電動(dòng)車設(shè)計(jì)方案

1、大學(xué)生純電動(dòng)車l 純電動(dòng)車總體概述本次總布置設(shè)計(jì)基本車型數(shù)據(jù)參數(shù)以及參考前人車身總布置設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和積累的有用數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出令人滿意的合格的汽車。§1總體設(shè)計(jì)目標(biāo)立足國內(nèi)的采購條件以及目前項(xiàng)目可以達(dá)到的加工條件，通過購買可以通用的部件、改裝符合條件的通用部件以及制造所有其他部件，完成賽車的制造、裝配和調(diào)試。在這個(gè)過程中必須兼顧成本、性能和可靠性三個(gè)方面?？傮w設(shè)計(jì)目的是制造一輛安全可靠、各方面性能均衡、有良好駕駛特性、調(diào)整方便并且足夠快的車?？煽啃钥梢源_保測(cè)試階段的順利進(jìn)行，可調(diào)整的特性可以讓車適應(yīng)不同的駕駛環(huán)境和不同的駕駛員。§2整車結(jié)構(gòu)整車布局為方程式賽車典型的開放式中

2、置后驅(qū)布局。其基本結(jié)構(gòu)主要包含以下系統(tǒng)：1、車架及車身主要包括車輛的承載部分、防滾架和外殼以及蒙皮。主要部件包括：各種踏板、相關(guān)連接線、桁架、車身材料、車身附件、底板、各種安裝基座、連接緊固件等。車架主要是由三個(gè)防滾架以及必要的支撐包圍的結(jié)構(gòu)，防滾架是一組鋼管組合件（有可拆卸和不可拆卸兩種），使用冷拔無縫碳素鋼管彎制而成，安裝時(shí)一根一根按照車廂內(nèi)部的輪廓進(jìn)行連接或焊接的。如果去掉車身外殼，所看見的就是一個(gè)由數(shù)根鋼管搭建的金屬籠子。防滾架所用的鋼管材質(zhì)和抗扭曲度是根據(jù)車身重量而定的，一般要能夠承受兩倍以上車身重量的沖擊。車架的長度約為661+1100+500+100=2456mm.考慮到加工因素

3、及其他零部件的安裝，在此范圍內(nèi)架上200mm,可以使加工安裝時(shí)的預(yù)備尺寸更加合理，車架的長度約為2630mm。寬度方向上，內(nèi)操縱艙車架最窄處應(yīng)至少為350mm。高度方向上，安裝懸架位置點(diǎn)，即上下叉臂高度約為200mm，主環(huán)高度最高，由于人體自然駕駛姿勢(shì)駕駛時(shí)坐高約為850mm，而且主環(huán)最高點(diǎn)與前環(huán)最高點(diǎn)連線至少高于頭頂50mm，因此，主環(huán)高度約為1050mm。賽車車架初步設(shè)計(jì)模型2、動(dòng)力總成和傳動(dòng)系統(tǒng)主要部件包括：電機(jī)、電池、驅(qū)動(dòng)軸、差速器基座、鏈輪/皮帶輪、差速器軸承、差速器、萬向節(jié)、保護(hù)罩、連接緊固件等。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，在保證車速的同時(shí)要保證車輛能正常起步要選擇合適的傳動(dòng)比。電機(jī)參數(shù)620

4、rpm,3KW，72V,后輪半徑r=0.4m，整車重300kgM電機(jī)輸出=9550*p/n=46.2N·M(1)F驅(qū)動(dòng)=46.2*i/r (2)Fmax=umg=0.01*10*300=30N (3)車輛要啟動(dòng)必須要克服最大靜摩擦力，則F驅(qū)動(dòng)>= Fmax則i>=1.54當(dāng)i=1.54時(shí)，車輛的車速為v則V=2nr=2*3.14*(620/1.54)/60*0.4=16.83m/s=60.588km/h3、懸架系統(tǒng)主要部件包括：減震器、彈簧、懸架機(jī)械系統(tǒng)、拉/挺桿、桿端球頭、前/后A 臂或同等結(jié)構(gòu)、前/后支柱、直角杠桿/換向機(jī)構(gòu)、連接緊固件等。懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)懸架總成是汽車的

5、一個(gè)重要組成部分，它的功用是把路面作用于車輪上的垂直反力、縱向反力和側(cè)向反力以及這些反力所造成的力矩傳遞到車架上，以保證汽車的正常行駛。懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是根據(jù)大學(xué)生方程式汽車大賽的比賽規(guī)則及賽車設(shè)計(jì)具體參數(shù)要求，參考各種賽車懸架資料，分析各種懸架類型的優(yōu)缺點(diǎn)，并最終確定適合賽車運(yùn)動(dòng)的懸架形式-不等長雙橫臂式螺旋彈簧獨(dú)立懸架。一、前懸架目前已知賽車總體方案，前輪距1200mm。車架組設(shè)計(jì)的前端上桿架寬522mm,下桿架寬450mm。制動(dòng)組設(shè)計(jì)的主銷關(guān)節(jié)軸承安裝孔，距離輪中心為80mm。以及懸架與車架的焊接塊長35mm。位置關(guān)系如圖：圖2-8 前懸架正視示意圖所以上懸架的垂直距離L1可由上相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)

6、算得出。L1=（1200-522-80×2-35×2）/2=224mmL2= (1200-450-80×2-35×2) /2=260mm本次設(shè)計(jì)用的桿件為外徑16mm.內(nèi)徑12mm,管壁厚2mm。桿件與M10薄螺母，M10關(guān)節(jié)軸承鏈接。初步設(shè)計(jì)前懸架上橫臂的形狀如下圖所示 前懸架上叉臂裝配圖水平方向上M10關(guān)節(jié)軸承所占距離20mm，M10薄螺母所占距離4.85mm，套筒所占距離17mm，設(shè)定安裝伸出的螺紋均為3.15mm，所以桿長: L=224-(20+3.15+4.85+17)×2=134mm 取安裝懸架上橫臂的兩個(gè)焊接塊垂直距離為178mm

7、，且兩叉臂的張角定為50度，所以134+45-178×cot5030mm 為斜叉臂在垂直車架叉臂上的焊接大致位置。初步設(shè)計(jì)前懸架下橫臂的形狀如下圖所示 前懸架下叉臂裝配圖水平方向上M10關(guān)節(jié)軸承所占距離20mm，M10薄螺母所占距離4.85mm，套筒所占距離17mm，設(shè)定安裝伸出的螺紋均為3.15mm，所以垂直車架的桿長L=260-(20+3.15+4.85+17) ×2=170mm取安裝懸架上橫臂的兩個(gè)焊接塊垂直距離為220mm，且兩叉臂的張角定為50度，所以170+45-220×cot5030mm 為斜叉臂在垂直車架叉臂上的焊接大致位置。二、后懸架目前已知賽車

8、總體方案，后輪距1150mm。車架組設(shè)計(jì)的后端上桿架寬600mm,下桿架寬400mm。制動(dòng)組設(shè)計(jì)的主銷關(guān)節(jié)軸承安裝孔，距離輪中心距離為80mm。以及懸架與車架的焊接塊長35mm。位置關(guān)系如圖： 后懸架正視示意圖所以上懸架的垂直距離L1可由上相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算得出：L1=（1150-600-80×2-35×2）/2=160mmL2= (1150-400-80×2-35×2) /2=260mm本次設(shè)計(jì)用的桿件為外徑16mm.內(nèi)徑12mm,管壁厚2mm。桿件與M10薄螺母，M10關(guān)節(jié)軸承鏈接。由于前懸架的位置已定，前后軸距為1600mm，所以大致定出后懸架安裝在車架

9、上的位置。初步設(shè)計(jì)前懸架上橫臂的形狀與桿件在懸架上的位置以及如下圖所示 后懸架上叉臂裝配圖水平方向上M10關(guān)節(jié)軸承所占距離20mm，M10薄螺母所占距離4.85mm，套筒所占距離17mm，設(shè)定安裝伸出的螺紋均為3.15mm，所以垂直車架的桿長： L=160-(20+3.15+4.85+17) ×2=70mm取安裝懸架上橫臂垂直橫臂的焊接塊距車架后端關(guān)節(jié)處距離為97mm，且兩叉臂的張角定為70度，且斜叉臂在垂直車架叉臂上的焊接大致位置為距離左部桿端12mm。初步設(shè)計(jì)前懸架上橫臂的形狀與桿件在懸架上的位置以及如下圖所示： 后懸架上叉臂裝配圖水平方向上M10關(guān)節(jié)軸承所占距離20mm，M10

10、薄螺母所占距離4.85mm，套筒所占距離17mm，設(shè)定安裝伸出的螺紋均為3.15mm，所以垂直車架的桿長:L=260-(20+3.15+4.85+17) ×2=170mm取安裝懸架上橫臂垂直橫臂的焊接塊距車架后端關(guān)節(jié)處距離為97mm，且兩叉臂的張角定為70度，且斜叉臂在垂直車架叉臂上的焊接大致位置為距離左部桿端12mmUG NX 7.0建立懸架模型如下:前懸架上橫臂圖 減震器圖 前懸架裝配圖后懸架裝配圖4、制動(dòng)系統(tǒng)主要部件包括：制動(dòng)管線、制動(dòng)塊、卡鉗、液壓缸/泵、制動(dòng)盤、平衡桿、比例閥、連接緊固件等。車采用盤式制動(dòng)器。制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將來自駕駛員或其他力源的力傳給制動(dòng)器，使之產(chǎn)生制動(dòng)力矩

11、。液壓制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：作用滯后時(shí)間短(0.10.3s)，工作壓力高(可達(dá)1012MPa)，輪缸尺寸小，可布置在制動(dòng)器內(nèi)部作為制動(dòng)蹄張開機(jī)構(gòu)或制動(dòng)塊壓緊機(jī)構(gòu)，使之結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、質(zhì)量小、造價(jià)低；機(jī)械效率高。盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖5、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要部件包括：轉(zhuǎn)向齒條/齒輪、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷、方向盤、轉(zhuǎn)向橫拉桿、方向盤快速釋放機(jī)構(gòu)，連接緊固件等。賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是關(guān)系到賽車性能的主要系統(tǒng)，它是用來保持或者改變賽車行駛方向的機(jī)構(gòu)，在賽車行駛時(shí)，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。賽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向梯形前置，轉(zhuǎn)向拉桿橫置，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)為齒輪齒條。由于在轉(zhuǎn)向節(jié)臂、橫拉桿以及齒條機(jī)構(gòu)的連接必然存在微小的間隙，如果將轉(zhuǎn)向梯形后置將會(huì)

12、帶來的結(jié)果是在車輛入彎時(shí)由于整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將受到來自轉(zhuǎn)向輪的力，此作用力會(huì)壓縮連接部件之間的間隙，導(dǎo)致稍微增加轉(zhuǎn)向角度，造成微小的轉(zhuǎn)向過度感，不利于在彎中的操控性。同理，如果將整個(gè)轉(zhuǎn)向梯形前置，被壓縮的間隙造成的效果剛好和轉(zhuǎn)向梯形后置時(shí)相反，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向角度的稍微減少，造成微小的轉(zhuǎn)向不足。齒輪齒條轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，成本低，工作可靠。轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向管柱。 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向萬向節(jié) 防傷機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)裝配模型檢查干涉問題，我們將轉(zhuǎn)向于懸架模型安裝于車架上，總共裝了三種狀態(tài)，一種是原始狀態(tài)，另外兩種狀態(tài)分別是輪胎上跳到最大位置時(shí)和輪胎向下跳動(dòng)到最大位置時(shí)，裝配效果如下圖

13、所示。 原始狀態(tài) 輪胎上跳 輪胎下跳從圖中可以看到三種極限狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向于懸架系統(tǒng)為發(fā)生干涉現(xiàn)象，能滿足要求。6、車輪主要部件包括：輪輞、帶耳螺母、輪胎、氣門嘴、車輪平衡塊、輪轂軸承、前/后輪轂、車輪安裝螺栓、連接緊固件等。本文對(duì)賽車行駛系統(tǒng)的研究主要是輪胎及其配套部分，即輪轂、立柱和制動(dòng)部分。 賽車行駛系統(tǒng)的組成6.1.2 輪輞參賽賽車的輪輞選擇了鋁合金三片式輪轂。三片式輪輞由三個(gè)部分組成，外側(cè)輪圈、內(nèi)側(cè)輪圈和輻板。其結(jié)構(gòu)如圖6-3所示。 三片式輪輞結(jié)構(gòu)選擇三片式輪輞的好處在于可以根據(jù)需要選擇輪輞的偏置值。這里的偏置值的定義為輪輞的安裝面到輪胎中心截面的距離，向內(nèi)為正，向外為副。為了充分利用輪

14、輞內(nèi)的空間。輪輞的外側(cè)輪圈、內(nèi)側(cè)輪，材料為T6061-T6鋁合金，直徑為13英寸，寬度為7英寸，材料為T6061-T6鋁合金。輪輞為輻板式，目的是減輕車輪的重量和利于制動(dòng)轂的散熱。 圖6-4 輪輞6.1.3 輪轂賽車的輪轂通常是指固定輪輞和制動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)組建的輪胎中心的心軸。圖6-5 賽車后輪輪轂此車對(duì)操縱靈活性、行駛安全性的要求要比一般的汽車高很多，因此輪轂的設(shè)計(jì)原則就是在保證安全的基礎(chǔ)上，盡可能的使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省整車整備質(zhì)量。前輪輪轂軸承采用了開口螺母壓緊軸承內(nèi)圈的方法。將4個(gè)輪輞螺栓的一端均勻固定在輪轂上，使的輪轂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量減輕，輪輞安裝方便。賽車前輪輪轂7.電池的選擇在選擇了電機(jī)和電

15、池的類型后，就要確定電機(jī)的額定電壓和電池的電壓。在電機(jī)功率一定的情況下，電壓越高，電流越低，線路功率損失就越小，電池以小電流放電時(shí)，可獲得較大的容量。但電壓過高，又影響電子元器件的性能和安全。電池容量選擇眾所周知，目前影響電動(dòng)汽車商品化和實(shí)用化進(jìn)程的關(guān)鍵因素是電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程和電池的使用性能(包括電池的充電時(shí)間、安全性、價(jià)格和使用壽命等)。在選擇電池的容量時(shí)，既要滿足汽車的續(xù)駛里程的設(shè)計(jì)要求，又要考慮整車的空間結(jié)構(gòu)和底盤承載能力。因?yàn)檫x擇電池容量過大，電池組所貯存的電能越多，續(xù)駛里程相應(yīng)延長，但電池組的重量增加，整車的整備質(zhì)量增加，導(dǎo)致行駛阻力也增加，反過來又影響純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程?？紤]到

16、成本與我所設(shè)計(jì)的電動(dòng)車的實(shí)際性能，我決定使用鋰動(dòng)力電池作為該電動(dòng)車的動(dòng)力源。電池的電壓由電動(dòng)機(jī)決定，容量由電動(dòng)車的續(xù)行駛里程決定。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)已經(jīng)暫時(shí)定了下來，于是電池的電壓也定了下來。那么下面就要根據(jù)電動(dòng)車的續(xù)行駛里程來決定電池的容量。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和已知條件，我所要設(shè)計(jì)的電動(dòng)車賽車最高車速為60km/h，電機(jī)功率為3KW。則電動(dòng)車能夠續(xù)行駛的時(shí)間為：t=S/V=6/60=0.1h電動(dòng)車電池的容量應(yīng)為:R=P×t/U=3000×01/72=4.2Ah從上面的計(jì)算可知，所選電池的容量至少為4.2Ah，我選擇的是5Ah的高功率磷酸鐵鋰動(dòng)力電池。8. 輪胎的選擇（1）、輪胎的作用與

17、影響輪胎與車輪用來支撐汽賽車，承受賽車重力，在車軸與地面之間傳力，駕駛?cè)藛T經(jīng)操縱轉(zhuǎn)向輪可實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車運(yùn)動(dòng)方向的控制。輪胎與車輪對(duì)汽車的許多重要性能，包括動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、通過性、操縱穩(wěn)定性、制動(dòng)性及行駛安全性和汽車的承載能力都有影響。因此，選擇輪胎是很重要的工作。9.電器設(shè)備電器與電子設(shè)備是車的重要組成部分，其性能的好壞會(huì)直接影響到賽車的經(jīng)濟(jì)性、可靠性與安全性。電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在保證安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上盡量使線路簡(jiǎn)單，容易制造。本次車的電氣系統(tǒng)的線路較簡(jiǎn)單，所以采用一個(gè)主線束，布置方案根據(jù)整車的接線圖和電器總成進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)整車電氣原理圖、線束專用件清單進(jìn)行設(shè)計(jì)，完整正確的體現(xiàn)整車電氣系統(tǒng)

18、的功能，根據(jù)原理圖分配用電設(shè)備的電源類型、保險(xiǎn)絲容量、搭鐵位置。根據(jù)線束所處的工作環(huán)境及在汽車內(nèi)的空間布置合理選擇電線的保護(hù)層和固定方式。電氣系統(tǒng)的整體布置不僅影響到整車電氣系統(tǒng)工作的可靠性，對(duì)線束的的長度、重量也有影響。線束沿鋼管布置，便于固定。10.電動(dòng)車布置Ø 電動(dòng)機(jī)的布置（1）、電動(dòng)機(jī)的上下位置電動(dòng)機(jī)的上下位置主要對(duì)離地間隙有影響。賽車電動(dòng)底座至路面的距離應(yīng)保證滿載狀態(tài)下對(duì)最小離地間隙的要求。為使賽車有更好的操縱穩(wěn)定性和避免高速轉(zhuǎn)彎側(cè)翻，必須盡可能的降低整車的質(zhì)心，電動(dòng)機(jī)要放置地盡可能地低，但電動(dòng)機(jī)固定又不能干涉，因而電動(dòng)機(jī)最低處距地面約50mm左右。（2）、電動(dòng)機(jī)的前后位置電動(dòng)機(jī)的前后位置會(huì)影響賽車的軸荷分配等。賽車傳動(dòng)采用軸傳動(dòng)，因此，為了減小傳動(dòng)軸夾角，電動(dòng)機(jī)前后位置應(yīng)保證與驅(qū)動(dòng)橋的距離。（3）、電動(dòng)機(jī)的左右位置電動(dòng)機(jī)曲軸中心線在一般情況下與汽車中