自行車(chē)的電動(dòng)比例助力系統(tǒng)改裝

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XX 工 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）作 者:學(xué) 號(hào)：學(xué) 院: 機(jī)械工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化題 目: 自行車(chē)的電動(dòng)比例助力系統(tǒng)改裝指導(dǎo)者： (姓 名) (專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù))評(píng)閱者： (姓 名) (專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù))20xx 年 5 月畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 中 文 摘 要本課題主要是一種自發(fā)電式助力電動(dòng)自行車(chē)的改造方案,其結(jié)構(gòu)與普通自行車(chē)相仿,也可在普通基礎(chǔ)上改裝, 通過(guò)電動(dòng)車(chē)原控制器控制電機(jī)的輸出，電動(dòng)車(chē)具有全電動(dòng)和電動(dòng)加人力助動(dòng)兩種工作模式，其特征是在電動(dòng)自行車(chē)的前輪和中軸上安裝有速度傳感器，前輪和中軸上的速度傳感器分別將測(cè)得的速度信號(hào)送入比例助力控制器中，比例助力控制器將速度信號(hào)分析變換后向電動(dòng)車(chē)原控制器輸出控制信號(hào)，通過(guò)控制器控制電機(jī)的輸出功率。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制精確、平穩(wěn)、成本低的優(yōu)點(diǎn)。比例助力控制器將速度信號(hào)分析變換后向電動(dòng)車(chē)原控制器輸出控制信號(hào)，再通過(guò)原控制器控制電機(jī)的輸出功率。 關(guān)鍵詞 電動(dòng)車(chē)，比例助力 ，改裝畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 外 文 摘 要Title The proportionally assistance system modifications of bicycle AbstractThis paper mainly carried on a spontaneous electric power electric bicycle development train of thought, By electric vehicle controller control motor output, electric cars have all electric and electric add manpower to help move two work modes, whose character is installed on the electric bicycle front and center with speed sensor, speed sensor on the front and center, respectively, will be measured the speed of the signal in proportion power controller, proportional power controller will speed signal analysis after conversion to electric controller output control signal, through the control motor output power. The system has simple structure, control precision, stability, low cost advantages. Proportion after conversion to electric power controller will speed signal analysis the original controller output control signal, again through the control motor output power. Keywords Electrombile, Proportion of power ,change one's costume 目 錄1 緒論………………………………………………………………………… …11. 1 比例助力系統(tǒng)概念…………………………………………………………52 總體部件選擇方案……………………………………………………… ……52.1 電機(jī)選擇………………………………………………………………… …52.2 電池選擇………………………………………………………………… …102.3 改造方案選擇………………………………………………………… ……113 機(jī)械部分改造………………………………………………………………… 143.1 測(cè)繪……………………………………………………………………… …143.2 加工……………………………………………………………………… …163.2.1 加工固定板 …………………………………………………………… 163．2.2 加工左旋螺紋……………………………………………………………163.3 安裝………………………………………………………………………… 173.3.1 安裝固定板及電機(jī)……………………………………………………… 173.3.2 安裝電池………………………………………………………………… 193.3.3 接線(xiàn)……………………………………………………………………… 204 進(jìn)一步改造的設(shè)想和方案…………………………………………………… 23結(jié)論………………………………………………………………………… …… 25致謝…………………………………………………………………………… … 26參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………… 2711 緒論介紹一種比例助力電動(dòng)自行車(chē)的研發(fā)思路,其結(jié)構(gòu)與普通自行車(chē)相仿,也可在普通基礎(chǔ)上改裝,依靠自行車(chē)自身能量的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)助力功能。自行車(chē)以電池為源動(dòng)力,在行車(chē)同時(shí)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,最終供電給電動(dòng)機(jī)起助力作用。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,可持續(xù)發(fā)展日漸被人們所重視,依靠科技的進(jìn)步,電動(dòng)自行車(chē)以其“清潔、環(huán)保、便捷”等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到人們的親睞,贏得了廣泛的市場(chǎng)。我國(guó)電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)出現(xiàn)迅猛發(fā)展的勢(shì)頭,其產(chǎn)品的技術(shù)和質(zhì)量水平也都有了很大的進(jìn)步和提升,消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)自行車(chē)的認(rèn)可度也在逐步提高。但目前電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)上產(chǎn)品仍然存在著結(jié)構(gòu)單一,充電時(shí)間長(zhǎng),續(xù)航能力差等問(wèn)題,再加上國(guó)家對(duì)電動(dòng)自行車(chē)提出“限速令” 。面對(duì)著機(jī)遇和挑戰(zhàn),多數(shù)廠(chǎng)家開(kāi)始將目光投向研發(fā)輕小型電動(dòng)自行車(chē)的思路上來(lái),但實(shí)質(zhì)問(wèn)題仍沒(méi)有得到有效解決,目前使用的鋰電池新產(chǎn)品,也因使用條件苛刻和成本大幅增加等因素沒(méi)能大量推廣,有些廠(chǎng)家采用增加電瓶數(shù)量的方法,雖然增大了騎行里程,但整車(chē)重量的增加又與輕小化相背離。國(guó)際市場(chǎng)上，很多國(guó)家（ 特別是歐美的一些國(guó)家） 要求電動(dòng)自行車(chē)必須具有腳踏助力、無(wú)轉(zhuǎn)把的精確比例助力控制系統(tǒng)，而我國(guó)大多數(shù)電動(dòng)車(chē)目前還無(wú)法滿(mǎn)足這個(gè)要求。文章介紹了目前電動(dòng)車(chē)助力傳感系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了一種可以精確助力，且經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便的技術(shù)思路和應(yīng)用方案，并對(duì)該方案的市場(chǎng)運(yùn)作給出了具體的操作思路。 一、比例助力系統(tǒng)在中國(guó)市場(chǎng)及國(guó)際市場(chǎng)實(shí)施的必要性電動(dòng)自行車(chē)作為商品出現(xiàn)，在中國(guó)大陸已有七年了。眾所周知，其主流模式為全電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，電源一般為 36V/12Ah 配置，這主要因?yàn)樵诖箨懯袌?chǎng)，電動(dòng)自行車(chē)不是休閑品，而是代步工具，用戶(hù)花兩三千元買(mǎi)了一輛車(chē)，若要人力蹬踏，消費(fèi)者覺(jué)得不值。隨著國(guó)內(nèi)電動(dòng)自行車(chē)產(chǎn)量近年連續(xù)翻番地急劇膨脹，市場(chǎng)開(kāi)始細(xì)分，比例助力系統(tǒng)越來(lái)越受到消費(fèi)者和廠(chǎng)家的青睞，具有廣闊的市場(chǎng)空間。比例助力系統(tǒng)在全球市場(chǎng)實(shí)施的必要性主要有以下幾點(diǎn)： 1、國(guó)際市場(chǎng)上，歐美都要求腳踏啟動(dòng)，腳停斷電，沒(méi)有轉(zhuǎn)把的電動(dòng)自行車(chē)。日本市場(chǎng)更需要精確比例助力的電動(dòng)自行車(chē)。沒(méi)有比例助力系統(tǒng)，產(chǎn)品就很難走出國(guó)門(mén)。 2、電動(dòng)自行車(chē)最理想的使用方法就是人助車(chē)動(dòng)，電動(dòng)人行，人力電力聯(lián)動(dòng)，省力又省電。長(zhǎng)時(shí)間全電動(dòng)騎行或人力騎行都會(huì)感覺(jué)到累，最好的辦法是比例助力騎行和全電動(dòng)騎行交替使用，充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。事實(shí)上，在比例助力系統(tǒng)中，如果助力比合適，腿只是稍微用力，肌肉不緊張而自行車(chē)快速運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)有一種很奇特的感覺(jué)。首先，人參與了這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)，休閑的味道會(huì)漸漸滲透出來(lái)，可以品出一種人機(jī)合一的樂(lè)趣。全2電動(dòng)騎行時(shí)，由于人坐在車(chē)上，腿基本不動(dòng)，半小時(shí)一過(guò)，就會(huì)腰酸背痛。騎比例助力的車(chē)卻沒(méi)有這種感覺(jué)，累了還可以換成全電動(dòng)，這更合乎健康人生的道理。再?gòu)陌踩嵌壬现v，在紅綠燈前和上下班的車(chē)流中想全速前進(jìn)不可能也不安全，這時(shí)比例助力是最佳的選擇，可以大大減小交通高峰時(shí)間的事故發(fā)生率。 3、比例助力騎行可以避免電池超大電流放電，有利于延長(zhǎng)電池壽命，而且從節(jié)電的角度講，用比例助力啟動(dòng)可以省很多電，因?yàn)轭l繁全電動(dòng)啟動(dòng)是最耗電的。比例助力騎行還能對(duì)電機(jī)起到保護(hù)作用。近兩年，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)大面積使用的是低速有刷電機(jī)，這種電機(jī)價(jià)格低廉，但它的電流較高速有刷和無(wú)刷電機(jī)都要高出許多，故而續(xù)行里程要短很多。在全國(guó)第二、第三次電動(dòng)自行車(chē)?yán)锍藤愔欣m(xù)行 70-80km 的電動(dòng)自行車(chē)在目前市場(chǎng)上已是鳳毛麟角了。另外，一些高檔消費(fèi)者眼睛瞄上了 Ni-MH 電池電動(dòng)自行車(chē)，由于其成本高，各整車(chē)廠(chǎng)都傾向于使用 24V/8-9Ah 的電源配置。這種配置較36V/12Ah 的鉛酸電池容量要小不少，至少要短 1/3 的放電時(shí)間，全電動(dòng)續(xù)行里程能達(dá)到 35km 已是上品了。如果增加了比例助力系統(tǒng)，人力電力合力騎行的話(huà)，則很容易將此 16 里程補(bǔ)回來(lái)。此外，如果 Ni-MH 電池、鋰電池批量投入使用，比例助力系統(tǒng)減少了電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的大電流輸出，可以增加電動(dòng)自行車(chē)的續(xù)行里程，部分路途較近的消費(fèi)者就有可能選擇 24V/12Ah 及 36V/12Ah 的電池作為電源配置，這給競(jìng)爭(zhēng)激烈的電動(dòng)自行車(chē)造型設(shè)計(jì)提供了更加廣泛的遐想空間，既豐富了車(chē)種，同時(shí)又降低了成本，以及銷(xiāo)售價(jià)格，對(duì)大家都是有益的。當(dāng)然若有人堅(jiān)持 36V/12Ah 的電源配置，使用高速有刷電機(jī)或無(wú)刷電機(jī)，則這種車(chē)?yán)m(xù)行里程 90km～100km 屬正常發(fā)揮，部分消費(fèi)者正好有這種需求。二、現(xiàn)有助力傳感系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)分析助力傳感系統(tǒng)的設(shè)計(jì)預(yù)期效果是實(shí)現(xiàn)腳踏力和電動(dòng)力之間保持一定的比例關(guān)系，如我們常說(shuō)的助力比為 1 或 2.5 助力等。助力比為 1 助力較小，助力比為 2.5 助力就大得多。日本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定速度在 0-15km/h 之間的助力比例公式為： a=（P2-P1）/P1 式中：a：助力比例 P1：人力腳踏功率 P2：驅(qū)動(dòng)輪輸出總功率如 a=1 時(shí)，電機(jī)輸出功率（P2-P1）=人力腳踏功率（P1） ，a=2.5 時(shí)，電機(jī)輸出功率（P2-P1）=2.5X 人力腳踏功率（P1） 。速度在 15km/h～24km 區(qū)間內(nèi)。助力比例逐漸減小到 0，超過(guò) 24km/h 后，電機(jī)不再提供輸出功率?，F(xiàn)在流行的助力傳染系統(tǒng)的工作原理是用一個(gè)力矩傳感器將人力蹬踏的腳踏力轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)傳送給控制器，控制器分析比較后指示電機(jī)輸出相匹配的功率，這種助力系統(tǒng)的關(guān)鍵部位是力矩傳感器。常見(jiàn)的比例助力系統(tǒng)主要有以下幾種形式： 1、我國(guó)出口歐美市場(chǎng)的電動(dòng)自行車(chē)助力傳感器基本上都是開(kāi)關(guān)型的，把3原轉(zhuǎn)把取消，在中軸部分裝一霍爾元件和磁鋼圓盤(pán)，達(dá)到一定速度電機(jī)就開(kāi)始啟動(dòng)啟動(dòng)后就全電動(dòng)控制了，因此它并無(wú)精確比例一說(shuō)，騎行感覺(jué)也較差。優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格極低，工藝簡(jiǎn)單。 2、日本力矩傳感器的原理是人力腳踏后壓迫中置式電機(jī)里的彈簧，產(chǎn)生形變，再將形變的幅度轉(zhuǎn)換成力矩大小，且在電機(jī)的外沿刻有凹槽，轉(zhuǎn)很小的角度就有反應(yīng)，很靈敏。但這套裝置對(duì)零件的材質(zhì)、工藝都有很高的要求，至今，很少有國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家模仿過(guò)。 3、清華大學(xué)早期出口日本的力矩傳感器另辟蹊徑，在中軸五通內(nèi)裝有套筒和偏心裝置，人力腳踏即產(chǎn)生偏心力矩。成本較日本方案要低得多，加工倒不復(fù)雜，但精度控制難，軟件中要對(duì)其修正。這是國(guó)內(nèi)批量最大的精確比例助力傳感器商品。 4、在清華大學(xué)之后，國(guó)內(nèi)有多種類(lèi)型的方案出臺(tái)，思路都很新穎，價(jià)格有高有低。代表性的有測(cè)中軸扭力形變的，有測(cè)鏈條張力的，有用光柵電路的，有將測(cè)力部件放入輪轂的，各具優(yōu)點(diǎn)，但由于種種原因都沒(méi)有普及開(kāi)或正在普及過(guò)程中。三、本助力系統(tǒng)的技術(shù)思路現(xiàn)在要介紹這樣一種方案，它能達(dá)到精確比例助力的效果，但成本極其低廉，工藝特別簡(jiǎn)單，除了在新車(chē)上實(shí)施之外，還能為正在中國(guó)大地上騎行的幾百萬(wàn)輛電動(dòng)自行車(chē)增加比例助力功能，而不影響原車(chē)任何現(xiàn)有功能的使用，變成兼有全電動(dòng)和比例助力功能的新車(chē)種。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，鑒于各整車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家選用控制器都有自己的技術(shù)指標(biāo)要求，且配套廠(chǎng)家的產(chǎn)品又經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的磨合考驗(yàn)，所以新比例助力系統(tǒng)只是在原控制器的基礎(chǔ)上加上前輪、中軸速度傳感器和控制電子線(xiàn)路板，仍然通過(guò)原控制器控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，市場(chǎng)售價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它比例助力控制器。具體原理是這樣的，為了方便起見(jiàn)，以 0-15km/h 速度區(qū)間 1:1 比例助力為例說(shuō)明，假設(shè)現(xiàn)車(chē)速為 12km/h，在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下，全電動(dòng)時(shí)整車(chē)平均電流為 4.0A（特別說(shuō)明：現(xiàn)在電動(dòng)車(chē)控制器幾乎都采用脈寬調(diào)制技術(shù)，即PWM 技術(shù)來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的速度。為闡述方便起見(jiàn)，這里所說(shuō)的平均電流就相當(dāng)于在一個(gè)周期內(nèi)，與脈寬受調(diào)制的方波能量等效的直流電流的大?。?，其中空載電流為 0.4A，實(shí)際做功電機(jī)電流為 3.6A。在 1：1 助力的情況下，電機(jī)電流應(yīng)為 1.8A，余下 1.8A電流做功則應(yīng)由人力提供。測(cè)得 0-15km/h 區(qū)間任一瞬時(shí)速度相對(duì)應(yīng)的全電動(dòng)電流值，除去電機(jī)應(yīng)提供的比例，余下的功率就自然由人去匹配供應(yīng)，假如人力達(dá)不到相應(yīng)的功率，速度就會(huì)減小，最后達(dá)到一個(gè)能勻速前進(jìn)的平衡狀態(tài)。當(dāng)然不同車(chē)型，不同電機(jī)所得到的電流都不相同，但對(duì)具體車(chē)型，則可以用實(shí)驗(yàn)方法檢測(cè)出來(lái)，余下的就是用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行軟件修正了。此時(shí)第一推動(dòng)力是人力，騎乘者希望快點(diǎn)就要加力蹬踩，此時(shí)瞬時(shí)速度就會(huì)提高，速度一快對(duì)應(yīng)要求的電流就會(huì)增加，反之亦然。4通過(guò)軟件循環(huán)檢測(cè)可以保證這一過(guò)程周而復(fù)始地進(jìn)行下去。電動(dòng)自行車(chē)的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能、環(huán)保、方便、適合中國(guó)國(guó)情。本比例助力傳感器系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)、精確、工藝簡(jiǎn)單、維修方便、適用性強(qiáng)，從騎行舒適性、流暢性上講在目前國(guó)內(nèi)是比較優(yōu)秀的。因?yàn)樵谏鲜龇桨钢?，速度和電流是以連續(xù)函數(shù)關(guān)系一一對(duì)應(yīng)的，不會(huì)出現(xiàn)其它精確比例系統(tǒng)中的一旦不踩就會(huì)斷電，一踩又會(huì)來(lái)電，時(shí)斷時(shí)續(xù)的不良感覺(jué)，得到的應(yīng)是行云流水、張馳有度、隨心所欲的效果。騎乘者利用該系統(tǒng)可以幾乎不費(fèi)力地加速到 20km/h，放慢踩速，就可以平穩(wěn)地降低速度，可以在任何一個(gè)速度點(diǎn)達(dá)到平衡狀態(tài)。另外車(chē)輛的一些安全措施如剎車(chē)斷電等功能都不受任何影響，故整車(chē)的安全性能得到了很好的保障。四、本系統(tǒng)市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的具體構(gòu)思 1、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)電動(dòng)自行車(chē)使用全電動(dòng)功能是中國(guó)的一大特色，如要取消，市場(chǎng)肯定不會(huì)接受，本方案是在其基礎(chǔ)上加上比例助力功能，兩者之間切換十分方便。轉(zhuǎn)把轉(zhuǎn)動(dòng)就是全電動(dòng)功能，轉(zhuǎn)把復(fù)位就是比例助力功能，無(wú)附加按鈕，響應(yīng)迅速。我國(guó)電動(dòng)自行車(chē)安全通用技術(shù)條件中并無(wú)精確比例助力的要求，但是否精確比例助力對(duì)騎乘者來(lái)說(shuō)感覺(jué)大不一樣，所以本系統(tǒng)受到歡迎是可以理解的?？紤]到各地路面狀況不一，騎行者體重不同，可以在出廠(chǎng)時(shí)將助力比例設(shè)為連續(xù)可調(diào)，整車(chē)廠(chǎng)員工或銷(xiāo)售人員都可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，甚至也可以教會(huì)用戶(hù)自己調(diào)節(jié)的方法。一般說(shuō)助力比例設(shè)在 2～2.5 之間，既能有很強(qiáng)的助力感，又不至于使人跟不上轉(zhuǎn)速而踩空。唯一使人有疑惑的是在爬坡時(shí)，要先有較大的速度才能輸出較大的電流助力，這一點(diǎn)可以在說(shuō)明書(shū)中說(shuō)明，爬坡時(shí)應(yīng)同時(shí)用全電動(dòng)轉(zhuǎn)把、把電機(jī)的功率發(fā)揮到最大，然后輔以腳踏助力，這樣爬坡效果和全電動(dòng)模式下是相同的。 2、國(guó)際市場(chǎng)以日本市場(chǎng)要求的精確比例助力為例，前述的方案在爬坡時(shí)因?yàn)闊o(wú)調(diào)速轉(zhuǎn)把無(wú)法使用，則可以在車(chē)體上固定一個(gè)裝置，檢測(cè)水平傾角的大小，從而調(diào)節(jié)輸出電流。這樣在上坡時(shí)仍然可以達(dá)到精確的比例助力，人力和電力都增加了部分功率。歐美市場(chǎng)也可以采用類(lèi)似方法。 3、舊車(chē)改裝市場(chǎng)市場(chǎng)總量約有 250 萬(wàn)輛以上，消費(fèi)者花 100 元將原有的全電動(dòng)功能的電動(dòng)自行車(chē)改裝成全電動(dòng)和比例助力系統(tǒng)共存的電動(dòng)自行車(chē)應(yīng)該是可以接受的，扣除成本后，其收益空間足以讓維修點(diǎn)和銷(xiāo)售商動(dòng)心。總結(jié)本文首先討論了比例助力系統(tǒng)在中國(guó)及國(guó)際市場(chǎng)上實(shí)施的必要性，然后對(duì)現(xiàn)有實(shí)施方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較分析，接著提出本方案的技術(shù)思路，重點(diǎn)介紹了本助力系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理及其多種優(yōu)點(diǎn)，最后對(duì)其市場(chǎng)前景作了簡(jiǎn)要的分析。無(wú)論是國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)新舊車(chē)市場(chǎng)，該系統(tǒng)由于其價(jià)格低廉、工藝簡(jiǎn)單、助力精確，都有它廣泛的適用性，其市場(chǎng)前景誘人。51.1 比例助力系統(tǒng)的概念的概念用力矩傳感器將人力腳踏的腳踏力轉(zhuǎn)化為電信號(hào)床送給控制器，控制器分析比較后指示電機(jī)輸出相匹配的功率。一種速度控制式比例助力電動(dòng)自行車(chē)控制系統(tǒng)，與電動(dòng)車(chē)原控制器相連，通過(guò)電動(dòng)車(chē)原控制器控制電機(jī)的輸出，電動(dòng)車(chē)具有全電動(dòng)和電動(dòng)加人力助動(dòng)兩種工作模式，其特征是在電動(dòng)自行車(chē)的前輪和中軸上安裝有速度傳感器，前輪和中軸上的速度傳感器分別將測(cè)得的速度信號(hào)送入比例助力控制器中，比例助力控制器將速度信號(hào)分析變換后向電動(dòng)車(chē)原控制器輸出控制信號(hào)，通過(guò)控制器控制電機(jī)的輸出功率。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制精確、平穩(wěn)、成本低的優(yōu)點(diǎn)。比例助力控制器將速度信號(hào)分析變換后向電動(dòng)車(chē)原控制器輸出控制信號(hào)，再通過(guò)原控制器控制電機(jī)的輸出功率。要求電動(dòng)自行車(chē)必須具有腳踏助力、無(wú)轉(zhuǎn)把的精確比例助力控制系統(tǒng)。2 總體部件選擇方案2.1 電機(jī)的選擇對(duì)無(wú)刷電機(jī)而言，根據(jù)電機(jī)是否具有位置傳感器，又分為有位置傳感器無(wú)刷電機(jī)和無(wú)位置傳感器無(wú)刷電機(jī)。對(duì)電機(jī)(7張)于無(wú)位置傳感器的無(wú)刷電機(jī)，必須要先將車(chē)用腳蹬起來(lái)，等電機(jī)具有一定的旋轉(zhuǎn)速度以后，控制器才能識(shí)別到無(wú)刷電機(jī)的相位，然后控制器才能對(duì)電機(jī)供電。由于無(wú)位置傳感器無(wú)刷電機(jī)不能實(shí)現(xiàn)零速度啟動(dòng)，所以在2000年以后生產(chǎn)的電動(dòng)車(chē)上用得較少。目前電動(dòng)車(chē)行業(yè)內(nèi)使用的無(wú)刷電機(jī)，普遍采用有位置傳感器無(wú)刷電機(jī)。旋轉(zhuǎn)180°，線(xiàn)圈不動(dòng)，霍耳元件感應(yīng)到S極磁場(chǎng)，此時(shí)P1與R2截止，P2與R1導(dǎo)通，可以看到電流i’從電池正極經(jīng)過(guò)R1、線(xiàn)圈、P2流到電池負(fù)極。通電線(xiàn)圈中的A點(diǎn)的電流i’方向是指向接線(xiàn)頭的方向（矢量方向與i’矢量方向相反），磁鋼受到線(xiàn)圈的反作用力，一樣產(chǎn)生向逆時(shí)針?lè)较虻男D(zhuǎn)力矩。電動(dòng)車(chē)用無(wú)刷電機(jī)的磁鋼數(shù)量比較多，線(xiàn)圈一般有3組，每組線(xiàn)圈都有相應(yīng)的霍耳元件(3相線(xiàn)圈有3個(gè)霍耳元件)，這樣電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)就更平穩(wěn)，效率更高。當(dāng)磁鋼旋轉(zhuǎn)時(shí)，霍耳元件感應(yīng)到磁場(chǎng)方向變化后給出相應(yīng)控制信號(hào)，無(wú)刷控制器根據(jù)此信號(hào)控制著上3路與下3路功率管的導(dǎo)通與截止。有刷電機(jī)、無(wú)刷電機(jī)的比較有刷電機(jī)與無(wú)刷電機(jī)的通電原理上的區(qū)別：有刷電機(jī)是由炭刷與換向器進(jìn)行機(jī)6械換向，無(wú)刷電機(jī)是靠霍耳元件感應(yīng)信號(hào)由控制器完成電子換向。有刷電機(jī)和無(wú)刷電機(jī)的通電原理不一樣，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也不一樣。對(duì)輪轂式電機(jī)而言，電機(jī)力矩的輸出方式（是否經(jīng)過(guò)齒輪減速機(jī)構(gòu)減速）不一樣，其機(jī)械結(jié)構(gòu)也不一樣。1、常見(jiàn)高速有刷電機(jī)的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)。這種輪轂式電機(jī)由內(nèi)置高速有刷電機(jī)心、減速齒輪組、超越離合器、輪轂端蓋等部件組成。高速有刷有齒輪轂式電機(jī)屬于內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)。2、常見(jiàn)低速有刷電機(jī)的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)。這種輪轂式電機(jī)由炭刷、換相器、電機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)定子、電機(jī)軸、電機(jī)端蓋、軸承等部件組成。低速有刷無(wú)齒輪轂式電機(jī)屬于外轉(zhuǎn)子電機(jī)。3、常見(jiàn)高速無(wú)刷電機(jī)的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)。這種輪轂式電機(jī)由內(nèi)置高速無(wú)刷電機(jī)心、行星摩擦滾子、超載離合器、輸出法蘭、端蓋、輪轂外殼等部件組成。高速無(wú)刷有齒輪轂電機(jī)屬于內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)。4、常見(jiàn)低速無(wú)刷電機(jī)的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖 2-1-1 所示。這種輪轂式電機(jī)由電機(jī)轉(zhuǎn)子圖 2-1-1電能通過(guò)電刷和換向器進(jìn)入電樞繞組，產(chǎn)生電樞電流，電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)負(fù)載。由于電刷和換向器的存在，有刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差，故障多，維護(hù)工作量大，壽命短，換向火花易產(chǎn)生電磁干擾。有刷直流電機(jī)的工作原理圖如圖 2-1-1 所示。在有刷電機(jī)的定子上安裝有固定的主磁極和電刷，轉(zhuǎn)子上安裝有電樞繞組和換向器。直流電源有刷直流電機(jī)的固定部分有磁鐵，這里稱(chēng)作主磁極;固定部分還有電刷。轉(zhuǎn)動(dòng)部分有環(huán)形鐵芯和繞在環(huán)形鐵芯上的繞組。圖 2-1-1 所示的兩極有刷直流電機(jī)的固定部分(定子)上裝設(shè)了一對(duì)直流勵(lì)磁的靜止的主磁極 N 和 S，在旋轉(zhuǎn)部分(轉(zhuǎn)子)上裝設(shè)電樞鐵芯。定子與轉(zhuǎn)子之7間有一氣隙。在電樞鐵芯上放置了由 A 和 X 兩根導(dǎo)體連成的電樞線(xiàn)圈，線(xiàn)圈的首端和末端分別連到兩個(gè)圓弧形的銅片上，此銅片稱(chēng)為換向片。換向片之間互相絕緣，由換向片構(gòu)成的整體稱(chēng)為換向器。換向器固定在轉(zhuǎn)軸上，換向片與轉(zhuǎn)軸之間亦互相絕緣。在換向片上放置著一對(duì)固定不動(dòng)的電刷 B1 和 B2，當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞線(xiàn)圈通過(guò)換向片和電刷與外電路接通。有刷直流電機(jī)的種類(lèi)：①有刷盤(pán)式繞組電機(jī)。有刷盤(pán)式繞組電機(jī)以稀土材料粘結(jié)在一缸體上，漆包銅線(xiàn)繞成的盤(pán)式繞組置于缸體之內(nèi)，構(gòu)成轉(zhuǎn)子。電機(jī)相位靠機(jī)械式換相器調(diào)整。機(jī)械式換相器是靠固定的炭制電刷與轉(zhuǎn)動(dòng)的銅制換相面摩擦來(lái)調(diào)整電壓相位的。這種電機(jī)在使用中電刷一直在磨損，電機(jī)的壽命很難超過(guò) 2000h。同時(shí)，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速較高，必須采取兩級(jí)齒輪減速，這就帶來(lái)了兩個(gè)問(wèn)題，一是噪聲較大，二是效率損失大，經(jīng)減速后的電機(jī)額定效率往往只能達(dá)到 68%～72%。而電動(dòng)自行車(chē)所用的蓄電池的容量是有限的，一般就是 36V/12Ah 的容量，如電機(jī)效率不高，將使電耗增加，影響續(xù)行里程。②有刷印制繞組電機(jī)。有刷印制繞組電機(jī)以印制銅箔板作為繞組，電機(jī)重量減輕了。由于這種電機(jī)全部是在自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)上生產(chǎn)的，工藝有可靠保證，從而使電機(jī)的壽命提高到 3000h，噪聲大幅度下降，效率提高到 72%～76%。但這種電機(jī)有“嗡嗡” 的高頻噪聲，靠齒輪減速后效率仍不理想，有刷換相器的使用使電機(jī)壽命無(wú)法再提高。③有刷壓制繞組電機(jī)。這種電機(jī)通過(guò)將繞制好的銅線(xiàn)壓制成一種新型繞組，其效率可提高到 74%～78% 。噪聲、壽命缺陷仍然是必須改進(jìn)的問(wèn)題。輪轂式有齒輪傳動(dòng)的有刷直流電機(jī)，由盤(pán)形電樞有刷電機(jī)和齒輪減速兼?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。盤(pán)形電樞是高速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子。輪毅式有齒輪傳動(dòng)的有刷直流電機(jī)的構(gòu)造如圖 2-1-2 所示。電機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過(guò)軸傳遞給第一級(jí)齒輪，經(jīng)齒輪減速帶動(dòng)輪轂外殼轉(zhuǎn)動(dòng)。圖 2-1-2有刷有齒輪轂電機(jī)的盤(pán)形電樞是薄片形，體積很小，重量特輕，安裝方便。繞8組編制好之后，用樹(shù)脂加玻璃纖維放進(jìn)模內(nèi)熱壓成型，在運(yùn)行中由于電刷和換向器摩擦，又有齒輪嚙合減速，所以有刷電機(jī)的運(yùn)行聲音比無(wú)刷電機(jī)聲音要大。為了適應(yīng)輪轂結(jié)構(gòu)，將有刷電機(jī)設(shè)計(jì)成電樞放在外邊作為轉(zhuǎn)子，磁鋼放在電機(jī)之內(nèi)作為定子，多塊磁鋼配多個(gè)繞組，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為 180r/min 左右的低速電機(jī)。圖 2-1-3 所示為電機(jī)外轉(zhuǎn)子中尚未經(jīng)過(guò)壓力整形的電樞繞組， ，在繞組以?xún)?nèi)是呈平面環(huán)狀整齊排列的換向片。圖 2-1-3 所示的是放在外轉(zhuǎn)子內(nèi)的間隔排列著 10 塊磁鋼的定子，在中間的轂板上開(kāi)有兩個(gè)孔，電刷的刷握就設(shè)在孔的背側(cè)，電刷帶著導(dǎo)線(xiàn)被彈簧從刷握中彈出。圖 2-1-3有刷電機(jī)的定子軸端套有一個(gè)螺母，其作用是防止在加工中損傷軸上的螺紋。把電刷整理好裝入刷握中，然后將這一端送進(jìn)圖 2-3-3 所示的孔中，電刷就可以接觸換向器平面，借助彈簧的彈力對(duì)換向器壓緊，而磁鋼正好進(jìn)入外轉(zhuǎn)子繞組中，只留一個(gè)很小的環(huán)形氣隙。這個(gè)環(huán)形氣隙的直徑越大，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也越大。由于有刷電機(jī)在設(shè)計(jì)中的改進(jìn)，無(wú)須齒輪減速，可實(shí)現(xiàn)低噪聲、低成本。目前很多低價(jià)位的電動(dòng)自行車(chē)廣泛采用了這種電機(jī)。但這種電機(jī)扭矩小，載重負(fù)荷小，爬坡能力不佳，使用時(shí)耗電較多，仍然采用機(jī)械式的電刷換相器，電機(jī)壽命問(wèn)題尚未得到解決，因此中高檔電動(dòng)自行車(chē)均未采用這種電機(jī)本次所選用的電機(jī)額定轉(zhuǎn)速還是比較快的有 3000RMB，但問(wèn)題是發(fā)熱量比較大，而且聲音也比較響。我們分析其原因可能是一、線(xiàn)圈有電阻，電流流過(guò)損耗功率；二、鐵芯的磁場(chǎng)有“ 磁滯回線(xiàn) ”，電能轉(zhuǎn)變的磁能有一部分繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芰?；三、鐵芯還有渦流，電能轉(zhuǎn)變的磁能有一部分又變成電流進(jìn)而又變成熱能；四、機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件之間有摩擦，電能轉(zhuǎn)變的動(dòng)能有一部分繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芰恕ｋ姶旁肼暿滓怯蓺庀洞艌?chǎng)效果于定子鐵芯的徑向重量所發(fā)生的。它經(jīng)過(guò)磁軛向別傳播，使定子鐵芯發(fā)生振動(dòng)變形。其次是氣隙磁場(chǎng)的切向重量，它與電磁轉(zhuǎn)矩相反，使鐵芯齒部分變形振動(dòng)。當(dāng)徑向電磁力波與定子的固有頻率接近時(shí)，就會(huì)惹起共振，使振動(dòng)與噪聲大大加強(qiáng)，甚至危及電機(jī)的使用壽命。9依據(jù)電機(jī)噪聲發(fā)生的分歧方法,大致可把其噪聲分為三大類(lèi) :①電磁噪聲；②機(jī)械噪聲；③空氣動(dòng)力噪聲。根據(jù)電磁噪聲的成因，我們可采用下列辦法降低電磁噪聲。⑴盡量采用正弦繞組，削減諧波成份；⑵選擇恰當(dāng)?shù)臍庀洞琶埽辉撎?，但過(guò)低又會(huì)影響資料的應(yīng)用率；⑶選擇適宜的槽共同，防止呈現(xiàn)低次力波；⑷采用轉(zhuǎn)子斜槽，斜一個(gè)定子槽距；⑸定、轉(zhuǎn)子磁路對(duì)稱(chēng)平均，迭壓嚴(yán)密；⑹定、轉(zhuǎn)子加工與裝配，應(yīng)留意它們的圓度與同軸度；本次所選用電機(jī)及參數(shù)如下 2-1-4 圖所示10圖 2-1-42.2電池的選擇鋰電池的工作原理：鋰離子電池電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理鋰離子電池電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理鋰離子電池電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理鋰離子電池電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理 一個(gè)鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、電解液及隔膜組成，外加正負(fù)極引線(xiàn)，安全閥，PTC（正溫度控制端子） ，電池殼等。雖然鋰離子電池種類(lèi)繁多，但其工作原理大致相同。充電時(shí)，鋰離子從正極材料中脫嵌，經(jīng)過(guò)隔膜和電解液，嵌入到負(fù)極材料中，放電以相反過(guò)程進(jìn)行。以典型的液態(tài)鋰離子為例，當(dāng)以石墨為負(fù)極材料，以 LiCoO2 為正極材料時(shí)，其充放電原理為： ? 正極反應(yīng)：LiCoO2== Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- ? 負(fù)極反應(yīng)：6C + xLi+ + xe- == LixC6 ? 電池總反應(yīng)： LiCoO2 + 6C ==Li1-xCoO2 + LixC6 ? 放電時(shí)發(fā)生上述反應(yīng)的逆反應(yīng)。 充電時(shí)， Li+從 LiCoO2 中發(fā)生脫嵌，釋放一個(gè)電子，C3+被氧化為 C4 +，與此同時(shí)，Li+經(jīng)過(guò)隔膜和電解液遷移到負(fù)極石墨表面，進(jìn)而插入到石墨結(jié)構(gòu)中，石墨結(jié)構(gòu)同時(shí)得到一個(gè)電子，形成鋰—碳層間化合物 LixC6，放電時(shí)過(guò)程則相反，Li+從石墨結(jié)構(gòu)脫插，嵌入到正極 LiCoO2 中。鋰電池的正確使用方法：可隨用隨充。忌過(guò)度放電。待設(shè)備提示“電量不足”就應(yīng)該充電；到設(shè)備都自動(dòng)關(guān)機(jī)了才充電，電池已經(jīng)過(guò)度放電。這會(huì)影響電池壽命。忌過(guò)度充電。充電器發(fā)出充滿(mǎn)指示，就應(yīng)該拔下充電器?，F(xiàn)在的充電器一般都有充滿(mǎn)自停的設(shè)計(jì)，短時(shí)間不從充電器取下電池倒也無(wú)妨，但長(zhǎng)久把電池留在充電器上，到深夜電網(wǎng)電壓升高，本已經(jīng)停止充電的充電器，電壓升高后，又會(huì)繼續(xù)充電，造11成電池過(guò)充電。這會(huì)影響電池壽命。鋰電池長(zhǎng)久不用，要充電到 60%，單獨(dú)存放在陰涼干燥處，并每隔 4、 5 個(gè)月進(jìn)行補(bǔ)充充電。忌電池短路，大電流放電，對(duì)電池壽命不利。我這次所選鋰電池如下圖 2-2-1 所示圖 2-2-1本次所選用的電池額定電壓為 36V 額定電流為 10A 電機(jī)的額定功率為 250W 額定電壓為 36V 算出電機(jī)的額定電流為 6.944A 從而可以算出電池在此電機(jī)工作下的工作時(shí)間為 61.7h。2.3 改造方案的選擇方案一原始自行車(chē)如下圖 2-3-1 所示：12圖 2-3-1A、改裝時(shí)加一個(gè)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速；B、改裝時(shí)增加的直流電源安裝在菒輪擋泥瓦的上方，保險(xiǎn)叉前方的位置（無(wú)保險(xiǎn)叉的指改車(chē)商標(biāo)處的前方） ；C、改裝時(shí)增加的直流電動(dòng)機(jī)及減速部分為一個(gè)整體安裝在中軸之上或之下的位置，安裝在中軸之下時(shí)其形狀尺寸應(yīng)適應(yīng)放置在鏈條主動(dòng)輪和左腳蹬之間的位置，不影響鏈條主動(dòng)輪和左腳蹬的轉(zhuǎn)動(dòng)；D、改裝時(shí)增加一個(gè)與小輪車(chē)鏈條從動(dòng)輪內(nèi)部結(jié)構(gòu)（棘輪構(gòu)造）相同的但外周為齒輪狀的新增從動(dòng)輪，安裝在后輪左側(cè)且與后輪同軸心；E、改裝時(shí)增加一根傳動(dòng)軸用外周加軸承或軸套的方式使其能軸向轉(zhuǎn)動(dòng)的固定自行車(chē)左側(cè)中軸與后軸連結(jié)架的上方或下方位置，一端與電動(dòng)機(jī)減速輸出端連結(jié)，另一端與新增從動(dòng)輪相吻合轉(zhuǎn)動(dòng)；F、改裝時(shí)增加一個(gè)檢測(cè)騎車(chē)人驅(qū)動(dòng)自行車(chē)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度的檢測(cè)輪，該輪與鏈條或鏈條主動(dòng)輪、從動(dòng)輪其中之一相吻合轉(zhuǎn)動(dòng)；G、改裝時(shí)增加的電子調(diào)速器的控制電位器轉(zhuǎn)動(dòng)軸上加裝齒輪，該齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)是經(jīng)檢測(cè)輪，離心裝置、被動(dòng)連桿、恢復(fù)彈簧、調(diào)節(jié)螺桿共同實(shí)現(xiàn)的，并組成一個(gè)相互連結(jié)的整體，安裝在接近鏈條的位置，而利于檢測(cè)輪的受外力轉(zhuǎn)動(dòng)。方案二(1)安裝飛輪第一步，取下后輪如圖 2-3-2，把輪軸向飛輪方向移動(dòng) 0.5cm 或更換較長(zhǎng)的輪軸。13圖 2-3-2第二步取出螺紋圈（即圖所示 2-3-3） ，旋入自行車(chē)原有飛輪，并把減速飛輪和自行車(chē)飛輪用鏈條軸鏈接一起（這里要注意，二個(gè)飛輪應(yīng)同向鏈接） 。第三步套入兩根鏈條（一根為自行車(chē)原有鏈條，一根為電機(jī)鏈條） ，將車(chē)輪裝回車(chē)架。圖 2-3-3第四步調(diào)整踏腳鏈輪，卸下自行車(chē)擋泥板，并拆開(kāi)踏腳軸心，把踏腳整體推至最右邊裝回固緊。（此步驟可省略）第五步歸位固緊。（緊固后，飛輪離自行車(chē)三角支架應(yīng)有 2 毫米左右間距，不要讓飛如圖 2-3-4 輪與車(chē)架間無(wú)空隙）圖 2-3-414(2)安裝電機(jī)： 第一步取出電機(jī)及電機(jī)支架，并把電機(jī)固定在支架上（不要固緊，以便調(diào)整）。 第二步套上鏈條后，電機(jī)機(jī)架直板緊靠自行車(chē)三角支架往右上推，直至鏈條繃緊，用緊固環(huán)和螺絲稍微固緊。注意，緊固環(huán)鉆有螺紋是為方便設(shè)計(jì)的，固緊時(shí)請(qǐng)一定再加螺母和彈墊輔助固緊。圖 2-3-5第三步小心調(diào)整電機(jī)位置，使電機(jī)鏈輪與減速飛輪處在同一平面上。電機(jī)板設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留了較大的螺絲孔，以適應(yīng)不同的車(chē)型，只要仔細(xì)調(diào)整，一般都能調(diào)整到位的。第四步緊固電機(jī)支架及電機(jī)如圖 2-3-5。 3 機(jī)械部分改造步驟3.1 測(cè)繪根據(jù)自行車(chē)后輪部分尺寸我們?cè)O(shè)計(jì)出了 2 塊不同形狀的固定。板如下圖 3-1-1所示15圖 3-1-1163.2 加工3.2.1 加工固定板電火花線(xiàn)切割加工（Wire cut Electrical Discharge Machining，簡(jiǎn)稱(chēng) WEDM），有時(shí)又稱(chēng)線(xiàn)切割。其基本工作原理是利用連續(xù)移動(dòng)的細(xì)金屬絲（稱(chēng)為電極絲）作電極，對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電蝕除金屬、切割成型。它主要用于加工各種形狀復(fù)雜和精密細(xì)小的工件，例如沖裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、樣板、電火花成型加工用的金屬電極，各種微細(xì)孔槽、窄縫、任意曲線(xiàn)等，具有加工余量小、加工精度高、生產(chǎn)周期短、制造成本低等突出優(yōu)點(diǎn)，已在生產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)外的電火花線(xiàn)切割機(jī)床已占電加工機(jī)床總數(shù)的 60％以上。切割步驟將 2 張固定板圖形在切割機(jī)中畫(huà)出來(lái)程序自動(dòng)生成，再用固定銷(xiāo)將板原材料固定在機(jī)床上，注意一定要夾緊，在切割過(guò)程由于切割力支撐板的力度不夠板會(huì)發(fā)生傾斜所以我們用夾子夾住 2 端從而使被切割板固定，根據(jù)所繪圖形切割出固定板。遇到的問(wèn)題：-切割的過(guò)程中由于沒(méi)有用夾具夾牢使板的切割有一點(diǎn)點(diǎn)小的誤差但這對(duì)板的安裝沒(méi)有影響。3.2.2 加工左旋螺紋用如下圖 3-2-2 所示工具在后輪軸端面上用手工制造一段左旋螺紋，早制造的過(guò)程中我遇到了一點(diǎn)點(diǎn)麻煩就是在做螺紋第一道的時(shí)候猶豫工具沒(méi)擺成水平，導(dǎo)致刻螺紋的時(shí)候不是水平的，最終導(dǎo)致齒輪也不夠水平，偏了一點(diǎn)點(diǎn)，但這點(diǎn)偏差對(duì)齒輪的安裝沒(méi)有太大影響。17圖 3-2-23.3 安裝3.3.1 安裝固定板及電機(jī)安裝—：先將電機(jī)安裝在第一塊板上，將后輪拆了，安裝電機(jī)，將如圖 3-1-1-1所示左旋左旋齒輪按照所刻螺紋安裝在后輪軸上盡量使左旋齒輪與鏈條與后輪軸垂直為了使其在工作時(shí)鏈條不至于掉了。圖 3-1-1-1安裝后如下圖 3-1-1-2 所示：18圖 3-1-1-2安裝二：大體與安裝-位置相同，電機(jī)齒輪的位置與一相同不同的是板的位置與板的形狀，所選板為第二塊板，安裝后如下圖 3-1-1-3 模型所示：19圖 3-1-1-33.3.2 安裝電池第一步先用沖擊鉆在保險(xiǎn)桿的前方鉆 2 個(gè) 5 毫米的孔，找來(lái) 2 個(gè)直徑 5mm 的螺絲將電池外殼固定在保險(xiǎn)桿上固定后如圖 3-1-1-4 所示：圖 3-1-1-4203.3.3 接線(xiàn)機(jī)械部分安裝完成了剩下的就是電的部分。按照控制器上的相應(yīng)接線(xiàn)口的電線(xiàn)順序排列，順序安裝。紅線(xiàn)接紅線(xiàn)，黑線(xiàn)接黑線(xiàn)，兩個(gè)相應(yīng)接口的顏色相同的線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)?？刂破魃系妮^粗的兩條藍(lán)紅線(xiàn)接電源。紅線(xiàn)接正極另兩條藍(lán)黃線(xiàn)接電機(jī)。在電池與電機(jī)之間我安裝一個(gè)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)速控制器，用來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。接線(xiàn)后如上圖所示。為了安全起見(jiàn)我們安裝了一個(gè)開(kāi)關(guān)按鈕用來(lái)控制電路的通斷，按鈕及調(diào)速控制器線(xiàn)路如下圖 3-1-1-5 所示：21負(fù)極正極正極負(fù)極 圖 3-1-1-5這樣自行車(chē)改裝就基本完成了。下面 3-1-1-6 是由第一塊固定板建模的圖形：22圖 3-1-1-6實(shí)物完成后整體圖如下圖 3-1-1-7 所示：圖 3-1-1-7第二塊板建模圖形如下圖 3-1-1-8 所示：23圖 3-1-1-8說(shuō)明：由于時(shí)間原因第二塊板實(shí)物沒(méi)做出來(lái)，這邊只能拿建模的圖形進(jìn)行參考?？偨Y(jié)：第—方案安裝后發(fā)現(xiàn)電機(jī)鏈條與自行車(chē)剎車(chē)螺帽相碰到，阻礙電機(jī)與自行車(chē)后輪的傳動(dòng)。我只能調(diào)節(jié)固定板的的位置使其它們不相碰，在調(diào)節(jié)后這一問(wèn)題得到解決。還有就是固定板擋住了自行車(chē)后輪剎車(chē)的調(diào)節(jié)螺絲，影響了剎車(chē)皮與輪間的調(diào)節(jié)，要解決這一問(wèn)題的唯一辦法就是重新做一塊固定板位置和尺寸都必須改變。綜合考慮后我選擇了第二塊板，因此選擇了第二塊板。4 進(jìn)一步改造的設(shè)想和方案由于時(shí)間的原因本次改造的針對(duì)機(jī)械的部分比較多，沒(méi)有完全達(dá)到課題所要求的比例助力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的改造方案，現(xiàn)初步的是完全由電池提供的電力控制電機(jī)，通過(guò)控制器調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。所以在此我提出了一個(gè)方案。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，鑒于各整車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家選用控制器都有自己的技術(shù)指標(biāo)要求，且配套廠(chǎng)家的產(chǎn)品又經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的磨合考驗(yàn)，所以新比例助力系統(tǒng)只是在原控制器的基礎(chǔ)上加上前輪、中軸速度(Tempo)傳感器和控制電子線(xiàn)路板，仍然通過(guò)原控制器控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，市場(chǎng)(Rialto)售價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它比例助力控制器。具體原理是這樣的，為了方便起見(jiàn)，以 0-15km/h 速度 (Tempo)區(qū)間 1:1 比例助力為例說(shuō)明，假設(shè)現(xiàn)車(chē)速為 12km/h，在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下，全電動(dòng)時(shí)整車(chē)平均電流為 4.0A（特別說(shuō)明：現(xiàn)在電動(dòng)車(chē)控制器幾乎都采用脈寬調(diào)制技術(shù)，即 PWM 技術(shù)來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的速度(Tempo)。為闡述方便起見(jiàn)，這里24所說(shuō)的平均電流就相當(dāng)于在一個(gè)周期內(nèi)，與脈寬受調(diào)制的方波能量等效的直流電流的大?。?，其中空載電流為 0.4A，實(shí)際做功電機(jī)電流為 3.6A。在 1：1 助力的情況下，電機(jī)電流應(yīng)為 1.8A，余下 1.8A 電流做功則應(yīng)由人力提供。測(cè)得 0-15km/h 區(qū)間任一瞬時(shí)速度(Tempo)相對(duì)應(yīng)的全電動(dòng)電流值，除去電機(jī)應(yīng)提供的比例，余下的功率就自然由人去匹配供應(yīng)，假如人力達(dá)不到相應(yīng)的功率，速度(Tempo)就會(huì)減小，最后達(dá)到一個(gè)能勻速前進(jìn)(Forward)的平衡狀態(tài)。25結(jié) 論幾 個(gè) 月 的 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 就 快 要 結(jié) 束 了 ， 在 這 段 時(shí) 間 里 ， 我 覺(jué) 得 我 的 專(zhuān) 業(yè) 知 識(shí) 、 查 找資 料和獨(dú)立思考的能力有了一定的提高，也從中學(xué)會(huì)了遇到困難時(shí)應(yīng)當(dāng)如何去解決，這對(duì)我走進(jìn)社會(huì)從事工作有著重要的影響。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅培養(yǎng)了我正確的設(shè)計(jì)思想，同時(shí)鍛煉了我們綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。本文詳細(xì)講述了自行車(chē)改裝的方案及所需要的零部件，并對(duì)一種改造方案進(jìn)行了改造。由于時(shí)間的原因機(jī)械部分改造部分已完成，但電的部分完成的還沒(méi)達(dá)到預(yù)想的效果，還需進(jìn)一步的進(jìn)行改造。相信在答辯的時(shí)候?qū)?huì)有一步全新的靠比例助力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的自行車(chē)展現(xiàn)在老師的面前。