小型节能电动汽车底盘改进的设计

淮 阴 工 学 院毕业设计说明书作 者: 刘治学 号：1111504209学 院: 交通工程学院专 业: 车辆工程题 目: 小型节能电动汽车底盘改进的设计指导者： （姓 名） （专业技术职务）评阅者： （姓 名） （专业技术职务） 2015 年 6 月毕 业 设 计 说 明 书 中 文 摘 要近年来，汽车在全世界范围保有量的不断飞速增长，使人类面临全球变暖，石油短缺，空气污染和水污染等很多问题变得越来越严重。而基于这些问题的认识，各种类型的电动汽车是解决这些问题的最佳方案。本次设计以小型电动汽车的底盘为主要设计目标。其设计过程是先对各种电动汽车的各种布置形式经行分析和选取，再对不同类型的电动汽车的要求经行分析。经过分析后选取出此次设计电动汽车的参数，再对小型电动汽车的参数经行整体动力性分析，并验证其合理性。最后确定电动汽车底盘的数据，先画出其 CAD 图，再通过 Pro/E 画出其三维图。关键词 电动汽车，动力分析，底盘设计毕 业 设 计 说 明 书 外 文 摘 要Title The Design of the Small Energy Saving Car Chassis Improvement AbstractIn recent years, the number of cars around the world in rapid growth.It makes the human face of global warming, oil shortage, many problems such as air pollution and water pollution ,which is becoming more and more serious.Based on the understanding of the problems, various types of electric vehicles is the best way to solve these problems.This design with small electric car chassis as the main design goal.Design process to analysis different arrangement of the electric car chassis, and then selects the appropriate layout.This design analyzes the requirements of different types of electric vehicle and performance.After the analysis of the selection of the design of the electric car vehicle parameter, then the parameters of the small electric cars in the overall performance analysis and verify its rationality.Finally determining the size of the electric vehicle chassis data, drawing three-view drawing of the chassis with Auto CAD , drawing 3d model of the chassis by Pro/E.Keywords electric car,power analysis,chassis design淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 0 页 共 22 页目 录 1 引言 .21.1 研究背景 .21.2 国内外研究的发展概况 .21.3 研究目的及意义 .32 电动汽车的结构设计方案对比分析 .42.1 电动汽车按用途的不同分类 .42.2 小型电动汽车的一般结构 .62.3 电动汽车设计方案的确定 103 电动汽车整体参数选择 113.1 外形尺寸的确定 113.2 离地间隙的选取 113.3 电机功率的选取 113.4 电池配置 113.5 最大车速 113.6 续航里程 123.7 爬坡能力 133.8 整车参数的确定 144 电动汽车底盘设计 154.1 底盘模型的设计 154.2 底盘尺寸的设计 164.3 底盘材料的选择 174.4 底盘的绘制 18结 论 .20致 谢 .21参 考 文 献 22淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 1 页 共 22 页1 引言1.1 研究背景汽车在全世界范围保有量的不断飞速增长，使人类面临全球变暖，石油短缺，空气污染和水污染等很多问题。据有关专家调查表明，在未来五十年内，世界人口将会急剧增加至 100 亿人口，而汽车的使用数量也将激增至 2 亿 5 千万。假使这些汽车都是使用内燃机的话，且不说现在全球的石油能源已经变得紧缺，仅仅是这些汽车排出的尾气就是一个难以解决的问题，那时我们的天空将会永远是灰色，而湛蓝的天空将会成为一种奢望。为此许多汽车工程师在努力寻找降低油耗的方法，同时也在开发清洁、高效、智能的汽车，而全世界的汽车业界也正在为此努力并投入巨大的资金和人力。就这样越来越多的认识已经认识到各种类型的电动汽车是解决这些问题的最佳方案，而电动汽车也呈现出加速发展的趋势。无论是从环保角度，还是从能源角度，电动汽车都是最佳的选择，而且，它对于促进新科技的发展，新兴工业的兴起以及经济的发展将产生深远的影响。随着电动汽车的发展，现在人们对于小型节能汽车的需求也在飞速增长，因为小型电动汽车无论是从给人以方便性，还是从节能方面，都有着很大的优势。1.2 国内外研究的发展概况在美国、日本、欧洲等发达国家，由于新技术发展的推动和政府对汽车排放越来越苛刻，各大汽车公司投入了大量的人力、物力和财力用于电动汽车的开发，不断推出自己的新产品。为了促进电动汽车的发展，有关国家分别制定了一系列政策，如对电动汽车购买者的优惠政策，对燃油汽车使用者的限制政策，还有对科研经费的投入和优惠政策等，这些政策都对电动汽车的发展有很大的促进作用。 美国电动汽车的研究和开发，得到了来自法律、政府的资金和科研力量的支持。1976 年 7 月，美国国会通过电动汽车和复合汽车的研究开发和样车试用法令，以立法、政府资助和财政补贴等手段加速发展电动汽车。1990 年，加利福尼亚州在为防止大气污染而制定的限制法规中规定：到 1998 年，“零污染”汽车的销售额要占新车销售额的 2%；到 2000 年，“零污染”汽车的销售额要占新车销售额的 5%；到 2003 年，“零污染”汽车的销售额要占新车销售额的 10%。随后，美国东部的 10个州也都通过了相应的法规。法规的强力推行，促进了电动车小批量、商业化生产淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 2 页 共 22 页和实践应用。此后，美国还出台了一系列鼓励开发生产电动汽车的政策。这些因素加快了美国电动汽车产业化的进程。从世界范围电动汽车产业化发展现状看，日本是最早开始发展电动汽车的国家之一。日本国土狭小，石油资源匮乏，几乎完全依赖进口，油价很高。同时，日本工业发达，人口密度很大，城市污染严重。因此，日本政府特别重视电动汽车的研究和开发，很早就对电动汽车的发展做出了具体的布置和计划。日本政府将电动汽车、插电式混合动力汽车、清洁动力车、混合汽车、天然动力车都定义为新的下一代汽车。日本政府对购买环保车的消费者给予补贴，从日本政府对环保车的优惠政策来看，可以享受优惠政策的车型已经超过 160 种，占现在所有销售车型的 80%以上。欧洲历来重视节能和减排。欧盟委员会于 2007 年公布了“新欧洲能源政策”，其目标是 2020 年将温室效应气体排放降低 20%，将可再生能源的比例提高到 20%，同时将今后 5 年欧盟能源领域的研究开发预算提高 50%。在替代燃料开发应用的发展方向上，生物燃料和氢燃料是重点。在亚洲、欧洲竞争对手对电动汽车热情日益高涨的情况下，欧洲汽车厂商没有固守自己的观念。宝马、奥迪相继推出混合动力汽车，主要面向北美市场。除欧盟委员会外，欧盟各国政府也根据本国情况制定了大量政策和措施，推动电动汽车的开发和消费。国内电动汽车的研究始于 20 世纪 60 年代，但当时的研究开发都是零散和小规模的，投入也很少。自 1980 年开始，中国开始掀起电动汽车的研究高潮，电动汽车被国家列为“八五”、“九五”科技攻关项目。国内一些科研院所和生产企业相继开始研究电动汽车，并取得了一些成果。如清华大学研制的 16 座电动中巴车，东风汽车公司研制的电动轿车，华南理工大学研制的轻型电动客车，远望集团公司研制的电动大客车，长江动力公司研制的电动双层大客车等都具有一定的水平，但与国外先进电动汽车相比还有一定差距。1.3 研究目的及意义在电动汽车的研发过程中，其底盘结构是设计中最重要的部分，是因为其承受载荷的主要部件，其中包括汽车中的设施装备和承载重量等，都是通过底盘施加的，而底盘设计是否合理化，关乎着能否实现整车的轻量化，而汽车轻量化技术室汽车节能的重要手段，试验表明，汽车质量每下降 10%，能源消耗约下降 3%-5%，这不仅仅可以使电动汽车的最大续航里程提高，更可以提高其最大行驶速度。而电动汽车淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 3 页 共 22 页底盘的结构构架不仅仅影响其载荷的合理分布，还关乎着电动汽车底盘的使用寿命以及行驶的平稳性。本次论文主要目标就是使其结构和载荷分布更加合理，进而使电动汽车更加节能，再根据动力学分析，分析其最大行程及最高车速等。2 电动汽车的结构设计方案对比分析2.1 电动汽车按用途的不同分类2.1.1 电 动 高 尔 夫 球 车电动高尔夫车是专门为高尔夫球场开发的场地用车，如图 1。该车地盘低，上下方便，转弯半径小，操纵灵活并采用真空宽胎，复合式前悬架系统，减震性能优良，行驶平稳，驾乘舒适；后悬架采用钢板弹簧减震采用高回弹、高承载板簧设计，整车载重性能优越，行驶中平稳颠簸受力小，乘坐舒适。电动高尔夫球车的车型可以分为 2 座，4 座，6 座，8 座等类型，一般采用的是电池驱动，速度在 18-24 公里/小时。电动高尔夫球车爬坡能力较强，一般 25%，这个特性在高尔夫球场上方便，自由的行驶，一次充电完成可以行驶 80 公里左右，最大的可以行驶 100 公里以上。电动高尔夫球车的加速器是无级变速系统，没有档位的，根据电流大小来调整行驶的速度。图 1 电动高尔夫球车2.1.2 电 动 游 览 车电动游览车是属于区域用车，专为旅游景区，公园，大型游乐园，封闭社区，校园，花园式酒店，度假村，别墅区，城市步行街，港口等区域开发的自驾游，区域巡逻，代步专用的环保型电动乘用车辆，如图 2。电动游览车系列使用的电池具有：容量大、重量轻、寿命长、充电方便、安全性高、效率大等特点，其车外观设计优美，空间实用性大，操作方便，为国内旅游淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 4 页 共 22 页景区普遍使用。图 2 电动游览车2.1.3 警 务 巡 逻 车巡逻车一种为治安，维和人员专门设计开发的车辆，如图 3。市场中使用较多的为电动巡逻车，这种车辆可以乘坐 2- 8 人的四轮方向盘式电动车，并安装有警示灯、鸣笛和喊话装置的专业电动车。其中有：半封闭、全封闭两种类型。由于质量优秀、收费公道、售后服务好，所以所销售的巡逻车不仅获了公安部门的喜爱，同时也成为了一些诸如行政执法部门、学校、医院等场所进行日常巡逻安保工作的首选车型。图 3 巡逻车2.1.4 老 年 代 步 车老年车，又叫老年电动车、老年代步车、老年助力车，是老年人户外出行代步的理想车辆，如图 4。其性能相对稳定，车速较慢，运用电力无需加油，故又称环保老年车，老年电动车所使用的能源有很多，主要有铅酸电池(含铅酸胶体电池)、镍氢电池、镍镉电池、镍铁电池、锂离子电池(常称之为锂电池)、燃料电池等。电池淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 5 页 共 22 页按电化学方式直接将化学能转化为电能。它不经过热机过程，因此不受卡诺循环的限制，能量转化效率高（4060%）；几乎不产生 NOx 和 SOx 的排放。考虑到老年人年龄过大，对于突发情况的反映速度会比较慢，所以，国家相关规定，老年代步车的车速必须在 20km/h 以下，不可速度过快。图 4 老年代步车2.1.4 设 计 所 选 车 型本次设计选取老年代步车为主要研究对象，因为其结构较为简单，便于设计，所以选取老年代步车为设计对象。2.2 小型电动汽车的一般结构2.2.1 小 型 电 动 汽 车 的 电 驱 动 系 统 的 结 构 形 式采用不同的电力驱动系统可构成不同结构形式的电动汽车，一般分为以下六种，其中字母含义，C-离合器、D-差速器、FG-固定速比减速器，GB-变速器、M-电动机。第一种就是从之前发动机前置前驱的燃油汽车得来的，这种结构是由电动机、齿轮箱、离合器和差速器构成的，如图 5 。离合器是用来切断和联通电动机和车轮之间的传递同理的机械装置，变速器是一套不同速比的齿轮机构，这样可以实现不同的变速比。差速器就是在汽车转弯的时候，可以实现内侧车轮和外侧车轮的不同转弯半径，使车轮可以差速行驶。 1淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 6 页 共 22 页图 5 电驱动的结构形式第二种就是使用固定速比的减速器，这样可以减掉离合器，减少传动装置的质量和体积。这种结构是由电动机、固定速比的减速器和差速器组成，如图 6 。虽然这种结构比较小而且质量较轻，但是有一个明显的缺陷，就是没有离合器，也没有变速装置，不能够提供比较理想的转矩和转速特性。 1图 6 电驱动的结构形式第三种结构有些和发动机横向前置，前轮驱动的燃油汽车的布置方式类似，它把电动机、固定速比减速器和差速器集成为一个整体，两根半轴连接驱动车轮，这种结构在小型电动汽车上应用极为普遍，本次设计的老年助力电动汽车就应用这种结构，如图 7。 1图 7 电驱动的结构形式第四种就是双电动机机构就是采用两个电动机通过固定速比的减速器分别驱动两个车轮，每个电动机的转速可以独立地调节控制，便于实现电子差速，因此，电动汽车不需要选取机械差速器，如图 8。 1图 8 电驱动的结构形式第五种则是轮毂电动机，这样可以进一步缩减从电动机到驱动车轮的传动路径。淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 7 页 共 22 页为了将电动机转速降低到理想的车轮转速，可采用固定减速比的行星齿轮变速器，它能够提供比较大的减速比，而且输入和输出轴可布置在同一条轴线上，如图 9。 1图 9 电驱动的结构形式第六种是彻底去掉了机械减速齿轮箱，电动机的外转子直接安装在车轮的轮缘上，车轮转速和电动汽车的车速控制完全取决于电动汽车的转速控制，如图 10。 1图 10 电驱动的结构形式2.2.2 小 型 电 动 汽 车 的 储 能 装 置 的 结 构 形 式采用不同类型的储能装置，如不同的蓄电池、燃料电池、超大电容器和高速飞轮等，构成不同的电动汽车结构，有以下六种，其中字母的含义，B-蓄电池、C-电容器、FC-燃料电池、FW-超高速飞轮、P-功率转换器、R-重整器。第一种是现在电动汽车所独有的以蓄电池作动力源的一种结构，蓄电池可以布置在车的四周，也可以集中布置在车的尾部或者布置在底盘下面，如图 11。所选用的蓄电池应该能提供足够高的比能量和比功率，并且在车辆制动时能回收再生制动能量。同时具有高比能量和高比功率的蓄电池对电动汽车而言是最理想的动力能源，比能量影响汽车的行驶里程，而比功率影响汽车的加速性和爬坡能力。 2图 11 储能装置的结构形式第二种是为了解决一种蓄电池不能同时满足对比能量和比功率的要求这个问题，淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 8 页 共 22 页可以在电动汽车上同时采用一种不同的蓄电池，其中一种能提供高比能量，另外一种提供高比功率。如图 12 中显示的是这种蓄电池作混合动力能源的基本结构，这种结构不仅分离了对比能量和比功率的要求，而且在汽车下坡或制动时可利用蓄电池回收能量。 2图 12 储能装置的结构形式第三种是除了蓄电池以外，还可以用燃料电池作储能装置，它是一个小型的发电装置。燃料电池的工作原理是利用可逆的电解过程，即用氢气和氧气结合产生电和水。氢气可以储存在一个车载的氢气罐里，而氧气可以直接从空气中获得。燃料电池能提供高的比能量但不能回收再生制动能量，因此最好与一种能提供高比功率且能高效回收制动能量的蓄电池结合在一起使用。如图 13 所示的就是用燃料电池和蓄电池作混合动力的结构框图。 2图 13 储能装置的结构形式第四种燃料电池所需的氢气不仅可以以压缩氢气、液态氢或金属氢化物的形式储存，还可以由常温的液态燃料如甲醇或汽油随车产生。如图 14 是一个带小型重整器的电动汽车的结构简图，燃料电池所需的氢气由重整器随车产生。 2图 14 储能装置的结构形式第五种是当用蓄电池与电容器作混合动力时，所选的蓄电池必须能提供高比能量，因为电容器本身比蓄电池具有更高的比功率和更高效回收制动能量的能力。由淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 9 页 共 22 页于用在电动汽车上的电容器（通常称为超大容量电容器）相对而言电压较低，所以需要在蓄电池和电容器之间加一个 DC-DC 功率转换器。如图 15 显示了蓄电池和电容器作混合动力的结构框图。 2图 15 储能装置的结构形式第六种是与超大容量电容器类似，飞轮是另外一种新兴的具有高比功率和高效制动能量回收能力的储能器。用于电动汽车的飞轮与传统低速笨重的飞轮是不同的，这种飞轮质量轻，且在真空下高速运转，超高速飞轮与具有一种工作模式（电动机和发电机）的电动机转子相结合，能够将电能和机械能进行双向转换。如图 16 显示了这种飞轮和蓄电池作混合动力的结构，所选用的蓄电池应能提供高比能量。飞轮最好与无刷交流电动机结合使用，因为这种电动机的效率比直流电动机高，因而应在蓄电池和飞轮之间加一个 AC-DC 转换器。 2图 16 储能装置的结构形式2.2.3 设 计 所 选 的 结 构 形 式因为此次设计为老年代步车的底盘设计，而老年代步车车型较小，底盘较为简单，所以所选的结构形式尽可能的简单。本次设计所选取的结构形式如图 7 和图 11 。2.3 电动汽车设计方案的确定综合上面的一系列信息，以老年代步车作为主要设计方向，通过市场调查和资料查阅来确定其车的整车参数。在确定整车的参数之后，通过电动汽车的动力性分析来检测这些参数是否合理和满足设计要求。在设计其底盘的构造方面，在图 7 和图 11 的结构上，合理的安排其动力系统，传动系统等，包括蓄电池，电动机等，使其分布合理化，并且使电动汽车底盘的载荷分布合理化，使设计的车辆能够满足安淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 10 页 共 22 页全性。3 电动汽车整体参数选择 3.1 外形尺寸的确定根据个人经行的市场调查，大多老人希望电动汽车的尺寸不要太大，尽量小巧一些，这样方便停车，也方便出行，比如一些菜市场等地方，也可以行使，这样在设计底盘以及整车的外形尺寸方面就需要尽量的缩小，不可太大，根据调查表明，对于车长来说，大多数人希望车长在 1.5m 范围之内，对于车宽方面，尽量不要超过1m，对于车高来说，因为考虑到车辆的重心等问题以及通过性的问题，尽量不要超过 1.8m，鉴于此次调查，大体确定了我对于此次设计的尺寸选择范围。3.2 离地间隙的选取考虑到现在很多地方有减速带等问题，以及现在路边的路牙高度一般在 0.15m-0.2m 左右，为了使车辆能够拥有良好的通过性，所以选取的离地间隙要高于 0.2m。3.3 电机功率的选取由于国家规定，以及又是老年人代步车，车速等不能太快，不可超过 20km/h，功率和转速不能太大，暂时选取的电动机功率为 800w，扭矩为 5.1Nm，转速为1500r/min。3.4 电池配置动力蓄电池是电动汽车的能量源，为整车提供驱动电能，动力电池系统的选型及参数选择已经成为制约电动汽车发展的关键因素之一。本次设计选取锂电池，其优点众多，如：比能量高；无论是体积比能量，还是重量比能量，锂电池均比铅酸蓄电池高出三倍以上。由此决定了锂电池体积更小、重量更轻，其市场消费感觉很好。循环寿命长；锂电池用于电动助力车的循环寿命一般在 800 次以上，采用磷酸铁锂正极材料的锂电池可以达到 2000 次左右，超出铅酸蓄电池 1.5 倍至 5 倍以上。这大大降低了锂电池的使用成本，提高了消费者的使用便利程度。具有较宽的充电功率范围；这是锂电池具有的独特优势。而老年代步车，车身不大，也不重，不需要太远的续航能力，所以电池配备为 24V/60AH 的车用锂电池。 533.5 最大车速及传动比淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 11 页 共 22 页考虑到老年人的反应能力会较年轻人的反应能力弱一些，对车子的掌控没有年轻人那么好，所以在本次设计中主减速器的传动比和变速器的传动比都选取的比较小。而且国家规定，老年助力电动汽车速度不应大于 20km/h，设计其车速为15km/h。式（1）0gainr37.V式中：-速度 (km/h)；aV-转速 (r/min)；n-车轮半径(m)；r-主减速器和减速器的传动比。0gi将 =15km/h， =1500r/min， =0.203,可得到其 3.77aVnr0gi因为此次设计的电动汽车所采用的只有一个主减速器，所以可以知道其传动比约为 1:4 。3.6 续航里程电动汽车的续航里程是此次调查中，老年人最关心的问题。在电动汽车的发展中，有一个新名词被大家渐渐熟知，叫做“里程焦虑症”。这不仅仅反应在老年助理电动汽车这一方面，在纯电动汽车的设计与发展方面，也是人们关心的重中之重，很多老人担心，万一出去之后，没电返回了，该怎么办？因此，电动汽车必须要有较高的续航里程性，由于本车所选取的蓄电池容量较大，而且电动机的功率不是很大，所以可以提供较高的续航里程。式（2） IUP式中：-功率(W)；P-电压(V) ；U-电流 (A)。I将 P=800W，U=24V 带入式（2）可得 I 16.6A淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 12 页 共 22 页式（3）ICT式中：-时间（h）；T-电池电流容量（AH）；C-电流（ A）。I将 C=60AH，I=16.6A 带入式（3）可得 T=3.6h。式（4）VTS式中：-距离，km；S-速度，km/h；V-时间，h。T将 V=15km/h，T=3.6h 带入式（4）可得 S=153.6=54km因为这是纯数据计算，则实际路况可能会一些影响，包括风速、载客质量和坡度等问题，因此最大续航里程约为 45km。3.7 爬坡能力考验一辆汽车的动力性，除了最高车速以及加速性能以为，爬坡能力也在考虑范围之内，所以，汽车的爬坡能力也需要满足要求。式（5）riMgt0F式中：-驱动力(N)；tF-电动机输出转矩(Nm)；M-减速器传动比；0gi-电动汽车机械传动效率；-驱动轮半径(m)；r式（6）iwFft淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 13 页 共 22 页式中：-滚动阻力 (N)；fF-空气阻力 (N)；w-坡度阻力(N)。i式（7）cosG fF式中：-滚动阻力系数；f-汽车总重力(N)；G-汽车在坡道上行驶时道路的坡度角。式（8）21.5AVCFaDw式中：-空气阻力系数；DC-汽车行驶速度 (km/h)；aV-迎风面积，汽车行驶方向上的投影面积A式（9）sinGFi将已知参数带入公式(5)(6)(7)(8)(9),可以得到 约 18.8由于实际路况的复杂性，则最大爬坡角度约为 18。3.8 整车参数的确定综合上述计算，选择的整车参数如表 1 所示。表 1 老 年 助 力 车 整 车 参 数参 数 名 称 所 选 参 数外 形 尺 寸 -mm 12406401300淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 14 页 共 22 页离 地 间 隙 -mm 220电 机 功 率 -w 无 刷 800电 池 配 置 -V/AH 24/60充 电 器 -V/A 24/8最 大 速 度 -km/h 15km/h续 航 里 程 -km 45轮 胎 尺 寸 -inch 8爬 坡 能 力 - 184 电动汽车底盘设计4.1 底盘模型的设计根据以上的分析，以及在现实中的调查和查阅资料的情况下 ，个人的底盘的18结构设计如图 17 所示。图 17 底盘样式结构图此为此次设计的底盘模型和结构分布。电动机位置是根据图 7 来确定的，它把电动机、固定速比减速器和差速器集成为一个整体，两根半轴连接驱动车轮，后面的两个横梁是用来连接后轮减震器的。电动机位置与减震器连接的横梁蓄电池和座椅 前端悬架控制器位置安全轮安全轮淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 15 页 共 22 页因为设计老年助力车，所以整体车辆只设计一个车座，而蓄电池的位置则是根据图 11 来确定的，把蓄电池放在座椅的下面，这样可以节约空间，使得此款老年助力车更加小巧。把控制器放在前端，减少与方向盘之间的距离，便于排线布置，而且距离蓄电池也比较近，而前端车轮要满足足够的转向性能，所以设计的横梁不能影响车轮的转向性。之所以设计最后面的安全轮，是因为小型电动汽车有后翻的安全隐患，因为小型电动汽车它的重心较高，底盘又比较小，稳定性略差。作为老年助力电动汽车的设计，安全性是必须有严格要求的，而设计了安全轮可以有效防止车辆后翻，还可以在车辆下小台阶的时候，给予一定的缓冲作用，有效的提高了车辆的安全性。4.2 底盘尺寸的设计根据以上的分析，以及现实中的调查，在查阅资料的情况下 ，个人的底盘的18结构尺寸如图 18 所示。图 18 底盘结构尺寸图如图 18 位底盘结构尺寸图，车身总长定为 1240mm，而底盘长一共 1090mm,因为淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 16 页 共 22 页其前端还要加防撞护栏，还有车身外壳等，所以底盘总长度不能超过 1100mm。车身总宽度定为 640mm，而底盘宽一共 500mm，预留长度是为放车身外壳等。底盘后端长设为 300mm，是因为选取的车轮为 8inch 的车轮，而车轮要在整个车身里面，不能外露，所以设置为 300mm。后端宽设置为 250mm，也是因为所选车轮为8inch，换算成标准长度单位为 203mm，可知车轮外围直径为 203mm，所以后端支持横梁要大于 203mm，综合考虑设置为 250mm，而底盘前端设计的思路同上。之所以中间的长 260mm 宽 150mm，而不是使用像前面一样的网格状，除了是为了使整个底盘尽量轻以外，还有一部分原因是为了保证后车轮有足够的空间去安装和运转。而中间部分的长 350mm，和后面的 150mm 组合成为车座部位，以及车座前面放脚的位置。其底盘的宽为 500mm，还有一个原因就是因为所选的蓄电池外形尺寸的长为500mm。关于安全轮的设计尺寸，计算如下：图 19 安全轮如图 19 所示，轮胎选用的是 8inch 的轮胎，换算成标准长度单位，其直径为20.32cm，根据前面的计算可知，此款电动汽车的最大爬坡角度约为 18，所以这个安全轮距离地面的高度可以根据此爬坡角度来定。如图 19 所示，使用 Auto CAD 中的“tan”命令做关于轮胎和安全轮之间的切线。式（10）SLtan式中：-最大爬坡角度()；淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 17 页 共 22 页-所算角度的对直角边 (mm)；L-所算角度的邻直角边(mm)。S带入 L=30.7mm，S=119.8mm 式(10)可得 15假设车辆在倾斜度为 15的路面上行驶，遭遇后翻的时候，因为有安全轮的存在，所以最大仰角为 30，是不会产生后翻的，这样可以在一定程度上保护到驾驶人员。4.3 底盘材料的选择本次设计的老年电动汽车底盘采用 Q235 钢，横梁、纵梁均使用矩形钢焊接而成。之所以选择 Q235 钢，是因为它是一种普通碳素结构钢，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，其具体参数如表 2 所示：表 2 底盘的材料属性及力学特性材料 弹性模量/GPa 泊松比 密度 /Kg/ 3m弹性极限/MPa 屈服极限/MPaQ235 207 0.3 7800 375-460 2354.4 底盘的绘制4.4.1 根据 Auto CAD 的图纸先草绘出底盘的具体尺寸和形状，如图 20。图 20 底盘草绘图4.4.2 利用拉伸等命令先生成底盘的主体框架，如图 21 。淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 18 页 共 22 页图 21 主体框架图4.4.3 同上，可以生成出车后架和安全轮，如图 22。图 22 整体车架图4.4.4 最后做出前轮的悬架所需要的横梁，如图 23 。图 23 完整底盘图淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 19 页 共 22 页结 论本次设计以电动汽车中的老年代步车为主要研究对象，在经过简单的市场调查之后，根据老年人对其代步车的需要和相关文献等来确定汽车的尺寸以及性能参数，根据这些尺寸和性能参数来选取电动汽车的驱动结构形式，以及储能装置的结构形式，再根据其形式来确定底盘的构造以及空间分布。在本次设计中，本人对老年代步汽车的动力性经行了简略的分析，然而现实中的工况很复杂，所以此次的动力性分析理论化比较严重，与现实中有些许差别，实际的参数还是要通过大量的实际实验才能够得出。在对底盘的设计中，在不影响底盘安全性和稳定性的前提下，尽量的减轻底盘的重量。由于此次设计的是老年代步车，在安全性方面多加了一对辅助安全轮，这应该是此次设计的一个小亮点，由于作图能力的不足，对于底盘的细节设计没有完全体现在图纸当中，略有不足。当今社会对于电动汽车的发展关注度一直在上升，相信以后会有更加完美的电动汽车设计！淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 20 页 共 22 页致 谢本论文在刘永臣老师的悉心指导和严格要求下完成，从选题到初稿再到最后定稿，刘永臣老师一直耐心的点拨我给我建议，更是给我提供了很多专业性的指导，还给了我很多很实用的建议，没有老师这样的帮助，我不会这么顺利的完成毕业论文。因此，我想在此向刘永臣老师表示深深的感谢。 在此，我还要借此机会向在这四年中给予了我很多帮助和指导的所有老师表示衷心的感谢，各位任课老师对平时的授课认真负责，正是有了他们对我的专业知识的帮助和支持，我才能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。 同时，在我的论文写作过程中，我还参考了一些前辈的书籍和论文，在这里一并向所有的作者表示感谢。淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 21 页 共 22 页参 考 文 献1 陈清泉，孙逢春，祝嘉光.现代电动汽车技术M.北京：北京理工大学出版社，2002.2 李涵武.电动汽车技术M. 北京:化学工业出版社,2014 .3 陈全世.先进电动汽车技术M.北京：化学工业出版社，2007.4 康龙云.新能源汽车与电力电子技术M.北京：机械工业出版社，2009.5 胡骅，宋慧.电动汽车第 2 版M.-北京：人民交通出版社，2006.6 胡骅，宋慧.电动汽车M.北京：人民交通出版社，2002.7 李兴虎.电动汽车概论M.北京：北京理工大学出版社，2005.8 陈全世,朱家琏,田光宇.先进电动汽车技术M.北京:化学工业出版社,2007.9 邓号.微型电动汽车底盘结构分析及优化D.河北：河北联合大学，2012.10 Xiao Fang.Electric Vehicles:Clean driving that presaes the 21st centuryM.北京:冶金工业出版社,2002.11 温炜坚，余少敏，廖中文，杨旭志.基于操纵稳定性的某电动汽车底盘布置方案优化J.重庆理工大学学报，2010,18(9):32-36.12 宋慧，胡骅.电动汽车的现状及发展()J.汽车电器，2000,2(1):13-17. 13 赵立杰，李岩，陈欢.基于 ANSYS 的电动汽车折叠底盘设计与分析J.沈阳航空航天大学学报，2012,13(5):27-31.