新能源电子教案 4章

第一篇：新能源电子教案 4章

第15讲

第4章：电动汽车电机驱动系统

课前分析：

1.教学内容及时间分配 电机驱动系统概述

2学时

2..教学目的

通过本次教学，让学生掌握电动汽车电机驱动系统的分类；并了解其主要参数。3.教学重难点 重点：电机分类。4.教学方法

本教学环节采用理论讲授的方法。5.板书布置 详见教学内容 教学内容： 0.导入

回顾上一节讲过的内容导入本节新内容。1.电动汽车电机驱动系统的组成与类型 1）电动汽车电机驱动系统的组成

 电机驱动系统是电动汽车的心脏，它由电机、功率转化器、控制器、各种检测传感器和电源（蓄电池）组成，其任务是在驾驶员的控制下，高效率地将蓄电

池的电量转化为车轮的动能，或者将车轮的动能反馈到蓄电池中。2）电动汽车电机驱动系统的类型

 电动汽车电机驱动系统按所选电动机的类型可分为: (1)直流电动机;(2)无刷直流电动机;(3)异步电动机;(4)永磁同步电动机;(5)开关磁阻电动机等。 2.电动机的额定指标

(1)额定功率。额定功率是指额定运行情况下轴端输出的机械功率(W或kW)。(2)额定电压。额定电压是指外加于线端的电源线电压(V)。

(3)额定电流。额定电流是指电动机额定运行(额定电压、额定输出功率)情况下电枢绕组(或定子绕组)的线电流(A)。(4)额定频率。

 额定频率是指电动机额定运行情况下电枢(或定子侧)的频率(Hz)。(5)额定转速。额定转速是指电动机额定运行(额定电压、额定频率、额定输出功率)的情况下，电动机转子的转速(r/min)。 3 电动汽车对电动机的要求

 电动汽车在行驶过程中，经常频繁地启动/停车、加速/减速等，这就要求电动汽车中的电动机比一般工业应用的电动机性能更高，基本要求如下：

(1)电动机的运行特性要满足电动汽车的要求，在恒转矩区，要求低速运行时具有大转矩，以满足电动汽车起动和爬坡的要求；在恒功率区，要求低转矩时具有高的速度，以满足电动汽车在平坦的路面能够高速行驶的要求；

(2)电动机应具有瞬时功率大、带负载启动性能好、过载能力强，加速性能好，使用寿命长的特点；

(3)电动机应在整个运行范围内，具有很高的效率，以提高一次充电的续驶里程；

(4)电动机应能够在汽车减速时实现再生制动，将能量回收并反馈给蓄电池，使得电动汽车具有最佳能量的利用率；

(5)电动机应可靠性好，能够在较恶劣的环境下长期工作； (6)电动机应体积小，重量轻，一般为工业用电动机的1/2~1/3； (7)电动机的结构要简单坚固，适合批量生产，便于使用和维护； (8)价格便宜，从而能够减少整体电动汽车的价格，提高性价比； (9)运行时噪声低，减少污染。 4 电动汽车电机驱动系统的发展趋势

（1）电机的功率密度不断提高，永磁电机应用范围不断扩大。（2）电机的工作转速不断提高，回馈制动的高效区不断拓宽。

（3）电驱动系统的集成化和一体化趋势更加明显。（4）电驱动系统的混合度与电功率比不断增加。

（5）车用电驱动控制系统的集成化和数字化程度不断加大。5.作业及小结

电动汽车电机驱动系统有哪几种？

第16讲

第4章：电动汽车电机驱动系统

课前分析：

1.教学内容及时间分配

直流电动机的分类及结构

1学时 直流电动机的工作原理

1学时

2.教学目的

通过本次教学，能够掌握直流电动机的结构；理解其工作原理。3.教学重难点

重点：直流电动机结构及工作原理。4.教学方法

本教学环节采用理论讲授的方法。5.板书布置 详见教学内容

教学内容： 0.导入

通过回顾上一节课程导入本节课程。1.直流电动机的分类

 直流电动机分为绕组励磁式直流电动机和永磁式直流电动机。在电动汽车所采用的直流电动机中，小功率电动机采用的是永磁式直流电动机，大功率电动机采用的是绕组励磁式直流电动机。

 绕组励磁式直流电动机根据励磁方式的不同，可分为他励式、并励式、串励

式和复励式四种类型。 1）他励式直流电动机

 他励式直流电动机的励磁绕组与电枢绕组无连接关系，而由其它直流电源对励磁绕组供电。因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。永磁直流电动机也可看作他励直流电动机。

 他励直流电动机在运行过程中励磁磁场稳定而且容易控制，容易实现电动汽车的再生制动要求。但当采用永磁激励时，虽然电动机效率高，重量和体积较小，但由于励磁磁场固定，电动机的机械特性不理想，驱动电动机产生不了足够大的输出转矩来满足电动汽车起动和加速时的大转矩要求。 2）并励直流电动机

 并励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组相并联，共用同一电源，性能与他励直流电动机基本相同。并励绕组两端电压就是电枢两端电压，但是励磁绕组用细导线绕成，其匝数很多，因此具有较大的电阻，使得通过它的励磁电流较小。 3）串励直流电动机

 串励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流电源，这种直流电动机的励磁电流就是电枢电流。这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越

好，所以串励直流电动机通常用较粗的导线绕成，它的匝数较少。 4）复励直流电动机

 复励直流电动机有并励和串励两个励磁绕组，电动机的磁通由两个绕组内的励磁电流产生。复励直流电动机的永磁励磁部分采用高磁性材料钕铁硼，运行效率高。由于电动机永磁励磁部分有稳定的磁场，因此用该类电动机构成驱动系统时易实现再生制动功能。同时由于电动机增加了增磁绕组，通过控制励磁绕组的励磁电流或励磁磁场的大小，能克服纯永磁他励直流电动机不能产生足够的输出转矩来满足电动汽车低速或爬坡时的大转矩要求，而电动机的重量或体积比串励电动机的小。2直流电动机的结构

直流电动机由定子与转子两大部分构成，定子和转子之间的间隙称为气隙。3直流电动机的特点

(1)调速性能好。直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。

(2)起动力矩大。可以均匀而经济地实现转速调节，因此，凡是在重负载下起动或要求均匀调节转速的机械，例如大型可逆轧钢机、卷扬机、电力机车、电车等，都可用直流电动机拖动。

(3)控制比较简单。一般用斩波器控制，它具有高效率、控制灵活、重量轻、体积小、响应快等优点。

(4)有易损件。由于存在电刷、换向器等易磨损器件，所以必须进行定期维护或更换。

4直流电动机的工作原理

 直流电动机的工作原理图所示。图中，定子有一对N、S极，电枢绕组的末端分别接到两个换向片上，正、负电刷A和B分别与两个换向片接触。5直流电动机的控制

 直流电动机转速控制方法主要有电枢调压控制、磁场控制和电枢回路电阻控制。电枢调压控制是指通过改变电枢的端电压来控制电动机的转速。这种控制只适合电动机基速以下的转速控制，它可保持电动机的负载转矩不变，电动机转速近似与电枢端电压成比例变化，所以称为恒转矩调速。直流电动机采用电枢调压控制可实现在宽广范围内的连续平滑的速度控制，调速比一般可达1:10，如果与磁场控制配合使用，调速比可达1:30。6.作业及小结

常见的直流电动机有哪几种？

第17讲

第4章：电动汽车电机驱动系统

课前分析：

1.教学内容及时间分配

无刷电动机的分类及结构

1学时 无刷电动机的工作原理

1学时

2.教学目的

通过本次教学，能够掌握无刷电动机的结构；理解其工作原理。3.教学重难点

重点：无刷电动机结构及工作原理。4.教学方法

本教学环节采用理论讲授的方法。5.板书布置 详见教学内容

教学内容： 0.导入

通过回顾上一节课程导入本节课程。1.无刷直流电动机的分类

无刷直流电动机按照工作特性，可以分为具有直流电动机特性的无刷直流电动机和具有交流电动机特性的无刷直流电动机。

具有直流电动机特性的无刷直流电动机，反电动势波形和供电电流波形都是矩形波，所以又称为矩形波同步电动机。这类电动机由直流电源供电，借助位置

传感器来检测主转子的位置，由所检测出的信号去触发相应的电子换相线路以实现无接触式换相。显然，这种无刷直流电动机具有有刷直流电动机的各种运行特性。具有交流电动机特性的无刷直流电动机，反电动势波形和供电电流波形都是正弦波，所以又称为正弦波同步电动机。这类电动机也由直流电源供电，但通过逆变器将直流电变换成交流电，然后去驱动一般的同步电动机。因此，它们具有同步电动机的各种运行特性。2．无刷直流电动机的结构

无刷直流电动机主要由电动机本体、电子换相器和转子位置传感器三部分组成。

(1)电动机本体。无刷直流电动机的电动机本体由定子和转子两部分组成。(2)电子换相器。电子换相器是由功率开关和位置信号处理电路构成，主要用来控制定子各绕组通电的顺序和时间。

(3)位置传感器。位置传感器在无刷直流电动机中起着检测转子磁极位置的作用，为功率开关电路提供正确的换相信息，即将转子磁极的位置信号转换成电信号，经位置信号处理电路处理后控制定子绕组换相。3.无刷直流电动机特点

无刷直流电动机作为电动汽车用电动机，具有以下优点：

(1)外特性好，非常符合电动汽车的负载特性，尤其是具有低速大转矩特性，能够提供大的起动转矩，满足电动汽车的加速要求；

(2)可以在低、中、高宽速度范围内运行，而有刷电动机由于受机械换向的影响，只能在中低速下运行；

(3)效率高，尤其是在轻载车况下，仍能保持较高的效率，这对珍贵的电池能量是很重要的；

(4)过载能力强，比Y系列电动机可提高过载能力2倍以上，满足电动汽车的突起堵转需要；

(5)再生制动效果好，因无刷直流电动机转子具有很高的永久磁场，在汽车下坡或制动时电动机可完全进入发电机状态，给电池充电，同时起到电制动作用，减轻机械刹车负担；

(6)体积小、重量轻、比功率大，可有效地减轻重量、节省空间；(7)无机械换向器，采用全封闭式结构，防止尘土进入电动机内部，可靠性高；

(8)控制系统比异步电动机简单。

缺点是电动机本身比交流电动机复杂，控制器比有刷直流电动机复杂。4 无刷直流电动机的工作原理

无刷直流电动机的工作原理与有刷直流电动机的工作原理基本相同。它是利用电动机转子位置传感器输出信号控制电子换向线路去驱动逆变器的功率开关器件，使电枢绕组依次馈电，从而在定子上产生跳跃式的旋转磁场，拖动电动机转子旋转。同时，随着电动机转子的转动，转子位置传感器又不断送出位置信号，以不断的改变电枢绕组的通电状态，使得在某一磁极下导体中的电流方向保持不变，这样电动机就旋转起来了。5.无刷直流电动机的控制

按照获取转子位置信息的方法划分，无刷直流电动机的控制方法可以分为有位置传感器控制和无位置传感器控制两种。

有位置传感器控制方法是指在无刷直流电动机定子上安装位置传感器来检测转子旋转过程中的位置，将转子磁极的位置信号转换成电信号，为电子换相电路提供正确的换相信息，以此控制电子换相电路中的功率开关管的开关状态，保证电动机各相按顺序导通，在空间形成跳跃式的旋转磁场，驱动永磁转子连续不断地旋转。无刷直流电动机中常用的位置传感器有霍尔元件位置传感器、磁敏晶体管位置传感器、光电式位置传感器等。

无刷直流电动机的无位置传感器控制，无需安装传感器，使用场合广，相对于有位置传感器方法有较大的优势，因此，无刷直流电动机的无位置传感器控制

近年来己成为研究的热点。无刷直流电动机的无位置传感器控制中，不直接使用转子位置传感器，但在电动机运转过程中，仍然需要转子位置信号，以控制电动机换相。因此，如何通过软硬件间接获得可靠的转子位置信号，成为无刷直流电动机无位置传感器控制的关键。为此，国内外的研究人员在这方面作了大量的研究工作，提出了多种转子位置信号检测方法，大多是利用检测定子电压、电流等容易获取的物理量实现转子位置的估算。归纳起来，可以分为反电动势法、电感法、状态观测器法、电动机方程计算法、人工神经网络法等。、磁敏晶体管位置传感器、光电式位置传感器等。6.作业及小结

无刷电机有何优点？

第18讲

第4章：电动汽车电机驱动系统

课前分析：

1.教学内容及时间分配

异步电动机的分类及结构

1学时 异步电动机的工作原理

1学时

2.教学目的

通过本次教学，能够掌握异步电动机的结构；理解其工作原理。3.教学重难点

重点：异步电动机结构及工作原理。4.教学方法

本教学环节采用理论讲授的方法。5.板书布置 详见教学内容

教学内容： 0.导入

通过回顾上一节课程导入本节课程。1.异步电动机的结构

异步电动机主要由静止的定子和旋转的转子两大部分组成，定子和转子之间存在气隙，此外，还有端盖、轴承、机座和风扇等部件。2．异步电动机的特点

异步电动机的基本特点是，转子绕组不需与其他电源相连，其定子电流直接取自交流电力系统；与其它电动机相比，异步电动机的结构简单，制造、使用、维护方便，运行可靠性高，重量轻，成本低。以三相异步电动机为例，与同功率、同转速的直流电动机相比，前者重量只及后者的二分之一，成本仅为三分之一。异步电动机还容易按不同环境条件的要求，派生出各种系列产品。它还具有接近恒速的负载特性，能满足大多数工农业生产机械拖动的要求。

异步电动机的局限性是，它的转速与其旋转磁场的同步转速有固定的转差率，因而调速性能较差，在要求有较宽广的平滑调速范围的使用场合，不如直流电动机经济、方便。此外，异步电动机运行时，从电力系统吸取无功功率以励磁，这会导致电力系统的功率因数变坏。因此，在大功率、低转速场合不如用同步电动机合理。

3.异步电动机的工作原理

当异步电动机的三相定子绕组通入三相交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电动势，电动势的方向由右手定则来确定。由于转子绕组是闭合通路，转子中便有电流产生，电流方向与电动势方向相同，而载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电动机旋转方向与旋转磁场方向相同。4.异步电动机的运行特性

异步电动机的运行特性包括工作特性和机械特性。

异步电动机的工作特性是指电动机在保持额度电压和额定频率不变的情况下，电动机的转速、电磁转矩、定子电流、效率和功率因数随输出功率变化的特性。一般通过负载试验来测取。

异步电动机的机械特性分为自然机械特性和人为机械特性。

在电源电压和电源频率恒定且定、转子回路不接入任何附加设备时的机械特性称为自然机械特性，电源电压、电源频率、电动机极对数、定子或转子回路接入其它附属设备，其中任意一项改变得到的机械特性称为人为机械特性。

由于电源频率不变，所以同步转速点不变，电磁转矩与电源电压的平方成比例变化，但各条曲线的最大转矩点对应的转差率基本保持不变。5.异步电动机的控制

目前对异步电动机的调速控制主要有恒压频比开环控制、转差控制、矢量控制以及直接转矩控制等。

恒压频比开环控制实际上只控制了电动机磁通而没有控制电动机的转矩，采用这样的控制系统对异步电动机来讲根本谈不上控制性能，通常只用于对调速性能要求一般的通用变频器上。

转差控制是根据异步电动机电磁转矩和转差频率的关系来直接控制电动机的转矩的，可以在一定的转差频率范围内、一定程度上通过调节转差来控制电动机的电磁转矩，从而改善调速系统的控制性能，但其控制理论是建立在异步电动机的稳态数学模型基础上的，它适合于电动机转速变化缓慢或者对动态性能要求不高的场合。

1）异步电动机的矢量控制

矢量控制理论采用矢量分析的方法来分析交流电动机内部的电磁过程，是建立在交流电动机的动态数学模型基础上的控制方法。它模仿对直流电动机的控制技术，将交流电动机的定子电流解耦成互相独立的产生磁链的分量和产生转矩的分量。分别控制这两个分量就可以实现对交流电动机的磁链控制和转矩控制的完

全解耦，从而达到理想的动态性能。

2）异步电动机直接转矩控制

直接转矩控制是将电动机输出转矩作为直接控制对象，通过控制定子磁场向量控制电动机转速。它不需要复杂的坐标变换，也不需要依赖转子数学模型，只是通过控制PWM型逆变器的导通和切换方式，控制电动机的瞬时输入电压，改变磁链的旋转速度来控制瞬时转矩，使系统性能对转子参数呈现鲁棒性。并且这种方法被推广到弱磁调速范围。逆变器的PWM采用电压空间向量控制方式，性能优越。但同时不可避免地产生转矩脉动，调速性能降低的问题。该方法对逆变器开关频率提高的限制较大，定子电阻对电动机低速性能也有较大影响，如在低速区，定子电阻变化引起的定子电流和磁链的畸变，以及转矩脉动、死区效应和开关频率等问题。6.作业及小结

简述异步电机的工作原理。

第19讲

第4章：电动汽车电机驱动系统

课前分析：

1.教学内容及时间分配

永磁同步电动机的分类及结构

1学时 永磁同步电动机的工作原理

1学时

2.教学目的

通过本次教学，能够掌握永磁同步电动机的结构；理解其工作原理。3.教学重难点

重点：永磁同步电动机结构及工作原理。4.教学方法

本教学环节采用理论讲授的方法。5.板书布置 详见教学内容

教学内容： 0.导入

通过回顾上一节课程导入本节课程。1.永磁同步电动机的结构

永磁同步电动机分为正弦波驱动电流的永磁同步电动机和方波驱动电流的永磁同步电动机。这里介绍的主要是三相正弦波驱动的永磁同步电动机。永磁同步电动机的结构主要由定子和转子两大部分构成。按照永磁体在转子上位置的不同，永磁同步电动机的磁极结构可分为表面式和内置式二种。

(1)表面式转子磁路结构。表面式转子磁路结构中，永磁体通常呈瓦片形，并位于转子铁心的外表面上，永磁体提供磁通的方向为径向。表面式结构又分为凸出式和嵌入式两种。

(2)内置式转子磁路结构。按永磁体磁化方向与转子旋转方向的相互关系，内置式转子结构又可分为径向式、切向式和混合式三种。2.永磁同步电动机的特点

永磁同步电动机与其它电动机相比，具有以下优点：

(1)用永磁体取代绕线式同步电动机转子中的励磁绕组，从而省去了励磁线圈、滑环和电刷，以电子换向实现无刷运行，结构简单，运行可靠；

(2)永磁同步电动机的转速与电源频率间始终保持准确的同步关系，控制电源频率就能控制电动机的转速；

(3)永磁同步电动机具有较硬的机械特性，对于因负载的变化而引起的电动机转矩的扰动具有较强的承受能力，瞬间最大转矩可以达到额定转矩的三倍以上，适合在负载转矩变化较大的工况下运行；

(4)永磁电动机转子为永久磁铁无需励磁，因此电动机可以在很低的转速下保持同步运行，调速范围宽；

(5)永磁同步电动机与异步电动机相比，不需要无功励磁电流，因而功率因

数高，定子电流和定子铜耗小，效率高；

(6)体积小、重量轻。近些年来随着高性能永磁材料的不断应用，永磁同步电动机的功率密度得到很大提高，比起同容量的异步电动机来，体积和重量都有较大的减少，使其适合应用在许多特殊场合；

(7)结构多样化，应用范围广。永磁同步电动机还存在以下缺点：

(1)由于永磁同步电动机转子为永磁体，无法调节，必须通过加定子直轴去磁电流分量来削弱磁场，这会增大定子的电流，增加电动机的铜耗；

(2)永磁电动机的磁钢价格较高。

由此可见，永磁电动机体积小，重量轻，转动惯量小，功率密度高(可达1kW/kg)，适合电动汽车空间有限的特点；另外，转矩惯量比大，过载能力强，尤其低转速时输出转矩大，适合电动汽车的起动加速。因此，永磁电动机得到国内外电动汽车界的广泛重视，并已在日本得到了普遍应用，日本新研制的电动汽车大都采用永磁电动机驱动。比较典型的是在丰田Prius混联式混合动力轿车上的应用。

3.永磁同步电动机的工作原理与运行特性

1）电枢反应

永磁同步电动机带负载时，气隙磁场是永磁体磁动势和电枢磁动势共同建立的。电枢磁动势对气隙磁场有影响，电枢磁动势的基波对气隙磁场的影响称为电枢反应。电枢反应不仅使气隙磁场波形发生畸变，而且还会产生去磁或增磁作用，因此，气隙磁场将影响永磁同步电动机的运行特性。

对永磁同步电动机进行分析时，需要采用双反应理论，即需要把电枢电流和电枢电动势分解成交轴和直轴两个分量。交轴电枢电流产生交轴电枢电动势，发生交轴电枢反应；直轴电枢电流产生直轴电枢电动势，发生直轴电枢反应。

2）运行特性

永磁同步电动机的运行特性主要是机械特性和工作特性。

永磁同步电动机稳态正常运行时，转速始终保持同步速不变，因此，其机械特性为平行于横轴的直线，调节电源频率来调节电动机转速时，转速将严格地与频率成正比例变化。永磁同步电动机的工作特性是指当电源电压恒定时，电动机的输入功率、电枢电流、效率、功率因数等随输出功率变化的关系。4.永磁同步电动机的控制

1）恒压频比开环控制(VVVF)VVVF的控制变量为电动机的外部变量即电压和频率。控制系统将参考电压和频率输入到实现控制策略的调制器中，最后由逆变器产生一个交变的正弦电压施

加在电动机的定子绕组上，使之运行在指定的电压和参考频率下。按照这种控制策略进行控制，使供电电压的基波幅值随着速度指令成比例的线性增长，从而保持定子磁通的近似恒定。VVVF控制策略简单，易于实现，转速通过电源频率进行控制，不存在异步电动机的转差和转差补偿问题。但同时，由于系统中不引入速度、位置等反馈信号，因此无法实时捕捉电动机状态，致使无法精确控制电磁转矩；在突加负载或者速度指令时，容易发生失步现象；也没有快速的动态响应特性。因此，恒压频比开环控制控制电动机磁通而没有控制电动机的转矩，控制性能差。通常只用于对调速性能要求一般的通用变频器上。

2）矢量控制

矢量控制理论的基本思想为；以转子磁链旋转空间矢量为参考坐标，将定子电流分解为相互正交的两个分量，一个与磁链同方向，代表定子电流励磁分量，另一个与磁链方向正交，代表定子电流转矩分量，分别对其进行控制，获得与直流电动机一样良好的动态特性。因其控制结构简单，控制软件实现较容易，已被广泛应用到调速系统中。

永磁同步电动机矢量控制策略与异步电动机矢量控制策略有些不同。由于永磁同步电动机转速和电源频率严格同步，其转子转速等于旋转磁场转速，转差恒等于零，没有转差功率，控制效果受转子参数影响小。因此，在永磁同步电动机

上更容易实现矢量控制。

3）智能控制

为了提高永磁同步电动机的控制性能和控制精度，模糊控制、神经网络控制等开始应用于同步电动机的控制。

采用智能控制方法的永磁同步电机控制系统，在多环控制结构中，智能控制器处于最外环充当速度控制器，而内环电流控制、转矩控制仍采用PI控制、直接转矩控制这些方法，这主要是因为外环是决定系统的根本因素，而内环主要的作用是改造对象特性以利于外环的控制，各种扰动给内环带来的误差可以由外环控制或抑制。6.作业与小结

永磁电机的控制方式有哪些？

第20讲

第4章：电动汽车电机驱动系统

课前分析：

1.教学内容及时间分配

轮毂电机的分类及结构

1学时 轮毂电机的工作原理及关键技术

1学时

2.教学目的

通过本次教学，能够掌握轮毂电机的结构；理解其工作原理。3.教学重难点

重点：轮毂电机结构及工作原理。4.教学方法

本教学环节采用理论讲授的方法。5.板书布置 详见教学内容

教学内容： 0.导入

通过回顾上一节课程导入本节课程。1.轮毂电机的结构

轮毂电机驱动系统通常由电动机、减速机构、制动器与散热系统等组成。轮毂电机驱动系统根据电机的转子型式主要分成两种结构形式：内转子型和外转子型。

2.轮毂电机应用类型

轮毂电机系统的驱动电机按照电机磁场的类型分为轴向磁场和径向磁场两种类型。轴向磁通电机的结构更利于热量散发，并且它的定子可以不需要铁心；径向磁通电机定转子之间受力比较均衡，磁路由硅钢片叠压得到，技术更简单成熟。

轮毂电机的电机类型主要分为永磁、感应、开关磁阻式。其特点如下：（1）无刷永磁同步电机可采用圆柱形径向磁场结构或盘式轴向磁场结构，具有较高的功率密度和效率以及宽广的调速范围，发展前景十分广阔，已在国内外多种电动汽车中获得应用；

（2）感应（异步）电机结构简单、坚固耐用、成本低廉、运行可靠，转矩脉动小，噪声低，不需要位置传感器，转速极限高；缺点是驱动电路复杂，成本高，相对永磁电机而言，异步电机效率和功率密度偏低；

（3）开关磁阻式电机具有结构简单，制造成本低廉，转速/转矩特性好等特点，适用于电动汽车驱动；缺点是设计和控制非常困难和精细，运行噪声大。3.轮毂电机驱动方式

轮毂电机的驱动方式可以分为直接驱动和减速驱动两种基本形式。直接驱动方式采用低速外转子电动机，轮毂电机与车轮组成一个完整部件总成，电机布置在车轮内部，直接驱动车轮带动汽车行驶。其主要优点是电机体积

小，质量轻，成本低，系统传动效率高，结构紧凑，既有利于整车结构布置和车身设计，也便于改型设计。

减速驱动方式采用高速内转子电动机，适合现代高性能电动汽车的运行要求。这种电动轮采用高速内转子电动机，其目的是为了获得较高的功率。减速机构布置在电动机和车轮之间，起减速和增矩的作用，保证电动汽车在低速时能够获得足够大的转矩。4.轮毂电机驱动系统的特点

轮毂电机驱动系统作为一种新兴的电机驱动形式，其布置非常灵活，可以根据汽车驱动方式分别布置在电动汽车的两前轮、两后轮或四个车轮的轮毂中。和其它驱动形式的电动汽车相比，轮毂电机驱动式电动汽车在动力源配置、底盘结构等方面有其独特的技术特征和优势，具体体现在以下几个方面：

（1）动力控制由硬连接改为软连接型式。通过电子线控技术，实现各电动轮从零到最大速度的无级变速和各电动轮间的差速要求，从而省略了传统汽车所需的机械式操纵换档装置、离合器、变速器、传动轴和机械差速器等，使驱动系统和整车结构简洁，有效可利用空间大，传动效率提高。

（2）各电动轮的驱动力直接独立可控，使其动力学控制更为灵活、方便；能合理控制各电动轮的驱动力，从而提高恶劣路面条件下的行驶性能。

（3）容易实现各电动轮的电气制动、机电复合制动和制动能量回馈，还能对整车能源的高效利用，实施最优化控制和管理，节约能源。

（4）底架结构大为简化，使整车总布置和车身造型设计的自由度增加，若能将底架承载功能与车身功能分离，则可实现相同底盘不同车身造型的产品多样化和系列化，从而缩短新车型的开发周期，降低开发成本。

（5）若在采用轮毂电机驱动系统的四轮电动汽车上导入线控四轮转向技术，实现车辆转向行驶高性能化，可有效减小转向半径，甚至实现零转向半径，大大增加了转向灵便性。

5.轮毂电机驱动系统的关键技术

（1）轮毂电机系统集驱动、制动、承载等多种功能于一体，优化设计难度大；

（2）车轮内部空间有限，对电机功率密度性能要求高，设计难度大；（3）电机与车轮集成导致非簧载质量较大，恶化悬架隔振性能，影响不平路面行驶条件下的汽车操控性和安全性。同时，轮毂电机将承受很大的路面冲击载荷，电机抗振要求苛刻；

（4）汽车大负荷低速爬长坡工况下容易出现冷却不足导致的轮毂电机过热烧毁问题，电机的散热和强制冷却问题需要重视；

（5）车轮部位水和污物等容易集存，导致电机的腐蚀破坏，寿命可靠性受影响；

（6）轮毂电机运行转矩的波动可能会引起汽车轮胎、悬架以及转向系统的振动和噪声，以及其他整车声振问题。6.作业及小结

轮毂电机有何特点？

第二篇：新能源电子教案 5-6章

第21讲

第5章：电动汽车能量管理与回收系统

课前分析：

1.教学内容及时间分配

电池管理系统

0.5学时 纯电动及混合动力汽车电池管理系统

1.5学时

2..教学目的

通过本次教学，让学生掌握电动汽车电池管理系统的分类；并了解纯电动及混合动力汽车电池管理系统。3.教学重难点

重点：电池管理系统。4.教学方法

本教学环节采用理论讲授的方法。5.板书布置 详见教学内容 教学内容： 0.导入

回顾上一节讲过的内容导入本节新内容。1.电动汽车能量管理系统

 能量管理系统在电动汽车中非常重要，它由硬件系统和软件系统组成，如图所示。能量管理系统具有从电动汽车各子系统采集运行数据，控制完成电池的充电、显示蓄电池的荷电状态(SOC)、预测剩余行驶里程、监控电池的状态、调节

车内温度、调节车灯亮度以及回收再生制动能量为蓄电池充电等功能。能量管理系统中最主要的是电池管理系统。

2.电池管理系统的功能

 电池管理系统是集监测、控制与管理为一体的复杂的电气测控系统，也是电动汽车商品化、实用化的关键。电池管理的核心问题就是SOC的预估问题，电动汽车电池操作窗SOC的合理范围是30~70%，这对保证电池寿命和整体的能量效率至关重要。

 典型的电池管理系统应具备如下功能：

（1）实时采集电池系统运行状态参数。实时采集电动汽车蓄电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流以及电池组总电压等。由于电池组中的每块电池在使用中的性能和状态不一致，因而对每块电池的电压、电流和温度数据都要进行监测。

（2）确定电池的SOC。准确估测动力电池组的SOC，从而随时预报电动汽车储能电池还剩余多少能量或储能电池的SOC，使电池的SOC值控制在30%~70%的工作范围。

（3）故障诊断与报警。当蓄电池电量或能量过低需要充电时，及时报警，以防止电池过放电而损害电池的使用寿命；当电池组的温度过高，非正常工作时，及时报警，以保证蓄电池正常工作。

（4）电池组的热平衡管理。电池热管理系统是电池管理系统的有机组成部分，其功能是通过风扇等冷却系统和热电阻加热装置使电池温度处于正常工作温度范围内。

（5）一致性补偿。当电池之间有差异时，有一定措施进行补偿，保证电池组表现能力更强，并有一定的手段来显示性能不良的电池位置，以便修理替换。一般采用充电补偿功能。设计有旁路分流电路，以保证每个单体都可以充满电，这样可以减缓电池老化的进度，延长电池的使用寿命。

（6）通过总线实现各检测模块和中央处理单元的通讯。在电动汽车上实现电池管理的难点和关键在于如何根据采集的每块电池的电压、温度和充放电电流的历史数据，建立确定每块电池剩余能量的较精确的数学模型，即准确估计电动汽车蓄电池的SOC状态。3.纯电动汽车能量管理系统

（1）纯电动汽车能量管理系统的组成

 纯电动汽车能源管理系统主要由电池输入控制器、车辆运行状态参数、车辆操纵状态、能源管理系统ECU、电池输出控制器、电机发电机系统控制等组成。

（2）电池荷(充)电状态指示器

 电池荷(充)电状态指示器是能源管理系统的一个重要组成。电动汽车蓄电池中储存有多少电能，还能行驶多少里程，是电动汽车行驶中必须知道的重要参数。与燃油汽车的油量表类似的仪表就是电池荷(充)电状态指示器，它是能源管理系统的一个重要装置。因此，在电动汽车中装备满足这一需求的仪表即电池荷(充)电状态指示器。

 电池管理系统是能源管理系统的一个子系统。蓄电池管理系统主要任务是保持电动汽车蓄电池性能良好，并优化各蓄电池的电性能和保存、显示测试数据等。 目前，主要是根据实际情况，确定具体纯电动汽车的电池管理系统的功能和形式。电池管理系统包括硬件系统的设计和软件系统的设计。

4.混合动力电动汽车能量管理系统

 1）混联式混合动力电动汽车的能量管理策略

 混联式混合动力电动汽车由于其特有的传动系统结构，如采用行星齿轮传动，除了采用瞬时优化能量管理策略、全局优化能量管理策略和模糊能量管理策略(与并联式混合动力汽车能量管理策略原理类似)以外，还有一些特有的能量管理策略：

(1)发动机恒定工作点策略。由于采用了行星齿轮机构，发动机转速可以独立于车速变化，这样使发动机工作在最优工作点，提供恒定的转矩输出，而剩余的转矩则由电动机提供。这样电动机来负责动态部分，避免了发动机动态调节带来的损失，而且与发动机相比，电动机的控制也更为灵敏，易于实现。(2)发动机最优工作曲线策略。发动机工作在万有特性图中最佳油耗线上，只有当发电机电流需求超出电池的接受能力或者当电动机驱动电流需求超出电动机或电池的允许限制时，才调整发动机的工作点。 2）并联式混合动力电动汽车的工作模式

 并联式混合动力电动汽车主要蕴含以下工作模式：

(1)纯电动模式。当混合动力电动汽车处于起步、低速等轻载工况且动力电池的电量充足时，若以发动机作为动力源，则发动机燃油效率较低，并且排放性能很差。因此，关闭发动机，由动力电池提供能量并以电机驱动车辆。但当动力电池的电量较低时，为保护电池，应当切换到行车充电模式。

(2)纯发动机模式。在车辆高速行驶等中等负荷时，车辆克服路面阻力运行所需的动力较小，一般情况下主要由发动机提供动力。此时，发动机可工作于高效区域，燃油效率较高。

(3)混合驱动模式。在加速或爬坡等大负荷情况下，当车辆行驶所需的动力超过发动机工作范围或高效区时，由电机提供辅助动力同发动机一同驱动车辆。若此时动力电池的剩余电量较低，则转换到纯发动机模式。

(4)行车充电模式。在车辆正常行驶等中低负荷时，若动力电池的剩余电量较低，发动机除了要提供驱动车辆所需的动力外，还要提供额外的功率通过电机发电以转换成电能给动力电池充电。

(5)再生制动模式。当混合动力电动汽车减速/制动时，发动机不工作，电机尽可能多地回收再生制动能量，剩余部分由机械制动器消耗。

(6)怠速/停车模式。在怠速/停车模式中，通常关闭发动机和电动机，但当动力电池剩余电量较低时，需要开启发动机和电机，控制发动机工作于高效区并拖动电机为动力电池充电。

5.作业及小结

并联式混合动力电动汽车主要蕴含几种工作模式？

第22讲

第5章：电动汽车能量管理与回收系统

课前分析：

1.教学内容及时间分配

再制动能量回收系统

0.5学时 再制动能量回收的方法和类型

1.5学时

2.教学目的

通过本次教学，能够掌握再制动能量回收的方法和类型；理解其工作原理。3.教学重难点

重点：再制动能量回收系统工作原理。4.教学方法

本教学环节采用理论讲授的方法。5.板书布置 详见教学内容

教学内容： 0.导入

通过回顾上一节课程导入本节课程。1.电动汽车再生制动能量回收系统

 再生制动是指电动汽车在减速制动(刹车或者下坡)时将汽车的部分动能转化为电能，转化的电能储存在储存装置中，如各种蓄电池、超级电容和超高速飞轮，最终增加电动汽车的续驶里程。如果储能器已经被完全充满，再生制动就不能实现，所需的制动力就只能由常规的制动系统提供。

2.制动能量回收的方法和类型

 制动能量回收的基本原理是先将汽车制动或减速时的一部分机械能（动能）经再生系统转换（或转移）为其它形式的能量（旋转动能、液压能、化学能等），并储存在储能器中，同时产生一定的负荷阻力使汽车减速制动；当汽车再次启动或加速时，再生系统又将储存在储能器中的能量再转换为汽车行驶所需要的动能（驱动力）。

 1）制动能量回收方法

 根据储能机理不同，电动汽车制动能量回收的方法也不同，主要有3种，即飞轮储能、液压储能和电化学储能。

 飞轮储能是利用高速旋转的飞轮来储存和释放能量，能量转换过程如图所示。当汽车制动或减速时，先将汽车在制动或减速过程中的动能转换成飞轮高速旋转的动能；当汽车再次启动或加速时，高速旋转的飞轮又将存储的动能通过传动装置转化为汽车行驶的驱动力。

 液压储能是先将汽车在制动或减速过程中的动能转换成液压能，并将液压能储存在液压蓄能器中；当汽车再次启动或加速时，储能系统又将蓄能器中的液压能以机械能的形式反作用于汽车，以增加汽车的驱动力。

 电化学储能先将汽车在制动或减速过程中的动能，通过发电机转化为电能并以化学能的形式储存在储能器中；当汽车再次启动或加速时，再将储能器中的化学能通过电动机转化为汽车行驶的动能。储能器可采用蓄电池或超级电容，由发电机/电动机实现机械能和电能之间的转换。系统还包括一个控制单元，用来控制蓄电池或超级电容的充放电状态，并保证蓄电池的剩余电量在规定的范围内。

2）制动能量回收系统的类型

 制动能量回收系统的类型因储能方法不同而不同，主要有电能式、动能式和液压式。

 电能式主要由发电机、电动机和蓄电池或超级电容组成，一般在电动汽车上使用；动能式主要由飞轮、无级变速器构成，一般在公交汽车上使用；液压式主要由液压泵/液压马达、蓄能器组成，一般在工程机械或大型车辆上使用。 在电动汽车上采取制动能量回收方法，有如下作用：

(1)在目前电动汽车的储能元件没有大的突破与发展的实际情况下，制动能量回收装置可以提高电动汽车的能量利用率，延长电动汽车的行驶里程；

(2)电制动与传统主动相结合，可以减轻传统制动器的磨损，增长其使用周期，达到降低成本的目的；

(3)可以减少汽车制动器在制动，尤其是缓速下长坡以及滑行过程中产生的热量，降低汽车制动器的热衰退，提高汽车的安全性和可靠性。

 再生制动系统的结构由驱动轮、主减速器、变速器、电动机、AC/DC转换器、DC/DC转换器、能量储存系统以及控制器组成。 ①Eco-Vehicle制动控制系统

 Eco-Vehicle是日本开发的一款电动车，该车制动系统使用了传统制动系统不具有的制动压力控制阀单元，控制单元安装在主缸和前后制动器之间的液压回路中，同时压力控制阀还包括主缸压力传感器和两个由制动控制器控制的电磁调节器。

 ②本田EV Plus制动控制系统

本田EV Plus的制动控制系统与传统的液压（气压）制动系统有所区别，它使用电动真空泵给制动助力器提供动力源；制动过程中将回收能量传递到动力电池中。

 ③丰田Prius制动控制系统

 丰田Prius是丰田汽车公司研制的一款混合动力轿车，它的制动系统包括能量回收制动和液压制动，能量回收制动由整车ECU控制，液压制动则是由制动控制器控制。

 ④再生—液压混合制动系统

 它只在前轮上进行制动能量回收，前轮上的总制动力矩大小等于电机产生的再生制动力矩与机械制动系统产生的摩擦制动力矩的和。

6.作业及小结

电动汽车上采取制动能量回收方法有何作用？

第23讲

第6章：电动汽车充电技术

课前分析：

1.教学内容及时间分配

电动汽车充电装置

0.5学时 电动汽车充电方法和方式

1.5学时

2.教学目的

通过本次教学，能够掌握电动汽车充电装置的组成；并掌握各种充电方法和充电方式。

3.教学重难点

重点：充电方法和充电方式 4.教学方法

本教学环节采用理论讲授的方法。5.板书布置 详见教学内容 教学内容： 0.导入

通过回顾上一节课程导入本节课程。1.电动汽车充电装置

电动汽车产业能否得到快速发展，充电技术是关键因素之一。智能、快速的充电方式成为电动汽车充电技术发展的趋势。

蓄电池充电装置是电动汽车不可缺少的系统之一，它的功能是将电网的电能转化为电动车车载蓄电池的电能。

2.电动汽车对充电装置的要求

（1）安全性。电动汽车充电时，要确保人员的人身安全和蓄电池组的安全。（2）使用方便。充电装置应具有较高的智能性，不需要操作人员过多干预充电过程。

（3）成本经济。成本经济、价格低廉的充电设备有助于降低整个电动汽车的成本，提高运行效益，促进电动汽车的商业化推广。

（4）效率高。高效率是对现代充电装置最重要的要求之一，效率的高低对整个电动汽车的能量效率具有重大影响。

（5）对供电电源污染要小。采用电力电子技术的充电设备是一种高度非线性的设备，会对供电网及其它用电设备产生有害的谐波污染，而且由于充电设备功率因数低，在充电系统负载增加时，对其供电网的影响也不容忽视。3.电动汽车充电装置的类型

电动汽车充电装置的分类有不同的方法。总体上可分为车载充电装置和非车载充电装置。

车载充电装置是指安装在电动汽车上的采用地面交流电网或车载电源对电池组进行充电的装置。包括车载充电机、车载充电发电机组和运行能量回收充电装置。它将一根带插头的交流动力电缆线直接插到电动汽车的插座中给电动汽车充电。车载充电装置通常使用结构简单、控制方便的接触式充电器，也可以是感应充电器。它完全按照车载蓄电池的种类进行设计，针对性较强。

非车载充电装置，即地面充电装置，主要包括专用充电机、专用充电站、通用充电机、公共场所用充电站等。它可以满足各种电池的各种充电方式。通常非车载充电器的功率、体积和重量均比较大，以便能够适应各种充电方式。

另外，根据对电动汽车蓄电池充电时的能量装换的方式不同，充电装置可以分为接触式和感应式。

随着电力电子技术和变流控制技术的飞速发展，高精度可控变流技术的成熟和普及，分阶段恒流充电模式已经基本被充电电流和充电电压连续变化的恒压限流充电模式取代。直到目前，主导充电工艺的还是恒压限流充电模式。接触式充电的最大问题在于安全性和通用性，为了使它满足严格的安全充电标准，必须在电路上采用许多措施使充电设备能够在各种环境下安全充电。恒压限流充电和分阶段恒流充电均属于接触式充电技术。

近年来，新型的电动汽车感应充电技术发展很快。感应充电器是利用高频交流磁场的变压器原理，将电能从离车的原方感应到车载的副方，以达到给蓄电池充电的目的。感应充电的最大优点是安全，这是因为充电器与电动汽车之间并无直接的点接触，使得即使电动汽车在恶劣的气候下，如雨雪天，进行充电也无触电的危险。4.电动汽车充电方法

电动汽车蓄电池充电方法主要有恒（定）流充电、恒（定）压充电和脉冲快速充电，可根据具体情况选择一种充电方法或几种方法的组合方法，现代智能型蓄电池充电器可设置不同的充电方法。

1)恒流充电

恒流充电是指充电过程中使充电电流保持不变的方法。恒流充电具有较大的适应性，容易将蓄电池完全充足，有益于延长蓄电池的寿命。缺点是在充电过程中，需要根据逐渐升高的蓄电池电动势调节充电电压，以保持电流不变，充电时间也较长。

恒流充电是一种标准的充电方法，有如下4种充电方法：

（1）涓流充电，即维持电池的满充电状态，恰好能抵消电池自放电的一种充电方法，其充电电率对满充电的电池长期充电无害，但对完全放电的电池充电，电流太小。

（2）最小电流充电，是指在能使深度放电的电池有效恢复电池容量的前提下，把充电电流尽可能地调整到最小的方法。

（3）标准充电，即采用标准速率充电，充电时间为14h。

（4）高速率（快速）充电，即在3h内就给蓄电池充满电的方法，这种充电方法需要自动控制电路保护电池不损坏。

2)恒压充电

恒压充电是指充电过程中保持充电电压不变的充电方法，充电电流随蓄电池电动势的升高而减小。合理的充电电压，应在蓄电池即将充足时使其充电电流趋于0。如果电压过高会造成充电初期充电电流过大和过充电，如果电压过低则会使蓄电池充电不足。充电初期若充电电流过大，则应适当调低充电电压，待蓄电池电动势升高后再将充电电压调整到规定值。

恒压充电的优点是充电时间短，充电过程无需调整电压，较适合于补充充电。缺点是不容易将蓄电池完全充足，充电初期大电流对极板会有不利影响。

3)脉冲充电

脉冲充电是先用脉冲电流对电池充电，然后让电池短时间、大脉冲放电，在整个充电过程中使电池反复充、放电。5.电动汽车充电方式

电动汽车充电方式主要有常规充电方式、快速充电方式、无线充电方式、更

换电池充电方式和移动式充电方式。

1)常规充电方式

常规充电方式采用恒压、恒流的传统充电方式对电动汽车进行充电。车载充电机是纯电动轿车的一种最基本的充电设备。

小型充电站是电动汽车的一种最重要的充电方式，如图所示，充电机设置在街边、超市、办公楼、停车场等处。采用常规充电电流充电。

2)快速充电方式

快速充电方式以150～400A的高充电电流在短时间内为蓄电池充电，其目的是在短时间内给电动汽车充满电，充电时间应该与燃油车的加油时间接近。大型充电站（机）多采用这种充电方式。

3.)无线充电方式

电动汽车无线充电方式是近几年国外的研究成果，其原理就像在车里使用的移动电话，将电能转换成一种符合现行技术标准要求的特殊的激光或微波束，在汽车顶上安装一个专用天线接收即可。有了无线充电技术，公路上行驶的电动汽车或双能源汽车可通过安装在电线杆或其它高层建筑上的发射器快速补充电能。电费将从汽车上安装的预付卡中扣除。

4)更换电池充电方式

除了以上几种充电方式外，还可以采用更换电池组的方式，即在蓄电池电量耗尽时，用充满电的电池组更换已经耗尽的电池组。电动汽车用户把车停在一个特定的区域，然后用更换电池组的机器将耗尽的蓄电池取下，换上已充满电的电池组。由于电池更换过程包括机械更换和蓄电池充电，因此有时也称它为机械“加油”或机械充电。电池更换站同时具备正常充电站和快速充电站的优点，也就是

说可以用低谷电给蓄电池充电，同时又能在很短的时间内完成“加油”过程。通过使用机械设备，整个电池更换过程可以在10min内完成，与现有的燃油车加油时间大致相当。

5)移动式充电方式

对电动汽车蓄电池而言，最理想的情况是汽车在路上巡航时充电，即所谓的移动式充电(MAC)。这样，电动汽车用户就没有必要去寻找充电站、停放车辆并花费时间去充电了。MAC系统埋设在一段路面之下，即充电区，不需要额外的空间。

接触式和感应式的MAC系统都可实施。对接触式的MAC系统而言，需要在车体的底部装一个接触拱，通过与嵌在路面上的充电元件相接触，接触拱便可获得瞬时高电流。当电动汽车巡航通过MAC区时，其充电过程为脉冲充电。对于感应式的MAC系统，车载式接触拱由感应线圈所取代，嵌在路面上的充电元件由可产生强磁场的高电流绕组所取代。很明显，由于机械损耗和接触拱的安装位置等因素的影响，接触式的MAC对人们的吸引力不大。6.作业及小结

电动汽车对充电装置的要求有哪些？

第24讲

第6章：电动汽车充电技术

课前分析：

1.教学内容及时间分配

充电机类型及技术要求

1.5学时 充电机实例分析

0.5学时

2.教学目的

通过本次教学，能够掌握充电机的类型结构及其技术要求；了解充电机的实例分析。

3.教学重难点

重点：充电机类型及技术要求。4.教学方法

本教学环节采用理论讲授的方法。5.板书布置 详见教学内容 教学内容： 0.导入

通过回顾上一节课程导入本节课程。1.电动汽车充电机

充电机是电动汽车充电装置最主要的设备，它的性能好坏直接影响电动汽车的充电效果。本节参照电动汽车有关标准，介绍电动汽车用锂离子电池充电的充电机。

2.电动汽车充电机类型

根据安装位置不同，可以分为车载充电机和地面充电机；根据输入电源不同，可以分为单相充电机和多相充电机；根据连接方式不同，可以分为传导式充电机和感应式充电机；根据功能不同，可以分为普通充电机和多功能充电机。

车载充电机是安装在电动汽车上，通过插头和电缆与交流插座连接，因此也称为交流充电机。车载充电机的优点是在蓄电池需要充电的任何时候，只要有可用的供电插座，就可以进行充电。缺点是受车上空间的限制，因而功率处理能力有限，只能提供小电流慢速充电，充电时间较长。

地面充电机一般安装在固定的地点，已事先做好输入电源的连接工作，直流输出端与需要充电的电动汽车相连接，所以也称为直流充电机。地面充电机可以提供多达上百千瓦的功率处理能力，可以对电动汽车进行快速充电。

传导式充电机的输出直接连接到电动汽车上，两者之间存在实际的物理连接，电动汽车上不装备电力电子电路。

感应式充电机是利用电磁感应耦合方式向电动汽车传输电能，两者之间没有实际的物理连接，充电机分为地面部分和车载部分。

普通充电机只提供对蓄电池的充电功能，多功能充电机除了提供对蓄电池的充电功能外，还能提供诸如对蓄电池进行容量测试、对电网进行谐波抑制、无功率补偿和负载平衡等功能。当前实际运行的充电机基本上以交流电源作为输入电源，因此，充电机的功率转化单元实质上是一个AC—DC变换器。

目前，地面充电机使用的是传导式大功率三相充电机。3.电动汽车充电机的电气参数和技术指标

电动汽车充电机铭牌标识的电气参数和技术指标主要有： 输入电源：AC380V；

稳流精度：1% 稳压精度：1%； 满载效率：>91% 满载功率因数：>0.9； 使用环境温度：-20~50℃；

最高输出电压：串联电池的个数×电池充电限制电压×k（k为系数，由电池厂家提供）；

最低输出电压：串联电池的个数×电池放电限制电压； 最大输出电流：按蓄电池厂家提供数据确定； 最低充电电流：按蓄电池厂家提供数据确定； 最大输出功率：最高输出电压×最大输出电流。4.电动汽车充电机的技术要求

（1）充电机和电池管理系统之间能够进行通讯，接收电池数据，充电过程中应采用适当方法保证串联电池中的单体电池电压不超过上限。

（2）充电机应具有面板操作和远程操作功能，充电机及其监控系统相连，在监控计算机上能完成除闭合和切断输入电源外的所有功能。

（3）充电机应能通过监控网络向监控计算机传送对应电池管理系统发送的数据。

（4）充电机应具有故障报警功能，能主动向监控系统发送故障信息。（5）充电机应具有输入欠压、输入过压、输出短路、电池反接、输出过压、过温、电池故障等保护功能。

（6）在脱离电池管理系统的情况下，充电机应停止充电。

（7）充电机应提供一条充电电缆连接确认信号。一方面，在充电期间，当充电插头连接到汽车后，汽车控制逻辑可通过此信号来禁止在充电期间汽车驱动系统工作，保证充电安全；另一方面，此确认线与充电线形成闭锁，保证充电人员安全。

（8）提供良好的人机界面，完成充电机充电过程的闭环控制，并显示故障类型，提供一定的故障排除指示；提供开放式充电过程参数（包括充电模式、充电参数、阶段数）设定功能，并按照参数完成对充电过程的自动控制；当充电机的保护系统动作，引起充电过程中断，此时应能显示故障类型，对比较容易排除的故障提供简单的处理方法。

（9）整车充电时要为电池管理系统提供所需的直流电源，目前一般取24V/50A。

（10）充电机的监控系统应具备事件记录功能，为事故分析和运行测试提供历史数据。对于有多台充电机的充电站，充电机还需要为充电站监控系统提供事件记录数据。

（11）充电机的可靠性必须满足一定的指标，综合考虑成本和利用率，建议充电机要保证5年70000~80000h的充电小时数。

（12）充电机的设计必须充分保证人身安全，其带电部分不可外露，同时保证车体和大地等电位；充电机与充电站接地连接，充电机与车体外壳连接、充电站接地网连接等要可靠方便。5.电动汽车充电机实例

某企业生产的电动汽车车载充电机。它采用高频开关电源技术，具有浮充、均匀自动切换、短路、过载等保护功能，可以实现涓流横流/快速横流/恒压自动

切换功能，确保蓄电池电量充足，延长蓄电池的使用寿命。

电动汽车车载充电机的充电过程为：

（1）此充电机根据锂离子电池特性，对电压要求严格，电压过高会导致电池过充甚至电池爆炸而设定充电过程。

（2）充电初期，先要小电流对电池激活，使得电池内部化学反应充分建立起来，为大电流充电做准备。

（3）此后进入18A恒流充电阶段，当电压充到400V时，充电机减小充电恒流值后而不进入稳压阶段，此后继续检测充电电压，当电池电压再次达到400V时，充电机再次减小充电电流，反复以上充电过程直到充电电流很小，充电机认为电池已经充满并关机。

（4）充电机关机只是关闭充电处于空载状态而不是整机停机。该充电机的主要特点有：

（1）根据电池特性设计充电曲线，可以延长蓄电池的寿命；（2）使用方便，维护简单，智能充电，无需人工职守；

（3）保护功能齐全，具有过压、欠压、过流、过热、短路、输出反接等保护功能；

（4）直观性强，充电过程和故障采用指示灯，能一目了然；（5）采用高频开关技术，使得充电机效率高，体积小，重量轻；

（6）充电机风扇由45℃温控开关控制，当散热器温度低于45℃时，风扇不转动，当散热器温度高于45℃时，风扇开始转动，可以减少噪声和延长风扇寿命；整机温度保护为65℃，当机内温度达到65℃时，充电机停止工作，等待散热后，低于65℃后，自动恢复工作。

该充电机的主要技术指标：

（1）输入电压：AC220V±10%，50~60Hz；（2）输出电压：200~400VDC；（3）输出电流：0~18A；（4）最大功率：3.5kW；（5）输出纹波：≤1%；（6）电压电流温度精度：≤1%；（7）工作效率：≥90%；

（8）指示状态：电源指示、充电指示、故障指示；

（9）保护功能：过压、欠压、过流、过热、短路、反接保护；（10）12V输出：DC13.5V/150W；（11）CAN接口：波特率9600bps；

（12）安全指标：绝缘电阻≥200MΩ，耐压1500V/min；（13）冷却方式：风冷；

（14）外形尺寸：330×300×140mm；（15）重量：10kg。6.作业及小结

简述电动汽车充电机的技术要求。

第三篇：电工电子第4章习题答案_完整）

思考题与习题参考答案

4-1　欲将发电机的三相绕组连成星形时,如果误将U2，V1，W2连成一点(中性点)，是否也可以产生对称三线电压？

答：不是。

4-2　当发电机的三相绕组连成星形时，设线电压，试写出相电压ｕl的三角函数。

答：

4-3

什么是三相负载、单相负载和单相负载的三相连接？相交流电动机有三根电源线接到电源的Ll，L2，L3三端．称为三相负载，电灯有两根电源线，为什么不称为两相负载？而称单相负载？

答：三相负载是指由三相电源所带的负载，单相负载时指由单相电源带的负载，负载的三相连接是指将单向负载按照特定的连接方式连接成适合三相电路的负载连接形式。电灯被称为单相负载是因为带动电灯工作的电源只需要一个就可以了。

4-6

为什么电灯开关—定要接在相线(火线)上？

答：开关接在火线上才能在开关打开的时候保证每相电源所在回路断开。

4-8

有一次某楼电灯发生故障，第二层和第三层楼的所有电灯突然都暗淡下来，而第一层楼的电灯亮度未变，试问这是什么原因，这楼的电灯是如何连接的?同时又发现第三层楼的电灯比第二层楼的还要暗些.这又是什么原因?画出电路图。

(1)本系统供电线路图

A

P

´

B

C

N

三层

二层

一层

–

+

(2)

当P处断开时，二、三层楼的灯串联接380V

电压，所以亮度变暗，但一层楼的灯仍承受220V电压亮度不变。

(3)

因为三楼灯多于二楼灯即

R3<

R2,所以三楼灯比二楼灯暗。

4-9有一台三相发电机，其绕组接成星形，每相额定电压为220V。在一次试验时，用电压表量得相电压V，而线电压则为V，V试问这种现象是如何造成的？

答：12相间有短路。

4-10

在图4-29所示的电路中，三相四线制电源电压为380／220V，接有对称星形联结的白炽灯负载，其总功率为180W。此外，在L3相上接有额定电压为220V，功率为40W，功率因数的日光灯一支。试求电流，及。设V。

答：

图4-29

图4-30

=++

4-11

图4-30是两相异步电动机的电源分相电路，O是铁心线圈的中心抽头。试用相量图说明和之间相位差为90°。

答：和之间相位差为90°

4-12为什么远距离输电要采用高电压?

答：为了减少线路损耗。

4-13在同一供电系统中为什么不能同时采用保护接地和保护接零?

答：如果同时保护接地和保护接零会造成电源短路。

4-14为什么中性点不接地的系统中不采用保护接地?

答：第一.一相接地往往是瞬时的，在中性点不接地的系统中，就不会跳闸而发生停电事故：第二，故障可以允许短时存在，这样，以便寻找故障和修复。

4-15区别工作接地、保护接地和保护接零。除采用保护接零外，还要采用重复接地？

答：图5-27

工作接地、保护接零与重复接地

在中性点接地系统中，除采用保护接零外，还要采用重复接地，即将零线相隔一定距离多处进行接地，如图5-27所示。这样，在图中当零线在×处断开而电动机一相碰壳时，如无重复接地，人体触及外壳，相当于单相触电，这是有危险的；如有重复接地，由于多处重复接地的接地电阻并联，使外壳对地电压大大降低，减小了危险程度。

第四篇：商务礼仪第4章教案

第4章 商务宴请礼仪

【授课学时】3学时 【教学目的与要求】

1.了解常见的宴请形式及各自的特征。2.掌握宴会的组织礼仪及中餐宴会规范。3.了解在宴会中需要注意的规矩规范。4.通过学习避免在宴会场合失礼。【重点难点】

1.中餐宴会的规范。2.宴请的礼仪要求

【授课方法】案例法、理论讲授法 【授课内容】

第一节 餐 饮 礼 仪概述

俗话说：“民以食为天”。可见饮食在人的日常生活中占据何等重要的地位。

我们中华民族的饮食文化源远流长，饮誉世界，其中自然也少不了一套饮食礼仪。一个知书达礼的人，站要有站相，坐要有坐样，同样，吃也要有吃相。

宴请的礼仪程序从组织宴请开始，就需要精心设计、安排宴请的种类、规格、范围、时间等等；需要提前发出请柬；比较大型的宴会场所，需要根据中、西餐的不同要求，对桌次和位次进行必要的、准确的排列；各式上桌餐具的摆法也要有所讲究；无论是中餐还是西餐，无论是出席酒会还是宴会、冷餐会，进餐用食都要服从一定的规矩规范；餐具的使用也不能太随意，特别是西式餐具，更应遵循各种约定俗成的使用方法；只有这样，才能避免在宴会场合失礼、非礼。

一、宴请的组织礼仪：

1、根据宴请目的，确定规格、种类；

宴请的目的可能是多种多样的，如节庆日聚会、工作交流、贵宾来访、会议闭幕等等。宴请的规格是指出席宴会的各方人员之身份、地位等方面。

宴请的种类是指根据宴请的规格和宴请的性质、目的而选择的具体形式。宴请的种类一般包括： 宴会：

是最正式、最隆重的宴请形式。宴会为正餐，坐下进食，由服务人员按顺序上菜。按举办时间分，可分为早餐、午餐、晚餐，其中以晚餐档次最高；按形式分，可分为中餐宴会、西餐宴会、中西餐合并宴会；按性质分，可分为工作宴会、正式宴会、节庆宴会；按礼宾规格分，可分为国宴、正式宴会、便宴和家宴。一般情况下，宴会持续时间为2个小时左右。

A．国宴；这是国家元首或政府首脑为国家庆典或欢迎外国元首、政府首脑而举行的规格最高的正式宴会。宴会厅悬挂国旗，安排乐队演奏国歌和席间乐。

B．正式宴会；是有桌次、席次之分，围桌入座进食，由服务人员依次上菜的正餐。宴会是公关活动，特别是我国的公关活动中最常见的宴请形式。宴会有午宴、晚宴之别。

C．便宴；不属于正式宴会，比较亲切、随便，更适合于日常友好的交往。形式简便，偏重于人际交往，而不注重规模、档次，可不排座次，不作正式讲话致辞，菜肴的道数亦可酌减。

D．家宴。即在家中设宴招待客人，是便宴的一种形式。西方人士喜欢采用这种方法，以示亲切友好。家宴往往由主妇亲自下厨烹调，家人共同招待客人，显得亲切、自然。

招待会：是指各种不备正餐、较为灵活的宴请形式。常备有食品、酒水、饮料，由客人根据自己的口味选择自己喜欢的食物和饮料，然后或站或坐，与他人一起或独自一人用餐。招待会一般不排座位，可以自由活动。常见的招待会有冷餐会、酒会等。

A、冷餐会；又叫自助餐宴会，可在室内或院子里、花园里举行，参加者可坐可立，并可自由活动，是一种非常流行、灵活、方便的宴请方式。一般在中午12时至下午2时，下午5时至7时左右举办。菜肴以冷食为主，也可以用热菜，连同餐具陈设在桌子上。客人不排座次，可以按食品类别顺序多次取食。酒水陈放在桌子上，供客人自取，也可由服务人员端送。食品、饮料应按量取食，不可浪费。

B、酒会；亦称鸡尾酒会，适用于各种节日、庆典、仪式及招待性演出前后。所谓鸡尾酒，实际上是一种混合酒，其配方据说至今已有2000多种。有的配方还是秘方，有独特的味道。那么，混合酒为什么要叫“鸡尾酒”呢？其说法不一。一说从前外国有一位驸马，善于配制混合酒，很受宾客欢迎，应接不暇，心乱中丢失了调酒的勺子，便信手拔下头饰上的鸡毛来调制，因而得名。

另一说，西欧某国，猎人上山狩猎时各自带酒，一次进餐时，大家把酒混在一起共饮，酒味极佳。由于各种颜色酒混在一起，五光十色，在阳光下闪烁，像雄鸡尾那样好看，因而得名。

酒会的形式活泼、不设座椅，以便客人随意走动，自由交往。以酒水为主，略备小吃、果汁，不用或少用烈酒。食品多为三明治、小香肠、炸春卷等，不设刀叉，以牙签取食。食品和酒水由服务人员用托盘端送，或部分放置在小桌上由客人自己取。举办的时间较为灵活，上午、下午、晚上均可。客人到达和退席时间不受限制。近年国际上举办大型活动采用酒会的形式渐趋普遍，庆祝各种节日，欢迎代表团访问，以及各种开幕、闭幕典礼，文艺、体育招待演出前后往往举行酒会。

C、茶会；是一种更为简单的招待方式，通常安排在下午4时或上午10时左右在客厅举行，内设茶几、座椅。会上备有茶、点心和地方风味小吃，请客人一边品尝，一边交谈。茶会对茶叶的品种、沏茶的用水和水温以及茶具都颇有讲究。茶具要选用陶瓷器皿，不要用玻璃杯，也不要用热水瓶代替茶壶。欧洲人一般用红茶，日本人喜欢乌龙茶，美国人用袋茶。外国人参加的茶会还可以准备咖啡和冷饮。

D、工作进餐。是利用进餐的时间和形式，边吃边谈工作。按用餐时间可分为工作早餐、工作午餐和工作晚餐。此类活动不请配偶和与工作无关的人员参加。一般不排座次，大家边吃边谈，不必过于拘束，形式较为灵活。可以由做东者付费，在国外，工作进餐经常实行“AA制”，由参加者各自付费。

2、择定时间、地点，根据宾客订菜； 要给宴请选择一个“黄道吉日”，并不是一个十分容易的事情，但选择最佳宴请时间，争取最佳宴请效果，又是公关人员所应努力追求的。

选择时间的第一原则是公关活动的实际需要，太早或者太晚都会减弱甚至丧失宴请的意义。例如：开业志庆的宴请活动如果提前一年或推迟一年举行，其负效应就可想而知了。当然，如果需要安排的宴请活动或其他庆典活动发生冲突，影响原定的规格、范围和效果。调整的办法最好是适当提前；推后举行的效果会差得多。

同时，选择时间还应当尽量避开对方的禁忌日。

例如：邀请外国人赴宴，应尽量避开每月的13日和星期五，因为一些外国人把“13”看成是一个不吉祥的数字。如果宴请日本人，宴请的时日应避开“4”和“9”，这是因为在日语中，“4”与死的发音相同，“9”与苦的发音一致，所以日本人普通忌讳这两个数字。伊斯兰教徒在斋戒日太阳没有落山时禁止进食，宴请宜在日落后进行。

在宴请对象、规格、范围等确定之后，就应考虑如何订菜。为了尊重宾客，选菜应主要考虑来宾的饮食偏好和口味。

3、精心制作请柬，认真发送确认；

制发请柬是主人十分正规而有礼貌的一种邀请方式。

从礼仪的角度来说，除工作进餐可现场告知外，其他比较正式的各种宴请都应制发请柬。大型宴请可以单位名义发邀请，也可以个人名义发邀请；小型宴会可以个人名义或夫妇名义发邀请；工作餐可以由单位名义发邀请。

请柬的制发一般要尽量早一点，需提前一至二周，以便让被邀请的宾客有充分的时间对自己的日程进行安排和调整。

二、桌席的排次礼仪与宴会服务：

无论是中餐还是西餐，宴会活动中的桌次以及每一桌的席位排列都有比较严格的礼仪规范。

1、中西餐桌、位次，严格依礼排序：（1）中餐的桌次排列；

中餐的新式餐桌大多是圆桌。当正式宴请的餐桌在两张以上时，就应比较严格地按一定的礼仪次序进行排列。排列的总体方法有横、竖、花排等多种，具体采取哪一种排法应根据场地和美观的原则来确定。

（2）西餐餐桌的设置；

西式宴会采用长桌，桌子的设置方法可以根据参加用餐的人数的多少和场地的大小而定。无论是中式宴会还是西式宴会，也不论桌数的多少，决定餐桌高低次序的原则是：主桌排定之后，其余桌次的高低以离主桌的远近而定，近者为高，远者为低；平行者以右桌为高，左桌为低。

（3）中餐席桌位次排列； 位次的排法应是最为严格的，举行正式宴会时一点也马虎不得，“将就”不得。否则，可能因排法失误而得罪宾客，客观效果会与主人举办宴会的动机相反。

例如：当主宾身份高于主人时，为表示敬重，主人应主动第一客人（主宾）排在第一主人的位置，主人退至主宾位置。此时，第一主人也可坐在第一客人的左侧；当有夫人出席时，通常将女方排在一起，让主宾夫人坐在女主人的右侧。当需设翻译时，可将译员安排在主宾的右侧席位上。位次的高低原则是右高左低。

（4）西餐席桌的位次排列；

西餐席桌的位次排列仍然是右高左低。

西式酒会也有不设方形席桌，而用茶几或小圆桌的。但是，在这种情况下，由于除了病残人员设有座椅外，均不设座椅，所以不必考虑位置排列。进餐者可随意走动，自由取食。

2、中西餐具摆台，遵礼各有安排：

摆台是指把各种不同的餐具、酒具等用餐时必备的器具按一定的规范摆放在席桌上。摆台是宴请活动中必不可少又要求很高的一个礼仪程序，公关人员对摆台的基本要领须有所了解。

其意义主要有两点：一是必要时对餐饮服务人员的准备工作以指导；二是自己参加宴请活动时对不符合规范的餐具摆放进行自我调整，使用时不致失态、非礼。

在没有讨论具体的摆台样式之前，我们先来简单地熟悉一下中式餐与西式餐所用的各种主要餐具。

比较而言，中式餐的餐具较西式餐的餐具要简单一些，主要由筷子、饭碗、碟子、调羹、汤碗、圆盘、条盘等组成。

西式餐的餐具可谓多种多样，仅用手持取食的餐具就有刀、叉、匙三大类以及各种专用器具。正式西餐的酒具也有比较严格的划分，主要有葡萄酒杯、白兰地酒杯、鸡尾酒杯、香槟酒杯四大类。在盛酒时，其中白兰地、鸡尾酒，应将酒杯倒满，葡萄酒和香槟酒则不能倒满。

对各种餐具有了大概的了解以后，我们来简单认识一下，中餐的主要摆台样式和西餐的主要摆台原则。西式餐的摆台比较复杂，常见的有英美式西餐摆台、法式西餐摆台和国际式西餐摆台。世界上高规格的西式宴会的摆台是基本统一的。各式西餐摆台的一些共同原则是：垫盘居中，叉左刀右，刀尖向上，刀口向内，盘前横匙，主食靠左，餐具靠右，其余用具酌情摆放。酒杯数目与上酒的种类相等，摆法是从左至右摆放烈性酒杯、葡萄酒杯、香槟酒杯、啤酒杯等。

3、迎宾赴宴，精心周全：

在做好以上工作以后，公关人员应督促有关人员根据宴请需要准备足够的餐具。彻底做好宴请场所的环境卫生，清洗餐具，对餐具进行认真的消毒处理，使餐桌上的一切摆设及用品都十分清洁卫生。桌布、餐巾要浆洗洁白，熨烫平整。杯、筷、叉、匙、刀、碟等要洗净擦亮。

当宴请时间将至，主人应在门口迎接客人；必要时还可安排几个主要人员陪同迎接。当宾主握手之后，交由工作人员陪同至休息厅休息。如无休息厅，则可直接引入餐厅，但暂不入座，等待主宾。

主宾到达后，由主人陪同进入休息厅与其他客人见面，然后进入宴会厅，宴会即可开始。向客人斟酒时，应走到客人右侧，除啤酒外，酒瓶瓶口不应接触杯沿，酒杯也不应提起。斟入的酒之多少应根据酒的种类酌定，一般斟入3/4杯即可，不要超过4/5。上菜应按顺序进行，中餐一般是先上冷盘，后上热菜，再上汤菜，最后上甜食、水果。宴会过程中，如出现客人碰落餐具等情况，不可慌乱，应一边安慰客人，一边迅速为客人更换干净餐具。

宴会结束，应将客人送出宴会厅，或安排别的休闲活动，或向客人送别。主人在宴会期间如果需要致词，一般应在大家刚入席或在热菜之后、甜食之前进行，致词应力求简短，才能给大家留下好的印象，才会受到欢迎；在宴会上长篇大论或高谈阔论是不明智的，也是一种失礼的表现。

第二节 中西餐礼仪实务

出席、享用正式的宴席，并不是一件十分轻松容易的事情。宴席过程中的一举一动、一颦一笑都须掌握必要的礼仪分寸。因此，了解和掌握一些有关如何赴宴、如何使用餐具、如何取食进餐等方面的常规礼仪，对于我们在宴席上得体自如地表现自己，塑造所在组织的良好形象是十分必要的。

一、赴宴并非易事，礼仪必须周全：

当你收到请柬决定赴宴时，就应牢记对方宴请的时间和地点、搞清行车或步行的路线及所需要的时间，以保证能按时到达。须知，只能早于或晚于对方规定时间的二三分钟，过早或过晚不仅对邀请者是失礼的，而且也有失自己的体面。到达宴会场所，应向迎接的主人表示谢意和问候，待主人和主宾入座后，再在自己的席位处从座椅的左侧入座。女士的坤包应放在身体和椅子的靠背之间或用自带的提包挂钩钩吊在右侧桌沿上。

在进中餐时，用餐前，服务人员一般要为每人送上一方热的湿毛巾，这是供给进餐者擦拭嘴角和双手用的，不可以用于洗脸、擦脖子、揩手背等，否则也是失态的。

如果桌面上设有餐巾，当主人示意用餐开始时，方可将餐巾全部打开或打开到对折为止，平摊在自己的腿上。

在正式宴会上，切忌用餐巾或餐巾纸擦拭餐具、酒具等物品，那是对主人的不信任、不尊重行为。再说，在一些国外的高级酒店，假如你擦拭餐具，服务人员就会将原来的餐具撤下，给你换一套新的，假如你再擦，服务员又会再换，这样没完没了，对双方都没有好处。应当相信，大型正式宴会的餐具都已经严格清洗和消毒。

1、餐具的使用方法：

筷子是在国内宴席上使用最多的餐具。

在长期的生活实践中，中国人对筷子的使用也产生了许多禁忌：

一忌敲筷。即在等待就餐时，不能坐在餐桌边，一手拿筷子敲盆、敲碗、敲桌子。二忌掷筷。在餐前发放筷子时，要把筷子一双双理顺，然后轻轻放在每个人的餐桌前；相距较远时，可以请人递过去，不能随手掷在桌上。三忌叉筷。筷子不能一横一竖交叉摆放，不能一根是大头，一根是小头。筷子要摆放在碗旁边，不能搁在碗上，这是对客人的不礼貌；客人也不能吃完饭后把筷子平放在碗口，这是表示对主人的不满。四忌插筷。不能在盛好饭后，把筷子直插在饭中，这是不吉利的，因为只有给死人上供祭品时，筷子才这样直插。五忌挥筷。在夹菜时，不能把筷子在菜盘里挥来挥去，上下乱翻，遇到别人也来夹菜时，要注意避让，谨防“筷子打架”。六忌泪筷。在酒席上，挟了一筷子菜，滴滴嗒嗒的一路才放到嘴里，这也是不礼貌的。七忌杂筷。不能用杂色筷，一个品种一根，或一根一个花色图案。也不能用一长一短的筷子，这不吉利，是诅咒人家。八忌舞筷。在说话时，不要把筷子当作道具，在餐桌上乱舞；也不要在请别人用菜时，把筷子戳到别人面前，这样做是失礼的。九忌截筷。不能随意把对方挟过来的菜中途挟走，这是很不礼貌的。

另外，在结婚喜宴上不能使用白色筷子，而在葬礼宴上则不能用红筷子，除非年过八十而死的老人的葬礼。有关筷子的禁忌还很多，随地区、民族而异。

2、西餐餐具的使用方法：

食物盘子应放在餐桌的正前方。

使用西式餐具一般是左手持叉，右手持刀。西餐所用的刀叉很多，一般的摆放顺序是根据上菜的先后顺序比外到内摆放的。用过一道菜之后，服务员就要将相应的刀叉撤走，所以，一定不要乱了使用刀叉的顺序，以免到时餐具不够用或用不上，陷于难堪。

西餐一般上菜顺序：

头盘：也称为开胃品。一般由蔬菜、水果、海鲜、肉食组成的拼盘。汤：大致分为清汤、奶油汤、蔬菜汤和冷汤4类。副菜：包括各种淡水、海水鱼类，贝类及软体动物类。主菜：肉、禽类菜肴是西餐的第四道菜。肉类菜肴的原料取自牛、羊、猪等各个部位的肉，其中最有代表性的是牛肉或牛排。蔬菜类菜肴：可安排在肉类菜肴后，出可以与肉类菜肴同时上桌，也称为沙拉。与主菜同时服务的沙拉，称为生蔬菜沙拉，一般用生菜、西红柿、黄瓜、芦笋等制作。还有一些蔬菜是熟食的，如花椰菜、煮菠菜、炸土豆条。点心：诸如蛋糕、饼干、吐司、三明治等西式点心。甜品：最常见的有布丁、冰淇淋等。水果：干鲜水果。热饮：一般为红茶或咖啡，以帮助消化。从实际情况看，西餐也在简化，比较简便的西餐菜单可以是：开胃菜、汤、主菜、甜品、咖啡。

通常，刀叉都成双成对，唯独喝汤的汤匙是单个使用。正餐一般从汤开始，放在你面前最大的一把匙子便是汤匙，它放在你右侧的最外面。桌上的刀叉以三副为限，当上完三道菜后便撤去，再随菜摆上新的刀叉。

餐后的甜食另有叉子和汤匙。如果菜单中有鱼的话，它一般在用过汤以后送上。桌上有吃鱼专用的叉子，它放在肉叉的外侧，比肉叉略小些。

用刀时应将刀柄的顶端置于手掌之中，以拇指抵住刀柄的一侧，食指按在刀柄背上，但需注意食指决不可触及刀背，其余三指顺势弯曲，握住刀柄。

食物一般应切一块吃一块；切食物时应尽量避免餐刀撞击盘子发出声响。餐刀是专用来切菜肴的，不能用刀直接将食物送入嘴内。也不要将叉匙完全插入嘴里，在进食时，嘴唇不碰及叉齿是最为标准的。

当你用某道菜时，如果中途需放下刀叉，应将刀叉在垫盘上放成八字形，注意：一定要刀口朝内，刀尖朝下，以示你将继续使用这道菜，否则，服务员有可能将其撤走。如果你吃完一道菜或不想再吃某道菜，则应将刀叉平行摆放在菜盘上，注意刀口向内，刀尖朝上，等待服务员撤走。

西餐用匙也有讲究。首先，不要用嘴直接到盘里或碗里喝汤；其次，喝汤时，应右手持匙，左手扶盘或端碗，由内向外朝餐桌中心方向舀取汤汁；喝汤时，只能将汤匙的三分之一放入嘴里，不要使劲吮，以免发出声响；最后，如果汤水太热，不可用嘴吹，应稍等一下，待汤水凉了以后再喝；喝完汤后，应将汤匙放在盘内，注意匙心朝上，匙柄放于右边边缘。

面包往往是西餐的主食。吃法是用手将其掰成小块后拿起来吃。不要用嘴直接啃整块的面包。如果需要涂抹黄油、果酱，应先用手将面包掰开，再用专用的奶油刀（应放在左侧的面包碟子上）抹在面包块上，然后再吃。

当吃烤鸡、螃蟹、龙虾等需要动手撕着吃的食物之前，主人或服务人员一般要给每人送上一个用银、铜、瓷器或水晶玻璃精制的小水盂，小面上飘着柠檬片或玫瑰花瓣，这是专供用餐者洗手指头用的，千万不能把它当成饮料将其喝掉，以免闹出笑话，让同桌的人恶心。当两手的手指头轻轻涮洗完后，应用餐巾将手擦干，再用手取食需要直接动手的食物。

在席间谈话时，可以不必将刀叉放下。但如果你要做手势，就应该把刀叉放下，切不可拿着刀叉在空中比划。另外，也不能将刀叉竖起来拿着。正确使用刀叉，不仅是礼仪上的需要；同时也是为了安全。

如果由于不熟悉规矩，在用西餐时不慎将餐具误伤自己或者别人，那岂不难堪？

在宴会上喝饮料时，应先用餐巾擦一下嘴唇，然后再喝。不能在嘴里填满食物时喝酒，应先咽下食物，再拿起杯来喝；同时最好将进酒量控制在自己酒量的三分之一，以免醉酒失态。

如果对方是尊者，应自觉在示意碰杯时将杯子举得比对方稍低一点。如果主人提议干杯时，大家应自觉起立。当主人要致词时，应放下餐具，正坐聆听。

酒随菜走也是西式宴会的一条重要原则。一般来说，吃肉上红葡萄酒，吃鱼上白葡萄酒。

用餐快结束时，一般要上水果。用餐过程中，如意外地将酒水、汤菜、果汁等溅到邻座的身上，应连声致歉，并谨慎地协助其擦干。如果邻座是异性，可将自己干净的手帕或餐巾递给对方，请她自己擦掉。

有人为自己夹菜时，一般不要拒绝；实在不要，可用手示意表示够了；千万不可将碗、碟用手捂住，可端起来藏于桌下、身后。

如果席间不得不打喷嚏、咳嗽时，应转身用手捂住嘴鼻；并向邻座表示歉意。在用餐过程中，不宜在众人面前张嘴用牙签剔牙，实在需要时，应用一只手将嘴挡住再剔。

二、离别告退要文雅，品饮咖啡有学问。用餐过程中最好不要离席。

如须离开时，应将餐巾放在座椅上，用餐完毕才可将餐巾放在桌面上。如果用餐途中需上厕所，一般不应直接说去上厕所或去洗手间之类的话，最好是说：“对不起，我得去打个电话，一会儿回来。”或“对不起，事先与人约好，让我现在打个电话给他，失陪一会儿。”即使与邻座的人很随便，关系很好，也最好用含蓄一点的说法，以示文雅、礼貌。

饮用咖啡的器具包括托盘、咖啡杯、小匙等。正式的咖啡杯一定是陶瓷的，不能是玻璃杯。饮用咖啡的基本程序是：先将咖啡杯置于托盘上，盛入咖啡；再根据自己的习惯、爱好决定是否加糖和牛奶；如果需要加糖，应用专用糖夹将方糖夹入咖啡杯中；如果加奶，先将适量牛奶加入咖啡中，然后用小匙轻轻搅拌均匀后，将小匙取出放于托盘上，千万不可放于杯内；再用左手端起托盘，将托盘端至齐胸的高度；右手持盘中杯耳；将杯端离托盘慢慢品饮，切忌一饮而尽，切忌用小匙一匙一匙地舀咖啡喝。因为这些做法都是不规范的，也是失礼的。喝完咖啡后，应再将杯子置于托盘中，将托盘放在桌上。

三、饮“功夫茶”的礼仪：

正式场合饮“功夫茶”有11个步骤：

（1）嗅茶。这个步骤主要是向客人介绍茶的品色，展示茶属何品种，有何特点，风味。

（2）温壶。这是沏茶的第一个步骤。先检查茶具有无缺损，如有及时更换。茶具完好即将少量开水冲入茶壶中，然后将水倒入茶船。

（3）装茶。即将茶叶装入壶中。装茶不要直接用手，而应用茶匙，以免手中气味混入茶中。茶叶的装入量以半壶为宜。

（4）润茶。用沸水冲入壶内，待壶满后用特别的竹筷子刮去壶面的茶沫，将水倒入茶船。（5）冲泡。这时才是正式泡茶。泡茶要用开水，但不要用煮沸的开水。（6）浇壶。将茶冲泡好之后，盖上壶盖，在壶身外也浇上开水，使壶内壶外温度一致。（7）温杯。利用泡茶的间隙，用茶船中温茶润茶的水，漫浇一下小茶盅。

（8）运壶。茶泡好后，倒茶前，应将茶壶提起在茶船边巡行数周，以免壶底水珠滴入茶盅。（9）倒茶。将小茶盅一字排开，提起茶壶由左而右，从右而左来回冲注，俗称“巡茶“。倒茶千万不要一杯倒满再倒下一杯，这样倒出的茶每杯浓度不均。

（10）敬茶。主人将倒好的茶双手捧起，第一杯恭敬地献给在座的客人。如果客人不止一位，第一杯应捧给一位尊长者。

（11）品茶。客人接过茶盅应细细品之，详观茶色，细闻茶香，小口品茶，尽享饮茶之乐趣。也可饮后赞美几句以示认可。

【复习思考题】

宴请前，需要综合考虑哪些因素？ 西餐及中餐的坐次礼仪有和不同？ 【本章小结】

第一部分主要介绍了宴请礼仪、中西餐礼仪等内容。通过本章的学习，应当认识到：在商务交往中，应注意不同形式、规格的宴会对人们所提出的不同的礼仪要求和规范。

第二部分主要介绍了中西餐礼仪以及喝咖啡、喝茶礼仪，参加不同形式宴会的注意事项。通过本章的学习，应当认识到：遵守约定俗成的餐饮礼仪对一名商务人员开展工作显得尤为重要。

【参考文献】

1.《商务礼仪》，东北财经大学

2.吕维霞编著，《现代商务礼仪》对外经济贸易大学出版社 3.金正昆著，《社交礼仪教程》，中国人民大学出版社

4.王水华主编，《公关商务礼仪》，东南大学出版社

第五篇：数控机床第4章教案

第4章 数控车床

第一讲 数控车床概述 课 题：1.项目的引出

2.数控车床的组成及布局 课堂类型：讲授

教学目的：1.了解典型的回转体零件加工方法及所需要的加工设备。

2.掌握数控车床的组成、布局及特点。

教学重点：1.典型的回转体零件加工工艺及适合选用的加工设备。

2.数控车床的组成及布局。

教学难点：数控车床刀架相对导轨的布局形式 教 具：多媒体课件 教学过程：

一、引入新课题

以典型的回转体零件工艺分析和所需要的加工设备入手引入本次课程

二、教学内容

数控车床集万能型、精密型和专用型三类普通车床的特点于一身，是理想的回转体零件的自动化加工机床，而且数控车床是目前使用较为广泛的数控机床。

本节引出的各教学项目，均为较典型的回转体零件。从了解每个零件的工艺特征入手，进而了解数控车床的分类方式；学会针对回转体零件的特点，选择适于加工该零件的数控车床。4.1 项目的引出 4.1.1 项目一

分析如图4-1所示零件——轴的工艺特征，主要加工面为圆柱面、圆弧面、端面、外螺纹面、倒角及切槽等，而且要满足工件图样上尺寸精度、形状精度、位置精度及表面粗糙度的要求。该零件适于采用卧式数控车床，需要两次安装，分别加工零件的两侧。

图4-1 轴

4.1.2 项目二

分析图4-2所示的不锈钢套筒的工艺特征，主要加工面为内外圆柱面、圆弧 面、端面、切槽等。该零件适于采用卧式数控车床加工，而且需要两次安装，分别加工零件两侧的内、外轮廓。

图4-2 不锈钢套筒 4.1.3 项目三

分析如图4-3所示的蜗轮透盖的工艺特征，主要加工面为内外圆柱面、内圆弧面、端面、切槽等。该零件适于采用卧式数控车床加工，而零件上的6×Φ9 孔和2×M8-7H螺孔适于在数控钻床或普通钻床上加工。

图4-3 蜗轮透盖

4.1.4 项目四

分析图4-4所示的齿轮毛坯的工艺特征，主要加工面为内外圆柱面、圆锥面、端面、倒角及切端面槽等，适于采用立式数控车床加工。

图4-4 齿轮毛坯

4.1.5 项目五

分析图4-5所示的连接件的工艺特征，该零件除了加工圆柱面、圆弧面、端面、倒角、切槽之外，还要加工径向孔、与工件中心不同心的轴向孔及端面圆弧 槽等。适于采用车削中心，工件一次安装完成全部加工。

图4-5 连接件

4.2 数控车床概述

项目一至项目五中形状不同的轴类、盘类和套类等回转体零件，有的在普通车床上无法完成全部加工，有的在普通车床上很难完成加工，有的在普通车床上加工效率较低。而这些零件分别适于采用数控车床、车削中心和车铣复合中心进行加工。

普通车床是靠手工操作机床来完成各种切削加工的，而数控车床是将编制好的加工程序输入到数控系统中，由数控系统通过车床 X、Z坐标轴的伺服电动机去控制车床进给运动部件的动作顺序、移动量和进给速度，再配以主轴的转速和转向，可以加工各种轴类、盘类和套类等回转体零件，包括零件上高精度的曲面、内外螺纹面及端面螺纹等。随着数控应用技术的发展，在数控车床的基础上又先后出现了车削中心和车铣复合中心。

4.2.1 数控车床的组成及布局

1.数控车床的组成及特点

图4-6为卧式车床外观图，图4-7为数控车床外观图。结合学习机械制造基础课程和车工实习得到的感性认识，对比卧式车床和数控车床的外观图可以发现，数控车床在结构上仍然是由主轴箱、刀架、进给传动系统、床身和尾座等主要部件组成，而且两者都有冷却系统和润滑系统，只是数控车床的进给系统与卧式车床的进给系统在结构上存在着本质上的差别。

图4-6 卧

式车床外观

图4-7 数控车床外观图

图4-8所示的数控车床，其进给传动系统的结构较普通车床大为简化。数控车床也有加工各种螺纹的功能，一般是采取用主轴电动机经同步齿形带1驱动主轴4旋转，为了使主轴的旋转与刀架的移动保持同步关系，主轴箱内安装有脉冲编码器2，主轴的运动通过同步齿形带3，以1∶1的速比传到脉冲编码器2。当主轴旋转时，脉冲编码器便发出检测脉冲信号给数控系统，使主轴电动机的旋转与刀架的切削进给保持同步关系，即实现加工螺纹时主轴转一转，刀架Z向移动一个导程的运动关系。

图4-8 数控车床的传动结构

中高档的数控车床一般都采用全封闭式的防护装置，主要是为了防止水雾、油雾飞溅而污染环境，保证机床工作过程的安全性;导轨上安装有导轨防护罩，起防尘和减小导轨副磨损的作用。经济型的数控车床一般是采用半封闭式的防护装置，其导轨无防护罩。

2.数控车床的布局

数控车床的刀架和导轨的布局形式与卧式车床相比发生了很大的变化，而且刀架和导轨的布局形式会直接影响数控车床的使用性能、机床的结构和外观。此外，数控车床上都设有封闭的防护装置。

（1）床身导轨的布局 如图4-9所示，根据数控车床床身导轨与水平面的相对位置不同，可以有多种布局形式：

图4-9（a）为平床身平滑板，水平床身的工艺性好，便于导轨面的加工。水平床身导轨配上水平放置的刀架可提高刀架的运动精度，一般可用于大型数控车床或小型精密数控车床的布局。但是水平床身由于下部空间小，故排屑困难。从结构尺寸上看，刀架水平放置使得滑板横向尺寸较长，从而加大了机床宽度方向的结构尺寸。

图4-9（b）为斜床身斜滑板，图4-9（c）为平床身斜滑板，水平床身配上倾斜放置的滑板，并配置倾斜式的导轨防护罩，这种布局形式一方面有水平床身工艺性好的特点，另一方面机床宽度方向的尺寸较水平配置滑板的要小，且排屑方便。

图4-9（d）为前斜床身平滑板，水平床身配上倾斜放置的滑板和斜床身配置斜滑板的布局形式被中、小型数控车床所普遍采用。这是由于此两种布局形式排屑容易，热铁屑不会堆积在导轨上，也便于安装自动排屑器;操作方便，易于安装机械手，以实现单机自动化;机床占地面积小，外形简洁、美观，容易实现封闭式防护。

斜床身导轨倾斜的角度分别为30°、45°、60°、75°和90°（称为立式床身）。倾斜角度小，排屑不便;倾斜角度大，导轨的导向性差，受力情况也差。导轨倾斜角度的大小还会直接影响机床外形尺寸高度与宽度的比例。综合考虑以上诸因素，小型数控车床床身的倾斜度多采用30°和45°;中规格的数控车床床身的倾斜度以60°为宜;而大型数控车床床身的倾斜度多采用75°。

图4-9（e）为立式床身立滑板

图4-9 数控车床床身导轨的布局形式

（2）刀架的布局

刀架作为数控车床的重要部件，其布局形式对机床整体布局及工作性能影响很大。回转刀架在机床上的布局有两种形式。一种是用于加工盘类零件的回转刀架，其回转轴垂直于主轴；另一种是用于加工轴类和盘类零件的回转刀架，其回转轴平行于主轴。

目前两坐标联动数控车床多采用12工位的回转刀架，也有采用6工位、8工位、10工位回转刀架的。

床身上安装有两个独立的滑板和回转刀架的数控车床称为双刀架四坐标数控车床。其上每个刀架的切削进给是分别控制的，既扩大了加工范围，又提高了加工效率。

双刀架四坐标数控车床的结构复杂，且需要配置专门的数控系统实现对两个独立刀架的控制。这种机床适于加工曲轴、飞机零件等形状复杂、批量较大的零件。

第二讲 数控车床概述；数控车床的结构 课 题：1.数控车床的用途 2.数控车床的分类

3.MJ-50数控车床的用途、布局及技术参数 课堂类型：讲授

教学目的：1.掌握数控车床的用途。

2.掌握数控车床的分类方法。

3.掌握M J-50数控车床的布局特点及主要技术参数

教学重点：1.按机床主轴布局形式对数控车床分类；按数控系统控制的轴数对数控车床分类。

2.典型卧式数控车床的布局及主要技术参数。

教学难点：按不同的方法对数控车床进行分类 教 具：多媒体课件 教学过程：

一、引入新课题

以数控车床的用途引入本次课程

二、教学内容

4.2.2 数控车床的用途

数控车床按照加工程序能自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、螺纹等的切削加工，所以数控车床特别适于加工形状复杂的轴类或盘类零件。

数控车床加工零件的尺寸精度可以达到IT5～IT6，加工表面的粗糙度可以达到 Ra 1.6μm以下。

数控车床具有加工灵活、通用性强、能适应产品的品种和规格频繁变化的特点，被广泛应用于机械制造业，例如汽车制造厂、发动机制造厂等。

4.2.3 数控车床的分类

随着数控车床制造技术的不断发展，形成了多品种、多规格的局面。对数控车床的分类主要有两种方法。

1.按机床主轴布局形式分类

（1）卧式数控车床

主轴轴线处于水平位置的数控车床。卧式数控车床的刀架布局结构有前置和后置两种。

①刀架前置的数控车床布局如图4-10所示，其上的刀架为四方形回转刀架，结构简单，外形类似普通车床的方刀架，安装刀具的数目最多为4把，床身导轨为平导轨，刀架前置使操作者观察切削情况和测量工件不方便。

项目三中如图4-3所示的蜗轮透盖零件，形状较为简单，各工序使用的刀具均少于4把，因此适于选用刀架前置的

数控车床进行加工。

图4-10 刀架前置的数控车床

②刀架后置的数控车床布局如图4-11所示，其上刀架为后置回转刀架，一般可以安装8把或12把刀具。中高档的数控车床一般都采用后置刀架的布局结构，床身导轨为倾斜导轨（或是水平床身配上倾斜放置的滑板），刀架后置方便了操作者观察工件和测量工件。

项目一中如图4-1所示的轴零件，需要使用外圆粗车刀、外圆精车刀、粗切槽刀、精切槽刀及螺纹车刀等5把刀具；项目二中如图4-2所示的不锈钢套筒零件，加工零件的两侧都需要5把以上的刀具，因此轴零件和不锈钢套筒零件均适于选用刀架后置的数控车床进行加工。

图4-11 刀架后置的数控车床

（2）立式数控车床

主轴轴线处于垂直位置的数控车床。图4-12所示为立式数控车床，主轴垂直向上，垂直刀架的下端安装有回转刀盘。刀架沿垂直导轨的移动为 Z轴进给，刀架沿水平导轨的移动为 X轴进给。

项目四中如图4-4所示的齿轮毛坯零件，属于直径尺寸较大的盘类零件，且上端面及内孔都带有锥度，因此适于选用立式数控车床进行加工。

图4-12 立式数控车床

2.按数控系统控制的轴数分类（1）两轴控制的数控车床

机床上只有一个回转刀架，可实现 X、Z两坐标轴控制，图4-10和图4-11所示即是两轴控制的数控车床。

（2）双刀架四轴控制的数控车床

机床上有两个独立的回转刀架，可实现四轴控制。图4-13为双刀架卧式数控车床的刀架配置示意图，图4-13（a）所示为两个独立的回转刀架，一个为后置刀架，另一个为前置刀架，每个刀架可以分别控制 X坐标轴和Z坐标轴的进给运动。

图4-13（b）所示为两个回转刀架相对于主轴回转中心的布局位置，其中后置回转刀架有12个刀位，前置回转刀架有8个刀位。

（3）三轴控制的车削中心

图4-14所示的车削中心是在数控车床的基础上发展起来的，其主要特征是在数控车床的回转刀架上增设了多种自驱动刀具并对主轴进行伺服控制，自驱动刀具有钻削头、铣削头等。

图4-13 双刀架卧式数控车床的刀架配置示意图

图4-15为车削中心回转刀架外观图，其上安装有平行于主轴轴线的自驱动刀具1和垂直于主轴轴线的自驱动刀具2。机床工作时除了转塔刀架控制 X坐标轴和 Z坐标轴的进给运动之外，主轴的 C轴可以做分度运动或圆周进给运动，自驱动刀具可以进行钻削加工和铣削加工。

图4-14 车削中心

图4-15 车削中心回转刀架外观图

项目五中如图4-5所示的连接件，其上Ф62 mm的外圆表面上均布6个Ф6 mm孔；右端面上有均布的4段圆弧槽和4个Ф6mm孔，该零件在普通车床上无法完成全部加工。如果选用车削中心，便可利用 Z轴自驱动铣刀，铣削零件右端面上的圆弧槽及Ф6 mm轴向孔；利用 X轴自驱动铣削刀具可以加工6个Ф6 mm的径向孔。

（4）五轴联动车铣复合中心 如下图所示，机床配置双车主轴、一个铣轴、一个转塔刀架和一个盘式刀库。车铣复合中心主要用于航空、军工、汽车、船舶等行业中复杂零件的加工。

目前，我国使用最多的是中小规格两轴联动的卧式数控车床。

五轴联动车铣复合中心

4.3 数控车床的结构

4.3.1 MJ-50数控车床的用途、布局及技术参数

MJ-50型数控车床是典型的卧式数控车床。

1.MJ-50数控车床的用途

MJ-50数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面、圆锥面、螺纹表面、成形回转体表面等。对于盘类零件可进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔等加工。机床还可以完成车端面、切槽、倒角等加工。

2.MJ-50数控车床的布局

MJ-50数控车床为两轴联动的卧式车床，图4-16为车床的外观图。

图4-16 MJ-50数控车床外观图

3.MJ-50数控车床的主要技术参数

（1）机床的主要技术参数

允许最大工件回转直径

500 mm

最大切削直径

310 mm

最大切削长度

650 mm

主轴转速范围

35～3500 r/min（连续无级）主轴通孔直径

mm

刀架有效行程

X轴 182 mm;Z轴 675 mm

快速移动速度

X轴10 m/min;Z轴15 m/mim

安装刀具数

10把

刀具规格

车刀25 mm×25 mm;镗刀杆 12 mm～ 45 mm

分度时间

单步0.8 s;180° 2.2 s

尾座套筒行程

mm

主轴调速电动机功率

11/15 kW（连续/30 min超载）

进给伺服电动机功率

X轴0.9 kW（交流）;Z轴1.8 kW（交流）

（2）数控系统的主要技术规格

FANUC-0TE系统的主要技术规格见教材中表4-1。

第三讲 数控车床的结构

课 题：1.数控车床主传动系统及主轴箱结构

2.数控车床进给传动系统及传动装置 课堂类型：讲授

教学目的：1.掌握数控车床的主传动系统及主轴箱传动结构。

2.掌握数控车床的X、Z坐标轴进给传动系统及传动结构。

教学重点：1.数控车床的主轴箱传动结构。

2.数控车床的X、Z坐标轴进给装置传动结构。

教学难点：数控车床的X、Z坐标轴进给传动系统及传动装置结构。教 具：多媒体课件 教学过程：

一、引入新课题

以分析MJ—50数控车床传动系统图中主运动传动关系引入本次课程

二、教学内容

4.3.2 主传动系统及主轴箱结构

1.主运动传动系统 MJ-50数控车床的传动系统如图4-17所示，其中主运动传动系统见右图，由功率为11 kW的主轴调速电动机驱动，经一级1∶1的带传动带动主轴旋转，使主轴在35～3500 r/mim的转速范围内实现无级调速，主轴箱内部省去了齿轮传动变速机构，因此减少了齿轮传动对主轴精度的影响，并且维修方便

主运动传动系统图

2.主轴箱结构

（1）主轴箱结构

MJ-50数控车床主轴箱结构如图4-18所示。主轴电动机通过带轮将运动传给主轴。

主轴有前、后两个支承，前支承由一个圆锥孔双列圆柱滚子轴承和一对角接触球轴承组成，圆锥孔双列圆柱滚子承受径向载荷，两个角接触球轴承用来承受双向的轴向载荷和径向载荷。前支承轴承的间隙用螺母8来调整。

主轴的后支承为圆锥孔双列圆柱滚子轴承，轴承间隙由螺母1和6来调整。主轴的支承形式为前端定位，主轴受热膨胀向后伸长。主轴所采用的支承结构适应高速大载荷的需要。主轴的运动经过同步带轮16和3以及同步带2带动脉冲编码器4，使其与主轴同速运转。

图4-18 MF-50数控车床主轴箱结构简图

（2）液压卡盘结构

如图4-19（a）所示，液压卡盘固定安装在主轴前端。

图4-19 液压卡盘结构简图

图4-19（b）为卡盘内楔形机构示意图，当液压缸内的压力油推动活塞和拉杆向卡盘方向移动时，滑套4向右移动，由于滑套上楔形槽的作用，使得卡爪座11带着卡爪12沿径向向外移动，则卡盘松开。反之液压缸内的压力油推动活塞 和拉杆向主轴后端移动时，通过楔形机构，使卡盘夹紧工件。卡盘体9用螺钉固定安装在主轴前端。

图4-19 液压卡盘结构简图

4.3.3 进给传动系统及传动装置

1.进给传动系统的特点

数控车床的进给传动系统是控制 X、Z坐标轴的伺服系统的主要组成部分，它将伺服电动机的旋转运动转化为刀架的直线运动，而且对移动精度要求很高，X轴最小移动量为0.0005mm（直径编程），Z轴最小移动量为0.001 mm。采用滚珠丝杠螺母传动副，可以有效地提高进给系统的灵敏度、定位精度和防止爬行。

2.进给传动系统

数控车床的进给系统采用伺服电动机驱动，通过滚珠丝杠螺母带动刀架移动，所以刀架的快速移动和进给运动均为同一传动路线。

如图4-17所示，MJ-50数控车床的进给传动系统分为 X轴进给传动和Z轴进给传动。X轴进给由功率为0.9 kW的交流伺服电动机驱动，经20/24的同步带轮传动到滚珠丝杠上，螺母带动回转刀架移动，滚珠丝杠螺距为6 mm。

Z轴进给也是由交流伺服电动机驱动，经24/30的同步带轮传动到滚珠丝杠，其上螺母带动滑板移动。该滚珠丝杠螺距为10 mm，电动机功率为1.8 kW。3.进给系统传动装置（1）X轴进给传动装置

图4-20是MJ-50数控车床 X轴进给传动装置的结构简图。如图4-20（a）所示，AC伺服电动机15经同步带传动带动滚珠丝杠6回转，其上螺母7带动刀架21沿滑板1的导轨移动（如图4-20（b）所示），实现 X轴的进给运动。图中5和8是缓冲块，在出现意外碰撞时起保护作用。

图4-20 MJ-50数控车床 X轴进给传动装置的结构简图

图4-20中，A—A剖面图表示滚珠丝杠前支承的轴承座4用螺钉20固定在滑板上。滑板导轨如 B—B剖面图所示为矩形导轨，镶条17、18、19用来调整刀架与滑板导轨的间隙。

图4-20（b）中22为导轨护板，26、27为机床参考点限位开关和撞块。镶条23、24、25用于调整滑板与床身导轨的间隙。

因为滑板顶面导轨与水平面倾斜30°，回转刀架的自身重力使其下滑，滚珠丝杠和螺母不能以自锁阻止其下滑，故机床依靠AC伺服电动机的电磁制动来实现自锁。

（2）Z轴进给传动装置

图4-21是MJ-50数控车床 Z轴进给传动装置简图。

如图4-21（a）所示AC伺服电动机14经同步带传动到滚珠丝杠5，由螺母4带动滑板连同刀架沿床身13的矩形导轨移动（见图4-21（b）），实现Z轴的进给运动。

图4-21 MJ-50数控车床 Z轴进给传动装置简图

如图4-21（b）所示电动机轴与同步带轮12之间用锥环无键连接，局部放大视图中19和20是锥面相互配合的内、外锥环，当拧紧螺钉17时，法兰18的端面压迫外锥环20，使其向外膨胀，内锥环19受力后向电动机轴收缩，从而使电动机轴与同步带轮连接在一起。这种连接方式无须在被连接件上开键槽，而且两锥环的内、外圆锥面压紧后，连接配合面无间隙，对中性较好。

滚珠丝杠的左支承由三个角接触球轴承组成，由调整螺母16进行预紧。如图4-21（a）所示，滚珠丝杠的右支承为一个圆柱滚子轴承，只用于承受径向载荷，轴承间隙用调整螺母8来调整。滚珠丝杠的支承形式为左端固定，右端浮动。3和6为缓冲挡块，起超程保护作用。

如图4-21（b）所示，Z轴进给装置的脉冲编码器1与滚珠丝杠5相连接，可直接检测丝杠的回转角度，从而提高系统对Z向进给的精度控制。

局部放大视图

图4-21 MJ-50数控车床 Z轴进给传动装置简图

第四讲 数控车床的结构；车削中心 课 题：1.数控车床自动回转刀架

2.数控车床尾座

3.车削中心 课堂类型：讲授

教学目的：1.掌握数控车床自动回转刀架传动结构及换刀过程。

2.掌握数控车床尾座的功用及结构。3.了解车削中心的工艺范围。

4.掌握车削中心C轴的控制功能。

教学重点：1.数控车床自动回转刀架传动结构。

2.车削中心C轴的控制功能。

教学难点：车削中心C轴的功能与伺服控制。教 具：多媒体课件 教学过程：

一、引入新课题

以数控车床自动回转刀架的功能引入本次课程

二、教学内容

4.3.4 自动回转刀架

自动回转刀架是数控车床上的重要功能部件，在机床加工过程中完成自动换刀的任务。

数控车床的自动回转刀架转位换刀过程为：当接收到数控系统的换刀指令 后，刀盘松开→刀盘旋转到指令要求的刀位→刀盘夹紧并发出转位结束信号。

图4-22为MJ-50数控车床回转刀架结构简图，该回转刀架的夹紧与松开、刀盘的转位均由液压系统驱动、PLC顺序控制来实现。

在机床自动工作状态下，当指定换刀的刀号后，数控系统可以通过内部的运算判断，实现刀盘就近转位换刀，即刀盘可正转也可反转。但当手动操作机床时，从刀盘方向观察，只允许刀盘顺时针转动换刀。

图4-22 MJ-50数控车床回转刀架结构简图

4.3.5 机床尾座

MJ-50数控车床出厂时一般配置标准尾座，图4-23为尾座结构简图。尾座体的移动由滑板带动移动。尾座体移动后，由手动控制的液压缸将其锁紧在床身上。

在调整机床时，可以手动控制尾座套筒移动。顶尖1与尾座套筒2用锥孔连接，尾座套筒可带动顶尖一起移动。在机床自动工作循环中，可通过加工程序由数控系统控制尾座套筒的移动。

尾座套筒移动的行程，靠调整套筒外部连接的行程杆10上面的移动挡块6来完成。如图4-23所示，移动挡块6处于右端极限位置时，套筒的行程最长。当套筒伸出到位时，行程杆上的移动挡块6压下确认开关9，向数控系统发出尾座套筒到位信号。当套筒退回时，行程杆上的固定挡块7压下确认开关8，向数 控系统发出套筒退回的确认信号。

图4-23 MJ-50数控车床尾座结构简图

4.4 车削中心

在数控车床上限于回转体表面的加工，实际上有许多回转体工件，除了加工内、外回转表面之外，还有铣平面、铣键槽、钻轴向孔、钻径向孔及加工轴向或径向螺纹孔等工序内容。如项目五涉及的连接件，其加工过程既有车削加工又有铣削加工和钻削加工。另有些情况下，由于零件的加工精度要求很高，不允许多次定位装夹，同时需要车、铣、钻等多工序加工，所以为了满足这些零件的加工要求，在数控车床的基础上又发展了车削中心。

车削中心的主要特征是主轴可以分度（称为 C轴）和做圆周进给;在回转刀架上除了安装车削刀具外，同时可以安装钻削和铣削等自驱动刀具。

4.4.1 车削中心的工艺范围

在车削中心上，工件一次安装，能自动完成车削、铣平面、铣键槽、铣螺旋槽及钻轴向孔、径向孔、攻螺纹等工艺内容，有效地提高了生产效率，进而提高了数控车削的柔性化和自动化水平。图4-24所示为车削中心除了对工件进行车削工序的加工外，还可以进行铣削、轴向或径向钻削和攻螺纹等加工。

图4-24（a）为铣端面槽，加工中主轴不转，装在回转刀架上的铣刀轴带着铣刀旋转。当端面槽为直线槽时，刀架带铣刀做 X向进给或 Z向进给；当端面槽为圆弧槽时，则铣刀旋转，主轴带动工件做圆周进给；当端面圆周上分布多个槽时，则铣刀旋转，主轴带动工件做圆周进给和分度，逐个槽铣削。

图4-24（b）为端面钻孔、攻螺纹，且孔的中心与主轴中心重合，主轴或刀具旋转，刀架做Z向进给。

图4-24（c）为铣扁方，机床主轴不转，回转刀架上的铣刀轴旋转，同时做 Z向进给或 X向进给，如果用单刀铣削多个面，需要主轴带动工件分度。

图4-24（d）为端面分度钻孔及攻螺纹，装有钻头或丝锥的刀轴旋转并随刀架做 Z向进给，每加工完一个孔，主轴带工件分度。

图4-24（e）、图4-24（f）、图4-24（g）所示为径向或在斜面上钻孔、铣槽、攻螺纹等。

图4-24 车削中心可以完成的铣削、钻削等加工

如图4-25所示的连接套、活塞及医用器件都适于在车削中心上加工。

图4-25 车削中心加工的典型零件

4.4.2 C轴功能与伺服控制

与数控车床相比，车削中心的加工工艺范围更宽，一是由于车削中心的回转刀架上安装有自驱动刀具，能对工件进行铣削、钻削和攻螺纹等工步的加工，二是主轴具备 C轴坐标功能，即机床主轴的旋转除实现车削的主运动外，还可做分度运动或圆周进给运动，而且在数控装置伺服系统的控制下，可以实现C轴和X轴的联动，或C轴和Z轴的联动。图4-26所示为 C轴功能与伺服控制。如图4-26（a）所示，当 C轴定向时，刀具沿X轴进给铣削端面上的槽，刀具沿Z轴进给铣削圆柱面上的槽。

如图4-26（b）所示，当主轴做圆周进给时，C轴与Z轴联动，可以铣削零件上的螺旋槽。

如图4-26（c）所示，C轴与X轴联动，可以铣削零件端面上的圆弧槽。如图4-26（d）所示，C轴与X轴联动，可以在圆柱体表面上铣削平面。

图4-26 C轴功能与伺服控制

车削中心在加工过程中，自驱动刀具的伺服电动机与驱动主轴旋转的主轴电动机是互锁的。也就是说，当 C轴进行分度或圆周进给时，脱开主轴电动机，接合自驱动刀具的伺服电动机;当进行普通车削时，脱开自驱动刀具的伺服电动机，接合主轴电动机。

车削中心的主传动系统包括了主轴的旋转运动和C轴的传动控制，目前C轴的传动控制多采用带C轴功能的主轴电动机直接进行分度和定位。

第五讲 车削中心；其他车削类数控机床介绍 课 题：1.自驱动刀具的

2.数控立式轮毂车床

3.倒置式数控车床 课堂类型：讲授

教学目的：1.了解车削中心自驱动刀具的变速传动装置结构。

2.掌握车削中心自驱动刀具附件的传动结构。3.了解数控立式轮毂车床的布局及特点。4.了解倒置式数控车床的布局、特点和应用。

教学重点：1.车削中心自驱动刀具的典型结构。

2.倒置式数控车床布局及特点。

教学难点：1.车削中心自驱动刀具附件的传动结构。

2.倒置式数控车床布局及特点。教 具：多媒体课件 教学过程：

一、引入新课题

以车削中心自驱动刀具的组成引入本次课程

二、教学内容

4.4.3 自驱动刀具的典型结构 自驱动刀具是指那些具备独立驱动源的刀具。车削中心的自驱动刀具一般是由动力源、变速传动装置和刀具附件组成的，刀具附件包括钻削附件和铣削附件等。

自驱动刀具的主轴伺服电动机，通过变速传动机构驱动刀具主轴旋转，并自动控制主轴无级变速。

1.变速传动装置

车削中心自驱动刀具的传动装置如图4-27所示。

图4-27 自驱动刀具的传动装置

2.自驱动刀具附件

自驱动刀具附件有分别用于铣削、钻削和攻螺纹等许多种，图4-28所示为高速钻孔附件，轴套的A部装入回转刀架的刀具孔中。刀具主轴3的右端装有锥齿轮1，它与图4-27中的中央锥齿轮1啮合。

图4-28 高速钻孔附件 图4-29所示为铣削附件，图4-29（a）是中间传动装置，锥齿轮1与图4-27中的中央锥齿轮1啮合，运动经轴2左端的锥齿轮副

3、横轴4和圆柱齿轮5传至图4-29（b）中的齿轮6，铣主轴7上装铣刀8，使铣刀旋转。

在4-29（a）中 A—A处可以安装铣主轴或其他钻孔或攻螺纹刀具主轴。可以分别进行平行于 Z轴的加工和平行于X轴的加工。

图4-29 铣削附件

4.5 其他车削类数控机床介绍 4.5.1 数控立式轮毂车床

1.机床的布局及结构特点

如图4-30所示的车床为数控立式轮毂车床。该车床采用单主轴、双刀架结构，工件安装在工作台上随主轴一起旋转，适于加工径向尺寸较大的汽车轮毂零件。

图4-30 数控立式轮毂车床图

图4-31 转塔刀架及工作台的布局结构 如图4-31所示，该车床左侧和右侧的转塔刀架，各有6个刀位，可安装12把外圆车削刀、镗孔刀、切槽刀等，工件安装在工作台上用卡爪夹紧，工作台为双工位旋转交换工作台，使装卸工件的时间与切削时间重合，具有较高的生产效率和加工精度。

2.机床的主要技术参数

最大回转直径

750 mm 最大工件高度

295 mm

主轴转速范围

50～2500 r/min

主轴最大扭矩

570 N·m

主电机功率

37/45 kW

轮毂卡盘规格

16～22 in

X/Z轴快移速度

15/15 m/min

X/Z轴行程

575/525 mm

X/Z轴定位精度

0.012/0.016 mm

X/Z轴重复定位精度

0.006/0.008 mm

加工精度

IT6～IT7

加工工件表面粗糙度

Ra 1.6μm

控制系统

FANUC 18i-T

4.5.2 倒置式数控车床

1.倒置式数控车床的布局

图4-32为VL3倒置式数控车床的外观图，倒置式车床的布局既不同于卧式车床也不同于立式车床，主要特征是采用倒立式主轴，即主轴的安装位置垂直向下，由主轴移动完成工件的装卸。

图4-32 倒置式数控车床的外观图

如图4-33所示，为提高加工效率，VL3倒置式数控车床带有环形数控输送带，毛坯放置在V形架内，通过环形数控输送带送至上下料工位。主轴2移动，由主轴前端的卡盘抓取并夹紧工件，主轴将工件运至图示的加工区。

机床工作时，主轴随高架拖板移动实现 X轴和Z轴的进给运动。上下料工位在加工区后方，在环形数控输送带的前端，可以安全地取出成品件，并放入毛坯件。加工结束时，再由主轴将工件放回上下料工位，并更换下一个毛坯。图 4-34所示为主轴移动到上下料工位装卸工件。

图4-33 倒置式车床工件自动装卸

图4-34 主轴在上下料工位装卸工件

2.倒置式数控车床的特点及应用

（1）生产效率高、占地面积小

（2）操作方便、排屑理想

（3）适用范围广，既可用在小批量、品种多的生产中，又适合用于大批量生产。

（4）应用举例

某生产传动机构的公司，选用两台VL3倒置式数控车床配上一个机械手和一个给工件打标记的工位，组成如图4-35所示的小型生产系统，自动加工齿轮的前、后两个面。图中VL3倒置式数控车床的中间是机械手。

图4-35 两台倒置式数控车床组成的小型生产系统