电动垃圾小车设计摘 要随着汽车行业的发展，新能源成为了发展的新对象，本次设计是对电动垃圾车的整体设计。首先对电动垃圾车的整体设计进行初步研究
，又对其发展方向和趋势进行简单概括，然后对电动垃圾车的尺寸参数进行了选定，性能参数也做了计算。设计中对电池、电动机、调速器等零部件
进行选择是一项重要的任务，需要考虑成本和续航里程和放置位置，对各个系统也进行了合理设计，结果表明各项性能参数均匹配，说明整车设计是
合理的。设计中要进行考虑到各方面的协调和配合，做到布置不会出现运动干涉，严格遵守专用车的标准和法则，需要独立画出整体装配图和重要零
部件的三视图。关键词：电动垃圾车、驱动系统、参数、整体设计 目 录前 言1第1章 电动汽车总体设计21.1发展与展望21.2 总体
设计要点41.3 电动垃圾车结构形式的选择51.3.1 整体造型对结构的影响61.3.2 电能储存种类对结构的影响61.3.3 轴
数及驱动形式71.3.4 布置形式71.4电动垃圾车主要参数的选择81.4.1 外廓尺寸81.4.2 轴距91.4.3 前轮距和后
轮距91.4.4 前悬和后悬91.5电动垃圾车性能参数91.5.1 电动垃圾车动力性能101.5.2 通过性几何参数101.6电动
垃圾车的总体布置101.6.1 总设计布置图111.6.2 运动校核11第2章 电动垃圾车能量源和驱动132.1 动力电池概述13
2.1.1 化学电池的基本组成132.1.2 化学电池的种类142.2 电池的选择和设计152.3 驱动电动机概述182.3.1
电动垃圾车电动机驱动系统的种类和特点182.3.2电动垃圾车对电动机的性能要求192.3.3电动垃圾车对电动机的分类20第3章 电
动垃圾车的行驶系统和转向系统223.1 行驶系统223.1.1 车架223.1.2 车桥和车轮233.2 悬架253.2 转向系统
273.2.1 转向系统的类型和组成283.2.2 转向操纵机构283.2.3 转向传动机构29第4章 制动系与电器设备304.1
制动系统304.1.1 概述304.1.2 制动器的选择304.2 电器设备314.2.1 照明及其附属装置314.2.2 调速
器31第5章 电动垃圾车整车性能参数设计335.1 车辆质量计算335.1.1 整备质量335.1.2 载荷和乘员人数335.1.
3 最大总质量345.2 电动垃圾车动力性的参数345.3 影响电动垃圾车行驶性能的参数345.3.1 垃圾车的驱动力355.3.
2 垃圾车的行驶阻力35结 论36参考文献37附 录37前 言目前世界汽车保有量约8亿辆，并以每年超过3000万辆的速度递增，预计
到2020年全球汽车保有量将达到12亿辆以上，主要增幅来自发展中国家。我国汽车产销保持快速增长，2008年汽车产量1840万辆。这
些燃油汽车所排放的废气造成空气质量日益恶化，使得各国政府都在逐步限制燃油汽车的排放；同时，目前石油资源日趋紧张，石油价格始终居高不
下。目前，各国政府和各大汽车制造商都正在加紧开发无排放或低排放、低油耗的清洁汽车。其中，垃圾车是收集、中转清理运输垃圾，避免二次污
染的新型环卫车辆。随着我国城市现代化建设和乡镇城市化进程明显加快，城市生活垃圾日益增多，环境保护意识的增强催生了国家和地方的环保政
策不断更新，促进了垃圾收集处理技术和垃圾车市场的快速发展。国内的垃圾车大多是传统内燃机或人力来驱动，已不是发展的趋势。近年来，随着
世界能源紧缺，各国对石油资源的不断开采，导致石油产量的不均衡和价格疯涨，而且问题日益突出，地球变暖、臭氧层破坏带来的问题不断出现。
汽车的发展加剧了能源消耗，人们越发意识到替代能源的紧迫性和必要性，电动汽车再次提上日程。电动垃圾小车应运而生。EV和HEV两种模式
被逐步运用，对于垃圾小车没必要太麻烦，因为它不需要高速也不讲求舒适性，这就为纯电动提供了有利条件。 第1章 电动汽车总体设计1.1
发展与展望欧洲国家和美、日等国家在热衷于电动汽车研究开发时，中国的电动汽车的发展也没有停止脚步，具有中国自主产权的电动汽车也是层出
不穷。国内很多高校、研究机构和汽车生产商都在研究和开发电动汽车。中国在“八五”、“九五”期间就开始立项研究电动汽车，并在“十一五”
期间全面开花，取得了丰硕的研究成果。电动汽车技术的研发，涉及多学科的基础理论和最新技术，过山电动汽车除了面临机遇，也充满着挑战。国
内汽车行业发展迅猛，我国在2009年便跃居成为世界第一汽车产销大国，国内市场潜能巨大，这为电动汽车的发展提供了有利条件。我国以电动
汽车为代表的新能源汽车发展的总体战略如下。（1）战略定位：发展电动车，是在中国以煤为主的能源结构下，煤基能源交通应用的最佳方式，是
我国汽车工业应对能源、环境和气候变化挑战及保持可持续发展的最佳途径；是我国应对金融危机、对培养新兴产业和新的增长点的战略选择；是在
国际汽车业“转移”和“转型”的大背景下，实现我国汽车产业从大国向强国转型、实现自主发展的最佳选择。（2）战略目标：把握电动汽车的历
史机遇，实施电动汽车国家战略，全面掌握电动汽车核心技术，带动汽车共性技术的全面提升，形成具有国际竞争力的电动汽车及关键零部件工业体
系，加快汽车动力系统电气化转型，构建可持续发展的交通能源体系，实现我国由汽车大国向汽车强国的转变。（3）自主创新目标：建立完善的创
新开发体系，全面掌握电动车核心技术，形成具有国际先进水平的产品开发能力，自主开发的各类产品具有国际竞争力；整车、动力系统和电子控制
等共性技术达到国际先进水平；先进动力电池、驱动电机、燃料电池及发动机、多能源动力总成控制系统等关键技术达到国际领先水平。（4）产业
发展目标：建立起电动汽车整车及关键零部件的产品开发、生产、供应和售后服务保障体系，电动汽车规模化生产能力和网络化服务能力满足市场需
要。小型纯电动汽车、大型纯电动商用车、轻度混合动力汽车和PLUG-IN混合动力汽车形成比较优势；先进动力电池、驱动电机等关键零部件
及其核心材料产业化规模和竞争力保持领先。（5）政策法规目标：发挥标准引领作用，健全完善的电动汽车标准体系，积极参与国际标准化研究和
制定工作，争取在优势产品和技术领域发挥主导产品，纯电动汽车得到大规模应用，燃料电池汽车小批量进入市场，充电站、加氢站等基础设施基本
满足电动车应用需求。（6）战略途径：大力实施汽车产业转型战略；坚持自主创新，积极开发新一代能源动力系统，加快电动汽车的发展，瞄准未
来汽车竞争制高点，加速车用能源动力系统向电气化“转型”；利用国际汽车业“转移”的机遇，全面提升汽车共性关键技术水平，满足当前汽车节
能和排放法规不断升级的需要，同时服务于我国汽车产业转型战略。根据目前新能源汽车的发展状况，新能源汽车主要有以下发展趋势。（1）突破
电池技术是关键。作为动力源，现在还没有任何一种电池能与石油相提并论，动力电池已成为限制电动汽车发展的瓶颈。因此，研究和开发环境友好
、成本低廉、性能优良的动力电池，是大量推广使用电动汽车的前提。（2）驱动电机呈多样化发展。美国倾向于采用交流感应电机，其主要优点是
结构简单、可靠，质量较小，但控制技术较复杂。日本多采用永磁无刷直流电机，优点是效率高、起动转距大、质量较小、但成本高，且有高温退磁
、抗震性较差等缺点。德国、英国等大力开发磁阻电机，优点是结构简单、可靠，成本低，缺点是质量较大，易于产生噪声。（3）由于受续航里程
的影响，纯电动汽车向超微型发展。这种汽车降低了对动力性和续航里程的要求，充电过程比较简单，车速不高，较适合于市内或社区小范围内使用
。（4）混合动力汽车是内燃机汽车和纯电动汽车之间的过渡产品，既充分发挥了现有内燃机技术优势，又尽可能发挥电机驱动无污染的优势。发展
混合动力汽车有两条技术路线值得重视：一是轿车混合动力的模块化。通过功能模块的发展与组合逐步推进汽车动力的电气化。随着电功率的比例逐
步提高，从只具备自动启停、怠速关机功能的“微混合”，到串联式“可充电混合”。二是城市客车混合动力系统的平台化。发电机组+驱动电机+
储能装置构成了混合动力系统的基本技术平台。混合动力汽车可以大幅度降低油耗，减少污染物排放，且技术成熟。（5）燃料电池汽车成为竞争的
焦点。燃料电池汽车在成本和整体性能上，特别是续驶里程和补充燃料时间上明显优于其他电池的电动汽车，并且燃料电池所用的燃料来源广泛，又
可再生，并实现无污染、零排放等环保标准。因此，燃料电池汽车已成为世界各大汽车公司21世纪激烈竞争的焦点。燃料电池及氢动力发动机车型
被看作是新能源汽车的最终的解决方案。（6）开发新一代车用能源动力系统，发展新能源汽车。重点发展各种液体代用燃料发动机及其混合动力汽
车，并逐步过渡到发展采用生物燃料的混合动力汽车和可充电的混合动力汽车； 发展以天然气为主体的气体燃料基础设施，分步建设长期可持续利
用的气体燃料供应网络；以天然气发动机为基础，发展各种燃气动力，尤其是天然气/氢气内燃机及其混合动力汽车；发展新一代燃料电池发动机及
其混合动力；大力推进动力电池的技术进步，发展适合中国国情的纯电动汽车尤其是微型纯电动汽车。以城市公交车辆为重点，以点带面，稳步推进
新能源汽车的示范和商业化。另外，政府对加快新能源汽车的发展起着至关重要的作用，政府要加大资金投入和政策引导；企业要加大对新能源汽车
研发的力度；同时加大示范运行范围和力度，为新能源汽车规模化、产业化发展做准备。1.2 总体设计要点电动垃圾车是由动力装置、电力储能
系统、能量管理系统、底盘、车身、电器及仪表等六个主要部分组成。电动垃圾车的使用条件复杂，目前产量不大而且涉及的范围广泛，电动垃圾车
不但与能源、交通、环境、安全、配套设施等多方面相关，还与国家和政府的规划有关。因此电动垃圾车设计要考虑的因素要比传统汽车更多，主要
归纳为以下六点。1.要考虑工作环境的多样化全球各地的气候条件、海拔高度、路面环境、地形特征等有较大差异，为此需要作大量的调研。在电
动垃圾车的结构形式、材料选择、续航里程、行驶特性和设计方面做出合理的选择，以适应复杂的环境，保证汽车能够可靠工作。2.要坚持“三化
”原则所谓“三化”是指产品系列化、零部件通用化和零件标准化。目前电动垃圾车的产销量虽然不大，使用范围也比较狭窄，但是仍然要坚持“三
化”原则。产品系列化是指设计的产品形成系列，合理分档，并考虑各种变型需要，以适应不同的使用条件和环境，同时还要适应不同的客户需求。
零部件通用化是指设计的产品零部件尽量通用，在整车质量相近或者同一系列的其他车型上，尽量采用同样结构和尺寸的零部件， 该零部件能够
被后续车型借用。零部件的通用化与产品的系列化在思想上是一致的。如果车辆的大部分零部件通用，就能提高工效，简化维修，降低成本。零部件
标准化是指在设计中可能采用标准件，这有利于通用化和系列化。虽然达到这一目标比较困难，但推行标准化的主要优点体现在更有利于组织生产、
降低成本、提高质量和方便维修。目前电动车所采用的电池及充电设备等部件，如果采用标准化的零部件，还有利于电动车进一步推广和应用。3.
要与当前的国家标准以及行业标准相适应世界汽车行业一直都有自己的标准和相关的行业标准，电动车也不例外。虽然现在我国电动车的标准不健全
，但现在国家已经推出和实施了诸多的与电动车相关的标准和法规，作为电动垃圾车的设计人员必须要了解和掌握这些规定和标准进行设计。同时，
技术设计人员还要时刻关注和掌握这些规定和标准的变化和发展动向。4.要注重安全型设计传统汽车的安全性已经达到了较高的水平，然而由于现
代电动车刚刚起步和发展，电动车的主要能量源由燃油变成了电能。因而，对电动车的安全性能的要求比传统汽车更加突出。由于电动车采用的电压
相对较高，对电能传输的可靠性有严格的要求，同时还要有合理的布置和通风设备来保障电能存储设备的安全性。对于电动车安全性保护，还要考虑
与传统汽车相同的其他各类保护，以便车辆出现意外时，采取有效的保护措施，保障乘员的人身安全。5.要有良好的人机工程特性、优美的外部造
型和协调的色彩汽车设计要从整体出发，在符合法律法规的前提下，注重人机工程、个性化设计、外部的造型和色彩的搭配等。电动车的车身外形和
色彩设计对城市的面貌、人们的感官都有很大的影响。同时汽车的造型要与时俱进，迎合时代的审美观，这样才能吸引更多人的关注，占据先机。1
.3 电动垃圾车结构形式的选择不同形式的电动垃圾车，主要性能不一样，主要体现在整体造型、电能存储种类、充电方式、汽车驱动形式以及布
置形式等方面上。汽车结构形式对整车的使用性能、外形尺寸、整车质量、轴荷分配和制造成本等方面的影响很大。1.3.1 整体造型对结构的
影响电动垃圾车的整体造型对汽车的结构有较大的影响。电动垃圾车的整体造型与车辆的功能、车辆的使用环境及客户审美需求等诸多因素有关。按
照目前电动垃圾车的发展状况，人们对其造型有以下几个期望。1.外观造型新颖整个造型应摆脱传统车辆的风格，使人们一看到车辆的外形就知道
这是一款电动车。由于电动垃圾车的驱动结构可以摆脱传统结构形式，因此在造型上容易有很大的突破。2.有明显的电动车标志由于目前现代电动
垃圾车尚未在环保工作中普及，因此电动垃圾车对大众来说，尚为新鲜事物。应该有一个较为明显的标志，并容易引起人们的注意。3.电动垃圾车
的涂装可以更加新颖突出电动垃圾车的环保和节能理念的涂装，更加容易使人们接受。4.汽车造型更利于人性化设计由于电动垃圾车可以突破传统
汽车结构上的很多限制，包括动力装置和动力分配，因而在人性化设计上更加容易有所突破。1.3.2 电能储存种类对结构的影响电能储能设备
种类的选择是一项重要的科学问题。合理选择电能存储方式，对电动垃圾车尤为重要。在选择时要注意以下原则：（1）储能设备的价格要适中。（
2）选择能量密度匹配的储能设备。（3）选择合适的功率密度的储能设备。（4）储能设备具备合适的循环寿命。（5）储能设备的种类必须满足
使用环境。（6）车辆储能设备满足使用的气候条件和使用环境。（7）储能设备的安全性能满足使用环境。（8）储能装置必须与管理系统合理搭
配。鉴于上述原则，选用理士电动汽车电池，具有可靠的动力资源，其产品特性：1、高容量高能量密度； 2、自放电低，较好的容量储存； 3
、板栅采用铅钙合金，水损耗小实现免维护； 4、高导电性端子，有利于电池大电流放电； 5、独特的阀控设计，使用安全可靠；6、特殊的板
栅设计及铅膏配方，提高电池充电接受能力；7、采用胶体电解液，防止使用过程电解液分层。1.3.3 轴数及驱动形式电动垃圾车轴数的选择
应根据车辆的用途、总质量、使用条件、公路车辆法规和轮胎负载能力等方面综合考虑，电动垃圾车的轴荷分配也必须满足国家相关法律法规。电动
垃圾车毕竟属于机动车类别，因而电动垃圾车的轴数、轴荷分配及其驱动形式等方面的规定还是参考汽车的要求执行。电动垃圾车采用的是电动机驱
动，容易实现电子差速，因此电动垃圾车的驱动形式更加灵活。而且随着轮毂电动机的出现，电动垃圾车甚至可以实现全轮驱动。目前电动垃圾车还
是以双轴汽车为主，因此此次设计采用两轴式的后轮驱动，也是鉴于大多商用车的经验。1.3.4 布置形式电动垃圾车的布置形式是指电动机、
驱动桥和车身（或驾驶室）的相互关系和不知特点。电动垃圾车的使用性能除取决于整车和各总成的有关参数外，其布置形式也有重要影响。电动垃
圾车的布置形式较传统汽车有了很大的变化，由于近年来电动机技术的飞速发展，电动机的结构型式的不断变化，布置也就更加灵活。目前采用电机
驱动的垃圾车较为少见，一般来说，电动垃圾车都是在原有垃圾车的基础上改制而成，有的是将原来的发动机直接更换为电动机及减速器结构，采用
原来的传动系统实现车辆驱动。电动机及减速器的体积相对发动机来说要小的多，为了便于驾驶室的布置，部分电动垃圾车将电动机及减速器绑定后
置于车辆的驱动桥附近缩短了动力传递路线，提高了能量利用率。1.4电动垃圾车主要参数的选择垃圾车的主要参数包括尺寸参数、质量参数和汽
车性能参数。在整车的方案初步确定之后，整车设计人员需要通过图面工作和计算对上述参数进行确定。1.4.1 外廓尺寸与传统汽车一样，电
动垃圾车的长、宽、高称为电动垃圾车的外廓尺寸。在我国，公路和市内行驶的电动垃圾车最大外廓尺寸都必须符合有关法规限制的要求，不能随意
确定。汽车外廓尺寸的最大限值单位为毫米，见表1-1。表1-1 汽车外廓尺寸标准 鉴于上表，初步将外廓尺寸定为428016502
120，若规定电动垃圾车的总长为，则总长为轴距L、前悬和后悬之和。并规定与轴距L有如下关系：=L/C，式中：C为比例系数，0.52
≦C≦0.66，则有2225.6≦L≦2824.8,同时电动垃圾车的宽度尺寸由乘员空间和车门等装置来决定，同时必须保证电动机、车架
、悬架、转向系统和车轮的布置。乘用车总宽度与车辆总长La之间有如下关系：=La/3+（195+/-60），代入上述尺寸可知，156
1.7≦≦1681.7。所以宽1650mm合理。1.4.2 轴距轴距是指通过车辆同一侧相邻两车轮的中点，并垂直于车辆纵向对称平面的
两垂线之间的距离。轴距L对整备质量、汽车总长、最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径、轴荷分配等都有影响。轴距必须在合适的范围内，
轴距过短会使车厢长度不足或后悬过长；上坡或制动时轴荷转移过大，汽车制动性能和操作稳定性变差；车身纵向振动角过大，汽车的平顺性变差；
万向传动轴夹角也会增大。由于电动垃圾车的动力装备的结构相对于传统汽车要小一些，因而一些大型车辆轴距较一般汽车适当加长。但对于机动性
能要求高的电动汽车，轴距一般较短。1.4.3 前轮距和后轮距与传统汽车一样，电动汽车增大前轮距，可以使室内宽度增加，有利于增加侧倾
角，但汽车总宽度和总质量会有所增加，同时会影响到最小转弯直径的变化。电动垃圾车也受汽车总宽度不超过2.55m的限制，因而轮距不宜过
大。再取定的前轮距范围内，应能够布置相应总成，如电动机、车架、前悬架和前轮等，并保证前轮有足够的转向空间；同时转向杆系与车架、车轮
等之间必须有足够的运动空间。在确定后轮距时应考虑两纵梁之间的宽度、动力总成布置、悬架宽度和轮胎宽度以及它们之间必须预留的空间等因素
。前轮距和后轮距的选取还必须要考虑整车的宽度和整车的美观。根据国家法规规定，此次设计前轮距和后轮距为1330mm轴距定为1940m
m。1.4.4 前悬和后悬电动垃圾车的接近角和离去角与前、后悬的长度直接相关，并直接影响汽车的通过性能。前悬主要受到前保险杠、散热
器及风扇、电动机及减速器、储能设备等部件的影响。电动乘用车后悬一般较短，主要考虑储能设备或行李箱的空间。轻型、中型货车后悬一般控制
在1200~2200mm，长货厢汽车的后悬一般控制在2600mm，但不得超过轴距的55﹪。1.5电动垃圾车性能参数1.5.1 电动
垃圾车动力性能电动垃圾车动力性能包括最高车速、加速时间、爬坡能力和汽车的比功率等，其根据车辆的设计要求和实际使用工况等确定，按照设
计要求和合理的计算，进而确定性能参数。汽车的行驶方程为=+++如果转矩的单位为Nm表示，功率单位以kW表示，转速以r/min表示
，则功率与转矩有如下关系=n/9550。具体参数要等到确定好电动机，电池以及其他动力源才可进行计算。1.5.2 通过性几何参数电
动垃圾车通过性的几何参数是防止间隙失效有关的汽车本身的几何参数。总体设计要确定的通过性几何参数有：最小离地间隙h、接近角r1、离去
角r2、纵向通过半径p1等，如图1-1所示。图1-1 汽车几何通过性1.6电动垃圾车的总体布置在初步确定了电动垃圾车的整车控制尺寸
、质量参数、性能参数、动力布置形式及新车结构形式之后，就应对总成和部件进行空间布置，并使其达到最佳组合，进行汽车总布置设计，并且绘
制总布置图。总体布置工作相当繁琐复杂，要经过大量的运算和调整，合理调配各部分的空间以及判断各零部件之间的关系和工作状态是否合理。1
.6.1 总设计布置图图1-2 汽车总布局图上图1-2大致由车厢、悬架、车架、驱动系统、行驶系统、制动系统、电器等组成。1.6.2
运动校核在进行总体布置设计时，进行运动检查有两方面的内容，从整车角度出发进行运动学正确性的检查；对于有相对运动的部件或零件进行运
动干涉检查。这些检查关系到汽车能否正常工作，总体设计时一般要进行一下校核工作：（1）转向轮的转向方向必须与方向盘的转动方向保持一致
，为此应对齿轮、齿条等构成的转向机构进行运动学正确性的检查；（2）转向轮在跳动和转向过程中与翼子板、转向杆系之间的运动关系；（3）
传动轴随后轮跳动时的运动关系；（4）后轮跳动时与翼子板间的相对关系；（5）制动时前轴的扭矩所产生的转向干涉，这种干涉应当尽可能地减
到最低程度，否则易产生制动跑偏；（6）驾驶区各种操纵机构的运动轨迹，主要校核各种操纵动作是否会产生干涉和人体的动作是否舒适。第2章
电动垃圾车能量源和驱动2.1 动力电池概述电动垃圾车动力储能装置包括所有动力蓄电池、超级电容、飞轮电池和燃料电池等储能元件及其以
上各类电池的组合。电动垃圾车发展的关键技术是提高其动力电池性能。它既是目前普及电动汽车的瓶颈，也是电动汽车能否与传统内燃机汽车竞争
的重要因素之一。近年来，世界各国对电动汽车十分重视，投入了大量的人力物力，并取得了许多进展。但要大规模普及、推广和应用，在性价比上
还有待进一步提高。2.1.1 化学电池的基本组成化学电池一般由电极、电解质、隔膜和外壳四部分组成。其中电极是电池的核心部分，一般由
活性物质和导电骨架组成。活性物质是指能够通过化学反应释放出电能的物质，要求它电化学活性高、在电解液中的化学稳定性高和电子到店型号。
活性物质是决定化学电源基本特性的重要组成部分。导电骨架主要起传导电子和支撑活性物质的作用。当电池通过外部电路放电时，电池的正极从外
电路获得电子，而负极则向外电路输出电子；对于电池内部来说恰好相反。电解质在电池内部阴、阳极之间担负传递电荷的作用。电解质通常为液体
或固体。液体电解质常称为干电池。对于电解液的要求是电导率高、溶液欧姆电压稳定，使其在储存期间电解质与活性物质界面间的电化学反应速率
小，这样电池自放电时容量损失就小。为了避免电池内阴、阳极之间的距离较近而发生内路短路产生严重的自放电现象，需要在其阴、阳极之间加放
绝缘的隔膜，隔膜的形状通常为薄膜、板材或胶状物等。对隔膜的要求是化学性质稳定，有一定的机械强度，对电解质离子运动的阻力小，是电的良
好绝缘体，并能阻挡从电极上脱落的活性物质微粒和枝晶的生长。电池的外壳是盛放和保护电池电极、电解质、隔膜的容器。一般要求外壳具有足够
的机械强度和化学稳定性、耐振动、耐冲击、耐腐蚀。2.1.2 化学电池的种类从经济角度考虑，在专用车上最常用的是以铅酸蓄电池做动力源
，在现代电动轿车上逐渐被镍电池和锂电池所取代。1、铅酸蓄电池尽管铅酸蓄电池的基本设计与起动机用蓄电池是相同的，但为了适应牵引运行的
特殊要求，在材料选配和单格设计方面都有新的特点。工业运货车所用的蓄电池一般是单格电池的组合；由于高能量密度的需求，公路用电动汽车大
多采用每个模块3格或6格的模块化设计。工业运货车通常用的铅酸蓄电池用液体电解质，而且加水后必须没过极板。公路用电动车的用户不能接受
这样的维护要求，因而用固体电解质的免维护蓄电池逐渐成为标准设计。在实际使用条件下，装用铅酸蓄电池的公路用电动汽车每一次充电后在市区
的行驶里程为50~70km.通过停车时的中间充电，电动汽车的每日行驶里程可以提高。铅酸蓄电池所能发出的能量随着蓄电池温度下降而减少
，公路用电动车上就需要加装蓄电池加热系统。公路用电动汽车所用蓄电池使用寿命较短，主要是由于蓄电池负荷较大所致。公路用电动汽车的蓄电
池平均放电时间为2h或更短，而工业运货车的蓄电池放电时间通常为7~8h。2、镍氢蓄电池目前常用的有镍-镉蓄电池和日渐广泛应用的用碱
性电解质的镍-金属氢化物蓄电池。由于镉对环境有害，所以在可预见的未来镍-镉蓄电池将被镍-金属氢化物系统取代。蓄电池一般都采用密封式
设计，但在牵引车辆中仍多采用开式镍-镉蓄电池。这种开式蓄电池像铅酸电池一样，必须在规定时间间隔内加水。镍-金属氢化物蓄电池由于系统
内在特性的要求，必须采用密封式设计。低单格电压只有1.2V，这就意味着在一个6V模块的镍-镉蓄电池中，它所使用的非活性组件的相对密
度比铅酸蓄电池要高。若干使用的实例表明蓄电池使用寿命高达10年或2000个循环。由于使用比较昂贵的材料和复杂的工艺导致成本较高，可
因其比铅酸蓄电池有更长的使用寿命，而部分地获得补偿。镍-镉蓄电池和镍-金属氢化物蓄电池用于公路电动汽车时都要冷却；只有在温度低于-
20度时才需要加热。它的可用容量实际上与放电时间长短无关。碱性蓄电池以其高的能量密度，可使电动汽车提高载荷能力及扩大活动半径。装用
镍-镉蓄电池的电动轿车一次充电后行驶80-100km。在镍-金属氢化物系统中，镉被氢代替。这些氢要贮存于多金属介质中。镍-金属氢化
物蓄电池比镍-镉蓄电池有更高的能量密度和长一些的使用寿命。镍基蓄电池也有较高的功率密度，人们特别有兴趣把它用于复合驱动的汽车上。3
、锂基蓄电池电动汽车用锂蓄电池的能量密度可超过100W·h/kg，功率密度可超过300W·h/kg。它可在常温或稍高的温度下工作，
同时具有高单格电压（大于4V）的特性。在电器用电池的市场上（如掌上电脑和摄像机用电池）锂-离子电池已获得成功。锂系统像镍镉系统一样
未能取得突出的进展。锂蓄电池的缺点是它要求有相当复杂的蓄电池保护系统。如对每个单格都必须进行监控，因为它们不能过充电。为了避免对环
境造成危害，这些蓄电池还必须采取特殊防止短路的措施。4、锂-离子蓄电池锂-离子蓄电池是把锂离子以电可逆的形式储存于负极上石墨晶格中
的。正极为钴和锂而以钴为主，这使得整个系统相当昂贵。人们正试图采用更为经济的材料，如猛。有机材料可用作电解质，但不能用含水的电解质
，因为锂与水会起剧烈的化学反应。5、锂-聚合物蓄电池另外一种很有前途的锂系统是锂-聚合物蓄电池膜卷成筒状或折叠起来，它由很薄的锂膜
、聚合物电解质及主要由钒或锰制成的薄膜作正极组成。每个晶格是将这些薄0.1。工作温度约为60度。2.2 电池的选择和设计蓄电池作为
动力源，一般要求有较高的电压和电流，所以需要将若干个单电池通过串联、并联与复联的方式组合成电池组使用。串联的主要目的是增加电压。并
联的目的是增加电池容量。电池组中对单体电池性能有严格的要求，在同一组电池中必须选择同一系列、同一规格、性能尽可能一致的单体电池。目
前，影响纯电动汽车发展的主要因素之一是续航里程短。电动垃圾车续航里程的影响因素较为复杂，其中电池的容量、电池箱串联电池个数、电池箱
并联电池组数等较为重要。电池组的选择与设计主要考虑如下几个方面：1、生产过程的质量控制对母料的来源、纯度、成分、配比、保存条件、隔
膜质量的严格监控与检验，是保证电池单元一致性的第一道关卡。正、负极材料和电解质等的原料尤为重要。2、动态平衡与系统联动对于已经用串
联原理组装而成的电池组，仍可以用动态均衡原理改善其一致性：对于电池组内的每个单体电池，其电压、内阻和荷电状态等参数都是可以随时监控
的。这些信息如果可以及时有效地反映给电池管理系统，由电池管理系统按各个电池的实际状况，控制器充放电状态和流量，以及相应的冷却散热调
节，保证电池单元在最合适的状态下工作，自然也就可以最大限度地保护电池单元，延长寿命，确保整个电池组在使用中的一致性。3、电池箱串联
个数增加每个电池箱串联电池的个数，电动垃圾车的续航里程明显增加。这主要是：一方面由于增加了电池的数量，可以增加电池组的总能量储备；
另一方面由于电池组的电压增高，在电池放电效率相同的情况下，减小了电池的放电电流，可以增加电池组的有效容量。电池箱电池数量的增加，会
增加整个电池组的电压，电动垃圾车的动力性会得到提高。4、电池组的热管理在电动垃圾车上由众多的单元电池通过串、并联的方式组合成电池组
，以达到所需要的容量和电压需求，并以某种方式安装在电池箱中。要使用电池组发挥良好的性能、确保安全使用和较长的循环寿命，电池的工作温
度需要限定在一个比较小的范围内。电池组热管理系统就是为确保各电池工作在适宜的温度范围内，它包括电池箱、风机、传热介质及其监控设备等
部件。理士电动汽车电池中的阀控式铅酸蓄电池是一种EV电池，可靠的动力资源，可应用于电动轿车、高尔夫球车、旅游观光车、电动公共汽车、
电动清洁车、老年代步车、商用专用车等其他动力能源。 产品特性：1、高容量高能量密度； 2、自放电低，较好的容量储存； 3、板栅采用
铅钙合金，水损耗小实现免维护； 4、高导电性端子，有利于电池大电流放电； 5、独特的阀控设计，使用安全可靠； 6、特殊的板栅设计及
铅膏配方，提高电池充电接受能力； 7、采用胶体电解液，防止使用过程电解液分层。 产品不同放电深度循环寿命曲线2-1：图2-1 电池
放电深度循环寿命曲线自放电特性曲线2-2：图2-2 电池自放电特性曲线各产品规格表2-1：表2-1 电池产品规格表 根据电动垃圾车
参数选用6-EV-65，电压12V，容量65Ah，长宽高为325167174，参考重量24kg，端子型号T6。四节电池串联达到
48V，260Ah。2.3 驱动电动机概述在新能源汽车中，一般情况下是电动机取代发动机并在电动机控制器的控制下，将电能转换为机械能
来驱动汽车行驶。其中，在纯电动汽车、太阳能汽车和燃料电池汽车中，电动机作为唯一驱动装置；电动机驱动系统主要由电气系统和机械系统组成
。其中，电气系统由电动机、功率转换器和电子控制器三个主系统构成，机械系统则由机械传动和车轮等构成。在电气系统和机械系统的连接过程中
，机械系统是可选的，有些新能源汽车的电动机是装在轮毂上直接驱动车轮运动的。2.3.1 电动垃圾车电动机驱动系统的种类和特点单电动机
驱动的纯电动垃圾车中使用的电动机，不需要太大的变速范围，可有效使用较小容量的永磁电动机；加之有差速减速器，故可采用无离合器和传动装
置的传动系统。虽然没有离合器和传动装置的能量损失，但是还存在着差速器的能量损失。此外，从回收制动能量的角度出发，由于可以实现从车轮
到电动机的回收，所以有利于全轮驱动。由于没有传动装置，运转更加容易，但这样也需要低速大转矩、速度变化区域大的电动机，同时电动机和逆
变器的容量也变大。去除了差速器的系统称无差速系统，这种电动机是把传统电动机的定子变为可动的结构，可以反向回转。双电动机驱动方式分为
前后驱动和双轮鼓式电动机两类，双轮毂电动机及其逆变器的制造成本价较高。四轮毂式电动机把电动机组装在车轮轮毂中，机构更加紧凑。轮毂式
电动机的大型化较难，但是总功率依靠4台电动机分担，每台电动机的容量可以变得小一些。根据传统汽车经验和设计的特点，可以采用前置后驱的
形式，无需离合器和变速器，仅主减速器和差速器即可。2.3.2电动垃圾车对电动机的性能要求电动垃圾车由电动机驱动,电动机是电动垃圾车
的关键部件，电动机性能的好坏直接影响电动垃圾车驱动系统性能。要使电动垃圾车具有良好的使用性能,驱动电机应具有较宽的调速范围/较高的
转速和足够大的起动扭矩，还具有体积小/质量轻/效率高的特点。电动机在需要充分满足汽车的运行功能的同时，还应满足行驶时的舒适性/适应
性和一次充电的续航里程等性能.电动垃圾车用电动机要求具有比普通工业用电动机更为严格的技术规范。其电动机驱动系统的主要性能要求如下：
体积小/质量轻应尽可能减小对有效车载空间的占用，减小系统的总质量。电动机尽可能采用铝合金外壳，以降低电动机的重量.各种控制装置的重
量和冷却系统的重量也尽可能轻，同时控制装置的各元器件布置尽可能集中，以节省空间。在整个运行范围内的高效率一次充电续航里程长,特别是
路况复杂以及行驶方式频繁改变时，低负荷运行也应该具有较高的效率。低速大转矩及较宽范围内的恒功率特性即使没有变速器,电动机及本身也应
满足所需要的功率及转矩。电动机具有自动调速功能，因此，可以减轻驾驶员的操纵程度，提高驾驶的舒适度，并且能够达到与内燃机汽车加速踏板
同样的控制响应。高可靠性在任何情况下都应确保具有高安全性。高电压在允许的范围内应尽可能采用高电压，可以减小电动机的尺寸和导线等装备
的尺寸，特别是可以降低逆变器的成本。电气系统安全性高各种动力电池组和电动机的工作电压可达到300V以上，对电气系统安全性和控制系统
的安全性，都应符合相关车辆电气控制的安全性能标准和规定。另外，电动垃圾车用电动机还要求耐高温和耐潮湿性强，运行时噪声低，能够在较恶
劣的环境下长时间工作，要求具有电极结构简单适合大批量生产，电动机使用维修方便等特点。2.3.3电动垃圾车对电动机的分类电动机的用途
广泛，功率的覆盖面积非常大，种类也很多。而电动垃圾车采用的电动机种类较少，功率覆盖面也很窄，根据电动垃圾车用驱动电动机的性能特点，
常用符合要求的电动机基本类型如下：1、直流串绕电动机驱动系统这种驱动机构采用最简单的功率控制器。电动机的电压是根据期望的电流来设定
的，利用蓄电池的电压通过可变的“通-断”比和/或振动换流器频率，经过电路开关（闸流管或三级管）进行调整。为了回收制动能量，功率控制
器必须以渐增振动换流方式运行，这样就需要额外增加零部件。由于电动机的磁场和电枢是串联的，在蓄电池全电压供电时，驱动功率的下降与电动
机转速的平方成正比。由于它结构简单和成本低，尽管它的效率低，这种驱动型式至今仍在大多数工业运货车上采用。这类车辆的最高车速较低，使
它可以采用单机减速器。2、他激直流驱动机构在这种驱动机构中，电动机的励磁电流是由其自身的控制器（磁场电流变阻器）提供的。根据电动机
容量的不同，磁场电流减弱比可达1:4左右。在全国作用于电枢和磁场电流最大达到电动机名义转速时，磁场强度开始减弱。在最大励磁电流加速
的最初阶段，电子电枢控制装置在电动机达到名义转速之前一直限制着电动机的电流，并以全电动机电压作用于电枢。在磁场减弱的区段内，不变的
电枢电流产生相对不变的功率输出。随着励磁电流的下降，转换会变得较为困难，因此，通常必须在达到最高转速之前就减少电枢电流。由于要使用
换流级，这种设计结构要比串绕电动机所用的要复杂一些。机械式换流器限制转速大约在7000r/min以下。这种型式的驱动装置可用多级减
速器来降低电动机的成本和重量。不需要另外增加零件而达到制动时有效的能量回收是可能的。但是，现今只有很少电动轿车装用直流驱动装置。三
相交流异步或同步驱动机构是现今通常采用的，部分原因是由于它们很少需要保养。在直流电动机上碳刷必须定期更换，尽管更换周期相当长。3、
异步电动机驱动机构异步电动机驱动机构中的电动机结构最简单而且很经济，比直流电动机体积小得多、重量轻得多。交流三相驱动系统的控制器比
用于直流电动机驱动系统的要更复杂。像他激直流电动机一样，实现降低励磁电流的运行也是可能的。由于交流电动机没有机械式换流器，适当设计
的电动机的最高转速可达2000r/min。即便是公路电动汽车也可用单级变速器。三相交流电动机驱动机构比直流电动机驱动机构有更高的效
率，但是，还不如同步电动机驱动机构那样有效。制动能量也可以高效率回收。4、永磁同步电动机驱动机构由于使用了永久磁铁，这一类型的驱动
机构具有很高的效率，即便是在部分负荷时效率也很高。高能量密度的稀土磁铁可使电动机以很紧凑的体积获得大的扭矩。但稀土磁铁使同步电动机
比异步电动机更昂贵。这种电动机不可能在降低磁场电流下工作。但是可用类似的降低励磁电流的操作使之有可能接近于恒定功率输出的运行，这一
措施是通过增加定子电流中的反向电流分量来降低产生扭矩的电流分量。因此，这种驱动机构采用单级减速器通常就足够了。根据上述所言，本次设
计选择绿驱品牌，电机型号SXDJ-07，为无刷直流电动机，额定功率为3Kw，额定电压48~96V，转速为100~2000r/min
。第3章 电动垃圾车的行驶系统和转向系统3.1 行驶系统汽车行驶系统的功用是：1）接受由电动机经传动系统传来的转矩，并通过驱动轮与
路面间的附着作用，产生路面对驱动轮的驱动力，以保证汽车正常行驶。2）传递并承受路面作用于车轮上的各向反力及其所形成的力矩。3）尽可
能缓和不平路面对车身造成的冲击，并衰减其振动，以保证汽车操纵稳定性。4）与汽车转向系统协调配合工作，实现汽车行驶方向的正确控制，以
保证汽车操纵稳定性。作为一种地面交通工具，其行驶系统的基本组成和结构形式，在很大程度上取决于汽车经常行驶路面的性质。绝大多数汽车还
是经常行驶在比较坚实的道路上，其行驶系统中直接与路面接触的部分是车轮，因而称轮式汽车行驶系统，这样的汽车便是轮式汽车。轮式汽车行驶
系统一般由车架、车桥、车轮和悬架组成。 3.1.1 车架现代汽车绝大多数都具有作为整车骨架的车架，车架是整个汽车的基体。汽车绝大多
数部件和总成是通过车架来固定其位置的，如电动机、悬架、转向系统、驾驶室、货箱和有关操纵机构。车架的功用是支承连接汽车的各零部件，并
承受来自车内外的各种载荷。车架的结构形式首先应满足汽车总布置的要求。汽车在复杂多变的行驶过程中，固定在车架上的各总成和部件之间不应
发生干涉。汽车在崎岖不平的道路上行驶时，车架在载荷作用下可能产生扭转变形以及在纵向平面内的弯曲变形；当一边车轮遇到障碍时，还可能使
整个车架扭曲成菱形。这些变形将会改变安装在车架上的各部件之间的相对位置，从而影响其正常工作。因此，车架还应具有足够的强度和适当的刚
度。为了提高整车的轻量化水平，要求车架质量尽可能小。此外，车架应布置得离地面近一些，以使汽车重心位置降低，有利于提高汽车的行驶稳定
性。这一特点对轿车和客车尤为重要。目前，汽车车架的结构形式基本上有三种：边梁式车架、中梁式车架和综合式车架。其中，以边梁式车架应用
最广泛。1、边梁式车架边梁式车架由两根位于两边的纵梁和若干根横梁组成，用铆接法或焊接法将纵梁与横梁连接成坚固的刚性构架。纵梁通常用
低合金钢板冲压而成，断面形状一般为槽形，也有的做成Z形或箱形。根据汽车形式不同和结构布置的要求，纵梁可以在水平面内或纵向平面内做成
弯曲的，以及等断面或非等断面的。横梁不仅用来保证车架的扭转刚度和承受纵向载荷，而且还可以支承汽车上的主要部件。通常载货车有5~6根
横梁，有时会更多。本次设计选用的是边梁式车架，如图3-1所示。图3-1 汽车边梁式车架3.1.2 车桥和车轮1）车桥车桥通过悬架和
车架相连，它的两端安装车轮，其功用是传递车架与车轮之间各方向的作用力及其力矩。根据悬架结构的不同，车桥分为整体式和断开式两种。当采
用非独立悬架时，车桥中部是刚性的实心或空心梁，这种车桥即为整体式车桥；断开式车桥为活动关节式结构，与独立悬架配用。根据车桥上车轮的
作用，车桥又可分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种类型。其中，转向桥和支持桥都属于从动桥。一般汽车多以前桥为转向桥，而以后桥
或中、后两桥为驱动桥。本次设计涉及转向前桥和驱动后桥。转向桥是利用车桥中的转向节使车轮可以偏转一定角度，以实现汽车的转向。它除承受
垂直载荷外，还承受纵向力和侧向力及这些力造成的力矩。转向桥通常位于汽车前部，因此也常称为前桥。各种车型的整体式转向桥结构基本相同。
主要由前梁、转向节组成。驱动桥是利用发动机发出的功率来驱动车辆行驶，而且要承受一定的载荷，对于载重货车来说，需要一定的悬架来支撑。
有主减速器和差速器，一般用非独立悬架来支撑。根据设计的经验分析，本次设计采用中置后驱，两车桥均采用非独立悬架，可减少设计的复杂程度
。2）车轮与轮胎车轮与轮胎是汽车行驶系统中的重要部件，其功用是：支承整车；缓和由路面传来的冲击力；通过轮胎同路面间存在的附着作用来
产生驱动力和制动力；汽车转弯行驶时产生平衡离心力的侧抗力，在保证汽车正常转向行驶的同时，通过车轮产生的自动回转正力矩，使汽车保持直
线行驶方向；承担越障和起到提高通过性的作用等。车轮是介于轮胎和车轴之间承受负荷的旋转部件，通常由两个主要部件轮辋和轮辐组成。轮辋是
在车轮上安装和支承轮胎的部件，轮辐是在车轮上介于车轴和轮辋之间的支承部件。轮辋和轮辐可以是整体式的、永久连接式的或可拆卸式的。车轮
除上述部件外，有时还包括轮毂。现代汽车几乎都采用充气轮胎，特种车辆上会出现其他形式。轮胎安装在轮辋上，直接与路面接触，它的作用是：
（1）与汽车悬架一起用来缓和汽车行驶时所受到的冲击，并衰减由此而产生的振动，以保证汽车有良好的乘坐舒适性和行驶平顺性；（2）保证车
轮和路面有良好的附着性，以提高汽车的牵引性、制动性和通过性；（3）承受汽车的重力，并传递其他方向的力和力矩。因此，轮胎必须有适宜的
弹性和承受载荷的能力。同时，在其与路面直接接触的胎面部分，应具有用以增强附着作用的花纹。此外，车轮滚动时，轮胎在所承受的重力和由于
道路不平而产生的冲击载荷作用下受到压缩。压缩消耗的功，在载荷去除后并不能完全回收，有一部分消耗于橡胶的内摩擦，结果使得轮胎发热。温
度过高将严重地影响橡胶的性能和轮胎的组织，从而大大增加轮胎的磨损而缩短轮胎的使用寿命。轮胎按用途可分为载货汽车轮胎和轿车轮胎；按胎
体结构不同，分为充气轮胎和实心轮胎；按胎体中帘线排列的方向不同，还可分为普通斜交轮胎、带束斜交轮胎和子午线轮胎。本次设计选用的是王
牌轮胎，轮胎胎面宽度185mm，轮胎胎冠高度与胎面宽度比值为0.6，子午线轮胎，轮辋直径是14英寸。3.2 悬架悬架是车架与车桥之
间的一切传力连接装置的总称。它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架上，以保证
汽车的正常行驶。现代汽车的悬架尽管有各种不同的结构形式，但是一般都由弹性元件、减振器和导向机构等三部分组成。此外，还铺设有缓冲块和
横向稳定器。由于汽车行驶的路面不可能绝对平坦，因此，路面作用于车轮上的垂直反力往往是冲击性的，特别是在坏路面上高速行驶时，这种冲击
将达到很大的数值。对人体的心脏和各个器官可能会造成一定的伤害，也会引起汽车机件的早期损坏，为了缓和冲击，在汽车行驶系统中，充气轮胎
之外，悬架中还必须装有弹性元件，使车架与车桥之间保持弹性联系。但弹性系统在受到冲击后将产生振动，持续的振动易使乘员感到不舒适或疲劳
，故悬架还应当具有减振作用，使振动迅速衰减。为此，在许多结构形式的汽车悬架中都设有专门的减振器。车轮相对于车架和车身跳动时，车轮的
运动轨迹应符合一定的要求，否则对汽车的某些行驶性能有不利的影响。因此，悬架中某些传力构件同时还承担着使车轮按一定轨迹相对于车架和车
身跳动的任务。常见的钢板弹簧，除了作为弹性元件起缓冲作用外，当它在汽车上纵向安置并且一端与车架作固定铰链连接时，它本身还能起到传递
各向力和力矩以及决定车轮运动轨迹的作用，因而没有必要再另行设置导向机构。此外，一般钢板弹簧是多片叠成的，其本身具有一定的减振能力，
如图3-2所示。图3-2 汽车后悬架钢板弹簧此次设计后桥也将装有钢板弹簧，为了能承受一定的载荷。前桥采用麦弗逊式悬架，麦弗逊悬架也
称滑柱连杆式悬架，由滑动立柱和横摆臂组成。该结构可看做是烛式悬架的改进型，由于增加了横摆臂而改善了滑动立柱的受力状况。筒式减振器为
滑动立柱，横摆臂的内端通过铰链与车身相连，其外端通过球铰链与转向节相连。减振器的下端通过带轴承的隔振块总成与车身相连，减振器的下端
与转向节相连。车轮所受的侧向力通过转向节大部分由横摆臂承受，其余部分由减振器活塞和活塞杆承受。因此，这种结构形式烛式悬架在一定程度
上减少了滑动摩擦和磨损。当车轮上下跳动时，因减振器的下支点随横摆臂摆动，故主销轴线的角度是变化的。这说明车轮是沿着摆动的主销轴线而
运动。因此，这种悬架在变形时，使得主销的定位角和轮距都有些变化。然而，如果适当地调整杆系的布置，可使车轮的这些定位参数变化极小。该
悬架突出的优点是增大了两前轮内侧的空间，便于发动机和其一些部件的布置；其缺点是滑动立柱摩擦和磨损较大。为减小摩擦，通常是将螺旋弹簧
中心线与滑柱中心线的布置不相重合。另外，还可将减振器导向座和活塞的摩擦表面用减磨材料制成，以减少磨损。如图所示为：本次设计前悬架采
用麦弗逊独立悬架，后悬架采用纵置半椭圆钢板弹簧非独立悬架，与市面上流通的微面采用相同的悬架类型，便于设计。附图3-3：图3-3 麦
弗逊式独立悬架解剖图3.2 转向系统汽车在行驶过程中，需按驾驶员的意志经常改变其行驶方向，即所谓汽车转向。就轮式汽车而言，实现汽车
转向的方法是驾驶员通过一套专设的机构，使汽车转向桥上的车轮相对于汽车纵轴线偏转一定角度。在汽车直线行驶时，转向轮往往也会受到路面侧
向干扰力的作用，自动偏转而改变行驶方向。此时，驾驶员也可以利用这套机构使转向轮向相反的方向偏转，从而使汽车恢复原来的行驶方向。这一
套用来改变成恢复汽车行驶方向的专设机构，称为汽车转向系统。因此，汽车转向系统的功用就是保证汽车能按驾驶员的意志而进行转向行驶。3.
2.1 转向系统的类型和组成转向系统按转向能源的不同，分为机械转向系统和动力转向系统两大类。（1）机械转向系统机械转向系统以驾驶员
的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械的。它主要由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。当汽车转向时，驾驶员对转向盘
施加一个转向力矩。该力矩通过转向轴、转向传动轴、转向万向节和转向传动轴输入转向器。经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向摇臂，
再经过转向直拉杆传给固定于左转向节上的转向节臂，使左转向节和它所支承的左转向轮偏转。为使右转向节及其支承的右转向轮随之偏转相应角度
，还设置了转向梯形。转向梯形由固定在左、右转向节上的梯形臂和两端与梯形臂作球铰链连接的转向横拉杆组成。目前，国内外生产的新车型在转
向操纵机构中采用了万向传动装置。这有助于转向盘和转向器等部件的通用化和系列化。只要适当改变转向万向传动装置的几何参数，使可满足各种
变型车的总布置要求。即使在转向盘与转向器同轴线的情况下，其间也可采用万向传动装置，以补偿由于部件在车上的安装误差和安装集体的变形所
造成的两者轴线实际上的不重合。（2）动力转向系统动力转向系统是一套兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系统。在正常情况下，汽
车转向所需的能量只有一小部分由驾驶员提供，而大部分能量由发动机通过转向加力装置提供。但在转向加力装置失效时，一般还应当能由驾驶员独
立承担汽车转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。3.2.2 转向操纵机构前已述及，从转向盘到转向传动轴这一系列零部件属于转
向操纵机构。它包括转向盘、转向柱管、转向轴、上万向节、下万向节和转向传动轴等。转向柱管中部用橡胶垫和半圆形冲压转向柱管支架固定在驾
驶室前围板上，下端插入铸铁转向柱管支座的孔中，支座则固定在转向操纵机构支架上。穿过转向柱管的转向轴上端借衬套支承，下端则支承在转向
柱管支座中的圆锥滚子轴承上，其轴向位置由转向轴限位弹簧限定。转向轴通过万向节传动装置与转向器中的转向蜗杆相连。下万向节与转向传动轴
用滑动花键连接。3.2.3 转向传动机构转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节，使两侧转向轮偏转，并使两
转向轮偏转按一定关系，以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。本次设计选用的是东风EQ1090E型汽车所用的转向机构，产品可
直接购买。第4章 制动系与电器设备4.1 制动系统使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车速度保持稳定，以及使已停驶的汽车保持
不动，这些作用统称为汽车制动。对汽车起到制动作用的是作用在汽车上，其方向与汽车行驶方向相反的外力。作用在行驶汽车上的滚动阻力、上坡
阻力、空气阻力都能对汽车起制动作用，但这些外力的大小都是随机的、不可控制的。因此，汽车上必须装设一系列专门装置，以便驾驶员能根据道
路和交通等情况，使外界对汽车某些部分施加一定的力，对汽车进行一定程度的强制制动。这种可控制的对汽车进行制动的外力称为制动力，相应的
一系列专门装置即称为制动系统。4.1.1 概述一般制动器的工作原理是一种简单的液压制动系统。一个以内圆柱面为工作表面的金属制动鼓固
定在车轮轮毂上，随车轮一同旋转。制动系统不工作时，制动鼓的内圆柱面与制动蹄摩擦片的外圆柱面之间保持一定的间隙，使车轮和制动鼓可以自
由旋转。要是行驶中的车轮减速，踩下制动踏板，通过推杆和主缸活塞，使制动主缸内的油液在一定压力的作用下流入轮缸，并通过两个轮缸活塞推
动两制动蹄绕支撑销转动，使其摩擦片压紧在制动鼓的内圆柱面上。产生一个摩擦力矩，其方向与车轮旋转方向相反。迫使汽车产生一定的减速度。
制动力越大，则汽车减速度越大。4.1.2 制动器的选择各类汽车所用的摩擦制动器可分为鼓式和盘式两大类。前者摩擦副中的旋转元件为制动
鼓，其工作表面为圆柱面；后者的旋转元件则为圆盘状的制动盘，以端面为工作表面。旋转元件固装在车轮或半轴上，即制动力矩分别直接作用于两
侧车轮上的制动器，称为车轮制动器。旋转元件固装在传动系统的传动轴上，其制动力矩需经过驱动桥再分配到两侧车轮上的制动器，则称为中央制
动器。车轮制动器一般用于行车制动，也有兼用于第二制动和驻车制动的。中央制动器一般只用于驻车制动和缓速制动。此次设计可参照五菱宏光的
制动器，前盘后鼓，节省成本，而且电动垃圾车速度不高，这种制动搭配形式完全满足要求。考虑到成本问题，制动系统没有任何助力，完全靠机械
制动，液压回路采用X形分布，防止前轮抱死失去转向能力和后轮抱死发生侧滑的危险。4.2 电器设备为了保证汽车行驶安全和工作可靠，在现
代汽车上装有各种各样的电器设备，用以照明道路、标示行驶速度、电池容量和仪表指示等。4.2.1 照明及其附属装置照明灯、信号灯、仪表
盘都能够买到成品件，无需花费太多精力在这上面，汽车喇叭同样可以，风窗刮水器也能买到，这些电器设备现在已经太普及，在此不再赘述。4.
2.2 调速器调速器用于减小某些机器非周期性速度波动的自动调节装置。可使机器转速保持定值或接近设定值。水轮机、汽轮机、燃气轮机和内
燃机等与电动机不同，其输出的力矩不能自动适应本身的载荷变化，因而当载荷变动时，由它们驱动的机组就会失去稳定性。这类机组必须设置调速
器，使其能随着载荷等条件变化，随时建立载荷与能源供给量之间的适应关系，以保证机组作正常运转。调速器的理论和设计问题，是机械动力学的
研究内容。调速器的种类很多。其中应用最广泛的是机械式离心调速器。而以测速发电机或其他电子器件作为传感器的调速器，已在各个工业部门中
广为应用。下面的产品描述为设计的选用对象，附图4-1。图4-1 汽车调速器?ASY系列调速器（1KW-200KW），采用新型IGB
T为主攻率开关器件，主电路采用高频斩波电路，使得电源具有可靠性高、工作稳定、体积小、重量轻等优点，另外还具有能量回收功能，它可以把
制动时电机产生的能量通过特有技术回收到电池，这样既可以节省电能，又可以提高汽车的续时里程。该产品广泛应用于电动公交车、燃料电池电动
车、混合动力车,高尔夫球车、电动观光游览车、电动叉车、电动牵引车以及其他小型串励电机设备等。一、性能特点1.电路具有完善的保护功能
：①过热保护：过热保护功能避免调速器内部元件工作在过热环境中，能显著延长元件工作寿命。②限流保护：限流保护功能除了能在电机堵转时保
护调速器内部元件，还能防止电机过热。③异常保护：异常保护能在调速器或电机出现异常时迅速关断，避免故障进一步扩大。④欠压保护：深度放
电严重影响蓄电池寿命，而本调速器的欠压保护功能可以避免蓄电池过度放电，显著延长蓄电池寿命，减少用户不必要的损失。2.主电路采用专用
智能调速芯片，使工作可靠性大大增强。3.所有产品均经过严格的密封性测试，保证了其优良的防水防潮性能。此次选用的调速器品牌为奥思源，
输入转速最大为8000r/min，输出转速为0~8000r/min，输入电压为0~500V，输出电压为0~48V，完全适合设计的要
求，型号为ASY-TS。第5章 电动垃圾车整车性能参数设计由于电动垃圾车不同于传统车辆，各种配套件的性能相差很大，因此，电动垃圾车
不能仅凭经验来设计，必须有一个针对性的而且合理的理论计算作为支撑。而计算的过程和计算的准确性尤为重要，它将直接影响车辆的整体性能。
5.1 车辆质量计算对于汽车来说，无论是电动车还是燃油车辆，其质量参数与车辆的性能密切相关。车辆无论是载人或是载物，都是以质量为基
础进行运算的。对于传统车辆，整车的质量参数分为整备质量和最大总质量，对于电动垃圾车而言，也是如此，车辆的整备质量和最大总质量也是车
辆必须注明的参数之一。 5.1.1 整备质量整备质量是指汽车完全装备好的质量，也就是人们常说的汽车自重，整备质量不包括驾驶员。由于
电动垃圾车采用的特殊设备，如电池、电动机及控制器与传统的燃油汽车不同，重量也有很大出入。对于电动垃圾车来说，降低整备质量可以降低能
耗，使车辆拥有较好的续航里程和动力性能。当然，汽车的整备质量也不是越小越好，合理配置和确定整备质量，可以大大提升汽车的车辆稳定性。此次设计，车辆整备质量大约为1000kg。5.1.2 载荷和乘员人数对于电动垃圾车来说，其最大载荷数不仅要满足设计需要，更要满足车辆的承载条件和车辆电动机及驱动系统的性能要求。一般来说，电动机驱动的汽车的承载量要稍逊于传统车辆，因此车辆的承载力还需要严格的计算，确定汽车的载质量应考虑下面几个因素：（1）必须与车辆的用途和使用条件相适应；（2）各种车型的载荷质量要合理分级，以利于产品的系列化、通用化和标准化；（3）要考虑到对现有生产设备和生产线变动的大小和可利用程度。此次设计乘员2人，按每人75kg来算，150kg。设定载货质量为1000kg，根据现有的电动车来做参考而定。5.1.3 最大总质量车辆的最大总质量又称为车辆总质量。车辆的总质量是指车辆装备齐全，在满载状态下，车辆的整体总质量。最大总质量=整备质量+最大承载量，最大总质量=1000kg+150kg+1000kg=2150kg最大总质量的取值一般在整备质量与最大承载量之和的基础上再上调100~200kg，然后取整数。5.2 电动垃圾车动力性的参数汽车的动力性是指在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。汽车是一种高效的运输工具，运输效率的高低在很大程度上取决于汽车的动力性。所以，动力性是汽车的各种性能中最基本、最重要的性能。汽车的动力性指标主要包括三个方面：（1）汽车的最高行驶速度，即最高车速，用；（2）汽车的加速时间，用t表示；（3）汽车的最大爬坡度，即爬坡能力，用表示。，设定=35km/h，代入数据，得主减速器传动比为=3.48；最大爬坡度=，代入数据，得=，由于是一辆低成本电动垃圾车，对加速时间t也就没有过多要求，在此不再计算。5.3 影响电动垃圾车行驶性能的参数影响电动垃圾车行驶性能的参数很多，因而计算起来相对复杂。外部因素主要有汽车受到的阻力影响，内部因素则是汽车的动力系统的影响。按照力学原理，汽车在行驶过程中受到各种力，动力是由电动机的转矩经过系统传递到驱动车轮，经地面反作用而得到的。行驶阻力由滚动阻力、空气阻力、加速阻力和坡度阻力组成。方程为=+++。5.3.1 垃圾车的驱动力汽车的电动机在转动时，电动机的转矩经过传动系统传递到驱动车轮上，作用在驱动轮上的转矩产生一个对地面的圆周力，地面对驱动轮的作用力即是汽车的驱动力。其数值可以用公式表示：=/r，驱动力也可以用以下公式计算：代入已选定的数据，可得=788N，而且=57.3Nm。5.3.2 垃圾车的行驶阻力汽车在行驶过程中，必须要克服来自地面的滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力。因此车辆行驶的总阻力为∑F=+++。上述诸阻力在车辆运行中，滚动阻力和空气阻力是在任何条件下均存在的，坡度阻力和加速阻力仅在一定的行驶条件下存在，总有≧+++。 结 论电动车一直是科研的重点，也是发展的方向，如果可以的话，应该更加深刻地剖析及研究其内容，特别是对电动机和电池的合理搭配，而且还要进行循环冷却和能量补充技术的更深层次的研究，对于电气系统应该加大科研的力度。要打破国外技术的垄断来实现中国电动技术的更好发展。打破电动机的续航里程短这一切实的瓶颈，完成对电动机的优化。其实通过设计了解了更多关于新能源汽车的知识，传统资源的日益匮乏，需要找出清洁、方便的新能源来代替，电能自然是首选对象。参考文献《 汽车设计》、《汽车理论》、《机械设计》、《机械原理》、《液压与气压传动》、《 汽车构造》、《电动汽车关键技术发展综述》、《微型电动垃圾车的研制》、《电动汽车结构布置及设计》附 录 电动垃圾车结构图错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。结 论第1章 标题 前言摘要附 录第3章 错误！未找到引用源。163632II6IV53 |
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