位數(shù)和傳動(dòng)比性能否校核結(jié)束是圖2(1)電動(dòng)汽車參數(shù)匹配設(shè)計(jì)流程（如圖2）（2）純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)方案純電動(dòng)

12、汽車可以有多種結(jié)構(gòu)形式：傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、簡(jiǎn)化的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、內(nèi)轉(zhuǎn)子電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和外轉(zhuǎn)子電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。為使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高、安裝方便，決定采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，即與發(fā)動(dòng)機(jī)橫向前置、前輪驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)汽車的布置類似，將電動(dòng)機(jī)、固定速比減速器和差速器集成一個(gè)整體，兩根半軸連接驅(qū)動(dòng)車輪。（3）電動(dòng)機(jī)選擇在速度小于60km/h的車上，一般選用直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)低速牽引性能好；在速度大于60km/h的車上，常選用永磁同步電動(dòng)機(jī)、無刷直流電機(jī)和開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)。由于轎車車速較高，故初選永磁同步電動(dòng)機(jī)，理由如下：我國(guó)是稀土大國(guó)，永磁材料較

13、為豐富，通過長(zhǎng)期大量應(yīng)用和研究，我國(guó)的永磁同步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)較為成熟。無碳刷換向器系統(tǒng)，可免去碳刷維護(hù)。用強(qiáng)永久磁鐵代替了勵(lì)磁線圈，省去了一部分磁耗，提高了效率。永磁結(jié)構(gòu)可以將轉(zhuǎn)子做得很小，外圈的定子相應(yīng)也較小，提高了功率密度。轉(zhuǎn)子中沒有環(huán)形電流，故不發(fā)熱，只是外部易于散熱的定子發(fā)熱，易冷卻。噪聲低（由于定子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是正弦波形，相比于無刷直流電機(jī)和開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，定子電流無直流成分，轉(zhuǎn)矩變化柔和，脈動(dòng)成分少），并且用高于聲頻范圍的電子換向器代替有噪聲的機(jī)械換向器，人耳聽不到噪聲?？梢杂檬噶靠刂扑惴▽?shí)現(xiàn)寬范圍的恒功率弱磁調(diào)速。（4）蓄電池選擇純電動(dòng)汽車常用的動(dòng)力電池有鎳氫電池和鋰離子電池，由于鋰

14、離子電池在能量密度、能量效率、循環(huán)壽命和自放電率等方面的性能均優(yōu)于鎳氫電池，而且單體電池電壓是鎳氫電池的3倍，需要串聯(lián)的電池?cái)?shù)量少，便于監(jiān)控和管理，故選用鋰離子電池。設(shè)計(jì)計(jì)算如下：確定基本參數(shù)：電池系統(tǒng)總電壓、容量、質(zhì)量，載質(zhì)量，各部分效率。行駛阻力、運(yùn)行動(dòng)力和功率計(jì)算。電機(jī)扭矩與驅(qū)動(dòng)力計(jì)算。電源設(shè)計(jì)：電流、等速行駛百公里能耗、續(xù)駛里程計(jì)算。電池模塊設(shè)計(jì)：電池的尺寸，數(shù)量，布置等。（5）超級(jí)電容的匹配：根據(jù)制動(dòng)力曲線計(jì)算汽車制動(dòng)時(shí)的回收能量和峰值電流，試算超級(jí)電容的容量和電壓；計(jì)算汽車加速時(shí)所需的最大功率和電機(jī)峰值電流，試算超級(jí)電容的容量和電壓。取兩者中大的參數(shù)作為選擇超級(jí)電容的參數(shù)。三、設(shè)計(jì)的進(jìn)度流程第一階段: 1-2周，進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)；第二階段: 3-周，做開題報(bào)告，在總體方案指導(dǎo)下，搜集資料，了解相關(guān)知識(shí)； 第三階段:-11周，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，畫圖紙，整理相關(guān)資料，寫設(shè)計(jì)說明書；第四階段:12-1周，修改設(shè)計(jì)圖紙，完善設(shè)計(jì)說明書，提交圖紙和說明書；第五階段:1周，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。四、畢業(yè)論文準(zhǔn)備及申請(qǐng)?jiān)谥暗膬扇苤?，我已?jīng)準(zhǔn)備了畢業(yè)設(shè)計(jì)的相關(guān)資料，包括在圖書館借閱的純電動(dòng)汽車的書、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)和下載的有關(guān)論文，此