八座电动观光汽车的设计毕业设计(编辑修改稿)

八座电动观光汽车的设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

还是其他能动的汽车上这一块，我们都应该加倍努力的去把握住。 在今天我也将要毕业，希望能用自己的微薄力量，帮住我国占领新能源汽车业的高地。 第二章 本次设计题目的要求及设计参数选择与分析 设计目的和要求以及总体构想 (1)本次毕业设计我的题目是 八座电动观光汽车的总体设计。 老师所给出的要求和大致数据如下 :1. 电动车的驱动方式为电力驱动，并且是以电池作为动力源； 2. 所设计的电动车的最高车速不得高于 25km/h； 3. 所设计的电动汽车座位数为 8 座； 4. 续行驶里程 :90km； 5. 外廓尺寸 :(长 *宽 *高 ):3750*1248*1830。 (2)对于本次的总体构想。 我的毕业设计题目是 八座电动观光汽车的总体设计。 此次要做的是一个总体布置设计，对象是一台低速的八座纯电动汽车。 而根据已知的条件和要求，我打算设计一辆类似于旅游观光的车（比如校园用或者游乐园用的那种），座位数为8 座，最 高车速为 25km/h,以电池作为动力源。 电动车的特点是结构简单，成本低。 这是因为它行驶的路线比较特殊，只是在某一区域行驶，路况比较好，行驶速度较低。 作为电动车最关键的当然是电动机和电池的选择。 目前一般电动车用的电池有三种，铅酸蓄电池是技术最成熟的一种，成本也最低，对于我所要设计的观光车来说，选铅酸蓄电池最合理。 具体到选择哪一型号的蓄电池，就要经过计算了，在后面会有计算来对铅酸蓄电池型号的选择。 另外就是电机的选择了，大概估计了下所要设计的电动车的总重量，（按 8个人的体重加上车重）依据这 个总重量和最高车速来初选电机的功率，然后在进行计算验证，最后再得出符合要求的电机。 选择好最重要的东西后，就要开始进行整车布置了。 上面说了，电动车要的是结构简单，所以布置的时候也会以这个为原则。 座位数是 8 座，分四排座位，一排坐两个，其中中间的一排座位下面是用来安装电池的，其下面的电池框架是经过另外设计的，使其能更好的固定电池。 电机和固定速比减速器，差速器是连接在一起，固定在后轴，这样就省去了传动系统，使整个结构简单明了。 设计参数的选择与分析 尺 寸 参 数 项目 基本类型 产品规格 ZC 型八 座 产品类型 纯电动观光车 总长 (单位： mm) 3750 总宽 (单位： mm) 1248 总高 (单位： mm) 1830 轴距 (单位： mm) 2750 前轮距 (单位： mm) 1070 后轮距 (单位： mm) 1053 质 量 参 数 整车装备质量 (单位： kg) 780 满载总质量 (单位： kg) 1300 载客数 (含驾驶员 )(单位：人 ) 8 性 能 参 数 最高车速 (满载 )(单位： km/h) 25 最大爬坡度 (满载 )(单位： %) 15 驻车能力 (满载 )(单位： %) 20 最高车速制动距离 (单位： m) 4 一次充电续驶里程 (单位： km) 90 第三章 电动汽车各总成参数的确定 电动车电机的选择 高密度、高效率、宽调速的车辆牵引电机及其控制系统既是电动汽车的心脏又是电动汽车研制的关键技术之一，已被列为 863 电动汽车重大专项的共性关键技术课题。 20 世纪 80 年代前，几乎所有的车辆牵引电机均为直流电机，这是因为直流牵引电机具有起步加速牵引力大，控制系统较简单等优点。 直流电机的缺点是有机械换向器，当在高速大负载下运行时，换向器表面会产生火花，所以 电机的运转不能太高。 由于直流电机的换向器需保养，又不适合高速运转，除小型车外，目前一般已不采用。 近十年来，主要发展交流异步电机和无刷永磁电机系统。 与原有的直流牵引电机系统相比，具有明显优势，其突出优点是体积小，质量轻（其比质量为）、效率高、基本免维护、调速范围广。 其研究开发现状和发展趋势如下。 （ 1） .异步电机驱动系统 异步电机其特点是结构简单、坚固耐用、成本低廉、运行可靠，低转矩脉动，低噪声，不需要位置传感器，转速极限高。 异步电机矢量控制调速技术比较成熟，使得异步电机驱动系统具有明显的优势，因此被较早应用于电动汽车的驱动系统，目前仍然是电动汽车驱动系统的主流产品（尤其在美国），但已被其它新型无刷永磁牵引电机驱动系统逐步取代。 最大缺点是驱动电路复杂，成本高；相对永磁电机而言，异步电机效率和功率密度偏低。 （ 2） .无刷永磁同步电机驱动系统 无刷永磁同步电机可采用圆柱形径向磁场结构或盘式轴向磁场结构，由于具有较高的功率密度和效率以及宽广的调速范围，发展前景十分广阔，在电动车辆牵引电机中是 强有力的竞争者，已在国内外多种电动车辆中获得应用。 内置式永磁同步电机也称为混合式永磁磁阻电机。 该电机在永磁转矩的基础上迭加了磁阻转矩，磁阻转矩的存在有助于提高电机的过载能力和功率密度，而且易于弱磁调速，扩大恒功率范围运行。 内置式永磁同步电机驱动系统的设计理论正在不断完善和继续深入，该机结构灵活，设计自由度大，有望得到高性能，适合用作电动汽车高效、高密度、宽调速牵引驱动。 这些引起了各大汽车公司同行们的关注，特别是获得了日本汽车公司同行的青睐。 当前，美国汽车公司同行在新车型设计中主要采用内置式永 磁同步电机。 表面凸出式永磁同步电机也称为永磁转矩电机，相对内置式永磁同步电机而言，其弱磁调速范围小，功率密度低。 该结构电机动态响应快，并可望得到低转矩脉动，适合用作汽车的电子伺服驱动，如汽车电子动力方向盘的伺服电机。 无位置传感器永磁同步电机驱动系统也是当前永磁同步电机驱动系统研究的一个热点，将成为永磁同步电机驱动系统的发展趋势之一，具有潜在的竞争优势。 永磁同步电机驱动系统低速时常采用矢量控制，高速时用弱磁控制。 要选择合适的电机，首先要知道电动车所需要的功率。 电机 的功率计算所需的公式如下，汽车的总重量是估算的，后面会进行验证。 313 6 0 0 7 6 1 4 0aa De T C A uG fuP  .....................................................................（ 1） T ：机械效率（一般取 ） G ：汽车总重（ N） f ：良好路面上的汽车的行驶阻力系数（取 ） au ：汽车车速（ Km/h） DC ：空气阻力系数（这里取 ） A ：汽车迎风面积 对于我所设计的电动汽车总重量，我估算总质量为 1300kg，即 12740N 最高车速为设计要求的 25km/h 迎风面积 A=车宽 车高 其中车宽暂定为 1248mm 车高暂定为 1830mm 则 A=12481830=2283840 2mm = 2m 带入上述数据由（ 1）计算得： 313 6 0 0 7 6 1 4 0aa De T C A uG fuP  = 从这可以知道电机的功率至少为 ，但是所选择的电机功率肯定要大一些。 我所选用的是 无刷永磁同步电机 ，是深圳大地和有限电气公司的电机。 我所选择的电机的一些参数如下： 型号： 额定功率 峰值功率 额定电压 48V 额定电流 60A 最大转矩 150Nm 额定转速 1100r/min 最高转速 20xxr/min 绝缘等级 F 防护等级 IP54 冷却方式 自然风冷 重 量 50kg 外观尺寸  216 340 电动车电池的选择 纯电动汽车的储能动力用的蓄电池（又称二次电池），主要是铅 —酸电池，已有 150 年历史。 可算是人类历史上一个伟大的发明。 电池的近代进步相当惊人，在电池的家族里，拥有镉镍电池、氢镍电池、钠硫电池、锂电池、锌空电池、硅盐电池、飞轮电池等几十种系列，这些产品的出现改善了它的应用广度与性能。 但是尽管这么多的性能先进电池出现，要使纯电池的电动汽车商业化，却存在着许多差距，它面临着能量储备，使用寿命，比功率和成本低廉等关键技术问题。 但有趣的是，经过一个多世纪之后，到 1990 年，最适用的电动汽车，仍然不少应用很原始的铅酸电池，这说明电池还要去挖掘它的潜能。 考虑到成本与我所设计的电动车的实际性 能，我决定使用铅酸电磁作为该电动车的动力源。 电池的电压由电动机决定，容量由电动车的续行驶里程决定。 因为电动机已经暂时定了下来，于是电池的电压也定了下来。 那么下面就要根据电动车的续行驶里程来决定电池的容量。 根据设计要求和已知条件，我所要设计的电动车的续行驶里程为 90km，最高车速为 25km/h。 电机功率为 .。 则电动车能够续行驶的时间为： 电动车电池的容量应为 : 从上面的计算可知，所选电池的容量至少为 ，我选择的是 200Ah 的铅酸蓄电池，该电池的具体参数如下： 额定电压： 12V 额定容量： 200Ah 外型尺寸（ mm）：长 宽 高 =520 240  220 总高（ mm）： 255 重量： 73Kg 充电特性曲线： 图 31 放电特性曲线： 图 32 每个电池的电压为 12V，电机的额定电压为 48V，故需要 4 个这样的蓄电池来驱动电机。 电动车前后悬架的选择 悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺 地行驶。 典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。 弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。 根据汽车两侧车轮运动是否相互关联，汽车悬架分为非独立悬架和独立悬架两大类。 非独立悬架的结构特点是两侧车轮安装在一根整体式车桥上，车轮连同车桥一起通过弹性元件与车架 (或车身 )相连（图 a）。 车身的相对稳定性较差。 但这种悬架结构简单，制造方便，在载重汽车上被广泛应用。 独立悬架的结构特点是两侧车轮各自单独地通过弹性元件与车架 (或车身 )相连，并且采用断开式车桥。 若一侧车轮相对于车架 (或车身 )的位置发生变化时，另一侧车轮不受影响（图 b）。 这种悬架结构复杂，但车身的平稳性和高速行驶的稳定性较好，因此在轿车和小客车上得到普遍采用。 我所设计的电动观光车，其所行驶的路况比较好，并且车速很低。 故为使其结构简单，成本低，于是我决定，前轴采用麦弗逊式独立悬架，因为它结构简单，应用最为广泛，成本也较低，又能满足车一定的舒适性；后轴采用钢板弹簧非独立悬架，最简单最便宜而又实用的悬 架。 电动车车桥车架以及车轮的选择 (1)车桥 车桥 (也称车轴 )通过悬架和车架 (或承载式车身 )相连，两端安装汽车车轮。 其功能是传递车架 (或承载式车身 )与车轮之间各方向作用力。 车桥可以是整体式的，有如一个巨大的杠铃，两端通过悬架系统支撑着车身，因此整体式车桥通常与非独立悬架配合；车桥也可以是断开式的，象两把雨伞插在车身两侧，再各自通过悬架系统支撑车身，所以断开式车桥与独立悬架配用。 根据驱动方式的不同，车桥也分成转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种。 其中转向桥和支持桥 都属于从动桥。 大多数汽车采用前置后驱动 (FR)，因此前桥作为转向桥，后桥作为驱动桥；而前置前驱动 (FF)汽车则前桥成为转向驱动桥，后桥充当支持桥。 转向桥的结构基本相同，由两个转向节和一根横梁组成。 如果把横梁比做身体，转向节就是他左右摇晃的脑袋，脖子就是我们常说的主销，车轮就装在转向节上，仿佛脑袋上带了个草帽。 不过，行驶的时候草帽转，脑袋却不转，中间用轴承分隔开，脑袋只管左右晃动。 脖子 ——主销是车轮转动的轴心，这个轴的轴线并非垂直于地面，车轮本身也不是垂直的，我们将在车轮定位一节具。