摘 要

随着生活日新月异的变化，汽车越来越多的出现在我们每个人的生活中，但是这也带来了一些问题，为了实现节约能源、减少排放的目的，汽车也在不断的发展。混合动力汽车因为其兼具电动汽车和燃油汽车的特点，既环保又能保证动力性，已成为未来汽车发展的重点。

本文以6×6分布式混合动力电动汽车为研究对象，根据设计参数已知车型为轻型车，因此参考全地形车的设计对该电动汽车进行行驶系统和驱动系统的设计。本文设计过程及主要内容如下：

（1）首先，对该电动汽车的车架进行总体结构设计，根据参考车型确定整车参数，采用桁架式车架方案，利用钢管焊接组成车架，对车架进行结构设计，并运用CATIA软件建立三维模型；

（2）根据轮毂尺寸选定轮胎型号，建立轮胎模型；

（3）前悬采用麦弗逊悬架，后悬采用双横臂悬架；并进行相关的设计计算，包括螺旋弹簧的计算、减振器的设计与选型、导向机构的设计以及车轮定位参数的确定。本文详细阐述了前后悬架的设计过程，并对悬架建模，最后装配成行驶系总成模型。

（4）确定轮毂电机驱动方式，设计了一套运用单排圆柱行星齿轮传动的减速机构，其以2K-H型行星传动，减轻了质量和体积。运用于电动汽车上，充分体现了减速驱动电动轮技术的优势，并且满足整车动力性要求。

通过本次毕设的分析研究和计算，设计了一款6×6混合动力电动汽车的行驶系统总成，并在满足动力性要求下设计选型了一种带有行星齿轮系减速器的轮毂电机驱动系统。

关键词：混合动力；行驶系统；轮毂电机；行星齿轮传动；驱动系统

Abstract

With the rapid changes in life, more and more cars in the lives of each of us, but it also brings some problems, in order to achieve energy conservation, reduce emissions, the car is constantly evolving. Hybrid electric vehicles because of its both electric vehicles and fuel vehicles, both environmentally friendly and can ensure power, has become the focus of future car development.

In this paper, 6 × 6 distributed hybrid electric vehicle as the research object, according to the design parameters known models for the light vehicle, so the reference to the design of the whole terrain vehicle for the electric vehicle driving system and drive system design. The design process and the main contents are as follows：

（1）First of all, the overall structure of the electric car frame design, according to the reference model to determine vehicle parameters, the use of truss frame program, the use of steel pipe assembly frame, the frame structure design, and the use of CATIA software to establish three-dimensional model.

（2）Select the tire model based on the hub size to build the tire model.

（3）The front suspension with McPherson suspension, rear suspension with double wishbone suspension; and related design calculations, including the calculation of the coil spring, shock absorber design and selection, the design of the steering mechanism and the wheel positioning parameters to determine The This paper elaborates the design process of the front and rear suspension, and models the suspension, and finally assembles it into the driving line assembly model.

（4）A 2K-H planetary drive is designed to reduce the mass and volume, and it is used in electric vehicles to fully reflect the technology of decelerating drive electric wheel technology. It is designed to use a single row cylindrical planetary gear drive. Advantages, and to meet the vehicle power requirements.

Based on the analysis and calculation of this study, a 6 × 6 hybrid electric vehicle driving system assembly was designed, and a wheel with a planetary gear reducer was selected to meet the dynamic requirements. Motor drive system.

Key Words：Hybrid；Driving system；Wheel motor；Planetary gears；power system

目 录

第1章 绪论 1

1.1 项目研究背景及意义 1

1.2 国内外的研究现状分析 2

1.2.1 国内研究现状 2

1.2.2 国外研究现状 2

1.3 本文主要的研究内容 4

第2章 车轮与车架设计 5

2.1 行驶系统概述 5

2.2 车架的功用、设计要求及分类 5

2.2.1 车架概述 5

2.2.2 车架的类型 5

2.3 车架结构设计及建模 7

2.3.1 主要参数选择 7

2.3.2 车架设计与建模 7

2.4 车轮选型 10

第3章 前悬架设计 11

3.1 悬架概述 11

3.2 悬架的各种结构型式 11

3.3 独立悬架的常见类型 12

3.3.1 双横臂式独立悬架 12

3.3.2 单纵臂式独立悬架 13

3.3.3 麦弗逊式独立悬架 13

3.4 前麦弗逊式独立悬架的设计计算 14

3.4.1 总体参数的确定 14

3.4.2 前轮定位参数的确定 14

3.5 弹性元件的设计计算 15

3.5.1 弹簧材料的选择 15

3.5.2 螺旋弹簧的设计计算 15

3.5.3 弹簧校核 17

3.5.4 弹簧其他尺寸计算 18

3.6 前悬架导向机构设计 19

3.6.1 前悬导向机构的设计要求 19

3.6.2 导向机构的参数设计 19

3.6.3 matlab中的悬架运动分析 21

3.7 减振器的设计计算 23

3.7.1 减振器的选型 23

3.7.2 相对阻尼系数的确定 24

3.7.3 减振器阻尼系数的计算 24

3.7.4 最大卸荷力的计算 25

3.7.5 主要尺寸参数的计算 25

第4章 后悬架设计 27

4.1 双横臂式悬架基本参数的确定 27

4.1.1 悬架静挠度fc 27

4.1.2 悬架动挠度fd 27

4.2 弹性元件的设计计算 27

4.2.1 弹簧材料的选择 27

4.2.2 弹簧刚度计算 27

4.2.3弹簧的设计计算及校核 28

4.2.4 弹簧其他尺寸计算 30

4.3 悬架导向机构设计 30

4.3.1 侧倾中心 30

4.3.2 纵向平面内上、下横臂轴的布置 31

4.4 后悬减振器设计 32

4.4.1 相对阻尼系数的确定 32

4.4.2 减振器阻尼系数的计算 32

4.4.3 最大卸荷力F0的计算 33

4.4.4 减振器工作缸直径D 33

4.5 行驶系统总成 33

第5章 轮毂电机驱动系统设计 35

5.1 轮毂电机驱动系统概述及方案选择 35

5.1.1 轮毂电机概述 35

5.1.2 轮毂电机驱动方式的选定 35

5.1.3 减速机构传动方案的选择 35

5.2 电机参数设计计算 36

5.2.1 整车性能参数 36

5.2.2 驱动电机参数计算 36

5.3 减速机构设计 38

5.3.1 行星齿轮传动中齿数分配应满足的条件 39

5.3.2 行星齿轮传动的配齿计算 40

5.3.3 行星齿轮参数设计 41

5.3.4 行星齿轮传动强度的校核计算 43

5.4 行星齿轮传动系的结构设计 44

5.4.1中心轮轴设计 44

5.4.2 行星轮支承结构设计 45

5.4.3 行星轮心轴的设计 45

5.4.4 行星架输出部分轴径设计 46

5.4.5 键连接设计 46

5.4.6 轴承的选择 47

第6章 总结 48

参考文献 49

致 谢 50

附录 51

第1章 绪论

1.1 项目研究背景及意义

现今社会科技迅速发展，不知不觉汽车已经是我们出行的主流交通工具，汽车行业已成为我国的支柱产业，并且将会有更广阔的发展。但是，近年来能源短缺和环境污染问题愈来愈突出，汽车尾气的排放严重污染了空气环境，对社会经济的发展造成严重的影响。因此，实现节约能源和减少环境污染物排放已成为现阶段汽车行业发展的大势所趋。汽车在不断的发展中，其动力系统得到不断进步，渐渐地，许多新能源汽车出现在大众的视野里。于是减少燃料的消耗，减少污染物排放，充分利用新能源，成为汽车工业继续发展的重点，也是保证汽车行业可持续发展的重要措施。

由于以上种种原因，使得电动汽车吸引了更多人的注意。随着各国政府的大力推广，电动汽车得到了快速的发展。但是电动汽车在性能方面，尤其是续航里程与传统燃油汽车有较大差距，电池的寿命也不太理想，还有一些电力设备的符负荷问题，电动汽车的充电问题等等。而混合动力电动汽车则是在汽车科技不断的发展中创造出来的，既具有纯电动汽车环保的特性，又具有传统汽车动力性强和续驶里程长的特点，是解决节能、环保问题的一种可行的重要方案。混合动力汽车的驱动系统通常由两个或以上的驱动系统联合而成，根据驱动的联结方式分为串联式、并联式、混联式混合动力汽车。同时，混合动力车型的驱动技术也有了多样化的发展，分布式电力驱动方式有着很大的发展前景，又以轮毂电机驱动技术最为突出。

汽车行驶系统可以支撑整车，而从保证车辆正常行驶；汽车驱动系统是汽车得以行驶的重要部分，它通过传递和调节动力源的输出转速与转矩，从而满足整车驱动的需求。对于不同结构型式的混合动力汽车，其驱动系统的结构型式也不一样，对于混合动力汽车的设计来说，如何在满足动力性能、行驶性能的前提下更好的节省能源，减少排放是一个重要问题，特别是对于分布式电动汽车。因此研究行驶系统和电驱动系统的设计对混合动力汽车整车性能有重大的影响。

1.2 国内外的研究现状分析

1.2.1 国内研究现状

轮毂电机驱动汽车在汽车驱动方式、整车动力性、整车布置的灵活性等方面有较大优势，它直接将中央驱动的电动机及传动机构安装在轮毂内，没有了传统传动部件。这种技术用于电动汽车上有很大的优势，也适用于混合动力汽车。轮毂电机驱动系统根据电机转子型式可分为内转子和外转子型。