電動(dòng)三輪車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書

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單位代碼 學(xué) 號(hào) 分 類 號(hào) 密 級(jí) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )電 動(dòng) 三 輪 摩 托 車 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì)院 （ 系 ） 名 稱 工 學(xué) 院 機(jī) 械 系專 業(yè) 名 稱 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動(dòng) 化學(xué) 生 姓 名 魏 華 瑞指 導(dǎo) 教 師 曲 偉 石2009 年 5 月 5 日黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 I 頁(yè)電動(dòng)三輪車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要本文簡(jiǎn)要介紹了電動(dòng)三輪車的分類、用途以及各個(gè)類型的電動(dòng)三輪車的優(yōu)缺點(diǎn)。并根據(jù)我對(duì)電動(dòng)三輪車的市場(chǎng)調(diào)查的情況進(jìn)行分析研究，并對(duì)電動(dòng)三輪車的某些結(jié)構(gòu)做了簡(jiǎn)要的介紹、改進(jìn)和整合。首先，就電動(dòng)車的發(fā)展過程發(fā)展前景以及電動(dòng)車在發(fā)展過程中存在的問題做了簡(jiǎn)要的介紹和分析，并對(duì)世界上其它國(guó)家電動(dòng)車的發(fā)展?fàn)顩r做了簡(jiǎn)要的敘述。其次，本文對(duì)目前市場(chǎng)上的所具有的電動(dòng)三輪車的類型做了一個(gè)詳細(xì)的介紹，并對(duì)各個(gè)類型的電動(dòng)三輪車的配置、用途、適用人群、優(yōu)缺點(diǎn)做了簡(jiǎn)要的介紹。最后，經(jīng)過認(rèn)真總結(jié)和對(duì)市場(chǎng)的分析并利用四年來(lái)所學(xué)的知識(shí)，在指導(dǎo)老師和任課老師的指導(dǎo)和其他同學(xué)的幫助下，對(duì)電動(dòng)三輪車的整車參數(shù)、外形尺寸、前叉結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)做了簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)和改進(jìn)。關(guān)鍵詞： 電動(dòng)三輪車，前叉結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng) 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 II 頁(yè)The structural design of electric tricycleAuthor:weihuaruiTutor:quweishiAbstractThis paper introduces the classification of electric tricycle, uses various types of electrical as well as the advantages and disadvantages of tricycles. And according to my electric tricycle for market research analysis of the situation, and some of the structure of electric tricycle a brief introduction, improvement and integration.First of all, on the development of electric vehicles and electric vehicle development prospects in the development of problems in the course of a brief description and analysis, and other countries in the world, the development of electric cars a brief description. Secondly, this article on the current market has the type of electric tricycle has made a detailed introduction to the various types of electric tricycle configuration, usage, the application of people, the advantages and disadvantages of doing a brief introduction. Finally, after a careful summary and analysis of the market and take advantage of four years of knowledge, in the guidance of teachers and classroom teachers and other students with the help of the whole of the electric tricycle parameters, dimensions, front fork structure, drive system and the braking system to do a simple design and improvement.Keywords: electric tricycle, fork, drive system, brake system黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 III 頁(yè)目 錄1 緒論…………………………………………………………………………………….11.1 課題背景及目的……………………………………………………………………11.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況……………………………………………………………………11.3 課題研究方法……………………………………………………………………. 21.4 論文構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容…………………………………………………………….… 22 電動(dòng)三輪車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案對(duì)比分析………………….……………………………… 32.1 目前國(guó)內(nèi)外常見的電動(dòng)三輪車后橋的結(jié)構(gòu)樣式………………………………. 32.1.1 單側(cè)電機(jī)、外置車架型……………………….………………………… 32.1.2 中置電機(jī)帶大軸型……….……………………………………… 42.2 電動(dòng)三輪車根據(jù)用途不同的分類……………….…….……………………42.2.1 休閑型電動(dòng)三輪車…………………………….………………………….42.2.2 客運(yùn)型電動(dòng)三輪車…………………………………………………………52.2.3 客貨兩用型電動(dòng)三輪車……………………………………………………62.2.4 貨運(yùn)型電動(dòng)三輪車…………………………………………………………62.3 電動(dòng)三輪車設(shè)計(jì)方案的確定………………………………………………………73 電動(dòng)三輪車整車設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介………………………….…………………….93.1 電動(dòng)三輪車的參數(shù)選擇………………….………………………………………. 93.2 電動(dòng)三輪車外形簡(jiǎn)介………………….…………………………………….…….94 電動(dòng)三輪車前叉設(shè)計(jì)………………………………………………………………….114.1 前叉轉(zhuǎn)向軸設(shè)計(jì)……………………………………………………………….….124.2 前叉連扳設(shè)計(jì)…………………………………………………124.3 前叉筒管設(shè)計(jì)……………………………………………………125 電動(dòng)三輪車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)…………………………………………….145.1 電動(dòng)三輪車后橋設(shè)計(jì)……………………………. ………………………………145.2 電動(dòng)三輪車后橋半軸的設(shè)計(jì)…………………………….……………………….225.2.1 后橋半軸的材料和最小直徑的選擇……………….………………………235.2.2 后橋半軸各段長(zhǎng)度的確定………………. ……………………………….24黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 IV 頁(yè)6 電動(dòng)三輪車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)……………………………………………………….256.1 電動(dòng)三輪車前輪制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………………256.2 電動(dòng)三輪車后輪制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)……………………………………………266.3 電動(dòng)三輪車駐車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)……………………………………………………27結(jié)論………………………………………………………………………………………….28致謝……………………………………………………………………………………….…29參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………….30附錄………………………………………………………………………………………….31附錄 A 有刷和無(wú)刷電機(jī)的區(qū)別…………………………………………………….…31附錄 B 我國(guó)電動(dòng)自行車的發(fā)展史……………………………………………………32黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 1 頁(yè)1 緒論1.1 課題背景及目的目前電動(dòng)車已經(jīng)成為城鄉(xiāng)主要的交通工具之一，為了順應(yīng)時(shí)代的潮流和人民生活的需要，我早已想對(duì)電動(dòng)車做進(jìn)一步的開發(fā)，通過和指導(dǎo)老師討論決定對(duì)電動(dòng)三輪車進(jìn)行進(jìn)一步的研究和改進(jìn)，設(shè)計(jì)出一款更為實(shí)用經(jīng)濟(jì)的電動(dòng)三輪車產(chǎn)品。由于能源價(jià)格的日益攀升，電動(dòng)車具有方便,節(jié)能,環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)家倡導(dǎo)綠色能源，電動(dòng)車將在世界各地逐漸普及，這對(duì)保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源和提升人們的生活質(zhì)量有重要的作用。針對(duì)掌握的資料知道電動(dòng)摩托車是以蓄電池作為輔助能源，它雖然具有普通三輪摩托車的外表特征，但主要的是，它是在普通三行車的基礎(chǔ)上，安裝了電機(jī)、控制器、蓄電池、轉(zhuǎn)把、閘把等操縱部件和顯示儀表系統(tǒng)的、機(jī)電一體化的個(gè)人交通工具。無(wú)論是國(guó)內(nèi)銷售,而是海外發(fā)展的電動(dòng)三輪車.現(xiàn)在還是處于一個(gè)摸索中成長(zhǎng)的階段。表現(xiàn)主要有以下幾點(diǎn):科技含量不夠高，整體產(chǎn)業(yè)鏈上中下游問題百出，無(wú)具體的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求限制。電動(dòng)車行業(yè)經(jīng)過 05 和 06 年“井噴”式增長(zhǎng)，到 07 年整個(gè)行業(yè)產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到了約 6700 萬(wàn)臺(tái)，而 08 年市場(chǎng)需求只有 2100 萬(wàn)臺(tái)左右，由于產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，行業(yè)開始進(jìn)入洗牌階段，許多中小企業(yè)都陸續(xù)的退出了電動(dòng)車行業(yè)，09 年行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)會(huì)更加激烈。電動(dòng)車行業(yè)由于門檻低，技術(shù)含量不高，產(chǎn)品仿冒層出不窮，大多數(shù)企業(yè)在新品開發(fā)上放棄了自主研發(fā)而采取市場(chǎng)跟進(jìn)策略，即市場(chǎng)上什么車型暢銷就上什么車型。電動(dòng)車市場(chǎng)消費(fèi)者的不成熟，對(duì)新鮮外觀的追逐喜好的特點(diǎn)使得電動(dòng)車新品更新?lián)Q代過于頻繁，企業(yè)要想投其所好吸引這些消費(fèi)者，就必須加快新品開發(fā)的速度，可見電動(dòng)車新品開發(fā)得重要性。1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況縱觀全世界，我國(guó)的電動(dòng)車行業(yè)用了最少的政府財(cái)政支持和行業(yè)監(jiān)管，已經(jīng)發(fā)展成為最大的電動(dòng)車生產(chǎn)基地。原始設(shè)備制造商的工業(yè)增長(zhǎng)從 1998 年的 10 增長(zhǎng)到了 2005年的 481。根據(jù)非官方網(wǎng)站估計(jì)的數(shù)目，原始設(shè)備的增張從 1000 到了 5000 個(gè)。電動(dòng)車制造廠的年生產(chǎn)輛從 1000 輛每年增加到了 300000 輛每年。多數(shù)自行車生產(chǎn)廠家的年產(chǎn)量在 10000 到 50000 輛，但有 6 家企業(yè)年產(chǎn)量超過了 20 萬(wàn)輛。造成這樣的局面的重要原因是在這個(gè)行業(yè)里，部分企業(yè)的技術(shù)不夠成熟，供應(yīng)商的網(wǎng)絡(luò)是巨大的，制造電動(dòng)車相對(duì)簡(jiǎn)單。8 個(gè)原始設(shè)備廠供應(yīng)的零件的利潤(rùn)率只有 6%。此外，和大公司的管理人員訪談時(shí)得知，相當(dāng)多的中小企業(yè)盜竊知識(shí)產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)象嚴(yán)重黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 2 頁(yè)（IP） 。由于進(jìn)入這一行業(yè)的門檻太低和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)太差，有許多無(wú)牌的電動(dòng)自行車制造廠銷售劣質(zhì)電動(dòng)車，但是成本相當(dāng)?shù)?。一些原始設(shè)備制造商預(yù)測(cè)，在未來(lái)幾年，電動(dòng)自行車生產(chǎn)廠家數(shù)量將大幅下降并且保持相對(duì)穩(wěn)定的廠家數(shù)目 。該公司說明。目前，制造電動(dòng)自行車的廠家背景各種各樣。有些成立的電動(dòng)車廠家是摩托車廠家，電器廠，甚至是玩具車廠家根據(jù)目前的電動(dòng)車市場(chǎng)的需要的增加而轉(zhuǎn)產(chǎn)的。其中一些公司已經(jīng)成立 60 多年的大公司，但是直到 2000 年才開始制造電動(dòng)自行車。許多公司甚至沒有一點(diǎn)制造業(yè)的經(jīng)驗(yàn)就直接進(jìn)入制造電動(dòng)自行車的行業(yè)。德、日、法、美這幾個(gè)汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，到目前為止都已研制出實(shí)用的電動(dòng)汽車，其中包括大客車、轎車、摩托車等。美國(guó)幾大主要汽車制造商已廣泛深入的開展了電動(dòng)車的研究。其中通用汽車公司是電動(dòng)汽車行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。通用與美國(guó)能源部合作，用MH-Ni 電池取代鉛蓄電池，使電動(dòng)車一次充電行使距離達(dá)到 160km，他們計(jì)劃在 2004年開始生產(chǎn)燃料電池的電動(dòng)汽車。1.3 課題研究方法通過網(wǎng)上資料的搜集和對(duì)市場(chǎng)的親身調(diào)查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在電動(dòng)三輪車的發(fā)展?fàn)顩r和技術(shù)水平，然后通過對(duì)資料的整合和自身大學(xué)四年學(xué)到的知識(shí)的運(yùn)用和指導(dǎo)老師的幫助，把各項(xiàng)新的技術(shù)運(yùn)用到設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品中。1.4 論文的構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容論文由任務(wù)書、開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、外文文獻(xiàn)、目錄、正文、附錄、圖紙、參考文獻(xiàn)和心得體會(huì)等文件組成。內(nèi)容主要是電動(dòng)三輪車的整車簡(jiǎn)介、電動(dòng)三輪車前叉的設(shè)計(jì)、電動(dòng)三輪車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和電動(dòng)三輪車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等組成。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 3 頁(yè)2 電動(dòng)三輪車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案對(duì)比分析2.1 目前國(guó)內(nèi)外常見的電動(dòng)三輪車后橋的結(jié)構(gòu)樣式2.1.1 單側(cè)電機(jī)、外置車架型單側(cè)輪電機(jī)，外置車架（車架在車輪外邊） ，這種結(jié)構(gòu)的車沒有大軸，穩(wěn)定性不好，后兩輪不同步，載重量輕，車架易變形。這種電動(dòng)三輪車的優(yōu)點(diǎn)是制造工藝簡(jiǎn)單車身輕便，耗電量相對(duì)較小 ，沒有差速器，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，成本低。缺點(diǎn)就是使用范圍比較狹小，不適合在路況不太好的鄉(xiāng)下使用。一般情況下此種車型車速較低，車子容易掌控，可作為老年人、殘疾人代步用車。如圖表一所示圖表 1黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 4 頁(yè)2.1.2 中置電機(jī)帶大軸型要選擇中置電機(jī)帶大軸的車， （大軸又稱后橋、后梁，是連接三輪車后兩輪之間的車軸，三輪車的重要部件）這種車穩(wěn)定性好，中置電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)后兩輪，啟動(dòng)平穩(wěn)。而且這類車不用外置車架，整車外觀也好看。 這種類型的車成本比較高、車身比較重、承載能力強(qiáng)，適合城市貨運(yùn)和路況比較差的城鄉(xiāng)使用。隨著使用范圍的擴(kuò)大，還出現(xiàn)了電動(dòng)三輪出租車，電動(dòng)三輪環(huán)衛(wèi)車等。2.2 電動(dòng)三輪車根據(jù)用途不同的分類2.2.1 休閑型電動(dòng)三輪車休閑型電動(dòng)三輪車以自用為主，通常作為老年人休閑娛樂、接送兒孫上學(xué)或者買菜走親戚所用。老年人可以用來(lái)作為結(jié)伴去釣魚、逛公園、健身等的代步工具。車身比較輕，車速比較低，比較省電，還有助理腳踏，可以作為低電或者沒電時(shí)應(yīng)急所用，也可以作為老年人鍛煉身體的工具。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 5 頁(yè)圖（1） 休閑型電動(dòng)三輪車2.2.2 客運(yùn)型電動(dòng)三輪車客運(yùn)型電動(dòng)三輪車以城鎮(zhèn)客運(yùn)為主，他的主要特點(diǎn)就是承載能力強(qiáng)，可以坐五到六人，電池容量比較大，車身比較重比較長(zhǎng)，一般采用中置電動(dòng)機(jī)或者是采用差速電機(jī)的方式作為后橋的驅(qū)動(dòng)方式。電池容量大、電機(jī)功率較大、電壓較高、行程比較遠(yuǎn)。同時(shí)也有助理腳踏，在低電、沒電或者上坡、起步時(shí)使用。這種客運(yùn)型點(diǎn)動(dòng)三輪車多用在城鄉(xiāng)客運(yùn)或者出租所用，車速比較高、車身比較大、軸距較長(zhǎng)，穩(wěn)定性比較好。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 6 頁(yè)圖（2）客運(yùn)型電動(dòng)三輪車2.2.3 客貨兩用型電動(dòng)三輪車客貨兩用型電動(dòng)三輪車集合了客運(yùn)和貨運(yùn)的長(zhǎng)處，用途更多、應(yīng)用范圍更廣泛。一般也是采用的中置電動(dòng)機(jī)或者差速電機(jī)作為后橋驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，不僅可以載人，還可以載貨，不管是城市還是農(nóng)村都可以用。它的電動(dòng)機(jī)功率、電池容量、電池組電壓更為高，這樣車速更高、動(dòng)力更強(qiáng)、行程更遠(yuǎn)、 。同時(shí)車身使用的鋼材更厚、標(biāo)號(hào)更高，同時(shí)那整車成本更高。圖（3）客貨兩用電動(dòng)三輪車2.2.4 貨運(yùn)型電動(dòng)三輪車貨運(yùn)型電動(dòng)三輪車與客運(yùn)型電動(dòng)三輪車驅(qū)動(dòng)形式相差不大，也是以中置電動(dòng)機(jī)或者差速電動(dòng)機(jī)為主要的驅(qū)動(dòng)方式，只是電動(dòng)機(jī)的功率更大，電池電壓更高、電動(dòng)機(jī)功率更高，電池容量更大而已。主要作為城市的輕貨的運(yùn)輸工具，與其他機(jī)動(dòng)車相比居于價(jià)格低，操控簡(jiǎn)單，方便實(shí)用的特點(diǎn)。貨運(yùn)型電動(dòng)三輪車的鋼材標(biāo)號(hào)最高，鋼板厚度更厚，成本也相應(yīng)的會(huì)更高。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 7 頁(yè)圖（4）貨運(yùn)型電動(dòng)三輪車2.3 電動(dòng)三輪車設(shè)計(jì)方案的確定綜合所有電動(dòng)三輪車的特點(diǎn)和用途，再經(jīng)過我對(duì)本地區(qū)市場(chǎng)的需求，我決定設(shè)計(jì)一款新型的貨運(yùn)電動(dòng)三輪車。因?yàn)楝F(xiàn)在的貨運(yùn)型電動(dòng)三輪車整體來(lái)說使用的是多塊電車組和中置電動(dòng)機(jī)。這樣呢就加重了車身的自重，還需要有鏈條的傳動(dòng)。這樣的電動(dòng)三輪車的缺點(diǎn)呢有兩點(diǎn)：一、電動(dòng)三輪車的電池組的自重消耗了電池的電量，使得電動(dòng)三輪車的行程縮短；二、用鏈條傳動(dòng)在功率的傳遞過程中也消耗了一部分電能。那么我就想能不能在電動(dòng)三輪車上使用一種新型的電池組呢？它既有同樣的電池容量，也擁有比較低的自身重量。再一個(gè)就是能不能也把貨運(yùn)型電動(dòng)三輪車設(shè)計(jì)成后橋以差速電動(dòng)機(jī)的形式為驅(qū)動(dòng)方式呢？還有就是目前的貨運(yùn)型電動(dòng)三輪車外觀都是如圖四所示的樣式，千篇一律，雖說是用來(lái)拉貨用的，但是總體來(lái)說還是不夠美觀，不能吸引人們的眼球。那么我能不能在貨運(yùn)型的電動(dòng)三輪車的外觀上做點(diǎn)文章呢？通過我認(rèn)真的分析、導(dǎo)師的指點(diǎn)和通過搜集市場(chǎng)的資料和調(diào)研。一個(gè)全新的貨運(yùn)型電動(dòng)三輪車在我的腦海中應(yīng)運(yùn)而生。那就是使用新型的電池組和差速電機(jī)做為驅(qū)黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 8 頁(yè)動(dòng)的改進(jìn)為方案，和更為講究而且符合大眾口味的電動(dòng)三輪車。不僅外觀漂亮，而且車身自重更輕、行程更遠(yuǎn)，使用維護(hù)更為方便，噪音更低的電動(dòng)三輪車將會(huì)在不久的將來(lái)展現(xiàn)在大家的面前。圖（5）黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 9 頁(yè)3 電動(dòng)三輪車整車設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介3.1 電動(dòng)三輪車的參數(shù)選擇外形尺寸：2910×1000×1210額定功率：1500w 額定電壓：72 v 電池容量：600Ah 最大行程：120km 最高車速：30 km/h 轉(zhuǎn)彎半徑：2.5m 爬坡能力：16°車輛自重：200kg（含電池）總 承 重：450kg 3.2 電動(dòng)三輪車外形簡(jiǎn)介經(jīng)過認(rèn)真的調(diào)研和對(duì)目前市場(chǎng)的考察，經(jīng)導(dǎo)師指點(diǎn)。我設(shè)計(jì)了一款新型電動(dòng)三輪車。其外觀如下：黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 10 頁(yè)圖（6）改進(jìn)型電動(dòng)三輪車車身效仿了原來(lái)比較流行的三輪摩托車的外觀，整體比較協(xié)調(diào)，符合多數(shù)人的審美關(guān)，市場(chǎng)前景很好。具體參數(shù)如下：前后軸距:1930mm 、后輪軸寬:810mm 、整車長(zhǎng):2910mm、整車寬:1000mm、整車高:1210mm 。車斗為三開門型新型設(shè)計(jì)方法，方便裝卸貨物，操作簡(jiǎn)單。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 11 頁(yè)4 電動(dòng)三輪車前叉設(shè)計(jì)前叉部件：前叉部件在電動(dòng)三輪車結(jié)構(gòu)中處于前方部位，它的上端與車把部件相連，車架部件與前管配合，下端與前軸部件配合，組成自行車的導(dǎo)向系統(tǒng)。 轉(zhuǎn)動(dòng)車把和前叉，可以使前輪改變方向，起到了電動(dòng)三輪車的導(dǎo)向作用。此外，還可以起到控制電動(dòng)三輪車行駛的作用。前叉部件的受力情況屬懸臂梁性質(zhì)，故前叉部件必須具有足夠的強(qiáng)度等性質(zhì)。導(dǎo)向系統(tǒng)：由車把、前叉、前軸、前輪等部件組成。乘騎者可以通過操縱車把來(lái)改變行駛方向并保持車身平衡。那么前叉又是連接車體和前輪的載體，起到非常重要的作用。通常的前叉由前叉立管、下檔、鋼珠、下碗、車架子、上碗、鋼珠、上檔組成。前叉總體設(shè)計(jì)如下圖：圖（7）前叉總成黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 12 頁(yè)4.1 前叉轉(zhuǎn)向軸的設(shè)計(jì)軸的材料選擇和最小直徑估計(jì)：根據(jù)工作條件，初選軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑估算，即： 30pdAn?電動(dòng)三輪車額定功率：1500w 、最高車速：30 km/h 、電動(dòng)三輪車總 承 重：450kg 經(jīng)計(jì)算前叉軸徑為直徑為:45mm, 上下立管軸徑為:30 mm,減震套筒為外徑:40mm,內(nèi)徑為:33mm 的圓管狀。4.2 前叉連扳設(shè)計(jì)根據(jù)前輪軸的長(zhǎng)度可以確定前叉立管中心距為 176mm,采用螺母夾緊增加摩擦力的方式來(lái)進(jìn)行固定。夾緊孔選擇直徑為 34mm，立管中心線到轉(zhuǎn)軸中心線的垂直距離為 22mm,連扳厚度為 30mm。泥瓦安裝孔到轉(zhuǎn)軸的中心孔的垂直距離為 62mm.4.3 前叉筒管設(shè)計(jì)據(jù)我了解，前叉目前有很多種設(shè)計(jì)方式，常見的有液壓式，彈簧式，氣壓式等等。氣壓式減震是通過氣囊來(lái)完成其性能的氣囊真正的作用有兩點(diǎn)：1、緩解內(nèi)桿移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的液壓腔容積變化！2、防空程作用，使液壓阻尼能更好的工作！第 1 點(diǎn)很容易理解，內(nèi)桿雖然比較細(xì)，但是液體不能壓縮，內(nèi)桿壓進(jìn)去后內(nèi)腔容積的一點(diǎn)點(diǎn)變小也足以產(chǎn)生高壓是減震油泄露！一般民用車的減震是通過液壓腔不注滿，保留一部分氣體用于適應(yīng)這個(gè)容積變化，但是減震劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣體就可能使液壓油產(chǎn)生氣泡，氣泡通過活塞時(shí)就會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)和不穩(wěn)定！使用氣囊的話就既可以通過收縮緩解這個(gè)容積變化，又把油氣分離，避免減震油產(chǎn)生氣泡影響減震效果！第 2 點(diǎn)，如果沒有氣囊，減震快速壓縮的時(shí)候，活塞下的空間很可能產(chǎn)生真空，減震再回彈的時(shí)候，產(chǎn)生真空的那一段行程內(nèi)就是無(wú)阻尼的，影響了減震的效果，這個(gè)區(qū)域稱為“空程 ”，這種情況在民用車上沒多大關(guān)系，但用在減震器需要高速、劇烈運(yùn)動(dòng)的賽車上問題就大了！而氣囊減震通過充入高壓氣體，相當(dāng)與大大提升了液壓腔的氣壓，可以有效的避免減震壓縮時(shí)活塞下端產(chǎn)生真空的“空程” ，也就改善了減震的效果！可以看出氣囊的作用，跟“使減震更硬” 、 “把車頂高一點(diǎn)”完全沒關(guān)系，希望不要再有朋黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 13 頁(yè)友們進(jìn)入這樣的誤區(qū)！氣囊減震圖如下：圖（8）氣囊減震圖但是使用氣囊式減震成本太高，一時(shí)還難以讓消費(fèi)者接受。我決定還是使用彈簧式減震比較使用，用在電動(dòng)三輪車上完全可以滿足它的使用要求。故在這里還是選用彈簧式前叉，前叉立管的最小長(zhǎng)度選擇為:320mm, 最大長(zhǎng)度為:380mm。車軸孔直徑選擇為:17 mm,兩立管內(nèi)沿的距離為:152mm。這款減震器既經(jīng)濟(jì)使用，又完全能滿足車輛的使用要求，并卻在市場(chǎng)上也容易買黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 14 頁(yè)到，便于零部件的購(gòu)買與維修。不是出現(xiàn)大的問題，一般情況下自己就可以處理和進(jìn)行維護(hù)。5 電動(dòng)三輪車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1 電動(dòng)三輪車后橋設(shè)計(jì)電動(dòng)三輪車后橋采用丁字型后橋：丁字型電動(dòng)后橋具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、傳動(dòng)效率高、故障率低、適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，專門用于實(shí)用三輪、小四輪電動(dòng)車。 它的應(yīng)用重量應(yīng)用使車輛重量減輕，機(jī)構(gòu)布置合理、車輛控制操作簡(jiǎn)單、成本大幅下除、故障率明顯減少，是低價(jià)位鉛酸電池電動(dòng)車的最佳配套產(chǎn)品。 為便于用戶了解，現(xiàn)將其技術(shù)參數(shù)簡(jiǎn)述如下，以供使用前參考。其寬度可根據(jù)用戶定制圖（9）丁字形電動(dòng)三輪車后橋丁字型電動(dòng)三輪車后橋采用的是差速電機(jī)的驅(qū)動(dòng)形式，這樣的后橋不用鏈傳動(dòng)，直接通過齒輪傳動(dòng)傳到后輪上。較少了功率在傳動(dòng)過程中的能量損失，也簡(jiǎn)化了后橋的工藝流程和加工難度。既方便又實(shí)用美觀，一定是未來(lái)電動(dòng)三輪車的典范。車架部件是構(gòu)成電動(dòng)三輪車的基本結(jié)構(gòu)體，也是電動(dòng)三輪車的骨架和主體，其他部件也都是黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 15 頁(yè)直接或間接安裝在車架上的。電動(dòng)三輪車電機(jī)的功率選擇為 1500w,那么就需要一種電容比較大的電池組來(lái)作為驅(qū)動(dòng)電源。 隨著電動(dòng)助力車行業(yè)從 2006 年下半年開始進(jìn)入行業(yè)整合與戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型階段，其動(dòng)力電源配套產(chǎn)品也呈現(xiàn)出新的趨勢(shì)特征。典型的主流趨勢(shì)是鋰電池開始以產(chǎn)業(yè)化模式用作電動(dòng)助力車動(dòng)力電池，以替代鉛酸蓄電池和鎳氫電池等傳統(tǒng)產(chǎn)品。在政府政策規(guī)范和行業(yè)協(xié)會(huì)大力倡導(dǎo)下，以及消費(fèi)升級(jí)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化的推動(dòng)下，電動(dòng)助力車用鋰電池的發(fā)展十分迅速，且呈現(xiàn)加速度的態(tài)勢(shì)。據(jù)估算，2007 年電動(dòng)助力車用鋰離子電池出貨量在 25 萬(wàn)組以上，較上年增長(zhǎng)約 110%；人們樂觀預(yù)測(cè) 2008 年出貨量可以達(dá)到 50 萬(wàn)組以上，再現(xiàn)翻番的增長(zhǎng)速度。經(jīng)過 2～3 年的行業(yè)磨合，在電動(dòng)助力車結(jié)構(gòu)逐漸梳理清晰的背景下，電動(dòng)助力車用鋰電池的年出貨量將可望達(dá)到 100 萬(wàn)組以上，占電動(dòng)助力車電池整個(gè)市場(chǎng)的約 5%以上。 鋰電池由主要用于電子數(shù)碼終端消費(fèi)品的儲(chǔ)能型二次電源向動(dòng)力型二次電源發(fā)展，是其產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程中一次質(zhì)的飛躍。由此推動(dòng)鋰電池行業(yè)擴(kuò)張能力大幅度提升。其中，鋰電池用于電動(dòng)助力車動(dòng)力電源是其最具有劃時(shí)代意義的行業(yè)拓展。如果能夠成功，則是鋰電池自手機(jī)電池以后所開拓的最具發(fā)展?jié)摿Φ氖袌?chǎng)空間。對(duì)此，分析并把握現(xiàn)階段鋰電池用于電動(dòng)助力車的關(guān)鍵特點(diǎn)顯得尤為重要。直接挑戰(zhàn)鉛酸蓄電池，較高的成本是用于電動(dòng)助力車的鋰電池的第一個(gè)關(guān)鍵特點(diǎn)。較低的成本所決定的高性價(jià)比特點(diǎn)是鉛酸蓄電池 160 多年長(zhǎng)盛不衰的關(guān)鍵因素。鋰電池在沒有任何中間過渡層產(chǎn)品的情況下用于電動(dòng)助力車，直接與鉛酸蓄電池競(jìng)爭(zhēng)，主要是性價(jià)比競(jìng)爭(zhēng)，因此產(chǎn)生非常大的壓力。相對(duì)于鉛酸蓄電池來(lái)說，鋰電池較高的成本主要由于以下原因：第一、原材料價(jià)格較高。鋰電池的正極材料、負(fù)極材料、集流體、隔膜、電解質(zhì)等主材價(jià)格比鉛酸蓄電池高出很多，其組裝輔材和外部電路系統(tǒng)成本則是鉛酸蓄電池幾乎沒有的。雖然鋰電池由于能量遠(yuǎn)高于鉛酸蓄電池，因此單位功率的原輔材料成本并沒有表現(xiàn)出來(lái)的成本差距那么大，但是二者的材料成本差距確實(shí)存在，而且差距以倍數(shù)計(jì)；第二、由于制作工藝的原因，鋰電池的人工成本比較比例。在制造成本中，鋰電池的人工成本占 40%以上，而鉛酸蓄電池的人工成本一般為 10%～20%；黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 16 頁(yè)第三、鋰電池生產(chǎn)用的機(jī)器設(shè)備價(jià)值較高，單位功率的固定資產(chǎn)折舊金額較大；第四、鋰電池在生產(chǎn)中大部分過程是不可逆的，而鉛酸蓄電池是可逆修復(fù)的，因此鋰電池的總體合格率較低；第五、鉛酸蓄電池使用之后的回收價(jià)值在 40%以上，而鋰電池的回收價(jià)值幾乎是零。綜上，相對(duì)于鉛酸蓄電池，鋰電池用于電動(dòng)助力車的成本較高是一個(gè)突出的特點(diǎn)，也是影響鋰電池大規(guī)模替代鉛酸蓄電池用于電動(dòng)助力車的關(guān)鍵特點(diǎn)。對(duì)此，我們必須正視，不能回避。鋰電池是迄今所有商業(yè)化使用的二次化學(xué)電源中性能最為優(yōu)秀的電池，這也是促進(jìn)鋰電池用于電動(dòng)助力車的一個(gè)關(guān)鍵因素。主要的可以概括如下：（1）比能量高；無(wú)論是體積比能量，還是重量比能量，鋰電池均比鉛酸蓄電池高出三倍以上。由此決定了鋰電池體積更小、重量更輕，其市場(chǎng)消費(fèi)感覺很好；（2）循環(huán)壽命長(zhǎng)；鋰電池用于電動(dòng)助力車的循環(huán)壽命一般在 800 次以上，采用磷酸鐵鋰正極材料的鋰電池可以達(dá)到 2000 次左右，超出鉛酸蓄電池 1.5 倍至 5 倍以上。這大大降低了鋰電池的使用成本，提高了消費(fèi)者的使用便利程度；（3）具有較寬的充電功率范圍；這是鋰電池具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。在需要時(shí)，可以1C～3C 充電，使充電時(shí)間控制在 20 分鐘～1 小時(shí)，充電效率達(dá)到 85%以上。在進(jìn)一步技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，這一特性得到更好的發(fā)揮，可以具有很好的商業(yè)價(jià)值；（4）倍率放電性能好；鋰電池的倍率放電可以達(dá)到 10 倍率以上，特殊制作可以達(dá)到 30 倍率。這一特性非常有利于電動(dòng)助力車的智能控制騎行技術(shù)的發(fā)展。只是目前對(duì)這一特性尚未有很好的開發(fā)與利用。在鋰電池發(fā)展過程中，因?yàn)椴捎玫恼?fù)極材料及其配方不同，出現(xiàn)過爆炸、燃燒等不安全現(xiàn)象。主要是負(fù)極采用金屬鋰，經(jīng)循環(huán)后產(chǎn)生枝晶，致使短路，出現(xiàn)燃燒爆炸；而正極材料采用鈷酸鋰或鎳鈷鋰等，其化學(xué)活潑性較高，在石墨負(fù)極的配合下，一旦出現(xiàn)高溫，容易發(fā)生爆炸燃燒。盡管實(shí)際發(fā)生的概率在十萬(wàn)分之一或百萬(wàn)分之一黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 17 頁(yè)以上，但由于以手機(jī)及筆記本電腦等為主的電子消費(fèi)品數(shù)量極大，使用范圍極廣，因此累計(jì)發(fā)生的安全事故絕對(duì)數(shù)量使人們感覺很多。由于這些電子消費(fèi)品是人們?nèi)粘Ｉ罱?jīng)常相伴，不可或缺的用品，一旦發(fā)生安全問題，影響很大，致使人們“談鋰電池色變”。這種在電子數(shù)碼產(chǎn)品中使用的鋰電池的安全問題形成一種成見，開始影響電動(dòng)助力車用鋰電池。之所以說這是一種“ 成見性 ”的特點(diǎn)，是因?yàn)樵诩夹g(shù)創(chuàng)新的推動(dòng)下，這一問題已經(jīng)得到解決。目前，多家研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)通過技術(shù)創(chuàng)新采用改性錳酸鋰或磷酸鐵鋰為正極材料，其氧化性呈惰性狀況，并具有很強(qiáng)的承受大電流、高電壓的能力，配以新型電解質(zhì)和耐高溫隔膜，制作的鋰電池經(jīng)過非?？量痰臏y(cè)試，可以說，完全解決了安全性問題。以浙江振龍電源股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“振龍公司” ）生產(chǎn)的動(dòng)力型聚合物鋰電池為例，過充達(dá)到 3C15V，熱濫用達(dá)到 150 攝氏度，高溫 95 攝氏度擱置 48 小時(shí)，短路、針刺、振動(dòng)，反復(fù)多次測(cè)試，無(wú)一爆炸燃燒。可以說，這是一種與傳統(tǒng)鋰電池在基本性質(zhì)上不同的鋰電池，它具有很好的安全性。但是，仍然在發(fā)生著的某些鋰電池安全事故，以及人們已經(jīng)形成的成見，至今仍嚴(yán)重影響鋰電池用于電動(dòng)助力車的進(jìn)一步推廣，這也是我們不得不重視的一個(gè)關(guān)鍵特點(diǎn)。 這是鋰電池具有戰(zhàn)略發(fā)展意義的關(guān)鍵特點(diǎn)。 當(dāng)鋰電池采用錳酸鋰正極材料以后；當(dāng)聚合物鋰電池改革了電解質(zhì)膜制作的特殊工藝以后，在技術(shù)創(chuàng)新的持續(xù)推進(jìn)下，鋰電池進(jìn)入了完全綠色環(huán)保可再生能源發(fā)展的嶄新階段。從社會(huì)發(fā)展宏觀層面和政府政策導(dǎo)向?qū)用?，采用這種全環(huán)保無(wú)污染的二次化學(xué)電源替代鉛酸蓄電池，生產(chǎn)成千萬(wàn)輛甚至上億輛電動(dòng)助力車供中國(guó)廣大老百姓作為基本代步交通工具，其重大戰(zhàn)略意義是不言而喻的。從操作層面把握，關(guān)鍵是政策力度在什么時(shí)候逐步到位。以上四個(gè)方面是決定現(xiàn)階段鋰電池用于電動(dòng)助力車發(fā)展?fàn)顩r以及發(fā)展趨勢(shì)和空間的關(guān)鍵特點(diǎn)。針對(duì)這些特點(diǎn)，采取積極的應(yīng)對(duì)措施和主動(dòng)有力的策略，是全行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 18 頁(yè)我們目前的任務(wù)是將鋰電池這種綠色環(huán)保的可再生能源用于電動(dòng)助力車行業(yè)，并推動(dòng)其得到盡可能廣泛的發(fā)展。對(duì)此，我們首先應(yīng)該分析并把握電動(dòng)助力車的行業(yè)本質(zhì)。無(wú)輪從我國(guó)自行車發(fā)展的歷史背景看，還是從我國(guó)人多地少，石油能源匱乏及經(jīng)濟(jì)尚不發(fā)達(dá)的國(guó)情特點(diǎn)看，電動(dòng)助力車是一種基本的、數(shù)量最多的代步交通工具。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人民生活水平提高，及對(duì)傳統(tǒng)自行車更新?lián)Q代改進(jìn)的需要，電動(dòng)助力車的迅速發(fā)展具有必然的性質(zhì)。對(duì)這一新興的、正處于快速發(fā)展中的行業(yè)的本質(zhì)，筆者的初步認(rèn)識(shí)是：高技術(shù)與低成本相結(jié)合，以滿足普通的代步交通工具需要。對(duì)這一行業(yè)本質(zhì)的把握，主要有三個(gè)層面的要點(diǎn)：（1）高技術(shù)：電動(dòng)助力車是一個(gè)高技術(shù)密集的產(chǎn)品，包括設(shè)計(jì)、電機(jī)、車身材質(zhì)、電池和騎行控制系統(tǒng)，無(wú)一不是最新的高技術(shù)的成果。任何一個(gè)方面的技術(shù)含量欠缺不到位，都會(huì)使整個(gè)產(chǎn)品的性能和穩(wěn)定性大大下降；（2）低成本:電動(dòng)助力車在中國(guó)是自行車的更新產(chǎn)品，其歷史價(jià)格參照物是自行車；而且購(gòu)買電動(dòng)助力車的主體是收入較低的普通老百姓，其年可支配收入一般在 1 萬(wàn)元～2 萬(wàn)元。因此，低成本是一個(gè)重要前提；（3）普通代步交通工具；這也就是說，電動(dòng)助力車使用密度較高，騎行頻次較高，騎行的道路狀況可能不好，同時(shí)必然要求帶人載物。因此，消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)助力車的騎行距離、循環(huán)壽命、充電時(shí)間、牢固可靠性及對(duì)路面的適應(yīng)性等要求較高。把握電動(dòng)助力車行業(yè)本質(zhì)，根據(jù)現(xiàn)階段鋰電池運(yùn)用的關(guān)鍵特點(diǎn)，我們才能夠設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)策略和實(shí)現(xiàn)路徑，通過電動(dòng)助力車用鋰電池整個(gè)供應(yīng)鏈共同的努力，克服瓶頸，盡快把這個(gè)事業(yè)做大。對(duì)此，本文就以下對(duì)策進(jìn)行初步探討：對(duì)策一：節(jié)能環(huán)保政策加大落實(shí)力度，加快落實(shí)步伐這是需要整個(gè)社會(huì)和政府做的事情。大量生產(chǎn)鉛酸蓄電池用于電動(dòng)助力車，從微觀看，目前的性價(jià)比無(wú)出其右，低廉的成本是其他電池?zé)o法與之競(jìng)爭(zhēng)的；但是從社會(huì)成本看，酸霧、鉛粉（鉛煙塵）和污水對(duì)環(huán)境的影響和社會(huì)支付的代價(jià)是很大的，而黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 19 頁(yè)且是需要長(zhǎng)期支付的。一個(gè)負(fù)責(zé)任的社會(huì)主體，一個(gè)負(fù)責(zé)任的政府應(yīng)該盡快阻止這種污染的繼續(xù)延續(xù)，盡快鼓勵(lì)支持節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品的發(fā)展。這一對(duì)策的落實(shí)，是鋰電池用于電動(dòng)助力車發(fā)展必要的前提和環(huán)境。對(duì)策二：以較高的整體性價(jià)比應(yīng)對(duì)高成本就絕對(duì)的成本比較，鋰電池不可能做到與鉛酸蓄電池一樣；也就是說，單純以放電功率的性價(jià)比而言，目前鋰電池?zé)o法與鉛酸蓄電池競(jìng)爭(zhēng)。但是整體性價(jià)比，是鋰電池與鉛酸蓄電池進(jìn)行成本競(jìng)爭(zhēng)的主要取勝之道。這包括兩個(gè)方面：一方面，以技術(shù)創(chuàng)新為基礎(chǔ)，不斷降低成本，提高性價(jià)比。鋰電池的核心是通過鋰離子脫嵌與嵌入的轉(zhuǎn)移來(lái)實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能之間的轉(zhuǎn)換?？梢詫?shí)現(xiàn)并且更高效率的實(shí)現(xiàn)這一核心的鋰電池材料、制作工藝及其相關(guān)技術(shù)存在非常廣闊的創(chuàng)新空間。例如，研發(fā)創(chuàng)新采用錳酸鋰為鋰電池正極材料，既解決了安全性問題，又使正極材料的成本大幅度下降；由 60 多萬(wàn)元一噸的鈷酸鋰下降為 5 萬(wàn)多元一噸的錳酸鋰。另外，通過研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新，使目前鋰電池所需要的部分材料得以國(guó)產(chǎn)化，打破日本美國(guó)企業(yè)的壟斷，從而大幅度降低成本。這方面的工作已經(jīng)取得了積極的進(jìn)展。可以初步估計(jì)，經(jīng)過 1～2 年的努力，用于電動(dòng)助力車的鋰電池的制造成本可以下降 30%以上。在鉛酸蓄電池的鉛資源價(jià)格不斷上漲的背景下，鋰電池的相對(duì)性價(jià)比將會(huì)大幅度提高。另一方面，通過整車的設(shè)計(jì)改進(jìn)和消費(fèi)理念的引導(dǎo)，提高使用鋰電池的電動(dòng)助力車的“感受性價(jià)比 ”。所謂 “感受性價(jià)比”，是指消費(fèi)者在消費(fèi)過程中主觀體驗(yàn)產(chǎn)品舒適度、便利度、新奇度及各種精神享受與其支付的價(jià)格的比較。例如，采用智能控制設(shè)計(jì)的電動(dòng)助力車以騎行使用的力度為控制主體，充分發(fā)揮鋰電池倍率放電特性，騎行者越是用力，放電功率越大，速度越快并且騎行效率越好；這可以使騎行者獲得一種特別的感受。鋰電池具有較高的比能量，具有快充的技術(shù)條件，聚合物鋰電池又有非常好的設(shè)計(jì)柔性，這些都可以更好的利用來(lái)提高“感受性價(jià)比” ，彌補(bǔ)低層次的功率性價(jià)比的不足。對(duì)策三：加大產(chǎn)業(yè)鏈整合力度，充分發(fā)揮鋰電池的優(yōu)勢(shì)性能 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 20 頁(yè)從目前的實(shí)際情況看，由于鋰電池剛剛進(jìn)入電動(dòng)助力車行業(yè)，基本上采取的是就著鉛酸蓄電池軌跡走的路徑，按鉛酸蓄電池原有的設(shè)計(jì)套入鋰電池。例如電壓模式，因?yàn)殂U酸蓄電池是以 2V 單體為基礎(chǔ)進(jìn)行串聯(lián)而成的，所以目前絕大多數(shù)電動(dòng)助力車采用的電壓是 24V、36V 和 48V 等。而實(shí)際上，配合電機(jī)、載重、速度等等整車整體設(shè)計(jì)最佳的電壓、電流及放電功率卻未必如此。既然鋰電池有非常好的比能量、循環(huán)壽命、快充條件、倍率放電能力等等優(yōu)勢(shì)性能，那么電動(dòng)助力車生產(chǎn)廠商在進(jìn)行整車設(shè)計(jì)的時(shí)候，在制造過程安排的時(shí)候，在考慮售后服務(wù)維修的時(shí)候，將鋰電池制造企業(yè)更緊密的整合在一起，從而更好地發(fā)揮鋰電池的優(yōu)勢(shì)特性。例如放電功率，如果充分考慮鋰電池有效工作電壓在 3.0V～4.2V 之間，則可以用緊設(shè)計(jì)方式，在充分發(fā)揮電機(jī)功能的前提下，將鋰電池做的更小、更輕；再譬如，如果進(jìn)一步完善技術(shù)創(chuàng)新，克服磷酸鐵鋰目前存在的弱點(diǎn)，將鋰電池循環(huán)壽命做到 1500 次以上，則在整車設(shè)計(jì)的時(shí)候，特別是電機(jī)壽命、材質(zhì)壽命和控制系統(tǒng)壽命等，加大使用壽命延長(zhǎng)的設(shè)計(jì)，推出 5 年以上的保質(zhì)期，同時(shí)在商務(wù)策略和售后服務(wù)策略上進(jìn)行調(diào)整，打造一種全新的概念車?？傊哟螽a(chǎn)業(yè)鏈整合力度，盡快采用總體設(shè)計(jì)模式，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)流程再造，以充分發(fā)揮鋰電池優(yōu)勢(shì)性能，是鋰電池大規(guī)模用于電動(dòng)助力車發(fā)展的必由之路。對(duì)鋰電池用于電動(dòng)助力車的發(fā)展作為一次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型來(lái)對(duì)待，是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程；但是，以上述四個(gè)方面為抓手，從點(diǎn)的突破開始，以點(diǎn)帶面，綱舉目張，我認(rèn)為是比較有效率的關(guān)鍵之處。在將鋰電池用于電動(dòng)助力車的過程中，以振龍公司為代表的一些鋰電池生產(chǎn)廠商開發(fā)出具有更為高端技術(shù)的動(dòng)力型聚合物鋰電池，這與電動(dòng)助力車的需要更為契合。針對(duì)上述鋰電池應(yīng)用于電動(dòng)助力車的特點(diǎn)，振龍公司開發(fā)的動(dòng)力型聚合物鋰電池具有更為明顯的優(yōu)勢(shì)特性：1、具有非常好的比能量特點(diǎn)，尤其是重量比能量聚合物鋰電池采用復(fù)合鋁塑膜為電芯外殼，因此在同樣技術(shù)和材料的情況下具有更好的重量比能量，見下表：在保持鋰電池工作電壓平臺(tái)最高的前提下，聚合物鋰電池的重量比能量是最好的；因黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 21 頁(yè)此在消費(fèi)者的實(shí)際使用中，聚合物鋰電池是最輕便的；從目前正在緊鑼密鼓地制定行業(yè)政策和標(biāo)準(zhǔn)的角度看，聚合物鋰電池更適合用于電動(dòng)助力車。2、具有更好的安全性能，因此聚合物鋰電池可以完全消除“安全性成見”聚合物鋰電池在被發(fā)明出來(lái)時(shí)，就是以其較高的安全性能為典型特征。聚合物鋰電池獨(dú)特的電解質(zhì)配方和制作工藝方式，優(yōu)化了極性材料與電解質(zhì)的結(jié)合關(guān)系，屏除了電池內(nèi)部產(chǎn)生較大氣體壓力的源頭因素。同時(shí)，鋁塑膜外殼的軟包形式使得可能的內(nèi)部壓力可以得到緩解。因此，聚合物鋰電池可以較好的避免液態(tài)鋰電池常見的爆炸與燃燒現(xiàn)象。目前的動(dòng)力型聚合物鋰電池均采用錳酸鋰或磷酸鐵鋰為正極材料，這為徹底解決安全性問題奠定了基礎(chǔ)。3、具有獨(dú)特的柔性設(shè)計(jì)特點(diǎn)，因此聚合物鋰電池更適合產(chǎn)業(yè)流程整合聚合物鋰電池的極片規(guī)格、外形尺寸、極耳位置、連接方式等都具有很好的設(shè)計(jì)柔性，可以在較短的時(shí)間內(nèi)，以較低的成本，盡可能貼近客戶的需要設(shè)計(jì)出新的款式、尺寸、規(guī)格、品種。這為推進(jìn)產(chǎn)業(yè)流程整合，適應(yīng)綜合設(shè)計(jì)需要提供了更好地條件，同時(shí)也為電動(dòng)助力車更多個(gè)性化設(shè)計(jì)提供了較大的空間，為電動(dòng)助力車生產(chǎn)廠家短平快地爭(zhēng)奪市場(chǎng)提供較好的支持。4、具有高倍率放電優(yōu)勢(shì)，因此聚合物鋰電池更顯強(qiáng)勢(shì)瞬間動(dòng)能聚合物鋰電池在航模、玩具、電動(dòng)工具等市場(chǎng)拓展過程中呈現(xiàn)出無(wú)可比擬的高倍率放電優(yōu)勢(shì)，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)比較成熟。因此當(dāng)聚合物鋰電池用于電動(dòng)助力車時(shí)，這一特性為電動(dòng)助力車動(dòng)力設(shè)計(jì)和智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了特別的技術(shù)支持；在電動(dòng)助力車啟動(dòng)、爬坡、瞬間加速等關(guān)鍵點(diǎn)和騎行中使用的力度大小，聚合物鋰電池的倍率放電性能可以提供非常到位的動(dòng)能支撐，從而發(fā)揮獨(dú)到的效率作用。5、由于鋁塑膜和工藝的特點(diǎn)，聚合物鋰電池更具成本下降空間目前聚合物鋰電池的成本與液態(tài)鋰電池相當(dāng)，但是，其在兩個(gè)方面具有更為確定的成本下降空間：一是鋁塑膜外殼，目前國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的研發(fā)已經(jīng)取得階段性成果，估計(jì)黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 22 頁(yè)近一兩年可以有適用的批量化的產(chǎn)品供應(yīng)。屆時(shí)，鋁塑膜外殼的成本將會(huì)有較大的下降幅度；二是制作工藝成本下降。目前聚合物鋰電池成本較高的一個(gè)重要方面是比較復(fù)雜的工藝過程和較高的制作成本。隨著工藝技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新的進(jìn)一步深化和簡(jiǎn)化，聚合物鋰電池的制造工藝成本預(yù)期有較大的下降空間。電動(dòng)助力車在實(shí)際使用過程中對(duì)快速充電性能有比較強(qiáng)烈的需求。針對(duì)此需求，振龍公司特別在材料匹配及特殊的工藝設(shè)計(jì)方面加大力度，開發(fā)的聚合物鋰電池具有很好的充電電流寬度。目前已經(jīng)可以批量生產(chǎn) 1C 電流充電的聚合物鋰電池，可以使充電時(shí)間縮短到 1 小時(shí)。而已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)成功，并制作出樣品的 3C 充電模式，可以使充電時(shí)間達(dá)到 20 分鐘，其容量效率仍保持在 86%以上。我們認(rèn)為，一旦實(shí)現(xiàn)工業(yè)化批量生產(chǎn)，電動(dòng)助力車的使用便捷將會(huì)發(fā)生革命性的變化。綜上所述，新一代動(dòng)力型聚合物鋰電池具有更為鮮明的特點(diǎn)，更有利于應(yīng)用于電動(dòng)助力車新的發(fā)展階段，因此，在國(guó)家政策進(jìn)一步落實(shí)支持的背景下，張揚(yáng)這些特點(diǎn)，并使這些特點(diǎn)在更大規(guī)模的數(shù)量上得以實(shí)現(xiàn)，將有力地推動(dòng)電動(dòng)助力車盡快進(jìn)入一個(gè)更高層次的新的發(fā)展軌道。項(xiàng)目指標(biāo) 鉛酸蓄電池 鎳鎘電池 鎳氫電池 液態(tài)鋰電池 聚合物鋰電池重量比能量（Wh/kg） 35 50 65 130 160額定電壓（V） 2 1.2 1.2 3.7 3.7現(xiàn)階段鋰電池應(yīng)用于電動(dòng)助力車及其發(fā)展的特點(diǎn)是解決行業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵，也是規(guī)范電動(dòng)助力車管理的重要條件，更是發(fā)展綠色代步交通工具，打造環(huán)保節(jié)能社會(huì)的一個(gè)方面努力的核心。博鰲（亞洲）論壇將建設(shè)綠色節(jié)能社會(huì)作為大會(huì)主題之一，并將發(fā)展可再生能源作為其中的一個(gè)重點(diǎn)。可以預(yù)期，對(duì)污染產(chǎn)業(yè)的制約，對(duì)綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)的扶持和倡導(dǎo)，將越來(lái)越成為社會(huì)的共識(shí)，中國(guó)政府的政策也一定會(huì)逐漸加大落實(shí)力度，鋰電池的用途也會(huì)會(huì)越來(lái)越多。5.2 電動(dòng)三輪車后橋半軸的設(shè)計(jì)黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 23 頁(yè)電動(dòng)三輪車后橋尺寸需要根據(jù)電動(dòng)三輪車的車架的各個(gè)尺寸來(lái)完成，要想設(shè)計(jì)后橋的尺寸，必須以車架為前提。車架尺寸參數(shù)如下：車架總長(zhǎng)度為：2225mm、車前身長(zhǎng)度為：1030mm、車斗部分長(zhǎng)度為：1145mm車架總高為：635mm、車身最寬為：670mm電動(dòng)三輪車的車架總成具體尺寸參數(shù)如下圖：圖（10）電動(dòng)三輪車車架圖5.2.1 后橋半軸的材料和最小直徑的選擇黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 24 頁(yè)根據(jù)工作條件，初選軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑估算，即： 。 30pdAn?電動(dòng)三輪車額定功率：1500w 、車輛自重：200kg（含電池）電動(dòng)三輪車額定功率：1500w 、最高車速：30 km/h 、電動(dòng)三輪車總 承 重：450kg 初算軸時(shí)，最小直徑段開有鍵槽，還要考慮鍵槽對(duì)強(qiáng)度的影響。當(dāng)該段截面上有一個(gè)鍵槽時(shí)，d 增大 5%-7%,兩個(gè)鍵槽時(shí)，d 增大 10%-15%。為了能和軸承相配合，那么可以確定后橋半軸的最小直徑為 25mm,其余軸徑為 30mm.5.2.2 后橋半軸的各段長(zhǎng)度的確定軸的各段長(zhǎng)度確定：安裝車輪段長(zhǎng)度為:120mm半軸總長(zhǎng)為:318mm與差速電機(jī)嚙合處的花鍵長(zhǎng)為:50mm黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 25 頁(yè)6 電動(dòng)三輪車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制動(dòng)一般前輪制動(dòng)由手捏閘把來(lái)控制，后輪制動(dòng)由腳踩制動(dòng)踏板來(lái)完成。電動(dòng)三輪車的制動(dòng)裝置有機(jī)械鼓式制動(dòng)器和液壓盤式制動(dòng)器兩種。鼓式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)與汽車、拖拉機(jī)相似，制動(dòng)蹄塊由鋁合金壓鑄成型，上面粘有摩擦制動(dòng)片，通過制動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)制動(dòng)凸輪并推開制動(dòng)蹄塊起到制動(dòng)的目的。制動(dòng)器由油箱、柱塞閥油泵（均在車把上） 、液壓油管、制動(dòng)鉗、制動(dòng)盤等組成。制動(dòng)錯(cuò)開與前叉導(dǎo)向近固定在一起，是制動(dòng)裝置的固定部分。制動(dòng)盤與車輪固定在一起，隨車輪旋轉(zhuǎn)。制動(dòng)時(shí)，握緊閘把，柱塞閥移動(dòng)，推動(dòng)液壓油沿液壓油管進(jìn)入制動(dòng)鉗的兩個(gè)油缸。在壓力油的作用下，油缸推動(dòng)摩擦片從兩邊緊夾住制動(dòng)盤，產(chǎn)生很大的摩擦阻力，迫使車輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。放松閘把時(shí)，液壓油路中的壓力迅速回降，油缸帶動(dòng)摩擦片恢復(fù)原位，解除制動(dòng)。6.1 電動(dòng)三輪車前輪制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電動(dòng)三輪車前輪制動(dòng)系統(tǒng)采用手捏閘形式:制動(dòng)原理：通過電動(dòng)三輪車前叉手柄——手柄拉線——?jiǎng)x車?yán)獎(jiǎng)x車轉(zhuǎn)軸——輪觳——?jiǎng)x車皮——?jiǎng)x車鍋達(dá)到剎車的作用。各部分參數(shù)：前輪制動(dòng)總摩擦片面積為（單片）：1870 2m前輪制動(dòng)總面積為：1870 2=3740?2前輪輪觳直徑為:95mm摩擦片的直徑為:93.5mm轉(zhuǎn)軸為一個(gè):6 14(mm)的圓角長(zhǎng)方體