微型电动货车总体设计及外观设计_毕业论文设计.docx
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1、摘 要电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。纯电动汽车,相对燃油汽车而言,主要差别(异)在于四大部件,驱动电机,调速控制器、动力电池、车载充电器。随着当今全球环境的恶化,节能环保成为了世界主流,电动汽车成为了新能源汽车的重要发展方向。本次毕业设计是微型电动货车的整体设计和外观设计。设计包括主要包括电动车电机的设计选择,以及驱动桥、转向器等的选型,汽车的总体尺寸确定,外观造型。电动车电机的选择是通过确定汽车的额定功率,转矩等,根据国家标准选取相应的电机型号;驱动桥、转向器部分通过其各种方案的比较,选取相应的合适的型号类型;货车的外形设计是在符合空
2、气动力学的基础上,考虑美观等元素进行了综合的外观造型。关键字:电动车,电机,电机调速ABSTRACTElectric car refers to the vehicle powered by vehicle power supply, driving wheel by electric motor, conforming traffic safety regulations and requirements of the vehicle. Compared with relative automobile, electric cars have four major differences:
3、electric motor, speed controller, battery, car charger. With todays global the deterioration of the environment, energy conservation and environmental protection has become the mainstream, electric car became an important developing direction of the new energy vehicles.The graduation project is a mi
4、cro-electric vehicle design and overall design.Including the main electrical motor vehicle design options, and the selection of drive axle, steering gear selection, etc; the overall size of vehicles determined appearance.Electric car motor choices is determined by the cars rated power, torque, etc.,
5、 selected in accordance with national standards for the corresponding motor type; drive axle, steering part of the comparison, through its various programs, select the appropriate type of suitable models; truckshape aerodynamic design is based on aesthetic considerations and other elements of the in
6、tegrated appearance.KEY WORDS:electric car, electric motor, speed controller目 录摘 要1ABSTRACT2前 言2第一章 电动汽车概述31.1 电动汽车的研究意义31.2 国内外研究现状41.3 面临的问题51.4 与传统汽车的区别7第二章 电动汽车的总体设计82.1 电动汽车形式的选择82.2 电动汽车主要参数的选择92.3 电机的选择142.4 电机调速装置172.5 电池的参数19第三章 总体选择203.1 驱动桥的选择203.2 悬架的选择283.3 转向系的选择323.4 制动系的选择37第四章 外观设计4
7、6结论47致谢48参考文献50前 言随着当今社会的飞速发展,人类面临的能源短缺、全球变暖、空气质量水平下降等诸多挑战日益突出。同时,全球汽车保有量的迅速增加以及其无限的发展潜力,使得这一问题愈发严重。这些反过来也推动了汽车自身技术的发展,为了节约能源,减少空气污染,实现可持续发展,汽车工程师正在不断努力研究降低油耗的方法,寻求各种代用燃料以及开发不用或少用汽油的新型车辆,包括电动汽车(EV:Electric Vehicle),混合动力汽车(HEV:Hybrid Electric Vehicle)等等。现在,越来越多的政府机构,汽车制造商已经认识到各种类型电动汽车和燃料电池汽车是实现清洁汽车的重
8、要解决方案,全世界的汽车工业界也正在为此努力并投入巨大的资金和人力。2010年的北京车展,各种新能源汽车的出场,引来媒体和观众的高度重视。而从各大汽车厂商推出的几种新型动力汽车可以看出,电动汽车、混合动力汽车已经有了长足的发展,用不多久,新能源汽车将会在市场上得以普及。电动汽车拥有许多特点。其在行驶过程中很少甚至没有排放污染,可称之为“零排放污染汽车”。电动汽车可节省汽油或柴油,解决汽车的能源需求问题。它的能源利用率高,热辐射低,震动与噪声小,车厢内、外的安静性好。此外,电动汽车的结构较传统汽车简单,维修使用方便。虽然面临着电池续航里程短,成本高等一些列的问题,但是毫无疑问,电动汽车作为一种节
9、能、环保、可持续发展的新型交通工具,电动汽车具有广阔的发展前景。本论文所论述的是微型电动货车的整体设计和外观设计,特别将速度限制在20km/h,并且为了保证其良好的运行,该电动货车特别适用于公安巡逻、步行街、高尔夫球场、旅游景点、房地产(园林小区)、车站、机场、码头等领域的交通工具。这些电动货车系列使用的电池具有:容量大、重量轻、寿命长、充电快速、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,可为国内工厂车间、城管普遍使用。这次设计是我基于四年大学学习,运用平时所学知识(汽车构造、汽车理论、机械设计等),借助网上等各种渠道获得的知识,在老师的帮助下,对于汽车的整体把握。第一
10、章 电动汽车概述1.1电动汽车的研究意义2010年全球汽车保有量已接近10亿辆,而到2015年这一数字还将增加20%,将超过12亿辆。随着具有高效节能、低排放或零排放优势的电动汽车重新获得了生机,电动汽车受到世界各国的广泛重视。2006年,中国取代日本成为仅次于美国的世界第二大新车消费市场。2009年全年我国累计生产汽车1379.10万辆,同比增长48.3%;销售汽车1364.48万辆,同比增长46.2% ,成了名副其实的全球汽车产销第一大国。中国消费者对汽车有着巨大需求,在未来相当长一段时间里,中国汽车市场将继续保持世界上最快速发展的态势。但是地球上能源是有限的,尤其石油资源是不可再生的,因
11、此石油成为全球性战略物资。能源紧缺是全人类面临的日益严重而紧迫的问题,是一个全球性战略问题,关系到全球经济安全和军事安全。曾有一些专家曾经估计,全球能源矿产资源仅够支撑不到100年;而我国的石油只能支持国内消耗30年,煤炭最多能支撑100年。从我国油耗总量来看,继美国之后,取代日本成为全球第二大石油消费国,原油消费年均增长率为6%以上。实现我国交通能源动力系统转型已是大势所趋,新能源汽车拥有广阔的市场前景。如果中国采用一系列先进技术,包括电动汽车、压缩天然气汽车和以天然气为燃料的内燃机技术,到2030年,中国汽车的二氧化碳排放总量有可能降低45。如果电动汽车在2030年占中国全部乘用车的30,
12、届时中国将节省其石油总需求量的10。如果到2030年电动汽车能实现30的市场占有率,市场规模将达到1.5万亿元以上。2009年的哥本哈根气候峰会,中国政府做出承诺:2020年单位GDP碳排放比2005年减少40%至45%的目标即将付诸实施,并将之写入国民经济发展规划中。这更需要我国政府加大对于电动汽车的投入,提高电动汽车在中国的市场占有率。1.2国内外研究现状尽管传统的内燃机汽车仍在当今世界占据主导地位,但发展清洁无污染的电动汽车已是大势所趋,也是世界各国的必然选择。当前全球主要汽车生产国及企业都在加大电动车辆的研制与开发力度,燃料电动汽车已成为世界各大汽车公司21世纪初激烈竞争的焦点,动力技
13、术革命将彻底改变2l世纪汽车业的面貌,这一改变就是在近几年出现的燃料电动汽车。美国的通用福特公司日本的丰田、日产及本田公司,欧洲的奔驰、雪铁龙公司都在电动汽车的研制与开发上显示了很强的实力。眼下,电动汽车正迅速从研制试验阶段走向商品生产及应用阶段,但纯电动汽车由于受到电池续航能力、充电时间的困扰,目前还没有一款非常完善的产品推向市场。2009年6月4日,世界首款电动车,三菱 MiEV(见图1-1)正式进入量产阶段。2010年,盛大的北京车展上,各大汽车生产商竞相推出新能源汽车,其中既有国外的奔驰推出的smart,也有国产汽车的骄傲,奔腾B50。而各大厂商对于电动汽车的重视,表明了电动汽车在新能
14、源方向上的巨大潜力了美好前景。图1-1我国“八五”以来电动汽车被正式列入国家攻关项目,对电动汽车的投入显著增加。我国的汽车企业和高校、科研院所等200多家单位投入了大量的人力、财力和物力研发电动汽车,并取得了一系列科研成果。“九五”期间,列入国家重大科技产业工程项目,开发电动汽车项目也列入了国家“十五”与“十一五”期间,电动汽车被列入“863”计划12个重大专项之一,全国汽车标准化技术委员会于1998年新组建了电动汽车车辆标准化分技术委员会。科技部又于2001年启动了电动汽车重大科技专项,使我国电动汽车技术水平和产业化程度与国外处在同一起跑线上。经过近十年的发展,我国电动汽车的研发取得明显进展
15、。到2009年,我国已形成约1800项专利,并开发出了多款电动汽车样车。目前,共有48个型号的各类电动汽车获得机动车新产品公告,其中,比亚迪、奇瑞、长安等企业的插电式和油电混合动力汽车已具备上市销售的条件。电动汽车在我国正在进入快速发展新阶段。但是,这并不代表中国的电动汽车发展处于世界领先地位。除去电池,电动汽车与传统汽车基本一致,而中国在传统汽车上与世界先进水平的差距,使得电动汽车的发展受到了一定的限制。在清楚地认识到差距的同时,我们应尽量发挥自己的优势,学习各国先进经验,力求在电动汽车上有所突破。1.3面临的问题由于各国政府对于电动汽车的重视,进而投入的巨大人力物力,电动汽车有了相当大的发
16、展,不断新推出的电动汽车(比如三菱MiEV,奇瑞S18等)充分体现了这个领域工程师所做出的巨大努力和取得的骄人成绩。电动汽车的动力源电池更是不断的出现新的品种,其能源密度和使用寿命等不断的增强,为电动汽车的批量生产提供了更多的可能。但是,相对于传统的汽车,电动汽车依然面临着许许多多的问题。其中主要有以下几个问题:1续驶里程有限目前市场上使用的电动汽车一次充电后的续驶里程一般为100300 km,并且这个数字通常还需要保持适当的行驶速度及具有良好的电池调节系统才能得到保证,而绝大多数电动汽车在一般行驶环境下的续驶里程只有50100 km。比起传统燃油汽车而言电动汽车的较短续驶里程成为其致命的弱点
17、。2蓄电池使用寿命太短普通蓄电池充放电次数仅为300400次,即使性能良好的蓄电池充放电次数也不过700900次,按每年充放电200次计算,一个蓄电池的寿命最多为4年,与燃油汽车的寿命相比太短。另外,不同类型的电池在性能方面都有各自的优势和不足,例如,铅酸电池成本低,原材料丰富且易于回收,但续驶里程短、加速动力差且寿命短。镍镉电池加速动力足、寿命较长。但其成本高、可回收性差。钠硫电池的比能量较高,能够提供较长的续驶里程。但它要求的工作环境较苛刻。且其沽性物质具有强腐化性并易爆炸。就整体来看。成熟电池的寿命都相对较短。3蓄电池尺寸和质量的制约现有电动汽车所使用的电池都不能在储存足够能量的前提下保
18、持合理的尺寸和质量。如果电动汽车自身装备质量大。就会影响加速性能和最大车速的提高。例如,现有电动汽车电池的外体积一般要达到550 L。当把这么大体积的电池用于家庭轿车上时,就必然要挤占轿车的行李厢空间。4电动汽车价格昂贵主要是电池技术复杂,成本太高,另外也由于采用一系列新材料、新技术,致使电动汽车的造价居高不下。电动汽车蓄电池的价格约为100美元kWh,甚至有的高达350美元kWh,成本太高,用户难以承受。5间接污染严重电动汽车本身虽无排放污染,但其间接污染也是不容忽视的。如铅酸电池中的铅,从开采、冶炼到生产的排污,都会对环境造成污染。再如所用电能,相当大一部分来自火力发电,煤炭燃料也会造成大
19、气污染。随着电池性能的进一步提高,上述问题对电动汽车发展的制约程度在不断的降低。在可以预见的未来,电动汽车将必然成为汽车的重要发展方向,为人类的能源与环境做出重要贡献。图1-2为雪佛兰Volt混合动力车车载电池采用的锂离子充电电池。图1-21.4与传统汽车的区别电动汽车与传统内燃机汽车相比,行驶时车轮与地面之间的相互接触与相互作用的力学过程无本质区别,而且这两种汽车的转向装置、悬架装置及制动系统也基本相同。它们的主要差别是采用了不用的动力源。传统汽车的动力是内燃机,电动汽车则是全部或部分由蓄电池、燃料电池等提供电能,通过电动机和传统系统驱动汽车行驶。因此,电动汽车的制动性能、操纵稳定性、平顺性
20、及通过性与内燃机汽车基本一致。但是受电池等诸多因素的制约,当前的电动汽车的动力性、续驶里程、成本和可靠性等方面还与传统内燃机汽车有一定距离。为了设计制造出性能优越、价格便宜的电动车,首先需要对电动汽车的具体使用工况进行详尽调查,然后进行有针对性的设计,提出各个部件的参数要求,使各个动力源可以工作在较优的工作范围内,从而优化和提高电动汽车的各种性能,并降低成本。借助于现代科学技术的快速发展,各种高性能电池的不断出现,电动汽车在各方面的性能有了飞速的提高,这也使得纯电动汽车的量产成为了可能。第二章 电动汽车的总体设计2.1 电动汽车形式的选择汽车形式的选择,主要体现在轴数、驱动形式以及布置形式上的
21、区别。1.轴数汽车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。影响选取轴数的因素主要有汽车的总质量、道路法规对轴载资粮的限制和轮胎的负荷能力以及汽车的结构等。本次设计为微型电动货车,故采用两轴设计2.驱动形式汽车的驱动形式有42、44、62、64、66、84、88等,其中前一位数字表示汽车车轮总数,后一位数字表示驱动轮数。汽车的用途、总质量和对车辆通过性能的要求等,是影响选取驱动形式的主要因素。增加驱动轮数能够提高汽车的通过能力,驱动轮数越多,汽车的结构越复杂,整车质量和制造成本也随之增加,同时也使汽车的总体布置工作变得困难。对于本次设计的电动货车,可采用结构简单、制造成本低的42驱动形式。3.布置
22、形式货车根据驾驶室与发动机相对位置的不同,分为平头式、短头式、长头式和偏置式四种。汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身(或驾驶室)的相互关系和布置特点而言。汽车的使用性能除取决于整车和各总成的有关参数以外,其布置形式对使用性能也有重要影响。 平头式货车平头式货车的的发动机位于驾驶室内。其优点有:汽车总长和轴距尺寸短,最小转弯直径小,机动性能良好;不需要发动机罩和翼子板,汽车整备质量小;驾驶员视野得到明显改善;汽车或向与整车的俯视面积之比称为面积利用率,平头式货车的该指标比较高。但是,也有其缺点:空载时前轴负荷大,因而在坏路上的汽车通过性变坏;因为驾驶室内有翻转机构和锁止机构,使结构复杂;进、
23、出驾驶室不如长头式货车方便;离合器、变速器等操纵机构复杂等等。 短头式货车短头式货车发动机大部分在驾驶室的前部,少部分位于驾驶室内。它的主要优缺点是:与长头式货车比较,汽车的总长和轴距得到缩短,最小转弯半径小,机动性能虽然好于长头式货车,但不如平头式货车;驾驶员视野不如平头式货车好,但与长头式货车比较得到很大改善;动力操纵机构简单;发动机的工作噪声、气味、热量和振动对驾驶员的影响与平头式货车比较得到很大改善,但不如长头式货车。 长头式货车长头式货车的发动机位于驾驶室的前部。相对于短头式货车,只是发动机舱和车头部分更长些。长头式货车的主要优点有:发动机及其附件的接近性好,便于检修工作;汽车满载时
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