汽車總體設(shè)計 (2)

1、目 錄1、 數(shù)據(jù)收集以及整理··················11、 數(shù)據(jù)收集························12、 數(shù)據(jù)整理···

2、·····················32、 方案設(shè)計·······················41、 設(shè)計目標(biāo)···&#

3、183;····················42、 設(shè)計原則························43、 提出整車主要設(shè)計指標(biāo)·

4、3;················44、 初選主要總成部件····················63、 主要性能指標(biāo)的校核計算·········&

5、#183;····111、 最高車速 ·······················112、 最大爬坡度···················

6、;···123、 續(xù)駛里程·······················134、 設(shè)計總結(jié)·····················

7、;·13五、參考文獻······················14一、數(shù)據(jù)收集以及整理1.數(shù)據(jù)收集車型smart fortwo 2014Electric Drive知豆E202014款知豆D22015款芝麻E302015款康迪K10長(cm)26952765280827982900寬(cm)15591540154015631545高(cm)1565155515551

8、5721590前輪距(cm)12831345134513351280后輪距(cm)13851301130113351330軸距(cm)18671765176517652080整備質(zhì)量(kg)750670720810970人均整備質(zhì)量(kg)375335360405485最大總質(zhì)量(kg)1020970102011001150最高車速(km/h)12580888080續(xù)航里程(km)145120180150150最大爬坡度(%)20>20>202020（1）車身及性能參數(shù)表1 （2）結(jié)構(gòu)及總成參數(shù)車型smart fortwo 2014Electric Drive知豆E202014款知

9、豆D22015款芝麻E302015款康迪K10車身結(jié)構(gòu)三門兩座三門兩座三門兩座三門兩座三門兩座驅(qū)動方式后置后驅(qū)前置前驅(qū)前置前驅(qū)前置前驅(qū)前置后驅(qū)變速箱類型固定齒比變速箱固定齒比變速箱固定齒比變速箱固定齒比變速箱固定齒比變速箱電機參數(shù)電動機類型交流電機永磁直流無刷電機永磁直流無刷電機永磁直流無刷電機永磁直流無刷電機最大功率(kw)551818920最大扭矩(N.m)130828583103電池參數(shù)電池類型鋰電池鉛酸蓄電池鋰電池鋰電池鋰電池電池容量(kw.h)17.611.5215.1217.626.4底盤轉(zhuǎn)向助力類型電動助力電動助力電動助力電動助力電動助力前懸架類型麥弗遜式獨立懸架麥弗遜式獨立懸架

10、麥弗遜式獨立懸架麥弗遜式獨立懸架麥弗遜式獨立懸架后懸架類型拖拽臂式半獨立懸架螺旋彈簧非獨立懸架拖拽臂式非獨立懸架扭力梁式非獨立懸架扭力梁式非獨立懸架車輪制動駐車制動器類型手剎手剎手剎手剎手剎前制動器類型盤式盤式盤式盤式通風(fēng)盤式后制動器類型鼓式盤式盤式盤式鼓式前輪胎規(guī)格155/60 R15145/60 R13155/50 R14155/65 R14165/70 R13后輪胎規(guī)格175/55 R15165/55 R13155/50 R14155/65 R14165/70 R13表22.數(shù)據(jù)分析： 結(jié)合表1和表2，我們可以看出以微型車的標(biāo)準(zhǔn)，這些車輛的各項車身尺寸基本相近；驅(qū)動方式一前置前驅(qū)為主；由

11、于電動機自身可以實現(xiàn)變速度，故變速箱都采用固定齒比變速箱；電池方面雖然選擇的規(guī)格參數(shù)各有不同，但大都采用目前各項性能較好的鋰電池；轉(zhuǎn)向采用電動助力減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)；前懸架均采用麥弗遜式獨立懸架，但是后懸不同車型根據(jù)自身設(shè)計目標(biāo)各有差異；駐車制動器都選用了手剎；前制動以盤式為主，后制動的有盤式和鼓式的差別；車輪半徑在1315cm之間。其中： 康迪K10電池最大功率一般，最大扭矩大，電池容量最大，但是車型也最大，其人均整備質(zhì)量也最大，因此實際性能和其他車輛大致相同。 芝麻E30車身尺寸和整備質(zhì)量都要稍低于康迪K10，但同時選用的鋰電池性能也稍低于后者，故它和康迪K10的最高車速、續(xù)航里程和爬坡度相

12、同。 知豆E20車型適中，是五款車中唯一一款沒有采用鋰電池，而采用鉛酸蓄電池的電動車，由于電池的性能不同，電池的容量很低，故在保證車速等其他性能達到基本要求的情況下，續(xù)航里程有所降低，同時也設(shè)計了較低的人均整備質(zhì)量。知豆D2相對于E20車型尺寸大致相同，但使用性能一般的鋰電池，在保證合適的人均整備質(zhì)量，適當(dāng)提高最大車速的情況下，在五款車?yán)锢m(xù)航里程最長。Smart的車型相對小一些，人均整備質(zhì)量一般，但是使用大功率大扭矩大容量的電池，因此在達到合適的續(xù)航里程的同時能夠達到120km/h的高車速。由此我們可以看出，電池性能和整備質(zhì)量是影響整車性能指標(biāo)的關(guān)鍵因素。同時，我們也可以看出這些車輛的最高車速

13、、續(xù)航里程和爬坡度都已經(jīng)滿足日常城市交通的需求，也就是說這些電動車在日常的上下班或者短途出游的情況下是可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽車的，同時能夠達到綠色環(huán)保的目的，所以對于這類車輛的設(shè)計是有實際意義的。2、 方案設(shè)計1、設(shè)計目標(biāo) 設(shè)計一臺主要用于在城市內(nèi)路面平緩條件下使用的比較注重續(xù)航能力的兩座微型純電動汽車，保證該車在同等級車類中有足夠出色的續(xù)航能力，而其次考慮舒適性再考慮經(jīng)濟性。2、設(shè)計原則 由于現(xiàn)在電動車充電站點的局限，我們想首先保證該車有足夠好的續(xù)航能力，然后在有足夠的舒適性的情況下盡可能的降低成本，提高經(jīng)濟性，在速度等動力性方面不需要有太高要求，按照一般車型所達到的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計即可。3、 整車的主要設(shè)

14、計指標(biāo)初步選定車身結(jié)構(gòu)為兩門兩座、前置前驅(qū)。整車主要參數(shù)通過將【表1】所收集到的汽車的參數(shù)求平均值然后再作調(diào)整得到。已得參數(shù)如下：表3參數(shù)名均值參數(shù)名均值長2793.2軸距1848.4寬1549.4整車整備質(zhì)量784高1567.4人均整備質(zhì)量392前輪距1317.6最高車速90.6后輪距1330.4續(xù)航里程149各車型相關(guān)聯(lián)參數(shù)計算結(jié)果如下：表4車型smart fortwo 2014Electric Drive知豆E202014款知豆D22015款芝麻E302015款康迪K10總寬/總長0.580.560.550.560.53軸距/總長0.690.640.630.630.72前輪距/軸距0.6

15、90.760.760.760.62后輪距/軸距0.740.740.740.760.64根據(jù)【表3】和【表4】初選汽車主要尺寸參數(shù)：由于選定結(jié)構(gòu)為前置前驅(qū)，所以初選參數(shù)時以三輛前置前驅(qū)汽車的參數(shù)為主要依據(jù)。初選汽車 長2800CM，寬1550CM，高1560CM。取軸距/總長為0.64，則：軸距=2800CM*0.64=1792CM。選軸距為1790CM。取前后輪距相等，輪距/軸距比值都為0.76，則：輪距=1790CM*0.76=1360.2CM。取輪距為1360CM。初選參數(shù)整理如下：尺寸參數(shù)長(mm)2800寬(mm)1550高(mm)1560軸距(mm)1790前輪距(mm)1360后輪

16、距(mm)1360質(zhì)量參數(shù)整車整備質(zhì)量(kg)800人均整備質(zhì)量(kg)400最大總質(zhì)量(kg)1050性能參數(shù)最高車速(km/h)80續(xù)航里程(km)180最大爬坡度(%)204、初選主要總成部件  純電動汽車的主要總成部件：電源、電動機、傳動系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)，車架及車身。4.1 電源幾種不同電池的特性比較電池的種類封裝鉛酸電池鎳鎘電池鎳氫電池鋰離子電池單元電壓/V2.01.21.23.7能量密度/(W·h/kg)354050606080100130功率密度/(W/kg)200400180200250480400800壽命/循環(huán)次數(shù)35060050010

17、00100015005001000成本很低低一般高充、放電特性過充電非常好差差好過放電差非常好非常好好快速充電好非常好好好快速放電非常好非常好好一般考慮到保證汽車?yán)m(xù)航能力的設(shè)計原則，并且從收集到的數(shù)據(jù)【表2】來看，目前使用比較廣泛的是鋰離子電池，因此我們選擇鋰離子電池，雖然鋰離子電池成本較高，但是這種電池壽命較其他種類電池長，并且性能方面很好，它的能量密度是鉛酸電池的34倍，單元電壓高（比其他電池高23倍），所需單元電池數(shù)量少，體積小、重量輕，充電時溫度上升小，內(nèi)阻小，用兩倍的額定電流充電時，可達到90%的效率。初步選擇收集到的車型知豆D2所配備的鋰電池，電池容量為15.12kWh。4.2 電

18、動機 從【表2】收集到的數(shù)據(jù)來看，雖然直流電動機的最大功率比交流電動機小，但是由于微型電動車只在城市內(nèi)使用，所以性能要求不需要太高，所以目前在中低檔車型使用比較廣泛的是永磁交流電動機，結(jié)合我們的設(shè)計原則，我們選擇永磁交流電動機。 初步選用知豆D2所使用的電動機，最大功率為18kW，最大扭矩為85N·M。4.3 傳動系統(tǒng)為了結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，降低制造成本，而且從收集到的車型來看，我們選擇前置前驅(qū)的驅(qū)動方式。結(jié)構(gòu)圖如下：這種布置方式傳動效率提高，比較符合設(shè)計要求。由【表2】：變速箱采用所收集到的電動車共同使用的固定齒比變速箱。由于初選整車尺寸參數(shù)與知豆D2比較接近，所以選擇使用該車的輪胎型號

19、：前輪胎 155/50 R14 后輪胎 155/50 R144.4 懸掛系統(tǒng) 根據(jù)【表2】，考慮到舒適性前懸架有必要使用獨立懸架，我們選擇麥弗遜式獨立懸架；而考慮到經(jīng)濟性，后懸架采用扭力梁式非獨立懸架。4.5 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 根據(jù)【表2】收集數(shù)據(jù)來看，采用運用比較廣泛的電動助力轉(zhuǎn)向。4.6 制動系統(tǒng)由于盤式制動器比鼓式制動器安全性與可靠性更高，并且從【表2】數(shù)據(jù)來看盤式制動器使用比較廣泛，所以前后制動器都采用盤式制動器。而駐車制動器采用普遍使用的手剎。初選總成結(jié)果如下：電源類型鋰離子電池容量15.12kw·h電動機類型永磁直流無刷電機最大功率18kw最大轉(zhuǎn)矩85N·m傳動系統(tǒng)布置

20、形式前置前驅(qū)變速箱類型固定齒比變速箱前輪胎規(guī)格155/50 R14 后輪胎規(guī)格155/50 R14 懸掛系統(tǒng)前懸架麥弗遜式獨立懸架后懸架扭力梁式非獨立懸架轉(zhuǎn)向及制動助力類型電動助力轉(zhuǎn)向駐車制動手剎前制動器類型盤式后制動器類型盤式三、主要性能指標(biāo)的校核計算設(shè)計目標(biāo)的數(shù)字表示及零件的選擇如下：尺寸參數(shù)長(mm)2800寬(mm)1550高(mm)1560軸距(mm)1790前輪距(mm)1360后輪距(mm)1360質(zhì)量參數(shù)整車整備質(zhì)量(kg)800人均整備質(zhì)量(kg)400最大總質(zhì)量(kg)1050性能參數(shù)最高車速(km/h)80續(xù)航里程(km)180最大爬坡度(%)20電源類型鋰離子電池容量1

21、5.12kw·h電動機類型永磁直流無刷電機最大功率18kw最大轉(zhuǎn)矩85N·m傳動系統(tǒng)布置形式前置前驅(qū)變速箱類型固定齒比變速箱前輪胎規(guī)格155/50 R14后輪胎規(guī)格155/50 R14懸掛系統(tǒng)前懸架麥弗遜式獨立懸架后懸架扭力梁式非獨立懸架轉(zhuǎn)向及制動助力類型電動助力轉(zhuǎn)向駐車制動手剎前制動器類型盤式后制動器類型盤式1.最高車速目標(biāo)最高車速80km/h校核公式如下：pm=1*2*3*4(Gf+CAu²/21.15)u.其中：m為電池質(zhì)量，126kg P為電池的功率密度,400W/kg 1為傳動系統(tǒng)的效率，0.952為控制裝置的效率,0.983為電動機的效率,0.984為蓄電池的平均放電效率,0.98G為汽車重力,10290f為滾動阻力系數(shù),0.018C為空氣阻力系數(shù),0.4A為汽車的迎風(fēng)面積,2平方米U為待求的最大車速把上述取值代入公式得：126*400=0.95*0.98*0.95