电动汽车整车设计

2电 动 汽 车 整 车 设 计 2.1汽 车 业 CAD/CAM/CAE技 术 发 展2.2电 动 车 辆 整 车 标 准 体 系2.3 电 动 汽 车 的 总 体 设 计2.4电 动 汽 车 的 参 数 选 择2.5电 动 汽 车 零 部 件 载 荷 计 算 2.1汽 车 业 CAD/CAM/CAE技 术 发 展1)汽 车 工 业 代 表 着 一 个 国 家 制 造 业 发 展 的 水 平 。 汽 车 工 业 一 直 是 CAD/CAM/CAE系 统 应 用 的 先锋 。 作 为 制 造 业 的 中 坚 ， CAD技 术 的 应 用 ， 有效 地 推 动 了 汽 车 制 造 业 的 前 进 ； 汽 车 业 的 需 求也 极 大 地 带 动 了 CAD技 术 的 发 展 。1.汽 车 业 面 临 的 问 题(1) 保 有 量 的 相 对 固 定 ， 导 致 竞 争 加 剧 。(2)汽 车 制 造 业 是 技 术 密 集 型 和 劳 动 密 集 型 产 业 。 易 学 好 用 、 设 计 /分 析 /制 造 一 体 化 的 软 件就 受 到 企 业 的 青 睐 ； 同 时 ， 支 撑 整 个 企 业 产 品信 息 的 框 架 式 软 件 产 品 数 据 管 理 系 统（ PDM） ， 也 逐 渐 为 众 多 的 汽 车 制 造 商 所 接 受 。 2.汽 车 业 巨 人 们 如 何 打 算 各 大 汽 车 制 造 商 都 对 面 向 整 个 企 业 信 息 系统 的 制 订 了 改 造 计 划 并 已 实 施 。 以 下 为 几 个 主要 的 汽 车 制 造 商 所 提 出 的 计 划 ：福 特 ： “ 福 特 2000年 ” ， C3P项 目 ；马 自 达 ： “ 数 字 改 造 计 划 ” ；日 产 ： “ 业 务 过 程 革 新 ” ；雷 诺 ： “ 产 品 设 计 及 生 产 环 境 重 组 ” ；日 野 ： “ 并 行 工 程 计 划 ” 等 等 。以 福 特 汽 车 公 司 的 软 件 选 型 为 例 : 3.史 无 前 例 的 软 件 选 型 福 特 建 立 C3P体 系1993年 ， 福 特 汽 车 公 司 制 定 了 面 向 21世 纪 的“ 福 特 2000年 ” 长 远 发 展 规 划 ， 决 定 彻 底 改 造 自 己的 计 算 机 应 用 状 况 。 福 特 的 目 标 是 ： 一 个 新 车 型 的 开 发 周 期 从 目 前的 36个 月 缩 短 到 18个 月 乃 至 12个 月 ； 新 车 开 发 的 后期 设 计 修 改 减 少 50%； 原 型 车 制 造 和 测 试 成 本 减 少50%； 投 资 收 益 提 高 30%。 福 特 希 望 用 一 个 产 品 数 据 管 理 系 统 （ PDM） , 把 计 算 机 辅 助 设 计 （ CAD） 、 计 算 机 辅 助 工 程 分析 （ CAE） 、 计 算 机 辅 助 制 造 （ CAM） 集 成 起 来 ，融 汇 到 一 个 遍 布 全 球 的 公 用 数 据 系 统 之 中 ， 即 C3P（ CAD/CAM/CAE/PDM） 。 这 是 C3P概 念 在 整 个业 界 第 一 次 正 式 提 出 。 4.“福 特 效 应 ”伴 随 着 大 型 汽 车 制 造 厂 商 开 始 选 择 主 流 软 件 的浪 潮 ， 很 多 汽 车 企 业 开 始 启 动 了 自 己 的 选 型 计 划 。继 福 特 之 后 ， 又 有 了 马 自 达 、 日 产 、 雷 诺 、 日 野 等等 。 在 近 三 年 这 些 新 的 大 型 选 型 过 程 中 ， SDRC公司 赢 得 了 约 80%的 合 同 ， 这 种 现 象 被 业 界 评 论 家 称之 为 “ 福 特 效 应 ” 。一 个 有 趣 的 现 象 是 ， 在 决 胜 阶 段 几 乎 都 是SDRC与 PTC展 开 最 后 争 夺 ， 因 为 只 有 这 两 种 软 件才 真 正 代 表 着 九 十 年 代 CAD技 术 发 展 的 最 高 水 平 。 附 表 为 近 三 年 选 择 SDRC软 件 作 为 主 要 技 术 支 撑 的 汽 车 业厂 商 。 汽 车 制 造 厂 商 国 家 选 用 核 心 CAD软 件 选 用 PDM软件 合 同 日 期 合 同 额 ($万 ) 产 品 范围福 特 (Ford) 美 国 I-deasMasterSeries Metapahse 1995/12/19 $20,700 整 车日 产 (Nissan) 日 本 I-deasMasterSeries Metapahse 1998/1/7 $10,000 整 车雷 诺 (Renault) 法 国 I-deasMS+Euclid Metapahse 1998/2/11 $3,500 整 车马 自 达 (Mazda) 日 本 I-deasMasterSeries Metapahse 1996/12/19 $3,100 整 车奔 驰 (M-Benz) 德 国 CATIA Metapahse 1996/2/5 $600 整 车克 莱 斯 勒 (Chrysler) 美 国 CATIA Metapahse 1998 整 车数 字 流 程 (DIPRO) 日 本 I-deasMasterSeries Metapahse 1997/2/23 $6,500 配 件 日 野 (Hino) 日 本 I-deasMS+TOGO Metapahse 1998/1 整 车丰 田 (Toyota) 日 本 TOGO-CAD(I-deas) 1997/2 整 车本 田 (Honda) 日 本 CATIA+I-deasMS 1997 整 车现 代 (Hyundai) 韩 国 CATIA+I-deasMS 1997/3 整 车嘎 斯 (GAZ) 俄 罗斯 I-deasMasterSeries 1996/2/13 整 车塔 塔 (Tata) 印 度 I-deasMasterSeries Metapahse 1996 整 车 Mahindra&Mahidra 印 度 I-deasMasterSeries 1997 整 车帕 金 斯 (Perkins) 英 国 CADDS5+I-deasMS Metapahse 1996 发 动 机固 特 异 (Goodyear) 美 国 I-deasMasterSeries Metapahse 1996 轮 胎米 其 林 (Michelin) 法 国 Metapahse 1997 轮 胎LearCorperation 美 国 Metapahse 1997 配 件PICO/Wisne 美 国 I-deasMasterSeries Metapahse 1997/12/27 配 件 Johnson&Johnson 美 国 I-deasMasterSeries Metapahse 1996 配 件MackTruck 美 国 Metapahse 1997/10 配 件AlliedAutomotive 美 国 Metapahse 1997 配 件ITTAutomotive 美 国 Metapahse 1997 配 件 5.汽 车 业 人 士 如 是 说福 特 公 司 副 总 裁 NeilRessler先 生 ： C3P是 由 福特 主 导 的 一 次 对 设 计 自 动 化 环 境 的 重 新 武 装 ， 它 具有 十 分 重 大 的 意 义 。 我 相 信 C3P项 目 将 为 福 特 带 来极 大 的 竞 争 优 势 。 福 特 C3P项 目 总 经 理 RichardRiff博 士 ： 我 们 已经 超 额 完 成 任 务 。 当 我 们 开 始 时 ， 不 少 业 内 人 士 说在 四 年 时 间 内 完 成 C3P几 乎 是 不 可 能 的 。 我 们 要 证明 他 们 是 错 的 ， 我 们 会 比 原 计 划 更 快 地 实 现 这 一 目标 。 雷 诺 科 技 信 息 系 统 部 主 任 FrancoisPistre先 生 ：选 择 象 SDRC这 样 世 界 级 的 软 件 供 应 商 ， 与 马 特 拉一 起 参 与 我 们 车 辆 工 程 ， 将 会 帮 助 我 们 在 雷 诺 成 功地 进 行 前 所 未 有 的 、 最 广 泛 的 产 品 设 计 及 生 产 环 境重 组 工 作 。 融 汇 SDRC与 马 特 拉 的 丰 富 的 汽 车 专 业经 验 以 及 来 自 双 方 的 广 泛 的 先 进 设 计 /制 造 技 术 ，将 使 雷 诺 受 益 匪 浅 。 这 对 保 持 雷 诺 在 当 今 市 场 上 的强 有 力 的 竞 争 地 位 是 至 关 重 要 的 。 日 产 公 司 工 程 系 统 部 的 总 经 理 JojiMadusa先 生 ： “ 单一 CAD/CAM/CAE系 统 可 使 车 身 曲 面 、 动 力 总 成 、 实 体 设计 以 及 零 部 件 设 计 实 现 标 准 化 ， 这 将 使 得 整 车 开 发 全 过 程获 得 极 大 的 并 行 性 。 ”日 产 董 事 会 成 员 、 业 务 过 程 革 新 部 总 经 理YoshimichiUrabe先 生 ： 日 产 公 司 在 全 球 范 围 内 开 发 、 制造 和 销 售 汽 车 产 品 。 日 产 需 要 开 发 制 造 出 让 客 户 满 意 的 车 。为 此 ， 我 们 需 要 集 我 们 所 有 之 技 术 秘 诀 、 过 程 知 识 以 及 具有 全 球 性 资 源 的 优 点 来 不 断 改 进 自 身 ， 以 全 新 姿 态 进 入 下一 个 世 纪 。 从 这 方 面 考 虑 ， 来 自 SDRC的 IDEAS和Metaphse技 术 将 是 帮 助 实 现 我 们 的 目 标 并 行 工 程 的 最有 效 的 工 具 。 在 日 产 全 球 部 门 进 行 的 业 务 过 程 革 新 ， 将 改进 产 品 质 量 、 减 少 成 本 和 缩 短 上 市 时 间 ， 这 将 是 引 人 注 目地 改 进 全 部 产 品 性 能 的 强 大 的 驱 动 力 ， 也 是 达 到 日 产 业 务目 标 的 关 键 因 素 。 马 自 达 项 目 总 经 理 MitsushiroNiimi先 生 ： 在技 术 是 第 一 生 产 力 的 今 天 ， 要 想 在 全 球 大 市 场 中 占有 一 席 之 地 ， 必 须 不 断 地 改 进 技 术 。 马 自 达 选 择 了IDEASMasterSeries是 因 为 它 在 曲 面 造 型 、 实 体 造型 、 仿 真 分 析 、 制 造 、 测 试 和 并 行 工 程 方 面 的 强 大功 能 ， 并 且 该 软 件 是 使 马 自 达 在 数 字 改 造 计 划 中 获益 并 急 需 的 技 术 。 我 们 对 与 SDRC公 司 业 已 建 立 的密 切 合 作 关 系 很 满 意 。 MetaphaseSeries2软 件 将能 够 使 马 自 达 在 开 发 方 面 具 有 企 业 级 的 并 行 工 程 工具 。 这 意 味 着 我 们 的 工 程 师 将 能 够 更 密 切 的 并 肩 工作 ， 快 捷 、 可 靠 地 享 用 工 程 数 据 。 采 用 这 一 并 行 工程 手 段 将 帮 助 马 自 达 更 有 效 地 通 讯 ， 降 低 开 发 费 用 ，缩 短 产 品 上 市 时 间 。 6.汽 车 业 计 算 机 应 用 未 来 发 展 趋 势 高 质 量 、 低 成 本 、 更 快 的 产 品 上 市 时 间 和 更 新的 产 品 式 样 是 企 业 注 定 要 追 求 的 共 同 目 标 。 汽 车 业 计 算 机 应 用 未 来 发 展 趋 势 ：改 进 企 业 过 程 有 效 地 利 用 企 业 资 源 ， 步 入全 球 性 大 协 作 ；核 心 式 工 程 工 具 实 现 电 子 （ 或 数 字 ） 样 机需 要 核 心 式 的 主 模 型 技 术 ；数 据 管 理 及 控 制 用 PDM系 统 构 建 企 业 信 息框 架 ， 实 现 企 业 级 信 息 共 享 ；集 成 的 供 应 链 制 造 厂 商 与 零 配 件 供 应 商 的日 趋 紧 密 的 信 息 共 享 形 成 集 成 的 供 应 链 。 2.2电 动 车 辆 整 车 标 准 体 系 国 际 标 准 化 组 织 标 准电 动 道 路 车 辆 安 全 要 求 第 1部 分 ： 车 载 储 能 装置电 动 道 路 车 辆 安 全 要 求 第 2部 分 ： 功 能 安 全 方式 和 故 障 防 护电 动 道 路 车 辆 安 全 要 求 第 3部 分 ： 防 止 人 员 触电 电 动 道 路 车 辆 术 语电 动 道 路 车 辆 参 考 能 量 消 耗 率 和 续 驶 里 程 乘用 车 和 轻 型 商 用 车 辆 试 验 规 程 电 动 道 路 车 辆 道 路 操 纵 特 性 2.3电 动 汽 车 的 总 体 设 计电 动 汽 车 的 基 本 结 构 电 动 汽 车 的 组 成 包 括 电 力 驱 动 及 控 制 系 统 、 驱动 力 传 动 等 机 械 系 统 、 完 成 既 定 任 务 的 工 作 装 置 等 。电 力 驱 动 及 控 制 系 统 是 电 动 汽 车 的 核 心 ， 也 是 区 别于 内 燃 机 汽 车 的 最 大 不 同 点 。 电 力 驱 动 及 控 制 系 统由 驱 动 电 动 机 、 电 源 和 电 动 机 的 调 速 控 制 装 置 等 组成 。 电 动 汽 车 的 其 他 装 置 基 本 与 内 燃 机 汽 车 相 同 。 (a)前 轮 驱 动 1 蓄 电 池 2 调 速 控 制 器 3.驱 动 电 动 机 4 转 向 驱 动 轮 5 水 箱 6 充 电 器 7 充 电 插 座 图 2 1电 动 汽 车 的 组 成 图 (b)后 轮 驱 动 1.直 交 逆 变 器 2 驱 动 电 动 机 和 减 速 器 3 钠 硫 电 池 4 系 统 控 制 器 5 电 动 转 向 器 6 加热 器图 22电 动 汽 车 的 组 成 图 1.工 作 装 置 2 驱 动 桥 3 驱 动 电 动 机 4 液 压 泵 5 油 泵 电 动 机6.蓄 电 池 7 转 向 桥 8.平衡 重 9 调 速控 制 器 10 方向 盘 图 2 3工 业 用电 动 叉 车 的 组成 图 电 动 车 辆 的 组 成 与 各 部 件 的 功 用 1.电 源 电 源 为 电 动 汽 车 的 驱 动 电 动 机 提 供 电 能 ， 电 动机 将 电 源 的 电 能 转 化 为 机 械 能 ， 通 过 传 动 装 置 或 直接 驱 动 车 轮 和 工 作 装 置 。2.驱 动 电 动 机 驱 动 电 动 机 的 作 用 是 将 电 源 的 电 能 转 化 为 机 械能 ， 通 过 传 动 装 置 或 直 接 驱 动 车 轮 和 工 作 装 置 。3.电 动 机 调 速 控 制 装 置 电 动 机 调 速 控 制 装 置 是 为 电 动 汽 车 的 变 速 和 方向 变 换 等 设 置 的 ， 其 作 用 是 控 制 电 动 机 的 电 压 或 电流 ， 完 成 电 动 机 的 驱 动 转 矩 和 旋 转 方 向 的 控 制 。 4.传 动 装 置 电 动 汽 车 传 动 装 置 的 作 用 是 将 电 动 机 的 驱 动 转矩 传 给 汽 车 的 驱 动 轴 ， 当 采 用 电 动 轮 驱 动 时 ， 传 动装 置 的 多 数 部 件 常 常 可 以 忽 略 。5.行 驶 装 置 行 驶 装 置 的 作 用 是 将 电 动 机 的 驱 动 力 矩 通 过 车轮 变 成 对 地 面 的 作 用 力 ， 驱 动 车 轮 行 走 。 它 同 其 他汽 车 的 构 成 是 相 同 的 ， 由 车 轮 、 轮 胎 和 悬 架 等 组 成 。6.转 向 装 置 专 用 装 置 是 为 实 现 汽 车 的 转 弯 而 设 置 的 ， 由 转向 机 、 方 向 盘 、 转 向 机 构 和 转 向 轮 等 组 成 。 7.制 动 装 置 电 动 汽 车 的 制 动 装 置 同 其 他 汽 车 一 样 ， 是 为 汽车 减 速 或 停 车 而 设 置 的 ， 通 常 由 制 动 器 及 其 操 纵 装置 组 成 。 在 电 动 汽 车 上 ， 一 般 还 有 电 磁 制 动 装 置 ，它 可 以 利 用 驱 动 电 动 机 的 控 制 电 路 实 现 电 动 机 的 发电 运 行 ， 使 减 速 制 动 时 的 能 量 转 换 成 对 蓄 电 池 充 电的 电 流 ， 从 而 得 到 再 生 利 用 。8.工 作 装 置 工 作 装 置 是 工 业 用 电 动 汽 车 为 完 成 作 业 要 求 而专 门 设 置 的 ， 如 电 动 叉 车 的 起 升 装 置 、 门 架 、 货 叉等 。 2.3.1 电 动 汽 车 的 总 体 构 造 一 般 由 四 部 分 组 成 ： 1. 电 动 机电 动 机 是 电 动 汽 车 的 动 力 装 置 。 其 作 用 是 产 生 动 力 ，通 过 传 动 系 驱 动 车 轮 使 汽 车 行 驶 。电 动 机 主 要 有 直 流 电 动 机 和 交 流 机 两 类 。 2. 底 盘底 盘 作 用 是 支 承 、 安 装 电 动 动 机 及 其 各 部 件 、 总 成 ，形 成 电 动 汽 车 的 整 体 造 型 ， 并 接 受 电 动 机 的 动 力 ，使 汽 车 产 生 运 动 ， 保 证 正 常 行 驶 。 底 盘 由 传 动 系 、 行 驶 系 、 转 向 系 和 制 动 系 四 部 分 组成 。 3. 车 身 车 身 安 装 在 底 盘 的 车 架 上 ， 用 以 驾 驶 员 、 旅 客乘 坐 或 装 载 货 物 。 轿 车 、 客 车 的 车 身 一 般 是 整 体 结 构 ， 货 车 车 身一 般 是 由 驾 驶 室 和 货 箱 两 部 分 组 成 。4. 控 制 系 统 及 电 气 设 备 控 制 系 统 是 对 电 动 汽 车 的 起 动 、 行 驶 、 前 进 、倒 车 、 制 动 等 进 行 控 制 。 电 气 设 备 由 电 源 和 用 电 设 备 两 大 部 分 组 成 。 2 3.2电 动 车 辆 的 总 体 布 置电 动 车 辆 的 布 置 是 指 电 源 (蓄 电 池 )、 驱 动 装 置及 调 速 控 制 装 置 等 的 具 体 布 置 。 1.电 动 机 中 央 驱 动电 动 机 中 央 驱 动 的 布 置 方 式 如 图 24所 示 ，图 2-5为 蓄 电 池 叉 车 的 驱 动 布 置 图 ，图 26为 电 动 牵 引 车 的 驱 动 布 置 图 。中 央 驱 动 布 置 的 特 点 是 只 需 一 只 驱 动 电 动 机 ，控 制 电 路 较 简 单 ， 车 辆 的 结 构 与 传 统 布 置 相 近 ， 可以 在 内 燃 机 车 辆 的 基 础 上 改 装 ， 其 传 动 装 置 和 技 术较 成 熟 。 图 2 4电 动 汽车 的 中 央 驱 动 布置 示 意 图 1 蓄 电 池 2 车 体 3 随动 支 承 轮 4 驱动 轮 5 转 向 装置 6 驱 动 电 动机 7 转 向 传 动轴 8 制 动 杆 9 液 压 操 纵 杆10 座 椅 11 液压 泵 和 电 动 机 12 前 轮 图 2 5蓄 电 池叉 车 的 驱 动 布置 图 1 车 体 2 制 动操 作 装 置 3 电 控装 置 4 转 向 装 置 5 蓄 电 池 组 6 调 速 控 制 器 7 牵 引 钩 8 驱动 桥 9 转 向 轮图 26电 动 牵引 车 的 驱 动 布 置 图 2. 电 动 汽 车 的 横 向 驱 动 布 置 ， 图 2 7示 意 图 。 有 ： 前 置 和 后 置 方 式图 2 7电 动 汽 车 的 横 向 驱 动 布 置 示 意 图 3. 电 动 汽 车 的 边 置 纵 向 驱 动 布 置 ， 图 2 8示 意 图 。 有 ： 前 置 和 后 置 方 式图 2 8电 动 汽 车 的 横 向 驱 动 布 置 示 意 图 4.电 动 轮 驱 动电 动 轮 驱 动 的方 式 是 将 电 动 机 及相 应 的 减 速 器 布 置在 车 轮 上 ， 如 图 29所 示 。图 2 9电 动 轮 驱 动方 式 的 布 置 5.电 池 及 驱 动 控 制 装 置 的 布 置蓄 电 池 的 质 量 占 据 电 动 车 辆 自 重 的 较 大 的 比 例 ，所 以 在 考 虑 车 辆 总 体 布 置 时 应 使 整 车 的 质 量 分 布 均匀 ， 使 各 车 轴 或 车 轮 的 载 荷 趋 于 一 致 。 驱 动 电 动 机 的 控 制 装 置 本 身 的 重 量 不 大 ， 体 积也 较 小 ， 布 置 的 位 置 很 灵 活 。 但 应 注 意 电 路 尽 可 能简 化 ， 大 电 流 回 路 的 导 线 尽 量 短 ， 电 路 的 电 压 损 失尽 可 能 小 。 控 制 装 置 的 安 装 要 注 意 减 震 、 防 酸 和 散热 以 及 方 便 检 修 等 方 面 的 要 求 。 2.3.3 外 形 尺 寸 参 数1.汽 车 设 计 中 ， 外 形 尺 寸 包 括 ： 长 、 宽 、 高 、 轴距 、 轮 距 、 前 后 悬 长 和 离 地 距 等 。 各 参 数 的 含 义 见下 图 2.10： 图 2.10外 形 尺 寸 参 数 2.各 级 汽 车 的 尺 寸 标 准确 定 汽 车 尺 寸 所 要 考 虑 的 因 素 主 要 是 机 械 布 局和 使 用 要 求 ， 其 中 机 械 布 局 视 乎 厂 家 各 自 的 设 计 方案 有 所 差 异 ； 使 用 要 求 则 主 要 由 汽 车 所 针 对 的 目 标市 场 级 别 而 定 。 各 主 要 级 别 （ 主 要 乘 用 车 ） 的 常 见尺 寸 范 围 （ 表 2.3.1)： 单 位 ： 米 长 度 宽 度 高 度 轴 距 典 型 代 表欧 洲 、 亚 洲 轿 车 ： 小 型 两 厢 轿 车 3.6-4 1.5-1.7 1.3-1.5 2.2-2.5 夏 利小 型 三 厢 轿 车 4.1-4.4 1.6-1.7 1.3-1.5 2.3-2.6 丰 田COROLLA中 型 轿 车 4.3-4.7 1.7-1.8 1.3-1.5 2.6-2.8 捷 达中 大 型 轿 车 4.6-4.9 1.7-1.9 1.3-1.6 2.7-2.9 日 产 CEFIRO大 型 轿 车 4.8-5.2 1.8-2 1.4-1.6 2.8-3.2 奔 驰 S-CLASS其 他 车 种 ： 中 型 越 野 车 4.5-4.9 1.7-2 1.7-2.0 2.5-2.8 三 菱 PAJERO中 型 MPV 4.4-4.8 1.7-1.9 1.5-1.9 2.7-3 丰 田 PREVIA中 型 皮 卡 （ pickup） 4.7-5 1.6-1.8 1.4-1.6 2.7-2.9 丰 田 HILUX特 殊 规 格 ： 日 本 轻 自 动 车 （ K-CAR） 3.7 1.5 不 限 不 限 奥 拓美 国 标 准 大 型 房 车 5.2-5.5 1.8-2.1 1.3-1.5 2.8-3.3 林 肯TOWNCAR美 国 标 准 多 用 途 车（ SUV） 5-5.5 1.8-2.2 1.8-2.2 2.8-3.2 别 克 GL8一 级 方 程 式 赛 车 4.2-4.4 1.8 0.9-1 2.8-3.1 3. 如 何 确 定 具 体 尺 寸 确 定 汽 车 尺 寸 首 先 要 服 从 机 械 布 局 ， 然 后要 满 足 各 项 应 有 的 功 能 ， 如 必 须 具 备 载 客 、 载货 的 空 间 等 。 具 体 确 定 方 法 ： 长 度 长 度 是 对 车 辆 的 用 途 、 功 能 、 使 用 方 便 性等 影 响 最 大 的 参 数 。2.宽 度宽 度 主 要 影 响 乘 坐 空 间 和 灵 活 性 。 对 于 乘用 轿 车 ， 如 果 要 求 横 向 布 置 的 三 个 坐 位 都 有 宽阔 的 乘 坐 感 （ 主 要 是 足 够 的 肩 宽 ） ， 那 么 车 宽一 般 都 要 达 到 1.8M。 3.高 度 车 身 高 度 直 接 影 响 重 心 （ 操 控 性 ） 和 空 间 。 大部 分 轿 车 高 度 在 1.5米 以 下 ， 与 人 体 的 自 然 坐 姿 高度 相 比 低 很 多 ， 主 要 是 出 于 降 低 全 车 重 心 的 考 虑 ，以 确 保 高 速 拐 弯 时 不 会 翻 车 。4.轴 距 在 车 长 被 确 定 后 ， 轴 距 是 影 响 乘 坐 空 间 最 重 要的 因 素 ， 因 为 占 绝 大 多 数 的 2厢 和 3厢 轿 车 ， 乘 员 的坐 位 都 是 布 置 在 前 后 轴 之 间 的 。5.前 、 后 悬 车 长 =前 悬 +后 悬 +轴 距 。 轴 距 越 长 ， 前 后 悬 便越 短 。 最 短 的 悬 殊 长 可 以 短 至 只 有 车 轮 ， 即 为 车 轮半 径 1/2。 一 般 轿 车 的 悬 长 都 不 能 太 短 ， 一 来 轴 矩太 长 会 影 响 灵 活 性 ， 二 来 要 考 虑 机 械 零 件 的 布 局 。 6.轮 距 轮 距 直 接 影 响 车 辆 的 前 后 宽 度 比 例 。 与 其 它 尺寸 相 比 ， 轮 距 更 受 机 械 布 局 （ 尤 其 是 悬 挂 系 统 ） 的影 响 ， 是 设 计 师 需 要 在 很 早 期 就 确 定 的 参 数 。7.离 地 距 离 地 距 即 车 体 最 低 点 与 地 面 的 距 离 。 后 驱 车 的离 地 最 低 点 一 般 在 后 轴 中 央 ， 前 驱 车 一 般 在 前 轴 ，也 有 些 轿 车 的 离 地 距 最 低 点 在 前 防 撞 杆 下 缘 （ 气 流动 力 学 部 件 ） 。车 辆 的 长 、 宽 、 高 、 轴 距 是 影 响 乘 坐 空 间 的 四要 素 ， 是 基 础 ， 要 在 尺 寸 大 的 车 身 上 设 计 出 空 间 充裕 的 座 舱 ， 还 必 须 精 心 设 计 车 厢 轮 廓 。 这 就 是 所 谓的 “ 利 用 率 ” 问 题 ， 而 它 又 与 全 车 的 整 体 布 局 息 息相 关 。 2.3.4电 动 汽 车 的 布 置1.利 用 汽 油 发 动 机 汽 车 的 原 有 传 动 系 统前 轮 后 轮后 轮前 轮 传 动 系 统车轴 电 动 机 车轴前 轮 后 轮后 轮前 轮 传 动 系 统车轴 电 动 机 车轴畜 电 池畜 电 池畜 电 池畜 电 池 2.电 动 机 与 车 轴 平 行 布 置前 轮 后 轮后 轮前 轮 传 动 系 统车轴 电 动 机 车轴前 轮 后 轮后 轮前 轮 传 动 系 统车轴 电 动 机 车轴畜 电 池畜 电 池畜 电 池畜 电 池 3.电 动 轮分 前 轴 装 电 动 轮 ,后 轴 装 电 动 轮 ,前 后 都 装 电 动 轮前 轮 电 动 轮电 动 轮前 轮车轴 车轴畜 电 池畜 电 池 2.4电 动 汽 车 的 参 数 选 择 汽 车 的 主 要 特 征 和 技 术 特 性 随 所 装 用 的 原 动 力 机 类 型和 特 性 的 不 同 ， 通 常 有 以 下 的 结 构 参 数 和 性 能 参 数 。 1.整 车 装 备 质 量 （ kg） ： 汽 车 完 全 装 备 好 的 质 量 ， 包括 润 滑 油 、 畜 电 池 、 随 车 工 具 、 备 胎 等 所 有 装 置 的 质 量 。 2.最 大 总 质 量 (kg)： 汽 车 满 载 时 的 总 质 量 。 3.最 大 装 载 质 量 (kg)： 汽 车 在 道 路 上 行 驶 时 的 最 大 装载 质 量 。 4.最 大 轴 载 质 量 （ kg） ： 汽 车 单 轴 所 承 载 的 最 大 总 质量 。 与 道 路 通 过 性 有 关 。 5.车 长 (mm)： 汽 车 长 度 方 向 两 极 端 点 间 的 距 离 。 6.车 宽 (mm)： 汽 车 宽 度 方 向 两 极 端 点 间 的 距 离 。 7.车 高 (mm)： 汽 车 最 高 点 至 地 面 间 的 距 离 。 8.轴 距 (mm)： 汽 车 前 轴 中 心 至 后 轴 中 心 的 距 离 。9.轮 距 (mm)： 同 一 车 轿 左 右 轮 胎 胎 面 中 心 线 间 的 距离 。 10.前 悬 (mm)： 汽 车 最 前 端 至 前 轴 中 心 的 距 离 。 11.后 悬 (mm)： 汽 车 最 后 端 至 后 轴 中 心 的 距 离 。 12.最 小 离 地 间 隙 (mm)： 汽 车 满 载 时 ， 最 低 点 至 地 面的 距 离 。 13.接 近 角 ( )： 汽 车 前 端 突 出 点 向 前 轮 引 的 切 线 与 地面 的 夹 角 。 14.离 去 角 ( )： 汽 车 后 端 突 出 点 向 后 轮 引 的 切 线 与 地面 的 夹 角 。 15.转 弯 半 径 (mm)： 汽 车 转 向 时 ， 汽 车 外 侧 转 向 轮 的 中心 平 面 在 车 辆 支 承 平 面 上 的 轨 迹 圆 半 径 。 转 向 盘 转 到 极 限位 置 时 的 转 弯 半 径 为 最 小 转 弯 半 径 。 16.最 高 车 速 (km/h)： 汽 车 在 平 直 道 路 上 行 驶 时 能 达 到的 最 大 速 度 。 17.最 大 爬 坡 度 (%)： 汽 车 满 载 时 的 最 大 爬 坡 能 力 。 18.平 均 能 量 消 耗 量 (畜 电 池 kW/h， 燃 料 L/100km)： 汽 车在 道 路 上 行 驶 时 每 百 公 里 平 均 能 量 消 耗 量 。 19.车 轮 数 和 驱 动 轮 数 (n m)： 车 轮 数 以 轮 毂 数 为 计 量依 据 ， n代 表 汽 车 的 车 轮 总 数 ， m代 表 驱 动 轮 数 。 2.5电 动 汽 车 零 部 件 载 荷 计 算 车 辆 在 行 驶 过 程 中 ,其 零 部 件 承 受 的 载 荷 的 大小 和 性 质 是 受 很 多 因 素 的 影 响 的 。车 辆 的 动 力 机 旋 转 部 分 、 传 动 系 、 车 轮 、 整 个汽 车 的 质 量 构 成 一 个 多 质 量 振 动 系 统 ， 在 特 定 的 条件 下 会 产 生 共 振 而 降 低 传 动 系 的 寿 命 这 是 车 辆零 部 件 承 受 动 载 荷 。 动 载 荷 的 变 化 ， 有 些 是 有 规 律的 ， 有 些 则 是 无 规 律 的 。车 辆 处 于 静 止 状 态 时 ， 车 辆 零 部 件 则 承 受 静 载荷 。车 辆 零 部 件 在 长 期 使 用 中 会 发 生 不 同 形 式 的 损伤 和 破 坏 。 因 此 ， 需 要 计 算 零 部 件 在 各 种 工 况 条 件下 的 强 度 。 车 辆 的 实 际 载 荷 是 非 常 复 杂 的 ， 有 些 力 是 恒 定的 （ 如 重 力 ， 零 部 件 装 配 时 的 产 生 的 预 紧 力 或 过 盈力 ） ， 有 些 是 不 定 的 （ 如 起 动 时 和 制 动 时 产 生 的 力 ，零 件 制 造 误 差 引 起 的 力 ， 动 力 机 工 作 工 况 的 改 变 而引 起 转 矩 及 力 的 改 变 ， 行 驶 阻 力 引 起 的 力 等 等 ） 。当 受 到 短 时 间 的 大 的 峰 值 载 荷 的 作 用 并 在 其 危险 断 面 产 生 了 超 过 屈 服 极 限 或 强 度 极 限 的 应 力 时 ，零 件 将 会 断 裂 而 失 效 ， 这 种 失 效 称 为 静 强 度 失 效 ，抵 抗 这 种 失 效 的 能 力 称 为 静 强 度 。在 设 计 中 校 核 零 件 的 静 强 度 ， 要 确 定 其 危 险 断面 及 其 所 承 受 的 最 大 载 荷 。 由 于 在 动 载 荷 长 期 重 复 加 载 下 形 成 局 部 高 应 力区 使 较 弱 晶 粒 产 生 微 观 裂 纹 并 继 续 发 展 成 宏 观 裂 纹而 导 致 疲 劳 破 坏 ， 这 种 动 载 荷 可 能 是 拉 、 压 、 弯 、扭 载 荷 中 的 一 种 ， 也 可 能 是 其 中 某 些 载 荷 的 复 合 载荷 。 这 种 失 效 称 为 疲 劳 强 度 失 效 。 1.传 动 系 最 大 转 矩传 动 系 可 能 产 生 大 大 超 过 其 静 强 度 计 算 时 所 确定 的 转 矩 ， 这 是 由 于 传 动 系 是 一 个 振 动 系 统 ， 它 具有 弹 性 和 惯 性 等 性 质 的 缘 故 。传 动 系 的 最 大 动 载 荷 通 常 产 生 于 汽 车 突 然 起 步 和 紧急 制 动 时 。T-制 动 的 最 大 转 矩 Cd-当 量 扭 转 刚 度 tCJtCJT dd 22211112212122 0 sin)(sin)( 2.路 面 不 平 度 影 响 下 的 车 辆 行 驶 系 载在 行 驶 过 程 中 ， 车 轮 与 路 面 间 的 相 互 作 用 力 在不 断 地 变 化 着 ， 这 些 变 化 与 路 面 形 状 及 其 不 平 度 的尺 寸 、 车 辆 有 关 零 部 件 的 惯 性 和 弹 性 特 性 有 关 。 这也 是 动 载 荷 问 题 。作 用 于 弹 性 元 件 上 的 动 载 荷 为 shD CttG 22112122 sinsin( 3.传 动 系 静 强 度 计 算 的 载 荷计 算 按 三 种 工 况 的 载 荷 作 为 计 算 载 荷1） 按 电 机 最 大 转 矩 Tdmax传 动 轴 上 的 计 算 转 矩 TjTj=TdmaxiTNm2)按 驱 动 车 轮 与 路 面 的 最 大 附 着 力 矩 TmaxTj=Tmax/(iT)=G2maxrr/(iT)NmG2-驱 动 桥 给 水 平 路 面 的 最 大 负 荷 ， N max-轮 胎 与 路 面 的 最 大 附 着 系 数 ， 取 0.8rr轮 胎 的 滚 动 半 径 ， m 3)按 最 大 动 载 荷Tj=kdTdmaxiTNmKd-动 载 荷 系 数 ， 一 般 轿 车 为 1.52.0； 货 车 为2.02.5； 越 野 车 为 2.53.0。 4.传 动 系 零 件 的 疲 劳 强 度 计 算 车 辆 的 大 部 分 零 件 在 行 驶 中 承 受 随 时 间 而 改 变的 交 变 应 力 。 当 交 变 应 力 的 大 小 超 过 一 定 数 值 时 ，则 在 零 件 的 材 料 中 进 行 着 逐 渐 累 积 损 伤 的 过 程 ， 其表 现 形 式 为 微 观 裂 纹 。 随 着 零 件 的 继 续 运 行 ， 其 微观 裂 纹 也 在 逐 渐 发 展 、 扩 大 并 减 弱 零 件 截 面 的 强 度 。当 达 到 一 定 程 度 后 零 件 便 会 突 然 断 裂 。 零 件 材 料 的 内 部 缺 陷 和 加 工 缺 陷 在 交 变 应 力 的作 用 下 往 往 是 形 成 微 观 裂 纹 的 根 源 。 上 述 零 件 的 损伤 和 破 坏 称 为 疲 劳 损 伤 和 疲 劳 破 坏 。 零 件 的 疲 劳 强度 也 与 其 承 载 下 的 种 类 （ 弯 曲 、 扭 转 ） 以 及 随 时 间变 化 的 应 力 循 环 特 性 （ 对 称 循 环 、 非 对 称 循 环 ） 有关 。 确 定 材 料 或 零 件 的 疲 劳 特 性 可 对 该 材 料 的 标 准试 件 或 直 接 对 零 件 进 行 疲 劳 试 验 。循 环 次 数 N。 用 零 件 的 累 积 损 伤 度 D表 示 ， 与 零 件 的 材 料 及 加 载水 平 有 关 。 D=1， 则 认 为 零 件 疲 劳 破 坏 ； 若 D1，则 认 为 零 件 有 一 定 损 伤 但 未 破 坏 。用 当 量 应 力 表 示安 全 系 数 n DNnNn DNn r rrr miL miimimiiiii 0 或 r rr m miimd nND 011 r rr m miim rLdrL nNDn 011 5.电 动 汽 车 零 件 的 可 靠 性 设 计在 机 械 可 靠 性 设 计 中 ， 将 载 荷 、 材 料 性 能 与 强度 及 零 部 件 尺 寸 等 均 视 为 属 于 某 种 概 率 分 布 的 统 计量 ， 应 用 概 率 与 数 理 统 计 理 论 和 强 度 理 论 ， 求 出 在给 定 设 计 条 件 下 零 部 件 不 产 生 破 坏 的 概 率 公 式 ， 应用 这 些 公 式 就 可 以 在 给 定 可 靠 度 下 求 出 零 部 件 的 尺寸 ， 或 给 定 其 尺 寸 确 定 其 安 全 寿 命 。机 械 零 件 的 可 靠 性 设 计 是 以 应 力 -强 度 分 布 干涉 理 论 为 基 础 ， 机 械 零 件 的 强 度 和 工 作 应 力 均 随 机变 量 ， 呈 分 布 状 态 。 6.电 动 汽 车 零 部 件 的 最 优 化 计 算 对 任 何 设 计 者 来 说 ， 总 原 作 出 最 优 设 计 方 案 ，使 所 设 计 的 产 品 或 工 程 设 施 具 有 最 好 的 使 用 性 能 和最 低 的 材 料 消 耗 及 制 造 成 本 ， 以 获 得 最 佳 的 经 济 效益 和 社 会 效 益 。因 此 ， 常 常 多 作 出 几 个 设 计 方 案 ， 从 中 择 其“ 最 优 ” 方 案 。“ 最 优 化 设 计 ” 是 计 算 机 广 泛 应 用 的 基 础 上 发展 起 来 的 一 项 新 技 术 。最 优 化 设 计 工 作 包 括 两 部 分 内 容 ：1） 将 设 计 问 题 的 物 理 模 型 转 变 为 数 学 模 型 。 建 立数 学 模 型 时 要 选 取 设 计 变 量 ， 列 出 目 标 函 数 ， 给 出约 束 条 件 。 设 计 变 量 指 在 设 计 过 程 中 需 进 行 选 择 且 最 终 必 须 确定 的 各 项 独 立 设 计 参 数 。目 标 函 数 指 设 计 问 题 所 要 求 的 最 优 指 标 与 设 计 变 量之 间 的 函 数 关 系 式 。约 束 条 件 指 对 设 计 变 量 取 值 时 的 限 制 条 件 。2） 采 用 适 当 的 最 优 化 方 法 求 解 数 学 模 型 。 可 归 结为 在 给 定 的 约 束 条 件 下 求 目 标 函 数 的 极 值 或 最 优 值问 题 。