1、 本科毕业设计 题目 ： 某型电动车总体设计 学 院 : 汽 车 与 交 通 工 程 学 院 专 业 : 学 号 : 学生姓名 : 指导教师 : 日 期 : 二 一五年六月 武汉科技大学本科毕业设计 I 摘 要 电动车（简称 EV）是由车载动力电池作为能量源的车辆，可实现车辆零 污染 排放。随着环境日趋恶化，我们迫切需要使用环境友好型车辆 ，而本次设计的电动车正好拟合这个趋势，所以这一款电动车具有很强的现实意义。 本次毕业设计主要是对电动车的 车架设计和总体布置。根据本款电动车的实际工况和参考现有电动的一些参数， 按照动力性能要求，运用汽车理论、 汽车设计等相关知识计算， 选出各个部分需要的零
2、部件和总成。根据各类零件和总成 的参数，再加上对车辆行驶性能部分的要求， 来完成车架 框架部分的设计。然后在将每个部分按照相对位置关系，布置在车架上，完成车架的装配。 最后，根据现有的计算的结果，完成 对 车辆的外部装饰 和 布置 。 通过已知计算和选取得来的 各个零部件和总成的相关尺寸，利用制图软件 CAD 进行相关装配图、布置图、零件图形的绘制，得到理论上合为 5 张 A1 的图纸， 该电动车基本满足要求。 关键词： 电动车； 总体布置； 车架设计 武汉科技大学本科毕业设计 II Abstract Electric vehicles (referred to EV) is a vehicl
3、e-mounted battery as an energy source. vehicle, which can achieve zero emissions vehicles. With the deterioration of the environment, we urgently need to use environment-friendly vehicles, and electric vehicles is designed just to fit this trend, so that an electric car has a strong practical signif
4、icance. The graduation project is mainly for electric vehicle frame design and overall layout. According to some parameters of the electric cars actual conditions and reference to an existing power, making using of the power performance requirements and applying car theory, automotive design to calc
5、ulate and select each part required parts and assemblies. According to all kinds of parts and assembly parameters, together with part of the vehicle performance requirements, we can complete the frame portion of the frame design. Then according to the relative positional relationship between each se
6、ction ,it is arranged on the frame to complete the assembly. Finally, according to the results of existing computing ,one can complete the vehicle exterior and furnished. The relative dimensions of a known individual components and assemblies is made by calculating and selection ,and we use of CAD d
7、rawing software to draw the relevant assembly drawings, layout, graphics components to obtain theoretically closely to 5 A1 drawings .The electric car basically meet the requirements. Key words ： electric vehicles; general arrangement; frame design 武汉科技大学本科毕业设计 III 目 录 1 绪论 .1 1.1 引言 .1 1.2 电动车的发展概况
8、 .1 1.2.1 国外电动车的发展现状 .2 1.2.2 国内电动车的发展现状 .3 1.3 本次设计的意义 .5 2 电动车主要部分设计 .6 2.1 驱动控制部分 .6 2.1.1 驱动布置 .6 2.1.2 电机 .7 2.1.3 控制器 .9 2.2 电池系统 .10 2.3 电气系统 . 11 2.4 车身设计 .12 2.5 底盘设计 .13 2.5.1 悬架 .13 2.5.2 转向系统 .16 2.5.3 制动系统 .17 2.5.4 车架设计及刚度分析 .18 3 辅助装置选择 .24 3.1 辅助装置 .24 3.1.1 座椅 .24 3.1.2 轮胎 .24 总结 .2
9、6 参考文献 .27 致谢 .28 武汉科技大学本科毕业设计 1 1 绪论 1.1 引言 汽车是现代文明的重要标志，融合了当代社会各项最先进的科技技术，可以是说是科学的集大成者。汽车作为 主要的道路交通工具，在国防建设和人民生产、经营 活动、社会生活中起到了非常重要的作用，同时 ， 汽车工业是支柱产业之一，它的发展改变了历史进程。 可以说，人类的生活和生产早已经离不开汽车了。同时，传统汽车在对现代社会做出重大贡献的时候，也给人们的生活带来了不可忽视的灾难，让人们面临环境污染、石油资源短缺等严重问题。 汽车运行时所排放的的废气会对环境造成严重的污染，而且废气中的部分污染物对人体损害特别大，严重的
10、会造成人们死亡。虽然现代科技已经能将大部分污染物很好的处理掉，但是由于车辆保有量太高，还是会对环境和人类的生存造成严重的影响。另外，内燃机汽车的 主要能源消耗品是石油，众多周知，石油资源是有限的、属于 不可再生资源。人类 从 1973开始 共向地球索取了 大约 5000 亿桶（约 800 亿桶）石油，占当时探明 总 储量的85%； 此后，新发现的石油储量几乎翻了一番 。 初步 估计，目前地球上大约还有1370 亿吨石油 储量 ，按照现有的 实际 生产水平，全世界每年 大约要 开采 30 亿吨石油，这样，地球上的石油 估计还能 供人们开采 40-50 年。随着新油田的发现，大概也只能延长十年左右
11、，但是终将有枯竭的一天。 随着能源危机、石油短缺的逐渐到来和人们对环境保护更加重视，人们必须使用更加绿色环保的出行工具，而无需使用石油、对环境友好的电动车正好满足了人们 的这一需求，所以它必将在未来的社会中大发异彩 ，为现代文明做出巨大的贡献。 1.2 电动车的发展 概况 电动 汽车 比内燃机车 辆实际上 出现的 还 要早。 1859 年，法国著名科学家普兰特（ Plant）发明了铅酸电池，这为以后电动车的出现奠定了基础。由于当时蓄电池和电动机的发展相比内燃机更加成熟，并且蒸汽机汽车的性能和操控也拿与让人接受，因此电动汽车就成了人们用来取代马车的首选。 1873 年，英国科学家 Robert
12、Davidson 首次在马车的基础上制造了一辆电动三轮车，它 是 由铁锌电池 （一次 性 电池） 提供电力 ，由电机驱动 ， 它比内燃机动武汉科技大学本科毕业设计 2 力汽车发明早 13 年。 1881 年，法国工程师 Gustave Tmuve 制造了一辆电动三轮车在巴黎的街道出现以后，更多的电动车就如同雨后春笋般出现。英、美、德等国先后制造出了电动汽车，电动车的性能也逐渐提高。 1911 年，在巴黎和伦敦的 大街上 已经有运营的电动出租汽车出现；到了 1912 年， 起码 有 3.4 万辆电动车在 美国 运行。 在 20 世纪 20 年代初期 ，美国 的 汽车保有量中电动汽车占 38%，而
13、内燃机作动力的车辆 仅仅只占 占 22%， 到了 1915 年，美国电动汽车保有量 已经 达到 5 万辆。然而到了 20 世纪 30 年代末，电动车 就逐渐消失在人们的视野当中。主要是由于当时的蓄电池性能较差，电动汽车的成本太高，而续驶里程太短。同时，大量油田的开发，降低了石油价格，也降低了内燃机汽车的使用成本，加上内燃机汽车底盘技术不断提高，并采用流水线生产方式大规模批量制造，是内燃机汽车在市场竞争中占据了据对的优势，电动汽车被 市场所抛弃。 20 世纪 50 年代到 60 年代中期，电动汽车得到复苏，同样是因为石油，但是主要因为它逐渐短缺，人们再次将目光投向电动汽车。 20 世纪 80 年
14、代以来，内燃机汽车尾气带来的环境污染问题越来越引起人们的重视，人们对于绿色出行方式 的需求被进一步释放。在严格控制 污染 排放和节省能源的 现代 ， 依托 逐渐 发展 完备的电子电力控制技术和计算机技术，加 之 对蓄电池的 精益求精 和开发新动力电源，电动车辆终将 打败 内燃机车辆， 成为 21 世纪广泛采用的交通工具。 1.2.1 国 外 电动车的发展现状 从 二十 世纪 九十 年代开始，电动汽车重新成为世界性的的研发热点之后，世界上各大汽车公司 纷纷 投入巨资开发自己的电动车， 寻求 在未来电动汽车市场中先发制人 。各国政府也 都 出台 相应的 政策或制定计划，以促进本国电动汽车的发展。
15、（ 1） 美国的电动汽车 研究规划 美国是汽车工业最发达的 国家之一 ，汽车产量和保有量都居世界 前茅 ，每 一 年的石油消耗 总 量和汽车污染 物的排放 总 量 亦 是居世界首位。为增强汽车制造业的竞争力，美国政府提出了著名的 PNGV 计划和 FreedomCAR 计划。 PNGV计划于 1993 年由克林顿政府提出，该计划主要由商务部（ 简称 DOC）、国防部 (简称 DOD)、能源部（ 简称 DOE）、运输部（ 简称 DOT）、环保局（ 简称EPA）、宇航 局 （ 简称 NASA）及国家科学基金会（ 简称 NSF）等联邦政府机构和三大汽车公司（通用、格莱斯勒、福特）联合实施。美国商务部
16、代表政府负责PNGV 计划的组织协调和总体规划。 该规划明确地提出了要显著改善和增加美国汽车制造业的竞争力，尽可能快武汉科技大学本科毕业设计 3 的将商业可行性的技术创新成果应用于汽车生产制造中，开发出燃料效率高于现行汽车 3 倍的新一代汽车。该计划在 1997 年完成了新一代汽车的技术选择，确定了轻质制造材料、混合动力技术、高性能发动机（即四冲程直燃式）和燃料电池等为 PNGV 计划的主要技术方向；到 2000 年，三大汽车公司纷纷推出了各自的概念车； 2004 年就已经生产出了电动汽车样车。 美国通用汽车公司的 EV-1 型电动轿车就是成果之一，它采用铅酸电池，车身采用复合纤维材料，外形呈
17、现流线型，后轮 采用电动式制动器，每个轮胎都有制动能量回收系统。该电动车最高时速达到 1208km/h,一次充电可以行使 112km（在市区）或 144km（在高速）。 FreedomCAR 规划 于 2002 年由布什政府提出，用于 代替 PNGV 计划。FreedomCAR 计划的重点为：燃料电池动力系统，氢能储存系统，国家氢能基础设施的技术开发，支持有关氢能基础设施法规和标准的研究，用于燃料电池和混合动力两类汽车的电驱动系统，新型电能储存装置，新型、轻型结构与材料的开发，内燃机用先进燃料和排放控制系统等。 该 计划由能源部门领导，由汽车制造着协会协调 组织 ，并且有燃料供应商参与 其中
18、。该计划的主要目标是开发出无污染、燃料能源转换效率高、成本具有竞争力、燃料添加方便的燃料电池电动汽车。开发出排放达到或低于排放标准、成本具有竞争力的混合动力电动汽车。 （ 2）日本的 电动汽车研发规划 日本是汽车生产大国，汽车保有量位居世界第二位，并且日本的缺乏石油资源，石油资源近乎全部依赖进口。所以，日本政府及日本的各大汽车公司都对电动车的开发十分重视，这也造就日本的混合动力电动汽车技术处于世界领先地位。日本的电动汽车开发计划主要有：低公 害汽车研发普及行动计划、 JHFC 示范工程和专项开发计划等。 丰田 RAV-4 型也是一个模范产品，该五座电动汽车采用镍氢电池，最高时速在 130km/
19、h,最大爬坡度为 28%，一次充电大约可以行使 215km。 （ 3）欧盟 的研发计划 欧盟 计划 旨在增强欧盟各国工业的竞争力，充分调动欧盟各国的科学技术力量，避免各国科研计划重复， 综合 有效 的利用各国的人力和物力资源。欧盟计划相关的开发 计划主要有 FP 系列计划、欧盟燃料电池研究与 发展计划、欧盟 电动 巴士示范计划和欧洲电动车汽车城市运输系统计划。 大众的斯柯达 -明锐 EV 也算是一款比较杰出的成果之一，该车使用的是锂离子电池技术，续航里程达到 150km， 100km耗电也只有 14kwh。 1.2.2 国 内 电动车的发展现状 我国也早已将电动汽车的研究和开发以及电动车产业化
20、列为重点项目，并制武汉科技大学本科毕业设计 4 定电动汽车发展的规划。 1） 我国的 863 计划的 HEV、 FCEV 和 EV 研究计划 纲领。在国家科学 与 技术部、国家高技术研究发展计划中， 创设了电动汽车重要 专项， 择取 新一代电动汽车技术作为我国汽车工业自主创新和科 技创新的 主要研究方向，协调汽车企业、高等院校和科研机关，以及官、产、学、研四位一体的方式进行 协同 攻关，以电动汽车的 最新行业 技术平台为工作重点，力争在电动汽车关键 制造技术 、系统集成 核心 技术等方面取得 重要 突破，促使电动汽车符合现代企业 生产制造和市场经济实际需求以及研发系统和研发机制的建立 。 2）
21、我国的 973 计划的电动车专项计划。由国家科学技术部组织实施的国家重点基础研究计划中，也 创立 了电动车专项。电动汽车专项包含在 973 计划的能源项目之中，主要涉及氢能的规模制造 、储运及相关的燃料电池基础 开发 研究。 目前的行业现状还比较理想，主要体现在一下几点： （ 1）政策向好，补贴标准有所降低，但是鼓励发展仍是主旋律 2013 年 3 月，国家财政部等四部委达成一致意见 ，对新能源汽车补贴政策延迟 3 年。 同年 7 月 12 日， 我国 国务院总理李克强主持 并 召开国务院常务会议，讨论计划 加快节能环保产业，提出公务 员 用车、 城市 公交车要率先推广使用新能源汽车 ，并 同
22、步完善配套设施。 9 月 17 日， 上述 四部委 共同 下发关于继续开展新能源汽车 推广应用工作 通知 ，明确了财政补贴支持推广应用新能源汽车的相关 政策。 （ 2）电动汽车产量 增长特别快 ，全年 跨越 3.57 万辆，进口 车辆共计 1.66 万 在环保 形势 和 国家 政策 引导 下， 2013 年中国电动汽车产量实现 爆发 性增 长。从月度产量和进口量来看，全年基本上保持很强的增长趋势。受 到 2012 年 11 月电动车产量基数 太高 的影响， 2013 年 同比 电动汽车产量出现 了下滑 ； 12 月受 2014年补贴 减少 的 负面 影响，电动汽车产量出现 显著 的翘尾现象 ，
23、国内电动车生产 销售 也取得了 很好 的 效果 。 武汉科技大学本科毕业设计 5 图 1-1 2013 年国内电动 汽 车 生产 （包括进口 车 ）月度变化 1.3 本次设计的意义 首先，我国大城市的 环境 污染已 到了 不能忽视 的境地 , 燃油汽车排放是主要污染源之一 , 我国已经 有 16 个城市被列入 全世界环境 污染最严重的 20 个城市当 中。随着环境污染问题越来越引起人们的重视，人们迫切需要一种更加环保的出行方式，电动车使用无污染的车载电源，必能带给我们一片新的天空。 其次，电动车可以减少人们对石油的依赖，它从车载电源获得电力，而蓄电池的电能可以从水能、核能、风能、太阳能等清洁转
24、化而来，从而不用依赖石油资源。众所周知，我国是石油进口大国，减少石油的使用可以变相增加国家外汇储备，而外汇储备的多少是一个国家金融安全的重要保障。 另外，电动车可以节约大量资源，它既可以充分利用夜间富余电力给蓄电池充电，减少夜间大量电力的浪费，提高国家电网电能的利用 率，也可以通过高效的能量利用率减少功耗（比如百公里的能量消耗率），从而优化我国资源使用效率。 武汉科技大学本科毕业设计 6 2 电动车 主要 部分 设计 2.1 驱动控制部分 2.1.1 驱动布置 电动车的载客一般为 8 人，满载质量大约 1200kg，总质量较小，电动车的行驶条件一般较好，不需要太高的通过性，为了减少制造成本，同时简化流程，便于模块化生产，所以采用结构简单、制造成本较低的 42 驱动形式。 电动车使用的是车载电源，电池一般为了安全和方便起见安置在中部或者中后部，底盘部分并不宽敞，驾驶室空间有限，而且控制台前端布置大量电气设备，所以选择将发动机放至后方，同时可以保证轴荷分配 尽量 合理， 从而 有利于提高轮胎 实际 使用寿命。 如下图： 图 2-1 电动车的总体布置简图 1-控制器 2-电池 3-电机 4-传动系统 5-驱动轮
