畢業(yè)論文-微型純電動(dòng)汽車總體設(shè)計(jì)與計(jì)算(存儲(chǔ)版)

　　

【正文】 能計(jì)算 .................................. 33 車型、驅(qū)動(dòng)、布置形式的選擇 ................................................................................................ 33 整車參數(shù)的選擇 .............................................................................................................................. 33 電機(jī)功率的確定 .............................................................................................................................. 34 計(jì)算微型電動(dòng)車的爬坡度與加速時(shí)間 ................................................................................ 37 蓄電池組的數(shù)量與電池參數(shù) .................................................................................................... 37 座椅的設(shè)計(jì) ........................................................................................................................................ 38 輪胎的選擇 ........................................................................................................................................ 39 5 純電動(dòng)車的發(fā)展瓶頸與展望 ..................................... 40 結(jié)論 ........................................................ 42 參 考 文 獻(xiàn) .................................................. 43 致 謝 ...................................................... 44 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 1 1 緒論 最初世界各國(guó)開(kāi)始試圖發(fā)展新能源汽車的主要原因是石油價(jià)格持續(xù)飆升造成能源緊缺，而擁有大量人口和消費(fèi)潛力的金磚四國(guó)開(kāi)始全面普及家庭汽車消費(fèi)，這加劇了石油危機(jī)轟轟烈烈爆發(fā)！于是人們提出了新能源汽車這個(gè)概念，嘗試混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車或者是太陽(yáng)能汽車等等，然而經(jīng)過(guò)幾年摸索之后，大家發(fā)現(xiàn)這些模式都不能從根本上解決問(wèn)題，只有純電動(dòng)汽車才能夠滿足 快速削減石油消費(fèi)的根本目標(biāo)。 河 北 工 業(yè) 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 作 者： 邱凡 學(xué) 號(hào)： 070261 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 系 (專業(yè) )： 車輛工程 題 目： 微型電動(dòng)汽車總體設(shè)計(jì)與計(jì)算 指導(dǎo)者： 卞學(xué)良 教授 (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) ) 2021 年 5 月 28 日 畢業(yè)論文中文摘要 微型電動(dòng)汽車總體設(shè)計(jì)與計(jì)算 摘要 ： 電動(dòng)汽車 (Electric vehicle，簡(jiǎn)稱 EV)是當(dāng)前解決能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題可行的技術(shù)之一。全球碳排放標(biāo)準(zhǔn)的推出強(qiáng)化了主要國(guó)家推動(dòng)純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)普及的動(dòng)力的欲望，由于汽車尾氣和工業(yè)污染給大氣層和地球生存環(huán)境帶來(lái)日趨嚴(yán)重破壞，人類必需在未來(lái)二十年內(nèi)努力將碳排放量指標(biāo)恢復(fù)到合理水準(zhǔn)，而削減碳排放量保護(hù)生存環(huán)境顯然已經(jīng)是比賺錢更迫切更緊急的事情。 技術(shù)路線 ，搜集相關(guān)資料。其后，從 1880 年 開(kāi)始，應(yīng)用了可以充放電的二次電池。 1900 年 美國(guó)制造的汽車中，電動(dòng)汽車為 15755 輛，蒸汽機(jī)汽車 1684 輛，而汽油機(jī)汽車只有 936輛。 2021 年，美國(guó)人開(kāi)始意識(shí)到走了彎路，美國(guó)能源部批準(zhǔn)經(jīng)費(fèi) l500 萬(wàn)美元，用于 “ 工業(yè)研究、開(kāi)發(fā)和演示使用電池的電動(dòng)汽車 ” 的費(fèi)用共擔(dān)項(xiàng)目，包括使用效率和動(dòng)力儲(chǔ)存、供電質(zhì)量等。目前，還有一些機(jī)構(gòu)繼續(xù)在做純電動(dòng)汽車的研究開(kāi)發(fā)，例如體現(xiàn)法國(guó)政府意向的法國(guó)重要的國(guó)營(yíng)企業(yè)，法國(guó)電力公司與達(dá)索集團(tuán)簽約了純電動(dòng)汽車的合作開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。截止到 2021 年，日本純電動(dòng)汽車的保有量為2696 臺(tái)。甚至在某些領(lǐng)域，如鋅 空氣電池和鋰電池研究方面，已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。小批量研發(fā)生產(chǎn)的 4 種車型、近 40 輛公交車即將投入北京市奧運(yùn)電動(dòng)示范車河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 6 隊(duì)的示范運(yùn)行。由于電力可以從多種一次能源獲得，如煤、核能、水力、風(fēng)力、光、熱等，解除人們對(duì)石油資源日見(jiàn)枯竭的擔(dān)心。電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機(jī)汽車的最大不同點(diǎn)。但直流 電動(dòng)機(jī)由于存在換向火花，比功率較小、效率較低，維護(hù)保養(yǎng)工作量大，隨著電機(jī)技術(shù)和電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，勢(shì)必逐漸被直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)（ BLDCM）、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（ SRM）和交流異步電動(dòng)機(jī)所取代，如無(wú)外殼盤式軸向磁場(chǎng)直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī) 。當(dāng)采用交流異步電動(dòng) 機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向的改變只需變換磁場(chǎng)三相電流的相序即可，可使控制電路簡(jiǎn)化。它同其他汽車的構(gòu)成是相同的，由車輪、輪胎和懸架等組成。貨叉的起升和門架的傾斜通常由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓系統(tǒng)完成。純電動(dòng)汽車的用途也在四大部件的選用配置河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 10 直接相關(guān)。我們對(duì)此認(rèn)識(shí)到了，但行動(dòng)不力。 電動(dòng)車輛是以電為能源，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛的，不再產(chǎn)生新的污染，不再產(chǎn)生易燃、易爆之隱患。 機(jī)械、電氣裝置耐用少維修。 技術(shù)概述 電動(dòng)汽車是指以車載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛。特別是在城市運(yùn)行，汽車走走停停，行駛速度不高，電動(dòng)汽車更加適宜。 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 12 動(dòng)力電源使用成本高 ，續(xù)駛里程短 目前電動(dòng)汽車尚不如內(nèi)燃機(jī)汽車技術(shù)完善，尤其是動(dòng)力電源（電池）的壽命短，使用成本高。 各種主要電動(dòng)車用蓄電池對(duì)比見(jiàn)表 1。因此鋰離子電池逐漸取代 鉛和鎳氫電池，成為純電動(dòng)汽車蓄電池的核心技術(shù)。充電時(shí) , 過(guò)程正好相反 。輪轂 電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)子型式主要分成兩種結(jié)構(gòu)型式：內(nèi)轉(zhuǎn)子型和外轉(zhuǎn)子型。圖所示為兩種結(jié)構(gòu)形式的輪轂電機(jī)。 輪轂電機(jī)的電機(jī)類型分為永磁、感應(yīng)、開(kāi)關(guān)磁阻式。為了使電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速符合車輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速要求， KAZ 的輪轂電機(jī)系統(tǒng)匹配了一個(gè)傳動(dòng)比為 的行星齒輪減速機(jī)構(gòu)。 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 19 圖 TM4一體化輪轂電機(jī)系統(tǒng) 同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院在 2021 年、 2021 年和 2021 年分別推出了采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的四輪驅(qū)動(dòng)燃料電池微型電動(dòng)汽車動(dòng)力平臺(tái)“春暉一號(hào)”和“春暉二號(hào)”，兩者均采用四個(gè)低速永磁直流無(wú)刷輪轂電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，匹配相應(yīng)的盤式制動(dòng)器。 輪轂電機(jī)系統(tǒng)特點(diǎn)分析 通常，電動(dòng)汽車采用集中電機(jī)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式。但是，安裝在車身上的電機(jī)對(duì)整車總布置的影響很大，尤其是在后軸驅(qū)動(dòng)的情況下。而車輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)技術(shù)（即采用輪轂電機(jī)的電動(dòng)輪）則可使電動(dòng)汽車底盤實(shí)現(xiàn)電子化，主動(dòng)化，大大提高電動(dòng)汽車的性能。 4) 實(shí)現(xiàn)汽車底盤系統(tǒng)的電子化、主動(dòng)化。前后懸架均采用縱置鋼板非獨(dú)立懸架的汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，內(nèi)側(cè)懸架處于減載而外側(cè)懸架處于加載狀態(tài)，結(jié)果與懸架固定連接的車橋的軸線相對(duì)汽車縱向中心線偏轉(zhuǎn)一角度α。在道路條件和車速相同時(shí)，非簧載質(zhì)量越小，則懸架所受到的沖擊載荷也越小。 獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)形式分析 獨(dú)立懸架又分為雙橫臂式、單橫臂式、雙縱臂式、單縱臂式、單斜臂式、麥弗遜式和扭轉(zhuǎn)梁隨動(dòng)臂式等幾種類型。 懸架側(cè)傾角剛度 當(dāng)汽車作穩(wěn)態(tài)圓周行駛時(shí)，在側(cè)向力的作用下，車廂繞側(cè)傾軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，并將此轉(zhuǎn)動(dòng)角度稱之為車廂側(cè)傾角。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)形式 雙橫臂式 單橫臂式 側(cè)傾中心高度 比較低 比較高 車輪相對(duì)車身跳動(dòng)時(shí)車輪定位參數(shù)的變化 車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角均有變化 車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角變化大 輪距 變化小，故輪胎磨損速度慢 變化大，故輪胎磨 損速度快 懸架側(cè)傾角剛度 較小，需要用橫向穩(wěn)定器 較大，可不裝橫向穩(wěn)定器 橫向剛度 橫向剛度大 占用空間尺寸 占用較多的空間 占用較小的空間 其他 結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，前懸架用的多 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、前懸架架用的少 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)形式 單縱臂式 單斜臂式 側(cè)傾中心高度 比較低 居單橫臂式和單縱臂式之間 車輪相對(duì)車身跳動(dòng)時(shí)車輪定位參數(shù)的變化 主銷后傾角變化大 有變化 輪距 不變 變化不大 懸架側(cè)傾角剛度 較小，需要裝橫向穩(wěn)定器 居單橫臂式和單縱臂式之間 橫向剛度 橫向剛度小 橫向剛度較小 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 25 占用空間尺寸 幾乎不占用高度空間 其他 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)形式 麥弗遜式 扭轉(zhuǎn)梁隨動(dòng)臂式 側(cè)傾中心高度 比較高 比較低 車輪相對(duì)車身跳動(dòng)時(shí)車輪定位參數(shù)的變化 變化小 左、右輪同時(shí)跳動(dòng)時(shí)不變 輪距 變化很小 不變 懸架側(cè)傾角剛度 較大，可不裝橫向穩(wěn)定器 橫向剛度 橫向剛度大 占用空間尺寸 占用的空間小 其他 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，乘用車商用的較多 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前驅(qū)乘用車的后懸架 由上表及查閱同類資料可知采用單橫臂式獨(dú)立懸架用于轉(zhuǎn)向輪時(shí)，會(huì)使主銷內(nèi)傾角和車輪外傾角發(fā)生較大的變化，對(duì)于轉(zhuǎn)向操 縱有一定的影響，故目前在前懸架中很少采用。 單斜臂式獨(dú)立懸架是介于單橫臂式和單縱臂式之間的一種懸架結(jié)構(gòu)形式，單斜臂繞與汽車縱軸線成一定夾角θ的軸線擺動(dòng)。圖中橫坐標(biāo)為λ值，縱坐標(biāo)為車輪接地中心的垂直位移量。 圖 水平面內(nèi)上、下橫臂軸布置方案 為了使輪胎 在遇到凸起路障時(shí)能夠使輪胎一面上跳，一面向后退讓，以減少傳到車身上的沖擊力，還為了便于布置發(fā)動(dòng)機(jī)，大多數(shù)前置發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的懸架下橫臂軸M— M的斜置角。因此，希望轎車的主銷后傾角原始值為 1176。接著可用圖 ，先選定球銷中心距，從圖 dλ／ df1值與初選的球銷中心距在圖上沿虛線所示的路線找到上、下橫臂的夾角 (β 2— β 1)，如布置上允許即認(rèn)為初選成功。由圖可以看出，當(dāng)上、下橫臂的長(zhǎng)度之比為 0． 6時(shí)， By曲線變化最平緩； l2／ l1增大或減小時(shí)， By曲線的曲率都增加。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是兼用駕駛員體力和發(fā)動(dòng)力的動(dòng)力作為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向加力裝置而形成的。根據(jù)我國(guó)轎車設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，在初選尺寸時(shí) , l2／ l1l取 0． 65為宜。 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 30 圖 上、下橫臂長(zhǎng)度之比 1l /2l 改變時(shí)懸架運(yùn)動(dòng)特性 圖 l1保持原車值不變，改變上橫臂長(zhǎng)度 l2，使 l2／ l1，分別為， 0． 6， 0． 8， 1． 0， 1． 2時(shí)計(jì)算得到的懸架運(yùn)動(dòng)特性曲線。～ 3176。當(dāng)車輪上跳、主銷后傾角變大時(shí)．車身卜的懸架支承處會(huì)產(chǎn)生反力矩，有抑制制動(dòng)時(shí)前俯的作用。 下橫臂軸 M— M和上橫臂軸 N— N與縱軸線的夾角，分別用 α 1和 α 2來(lái)表示，稱為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上、下橫臂軸的水平斜置角。 雙橫臂式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1．縱向平面內(nèi)上、下橫臂的布置方案 上、下橫臂軸抗前俯角的匹配對(duì)主銷后傾角的變化有較大影響。目前，汽車上廣河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 26 泛采用上下臂不等長(zhǎng)的雙橫臂式獨(dú)立懸架（主要用于前懸架）和麥弗遜式獨(dú)立懸架。因此，懸架占用的空間尺寸也用來(lái)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。 車輪定位參數(shù)的變化 車輪相對(duì)車身上下跳動(dòng)時(shí)，主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、車輪外傾角及車輪前束等定位參數(shù)會(huì)發(fā)生變化。獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，維修不便。 獨(dú)立懸架具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1） 在懸架彈性元件一定的變形范圍內(nèi)，兩側(cè)車輪可以單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，而互不影響，這樣在不平道路上行駛時(shí)可減少車架和車身的振動(dòng)，而且有助