電動(dòng)汽車底盤優(yōu)化設(shè)計(jì)(畢業(yè)設(shè)計(jì))管理資料

淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)作者:劉治學(xué)號(hào)：學(xué)院:交通工程學(xué)院專業(yè):車輛工程題目:小型節(jié)能電動(dòng)汽車底盤改進(jìn)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)者： （姓名） （專業(yè)技術(shù)職務(wù)）評(píng)閱者： （姓名） （專業(yè)技術(shù)職務(wù)）2015年6月畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中文摘要近年來(lái)，汽車在全世界范圍保有量的不斷飛速增長(zhǎng)，使人類面臨全球變暖，石油短缺，空氣污染和水污染等很多問(wèn)題變得越來(lái)越嚴(yán)重。而基于這些問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，各種類型的電動(dòng)汽車是解決這些問(wèn)題的最佳方案。本次設(shè)計(jì)以小型電動(dòng)汽車的底盤為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)。其設(shè)計(jì)過(guò)程是先對(duì)各種電動(dòng)汽車的各種布置形式經(jīng)行分析和選取，再對(duì)不同類型的電動(dòng)汽車的要求經(jīng)行分析。經(jīng)過(guò)分析后選取出此次設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車的參數(shù)，再對(duì)小型電動(dòng)汽車的參數(shù)經(jīng)行整體動(dòng)力性分析，并驗(yàn)證其合理性。最后確定電動(dòng)汽車底盤的數(shù)據(jù)，先畫出其CAD圖，再通過(guò)Pro/E畫出其三維圖。關(guān)鍵詞電動(dòng)汽車，動(dòng)力分析，底盤設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)外文摘要TitleTheDesignoftheSmallEnergySavingCarChassisImprovementAbstractInrecentyears,thenumberofcarsaroundtheworldinrapidmakesthehumanfaceofglobalwarming,oilshortage,manyproblemssuchasairpollutionandwaterpollution,whichisbecomingmoreandmoreontheunderstandingoftheproblems,varioustypesofelectricvehiclesisthebestwaytosolvethesedesignwithsmallelectriccarchassisasthemaindesignprocesstoanalysisdifferentarrangementoftheelectriccarchassis,andthenselectstheappropriatedesignanalyzestherequirementsofdifferenttypesofelectricvehicleandtheanalysisoftheselectionofthedesignoftheelectriccarvehicleparameter,thentheparametersofthesmallelectriccarsintheoverallperformanceanalysisandverifyitsdeterminingthesizeoftheelectricvehiclechassisdata,drawingthree-viewdrawingofthechassiswithAutoCAD,drawing3dmodelofthechassisbyPro/E.Keywordselectriccar,poweranalysis,chassisdesign目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"引言 1\o"CurrentDocument"研究背景 1\o"CurrentDocument"國(guó)內(nèi)外研究的發(fā)展概況 1\o"CurrentDocument"研究目的及意義 2\o"CurrentDocument"電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案對(duì)比分析 3\o"CurrentDocument"電動(dòng)汽車按用途的不同分類 3\o"CurrentDocument"小型電動(dòng)汽車的一般結(jié)構(gòu) 5\o"CurrentDocument"電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)方案的確定 9\o"CurrentDocument"電動(dòng)汽車整體參數(shù)選擇 10\o"CurrentDocument"外形尺寸的確定 10\o"CurrentDocument"離地間隙的選取 10\o"CurrentDocument"電機(jī)功率的選取 10\o"CurrentDocument"電池配置 10最大車速 10\o"CurrentDocument"續(xù)航里程 11\o"CurrentDocument"爬坡能力 12\o"CurrentDocument"整車參數(shù)的確定 13\o"CurrentDocument"電動(dòng)汽車底盤設(shè)計(jì) 14\o"CurrentDocument"底盤模型的設(shè)計(jì) 14\o"CurrentDocument"底盤尺寸的設(shè)計(jì) 15\o"CurrentDocument"底盤材料的選擇 16\o"CurrentDocument"底盤的繪制 17結(jié)論 18致謝 19參考文獻(xiàn) 201引言研究背景汽車在全世界范圍保有量的不斷飛速增長(zhǎng)，使人類面臨全球變暖，石油短缺，空氣污染和水污染等很多問(wèn)題。據(jù)有關(guān)專家調(diào)查表明，在未來(lái)五十年內(nèi)，世界人口將會(huì)急劇增加至100億人口，而汽車的使用數(shù)量也將激增至2億5千萬(wàn)。假使這些汽車都是使用內(nèi)燃機(jī)的話，且不說(shuō)現(xiàn)在全球的石油能源已經(jīng)變得緊缺，僅僅是這些汽車排出的尾氣就是一個(gè)難以解決的問(wèn)題，那時(shí)我們的天空將會(huì)永遠(yuǎn)是灰色，而湛藍(lán)的天空將會(huì)成為一種奢望。為此許多汽車工程師在努力尋找降低油耗的方法，同時(shí)也在開(kāi)發(fā)清潔、高效、智能的汽車，而全世界的汽車業(yè)界也正在為此努力并投入巨大的資金和人力。就這樣越來(lái)越多的認(rèn)識(shí)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到各種類型的電動(dòng)汽車是解決這些問(wèn)題的最佳方案，而電動(dòng)汽車也呈現(xiàn)出加速發(fā)展的趨勢(shì)。無(wú)論是從環(huán)保角度，還是從能源角度，電動(dòng)汽車都是最佳的選擇，而且，它對(duì)于促進(jìn)新科技的發(fā)展，新興工業(yè)的興起以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展，現(xiàn)在人們對(duì)于小型節(jié)能汽車的需求也在飛速增長(zhǎng)，因?yàn)樾⌒碗妱?dòng)汽車無(wú)論是從給人以方便性，還是從節(jié)能方面，都有著很大的優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)外研究的發(fā)展概況在美國(guó)、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家，由于新技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)和政府對(duì)汽車排放越來(lái)越苛刻，各大汽車公司投入了大量的人力、物力和財(cái)力用于電動(dòng)汽車的開(kāi)發(fā)，不斷推出自己的新產(chǎn)品。為了促進(jìn)電動(dòng)汽車的發(fā)展，有關(guān)國(guó)家分別制定了一系列政策，如對(duì)電動(dòng)汽車購(gòu)買者的優(yōu)惠政策，對(duì)燃油汽車使用者的限制政策，還有對(duì)科研經(jīng)費(fèi)的投入和優(yōu)惠政策等，這些政策都對(duì)電動(dòng)汽車的發(fā)展有很大的促進(jìn)作用。美國(guó)電動(dòng)汽車的研究和開(kāi)發(fā)，得到了來(lái)自法律、政府的資金和科研力量的支持。1976年7月，美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)《電動(dòng)汽車和復(fù)合汽車的研究開(kāi)發(fā)和樣車試用法令》，以立法、政府資助和財(cái)政補(bǔ)貼等手段加速發(fā)展電動(dòng)汽車。1990年，加利福尼亞州在為防止大氣污染而制定的限制法規(guī)中規(guī)定：到1998年，“零污染”汽車的銷售額要占新車銷售額的2%；到2000年，“零污染”汽車的銷售額要占新車銷售額的5%；到2003年，“零污染”汽車的銷售額要占新車銷售額的10%。隨后，美國(guó)東部的10個(gè)州也都通過(guò)了相應(yīng)的法規(guī)。法規(guī)的強(qiáng)力推行，促進(jìn)了電動(dòng)車小批量、商業(yè)化生產(chǎn)和實(shí)踐應(yīng)用。此后，美國(guó)還出臺(tái)了一系列鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)電動(dòng)汽車的政策。這些因素加快了美國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。從世界范圍電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀看，日本是最早開(kāi)始發(fā)展電動(dòng)汽車的國(guó)家之一。日本國(guó)土狹小，石油資源匱乏，幾乎完全依賴進(jìn)口，油價(jià)很高。同時(shí)，日本工業(yè)發(fā)達(dá)，人口密度很大，城市污染嚴(yán)重。因此，日本政府特別重視電動(dòng)汽車的研究和開(kāi)發(fā)，很早就對(duì)電動(dòng)汽車的發(fā)展做出了具體的布置和計(jì)劃。日本政府將電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力汽車、清潔動(dòng)力車、混合汽車、天然動(dòng)力車都定義為新的下一代汽車。日本政府對(duì)購(gòu)買環(huán)保車的消費(fèi)者給予補(bǔ)貼，從日本政府對(duì)環(huán)保車的優(yōu)惠政策來(lái)看，可以享受優(yōu)惠政策的車型已經(jīng)超過(guò)160種，占現(xiàn)在所有銷售車型的80%以上。歐洲歷來(lái)重視節(jié)能和減排。歐盟委員會(huì)于2007年公布了“新歐洲能源政策”，其目標(biāo)是2020年將溫室效應(yīng)氣體排放降低20%，將可再生能源的比例提高到20%，同時(shí)將今后5年歐盟能源領(lǐng)域的研究開(kāi)發(fā)預(yù)算提高50%。在替代燃料開(kāi)發(fā)應(yīng)用的發(fā)展方向上，生物燃料和氫燃料是重點(diǎn)。在亞洲、歐洲競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手對(duì)電動(dòng)汽車熱情日益高漲的情況下，歐洲汽車廠商沒(méi)有固守自己的觀念。寶馬、奧迪相繼推出混合動(dòng)力汽車，主要面向北美市場(chǎng)。除歐盟委員會(huì)外，歐盟各國(guó)政府也根據(jù)本國(guó)情況制定了大量政策和措施，推動(dòng)電動(dòng)汽車的開(kāi)發(fā)和消費(fèi)。國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車的研究始于20世紀(jì)60年代，但當(dāng)時(shí)的研究開(kāi)發(fā)都是零散和小規(guī)模的，投入也很少。自1980年開(kāi)始，中國(guó)開(kāi)始掀起電動(dòng)汽車的研究高潮，電動(dòng)汽車被國(guó)家列為“八五”、“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目。國(guó)內(nèi)一些科研院所和生產(chǎn)企業(yè)相繼開(kāi)始研究電動(dòng)汽車，并取得了一些成果。如清華大學(xué)研制的16座電動(dòng)中巴車，東風(fēng)汽車公司研制的電動(dòng)轎車，華南理工大學(xué)研制的輕型電動(dòng)客車，遠(yuǎn)望集團(tuán)公司研制的電動(dòng)大客車，長(zhǎng)江動(dòng)力公司研制的電動(dòng)雙層大客車等都具有一定的水平，但與國(guó)外先進(jìn)電動(dòng)汽車相比還有一定差距。研究目的及意義在電動(dòng)汽車的研發(fā)過(guò)程中，其底盤結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)中最重要的部分，是因?yàn)槠涑惺茌d荷的主要部件，其中包括汽車中的設(shè)施裝備和承載重量等，都是通過(guò)底盤施加的，而底盤設(shè)計(jì)是否合理化，關(guān)乎著能否實(shí)現(xiàn)整車的輕量化，而汽車輕量化技術(shù)室汽車節(jié)能的重要手段，試驗(yàn)表明，汽車質(zhì)量每下降10%，能源消耗約下降3%-5%，這不僅僅可以使電動(dòng)汽車的最大續(xù)航里程提高，更可以提高其最大行駛速度。而電動(dòng)汽車底盤的結(jié)構(gòu)構(gòu)架不僅僅影響其載荷的合理分布，還關(guān)乎著電動(dòng)汽車底盤的使用壽命以及行駛的平穩(wěn)性。本次論文主要目標(biāo)就是使其結(jié)構(gòu)和載荷分布更加合理，進(jìn)而使電動(dòng)汽車更加節(jié)能，再根據(jù)動(dòng)力學(xué)分析，分析其最大行程及最高車速等。2電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案對(duì)比分析電動(dòng)汽車按用途的不同分類電動(dòng)咼爾夫球車電動(dòng)高爾夫車是專門為高爾夫球場(chǎng)開(kāi)發(fā)的場(chǎng)地用車，如圖1。該車地盤低，上下方便，轉(zhuǎn)彎半徑小，操縱靈活?并采用真空寬胎，復(fù)合式前懸架系統(tǒng)，減震性能優(yōu)良，行駛平穩(wěn)，駕乘舒適；后懸架采用鋼板彈簧減震采用高回彈、高承載板簧設(shè)計(jì)，整車載重性能優(yōu)越，行駛中平穩(wěn)顛簸受力小，乘坐舒適。電動(dòng)高爾夫球車的車型可以分為2座，4座，6座，8座等類型，一般采用的是電池驅(qū)動(dòng)，速度在18-24公里/小時(shí)。電動(dòng)高爾夫球車爬坡能力較強(qiáng)，一般25%,這個(gè)特性在高爾夫球場(chǎng)上方便，自由的行駛，一次充電完成可以行駛80公里左右，最大的可以行駛100公里以上。電動(dòng)高爾夫球車的加速器是無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)，沒(méi)有檔位的，根據(jù)電流大小來(lái)調(diào)整行駛的速度。圖1電動(dòng)高爾夫球車電動(dòng)游覽車電動(dòng)游覽車是屬于區(qū)域用車，專為旅游景區(qū)，公園，大型游樂(lè)園，封閉社區(qū)，校園，花園式酒店，度假村，別墅區(qū)，城市步行街，港口等區(qū)域開(kāi)發(fā)的自駕游，區(qū)域巡邏，代步專用的環(huán)保型電動(dòng)乘用車輛，如圖2。電動(dòng)游覽車系列使用的電池具有：容量大、重量輕、壽命長(zhǎng)、充電方便、安全性高、效率大等特點(diǎn)，其車外觀設(shè)計(jì)優(yōu)美，空間實(shí)用性大，操作方便，為國(guó)內(nèi)旅游景區(qū)普遍使用。

圖2電動(dòng)游覽車警務(wù)巡邏車巡邏車一種為治安，維和人員專門設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的車輛，如圖3。市場(chǎng)中使用較多的為電動(dòng)巡邏車，這種車輛可以乘坐2-8人的四輪方向盤式電動(dòng)車，并安裝有警示燈、鳴笛和喊話裝置的專業(yè)電動(dòng)車。其中有：半封閉、全封閉兩種類型。由于質(zhì)量?jī)?yōu)秀、收費(fèi)公道、售后服務(wù)好，所以所銷售的巡邏車不僅獲了公安部門的喜愛(ài)，同時(shí)也成為了一些諸如行政執(zhí)法部門、學(xué)校、醫(yī)院等場(chǎng)所進(jìn)行日常巡邏安保工作的首選車型。圖3巡邏車?yán)夏甏杰嚴(yán)夏贶?，又叫老年電?dòng)車、老年代步車、老年助力車，是老年人戶外出行代步的理想車輛，如圖4。其性能相對(duì)穩(wěn)定，車速較慢，運(yùn)用電力無(wú)需加油，故又稱環(huán)保老年車，老年電動(dòng)車所使用的能源有很多，主要有鉛酸電池（含鉛酸膠體電池）、鎳氫電池、鎳鎘電池、鎳鐵電池、鋰離子電池（常稱之為鋰電池）、燃料電池等。電池按電化學(xué)方式直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。它不經(jīng)過(guò)熱機(jī)過(guò)程，因此不受卡諾循環(huán)的限制，能量轉(zhuǎn)化效率高（40—60%）；幾乎不產(chǎn)生NOx和SOx的排放?？紤]到老年人年齡過(guò)大，對(duì)于突發(fā)情況的反映速度會(huì)比較慢，所以，國(guó)家相關(guān)規(guī)定，老年代步車的車速必須在20km/h以下，不可速度過(guò)快。圖4老年代步車設(shè)計(jì)所選車型本次設(shè)計(jì)選取老年代步車為主要研究對(duì)象，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，便于設(shè)計(jì)，所以選取老年代步車為設(shè)計(jì)對(duì)象。小型電動(dòng)汽車的一般結(jié)構(gòu)小型電動(dòng)汽車的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式采用不同的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)形式的電動(dòng)汽車，一般分為以下六種，其中字母含義，C-離合器、D-差速器、FG-固定速比減速器，GB-變速器、M-電動(dòng)機(jī)。第一種就是從之前發(fā)動(dòng)機(jī)前置前驅(qū)的燃油汽車得來(lái)的，這種結(jié)構(gòu)是由電動(dòng)機(jī)、齒輪箱、離合器和差速器構(gòu)成的，如圖5。離合器是用來(lái)切斷和聯(lián)通電動(dòng)機(jī)和車輪之間的傳遞同理的機(jī)械裝置，變速器是一套不同速比的齒輪機(jī)構(gòu)，這樣可以實(shí)現(xiàn)不同的變速比。差速器就是在汽車轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)側(cè)車輪和外側(cè)車輪的不同轉(zhuǎn)彎半徑，使車輪可以差速行駛。[1]圖5電驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式第二種就是使用固定速比的減速器，這樣可以減掉離合器，減少傳動(dòng)裝置的質(zhì)量和體積。這種結(jié)構(gòu)是由電動(dòng)機(jī)、固定速比的減速器和差速器組成，如圖6。雖然這種

結(jié)構(gòu)比較小而且質(zhì)量較輕，但是有一個(gè)明顯的缺陷，就是沒(méi)有離合器，也沒(méi)有變速裝置，不能夠提供比較理想的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速特性。⑴廠 CZD-圖6圖6電驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式第三種結(jié)構(gòu)有些和發(fā)動(dòng)機(jī)橫向前置，前輪驅(qū)動(dòng)的燃油汽車的布置方式類似，它把電動(dòng)機(jī)、固定速比減速器和差速器集成為一個(gè)整體，兩根半軸連接驅(qū)動(dòng)車輪，這種結(jié)構(gòu)在小型電動(dòng)汽車上應(yīng)用極為普遍，本次設(shè)計(jì)的老年助力電動(dòng)汽車就應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)，如圖7。[1]M(Eg：IM(Eg：I圖7電驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式第四種就是雙電動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)就是采用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)通過(guò)固定速比的減速器分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)車輪，每個(gè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以獨(dú)立地調(diào)節(jié)控制，便于實(shí)現(xiàn)電子差速，因此，電動(dòng)汽車不需要選取機(jī)械差速器，如圖8。[1]圖8圖8電驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式第五種則是輪轂電動(dòng)機(jī)，這樣可以進(jìn)一步縮減從電動(dòng)機(jī)到驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)路徑。為了將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低到理想的車輪轉(zhuǎn)速，可采用固定減速比的行星齒輪變速器，它能夠提供比較大的減速比，而且輸入和輸出軸可布置在同一條軸線上，如圖9。[1]

（卡G_]—W1 （卡G_]—W1|圖9電驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式第六種是徹底去掉了機(jī)械減速齒輪箱，電動(dòng)機(jī)的外轉(zhuǎn)子直接安裝在車輪的輪緣上，車輪轉(zhuǎn)速和電動(dòng)汽車的車速控制完全取決于電動(dòng)汽車的轉(zhuǎn)速控制，如圖10。[1]圖10電驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式小型電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)形式采用不同類型的儲(chǔ)能裝置，如不同的蓄電池、燃料電池、超大電容器和高速飛輪等,構(gòu)成不同的電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)，有以下六種，其中字母的含義，B-蓄電池、C-電容器、FC-燃料電池、FW-超高速飛輪、P-功率轉(zhuǎn)換器、R-重整器。第一種是現(xiàn)在電動(dòng)汽車所獨(dú)有的以蓄電池作動(dòng)力源的一種結(jié)構(gòu)，蓄電池可以布置在車的四周，也可以集中布置在車的尾部或者布置在底盤下面，如圖11。所選用的蓄電池應(yīng)該能提供足夠高的比能量和比功率，并且在車輛制動(dòng)時(shí)能回收再生制動(dòng)能量。同時(shí)具有高比能量和高比功率的蓄電池對(duì)電動(dòng)汽車而言是最理想的動(dòng)力能源，比能量影響汽車的行駛里程，而比功率影響汽車的加速性和爬坡能力。⑵ f*II *I _ _Iy /yJ圖11儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)形式第二種是為了解決一種蓄電池不能同時(shí)滿足對(duì)比能量和比功率的要求這個(gè)問(wèn)題，可以在電動(dòng)汽車上同時(shí)采用一種不同的蓄電池，其中一種能提供高比能量，另外一種

提供高比功率。如圖12中顯示的是這種蓄電池作混合動(dòng)力能源的基本結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不僅分離了對(duì)比能量和比功率的要求，而且在汽車下坡或制動(dòng)時(shí)可利用蓄電池回收能量。⑵I— I……o'圖12儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)形式第三種是除了蓄電池以外，還可以用燃料電池作儲(chǔ)能裝置，它是一個(gè)小型的發(fā)電裝置。燃料電池的工作原理是利用可逆的電解過(guò)程，即用氫氣和氧氣結(jié)合產(chǎn)生電和水。氫氣可以儲(chǔ)存在一個(gè)車載的氫氣罐里，而氧氣可以直接從空氣中獲得。燃料電池能提供高的比能量但不能回收再生制動(dòng)能量，因此最好與一種能提供高比功率且能高效回收制動(dòng)能量的蓄電池結(jié)合在一起使用。如圖13所示的就是用燃料電池和蓄電池作混合動(dòng)力的結(jié)構(gòu)框圖。⑵<Z>1AI圖13儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)形式第四種燃料電池所需的氫氣不僅可以以壓縮氫氣、液態(tài)氫或金屬氫化物的形式儲(chǔ)存，還可以由常溫的液態(tài)燃料如甲醇或汽油隨車產(chǎn)生。如圖14是一個(gè)帶小型重整器的電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，燃料電池所需的氫氣由重整器隨車產(chǎn)生。⑵圖14儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)形式第五種是當(dāng)用蓄電池與電容器作混合動(dòng)力時(shí)，所選的蓄電池必須能提供高比能量，因?yàn)殡娙萜鞅旧肀刃铍姵鼐哂懈叩谋裙β屎透咝Щ厥罩苿?dòng)能量的能力。由于

用在電動(dòng)汽車上的電容器（通常稱為超大容量電容器）相對(duì)而言電壓較低，所以需要在蓄電池和電容器之間加一個(gè)DC-DC功率轉(zhuǎn)換器。如圖15顯示了蓄電池和電容器作混合動(dòng)力的結(jié)構(gòu)框圖。⑵廠 <>-1圖15儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)形式第六種是與超大容量電容器類似，飛輪是另外一種新興的具有高比功率和高效制動(dòng)能量回收能力的儲(chǔ)能器。用于電動(dòng)汽車的飛輪與傳統(tǒng)低速笨重的飛輪是不同的，這種飛輪質(zhì)量輕，且在真空下高速運(yùn)轉(zhuǎn)，超高速飛輪與具有一種工作模式（電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)）的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子相結(jié)合，能夠?qū)㈦娔芎蜋C(jī)械能進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換。如圖16顯示了這種飛輪和蓄電池作混合動(dòng)力的結(jié)構(gòu)，所選用的蓄電池應(yīng)能提供高比能量。飛輪最好與無(wú)刷交流電動(dòng)機(jī)結(jié)合使用，因?yàn)檫@種電動(dòng)機(jī)的效率比直流電動(dòng)機(jī)高，因而應(yīng)在蓄電池和飛輪之間加一個(gè)AC-DC轉(zhuǎn)換器。⑵r--Cy Y ”H圖16儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)所選的結(jié)構(gòu)形式因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)為老年代步車的底盤設(shè)計(jì)，而老年代步車車型較小，底盤較為簡(jiǎn)單，所以所選的結(jié)構(gòu)形式盡可能的簡(jiǎn)單。本次設(shè)計(jì)所選取的結(jié)構(gòu)形式如圖7和圖11。電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)方案的確定綜合上面的一系列信息，以老年代步車作為主要設(shè)計(jì)方向，通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查和資料查閱來(lái)確定其車的整車參數(shù)。在確定整車的參數(shù)之后，通過(guò)電動(dòng)汽車的動(dòng)力性分析來(lái)檢測(cè)這些參數(shù)是否合理和滿足設(shè)計(jì)要求。在設(shè)計(jì)其底盤的構(gòu)造方面，在圖7和圖11的結(jié)構(gòu)上，合理的安排其動(dòng)力系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)等，包括蓄電池，電動(dòng)機(jī)等，使其分布合理化，并且使電動(dòng)汽車底盤的載荷分布合理化，使設(shè)計(jì)的車輛能夠滿足安全性。3電動(dòng)汽車整體參數(shù)選擇外形尺寸的確定根據(jù)個(gè)人經(jīng)行的市場(chǎng)調(diào)查，大多老人希望電動(dòng)汽車的尺寸不要太大，盡量小巧一些，這樣方便停車，也方便出行，比如一些菜市場(chǎng)等地方，也可以行使，這樣在設(shè)計(jì)底盤以及整車的外形尺寸方面就需要盡量的縮小，不可太大，根據(jù)調(diào)查表明，對(duì)于車長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，，對(duì)于車寬方面，盡量不要超過(guò)lm，對(duì)于車高來(lái)說(shuō)，因?yàn)榭紤]到車輛的重心等問(wèn)題以及通過(guò)性的問(wèn)題，，鑒于此次調(diào)查，大體確定了我對(duì)于此次設(shè)計(jì)的尺寸選擇范圍。離地間隙的選取考慮到現(xiàn)在很多地方有減速帶等問(wèn)題，，為了使車輛能夠擁有良好的通過(guò)性，。電機(jī)功率的選取由于國(guó)家規(guī)定，以及又是老年人代步車，車速等不能太快，不可超過(guò)20km/h，功率和轉(zhuǎn)速不能太大，暫時(shí)選取的電動(dòng)機(jī)功率為800w，，轉(zhuǎn)速為1500r/min。電池配置動(dòng)力蓄電池是電動(dòng)汽車的能量源，為整車提供驅(qū)動(dòng)電能，動(dòng)力電池系統(tǒng)的選型及參數(shù)選擇已經(jīng)成為制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。本次設(shè)計(jì)選取鋰電池，其優(yōu)點(diǎn)眾多，如：①比能量高；無(wú)論是體積比能量，還是重量比能量，鋰電池均比鉛酸蓄電池高出三倍以上。由此決定了鋰電池體積更小、重量更輕，其市場(chǎng)消費(fèi)感覺(jué)很好。②循環(huán)壽命長(zhǎng)；鋰電池用于電動(dòng)助力車的循環(huán)壽命一般在800次以上，采用磷酸鐵鋰正極材料的鋰電池可以達(dá)到2000次左右，。這大大降低了鋰電池的使用成本，提高了消費(fèi)者的使用便利程度。③具有較寬的充電功率范圍；這是鋰電池具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。而老年代步車，車身不大，也不重，不需要太遠(yuǎn)的續(xù)航能力，所以電池配備為24V/60AH的車用鋰電池。[35]最大車速及傳動(dòng)比考慮到老年人的反應(yīng)能力會(huì)較年輕人的反應(yīng)能力弱一些，對(duì)車子的掌控沒(méi)有年輕人那么好，所以在本次設(shè)計(jì)中主減速器的傳動(dòng)比和變速器的傳動(dòng)比都選取的比較小。而且國(guó)家規(guī)定，老年助力電動(dòng)汽車速度不應(yīng)大于20km/h，設(shè)計(jì)其車速為15km/h。0.377nrV二一aii 式(1)g0式中：V—速度(km/h)；an—轉(zhuǎn)速(r/min)；r--車輪半徑(m)；ii--主減速器和減速器的傳動(dòng)比。g0將V=15km/h,n=1500r/min,r二，可得到其ii匕a g0因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)的電動(dòng)汽車所采用的只有一個(gè)主減速器，所以可以知道其傳動(dòng)比約為1:4。續(xù)航里程電動(dòng)汽車的續(xù)航里程是此次調(diào)查中，老年人最關(guān)心的問(wèn)題。在電動(dòng)汽車的發(fā)展中，有一個(gè)新名詞被大家漸漸熟知，叫做“里程焦慮癥”。這不僅僅反應(yīng)在老年助理電動(dòng)汽車這一方面，在純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)與發(fā)展方面，也是人們關(guān)心的重中之重，很多老人擔(dān)心，萬(wàn)一出去之后，沒(méi)電返回了，該怎么辦？因此，電動(dòng)汽車必須要有較高的續(xù)航里程性，由于本車所選取的蓄電池容量較大，而且電動(dòng)機(jī)的功率不是很大，所以可以提供較高的續(xù)航里程。P=UI 式(2)式中：P—功率(W)；U—電壓(V)；I--電流(A)。將P=800W,U=24V帶入式(2)沁CT=C 式(3)I式中：T—時(shí)間(h)；C—電池電流容量(AH)；I--電流(A)。將C=60AH,I=(3)可得T二。

式中：S—距離，km；V--速度，km/h；T—時(shí)間，h。將V=15km/h,T=(4)可得S=15X=54km因?yàn)檫@是純數(shù)據(jù)計(jì)算，則實(shí)際路況可能會(huì)一些影響，包括風(fēng)速、載客質(zhì)量和坡度等問(wèn)題，因此最大續(xù)航里程約為45km。爬坡能力考驗(yàn)一輛汽車的動(dòng)力性，除了最高車速以及加速性能以為，爬坡能力也在考慮范圍之內(nèi)，所以，汽車的爬坡能力也需要滿足要求。式(5)式(6)Mii耳F二一g^-式(5)式(6)式中：F—驅(qū)動(dòng)力(N)；tM—電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩(Nm)；ii--減速器傳動(dòng)比；g0耳一電動(dòng)汽車機(jī)械傳動(dòng)效率；r—驅(qū)動(dòng)輪半徑(m)；F二F+F+F

tfwi式中：Ff—滾動(dòng)阻力(N)；F—空氣阻力(N)；wF.—坡度阻力(N)。i式(7)式中：f--滾動(dòng)阻力系數(shù)；G—汽車總重力(N)；a—汽車在坡道上行駛時(shí)道路的坡度角。式(8)CAV式(8)F二一D a—w21.15式中：CD--空氣阻力系數(shù)；V—汽車行駛速度(km/h)；aA--迎風(fēng)面積，汽車行駛方向上的投影面積F=Gsina 式(9)i將已知參數(shù)帶入公式(5)(6)(7)(8)(9),a°由于實(shí)際路況的復(fù)雜性，則最大爬坡角度約為18°。整車參數(shù)的確定綜合上述計(jì)算，選擇的整車參數(shù)如表1所示。表1老年助力車整車參數(shù)參數(shù)名稱所選參數(shù)外形尺寸-mm1240X640X1300離地間隙-mm220電機(jī)功率-w無(wú)刷800電池配置-V/AH24/60充電器-V/A24/8最大速度-km/h15km/h續(xù)航里程-km454電動(dòng)汽車底盤設(shè)計(jì)底盤模型的設(shè)計(jì)根據(jù)以上的分析，以及在現(xiàn)實(shí)中的調(diào)查和查閱資料的情況下［811］，個(gè)人的底盤的動(dòng)機(jī)、固定速比減速器和差速器集成為一個(gè)整體，兩根半軸連接驅(qū)動(dòng)車輪，后面的兩個(gè)橫梁是用來(lái)連接后輪減震器的。因?yàn)樵O(shè)計(jì)老年助力車，所以整體車輛只設(shè)計(jì)一個(gè)車座，而蓄電池的位置則是根據(jù)圖11來(lái)確定的，把蓄電池放在座椅的下面，這樣可以節(jié)約空間，使得此款老年助力車更加小巧。把控制器放在前端，減少與方向盤之間的距離，便于排線布置，而且距離蓄電池也比較近，而前端車輪要滿足足夠的轉(zhuǎn)向性能，所以設(shè)計(jì)的橫梁不能影響車輪的轉(zhuǎn)向性。之所以設(shè)計(jì)最后面的安全輪，是因?yàn)樾⌒碗妱?dòng)汽車有后翻的安全隱患，因?yàn)樾⌒碗妱?dòng)汽車它的重心較高，底盤又比較小，穩(wěn)定性略差。作為老年助力電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)，安全性是必須有嚴(yán)格要求的，而設(shè)計(jì)了安全輪可以有效防止車輛后翻，還可以在車輛下小臺(tái)階的時(shí)候，給予一定的緩沖作用，有效的提高了車輛的安全性。底盤尺寸的設(shè)計(jì)根據(jù)以上的分析，以及現(xiàn)實(shí)中的調(diào)查，在查閱資料的情況下［811］，個(gè)人的底盤的結(jié)構(gòu)尺寸如圖18所示。圖18底盤結(jié)構(gòu)尺寸圖如圖18位底盤結(jié)構(gòu)尺寸圖，車身總長(zhǎng)定為1240mm，而底盤長(zhǎng)一共1090mm,因?yàn)槠淝岸诉€要加防撞護(hù)欄，還有車身外殼等，所以底盤總長(zhǎng)度不能超過(guò)1100mm。車身總寬度定為640mm，而底盤寬一共500mm，預(yù)留長(zhǎng)度是為放車身外殼等。底盤后端長(zhǎng)設(shè)為300mm，是因?yàn)檫x取的車輪為8inch的車輪，而車輪要在整個(gè)車身里面，不能外露，所以設(shè)置為300mm。后端寬設(shè)置為250mm，也是因?yàn)樗x車輪為8inch，換算成標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度單位為203mm，可知車輪外圍直徑為203mm，所以后端支持橫梁要大于203mm，綜合考慮設(shè)置為250mm，而底盤前端設(shè)計(jì)的思路同上。之所以中間的長(zhǎng)260mm寬150mm，而不是使用像前面一樣的網(wǎng)格狀，除了是為了使整個(gè)底盤盡量輕以外，還有一部分原因是為了保證后車輪有足夠的空間去安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)。而中間部分的長(zhǎng)350mm，和后面的150mm組合成為車座部位，以及車座前面放腳

的位置。其底盤的寬為500mm，還有一個(gè)原因就是因?yàn)樗x的蓄電池外形尺寸的長(zhǎng)為500mm。關(guān)于安全輪的設(shè)計(jì)尺寸，計(jì)算如下：圖19圖19安全輪如圖19所示，輪胎選用的是8inch的輪胎，換算成標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度單位，，根據(jù)前面的計(jì)算可知，此款電動(dòng)汽車的最大爬坡角度約為18°,所以這個(gè)安全輪距離地面的高度可以根據(jù)此爬坡角度來(lái)定。如圖19所示，使用AutoCAD中的“tan”命令做關(guān)于輪胎和安全輪之間的切線。La=tan—S式(10)式中：a—最大爬坡角度(°);L—所算角度的對(duì)直角邊(mm)；S—所算角度的鄰直角邊(mm)。帶入L二,S=(10)可得aa15°假設(shè)車輛在傾斜度為15°的路面上行駛，遭遇后翻的時(shí)候，因?yàn)橛邪踩喌拇嬖?所以最大仰角為30°,是不會(huì)產(chǎn)生后翻的，這樣可以在一定程度上保護(hù)到駕駛?cè)藛T。底盤材料的選擇本次設(shè)計(jì)的老年電動(dòng)汽車底盤采用Q235鋼，橫梁、縱梁均使用矩形鋼焊接而成。之所以選擇Q235鋼，是因?yàn)樗且环N普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，綜合性能較好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到較好配合，其具體參數(shù)如表2所示：表2底盤的材料屬性及力學(xué)特性材料彈性模量/GPa 泊松比密度/Kg/m3 彈性極限/MPa屈服極限/MPa底盤的繪制CAD的圖紙先草繪出底盤的具體尺寸和形狀，如圖20?！?再阿17=3W^fliL E圖20底盤草繪圖■-再阿17=3W^fliL E圖20底盤草