DDQC-1电动汽车车架设计【12张CAD图纸+文档全套资料】
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中国地质大学长城学院本科毕业设计文献综述系 别： 工程技术系 专 业：机械设计制造及其自动化姓 名： 赵东亮 学 号： 05208729 2012 年1月30日一、电动汽车发展的背景内燃机汽车经过120年的发展和壮大，逐步实现了机电一体化和全面应用现代的科技，其性能已达到至高的境界，在安全，环保，节能和廉价等方面取得了较大的进展，但内燃机汽车的发展也面临着巨大的挑战。能源问题全球石油供用短缺，国际能源机构（IEA）的统计数据表明：2003年全球57%的石油消耗在交通领域。预计2020年交通领域的用油量将占全球消耗的62%以上，届时全球的石油需求与常规的石油供应将会出现短缺。环境问题，当下环保节能是时代的主题，也是科学发展观的要求。大量的石化类交通能源消耗导致了严重的环境污染。汽车的有害物质的排放量已经成为大中城市空气的主要污染物，我国大城市60%的CO，50%的NOx，30%的CH污染来自机动车辆。环境污染不仅导致高昂的经济成本，而且对公共的健康构成极大的危害，是建设小康社会面临着巨大的挑战，发展新能源汽车迫在眉睫。二、电动汽车的概念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。它本身不排放污染大气的有害气体,即使按所耗电量换算为发电厂的排放,除硫和微粒外,其它污染物也显著减少,由于电厂大多建于远离人口密集的城市,对人类伤害较少,而且电厂是固定不动的,集中的排放,清除各种有害排放物较容易,也已有了相关技术。由于电力可以从多种一次能源获得,如煤、核能、水力等,解除人们对石油资源日见枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电, 使发电设备日夜都能充分利用,大大提高其经济效益。有些研究表明,同样的原油经过粗炼,送至电厂发电,经充入电池,再由电池驱动汽车,其能量利用效率比经过精炼变为汽油更高。电动汽车主要有纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车3 种类型。1.纯电动汽车是完全由二次电池( 如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池等) 提供动力的汽车。目前纯电动轿车和纯电动客车均已通过国家质检中心的型式认证试验, 各项指标均满足有关国家标准和企业标准的规定。天津清源电动车辆有限公司、深圳雷天公司等单位研发的纯电动轿车, 其整车的动力性、经济性、续驶里程、噪声等指标已达到甚至超过国外同级别车型, 初步形成了关键技术的研发能力。目前, 进行纯电动汽车示范运行的城市有若干个, 但是规模都比较小。2005 年1 月, 天津市的22 辆轿车和1 辆公共汽车的示范运行通过了国家验收。同年12 月, 武汉市进行的95 辆纯电动小型公共汽车( 另有20 辆混合动力公共汽车和3 辆混合动力轿车) 的3 年示范运行也通过了国家验收。因为纯电动汽车受到续驶能力的约束, 纯电动汽车试验主要集中在小型公共汽车上。根据“中国电动汽车网”报道, 2006 年1 月, 湖南省株洲市有50 台小型电动汽车进行社区内运行, 该市有若干辆电动公共汽车也在运行中。同年4 月, 浙江省杭州市启动了电动汽车示范项目, 6 辆轿车和5 辆公共汽车在市内进行示范运行。2.混合动力电动汽车是以燃料电池作为动力源的电动汽车。是在纯电动汽车开发过程中为有利于市场化而产生的一种新车型。一般是指采用内燃机和电动机两种动力, 将内燃机与储能器件( 如高性能电池或超级电容器) 通过先进控制系统相结合, 提供车辆行驶所需要的动力, 混合动力电动汽车并未从根本上摆脱交通运输对石油资源的依赖。因此,混合动力电动汽车是电动汽车发展过程中的一种过渡车型。目前进行混合动力电动汽车研发的主要企业有一汽、上海大众、东风汽车、长安汽车、奇瑞汽车、吉利汽车、比亚迪汽车、上海华普、上海通用等企业。一汽从1999 年开始混合动力电动汽车的研发, 2002 年起得到国家“863 计划”的支持, 2005 年12 月开始生产混合动力电动公共汽车。该电动公共汽车采用了双轴并联驱动方式, 制造成本比普通公共汽车约高30%。东风汽车公司自主开发了混合电动动力公共汽车“EQ6110H 电动汽车”, 该产品在2006 年5 月被列入国家“汽车生产目录”, 其生产的20 辆混合电动动力公共汽车在武汉市作示范运行。上海则开发了途安轿车、海尚305 轿车、申新1 号公共汽车等混合电动动力汽车。另一方面, 2005 年12 月, 一汽丰田开始生产普瑞斯混合动力电动汽车。同年, 广州本田和东风本田也相继宣布要尽早实现雅阁和思域的混合动力电动汽车的生产。5 月份, 北京现代则宣布要在2008 年前在中国进行混合动力电动汽车的生产。3.燃料电池是利用氢气和氧气( 或空气) 在催化剂的作用下直接经电化学反应产生电能的装置, 具有完全无污染( 排放物为水) 的优点, 但现阶段, 燃料电池的许多关键技术还处于研发试验阶段。我国自主研发的燃料电池电动轿车在必比登世界清洁汽车挑战赛上, 在高速蛇行障碍赛、噪音、排放、能耗、温室气体减排5 个单项指标方面获表现突出。我国燃料电池电动汽车以清华大学和上海同济大学为中心进行研发工作。1998 年,清华大学开发了中国首辆高尔夫用燃料电池电动汽车( 5kW) ,之后清华大学和北京绿能公司、三星公司、丰田公司共同进行了燃料电池电动汽车的研发工作。在上海, 同济大学和上海神力科技公司共同开发了“超越1 号”, 现在已经改进至“超越3号”。2005 年, 生产了两辆“超越3 号MPV”和两辆“超越3 号桑塔纳3000”；2006 年, 进行了10 辆“超越3 号”燃料电池电动汽车的示范运行。上海市政府推出了“百千万计划”, 即燃料电池电动汽车普及量2008 年达到100 辆, 2009 年达到1000 辆,2012 年预计达到10000 辆。另外，电动汽车关键零部件。动力蓄电池、高功率镍氢电池、锂离子动力电池性能有了较大提高, 已能为整车提供基本符合要求的产品; 燃料电池发动机, 突破了大功率氢- 空燃料电池组制备的关键技术。轿车用净输出30kW、客车用净输出60kW和100kW的燃料电池发动机, 已在同济大学和清华大学燃料电池发动机测试基地分别通过了严格的测试, 并装车运行；驱动电机及其控制系统, 已开发出额定功率为60kW、100kW功率等级的客车用驱动电机系统, 可以满足整车行驶性能要求。三、研究现状新能源汽车发展步伐正在加快。记者昨日获悉，多部委均牵头制订涉及扶持新能源汽车发展的相关政策。由科技部牵头的电动汽车科技发展“十二五”专项规划已制订完毕，最迟明年正式对外公布。 根据规划，小型化和汽车电气化是中国汽车未来发展的两大方向，2015年中国电动汽车保有量计划达到100万辆，动力电池产能约达100亿瓦时。为此，我国计划推动电动汽车产业链发展，动力电池、电机、电控成为未来发展的核心。 上汽集团董事长胡茂元表示，近年来，上汽集团已全面布局整个新能源汽车产业链，上汽集团计划占领20%的新能源汽车市场份额。 在“直达2030世博会与汽车工业可持续发展”总结论坛上，新能源汽车发展成为焦点话题。全国政协常委、汽车安全与节能国家重点实验室主任欧阳明高表示，发改委、工信部、科技部前期均在制订与新能源汽车相关的政策。记者从论坛上了解到，由科技部牵头的电动汽车科技发展“十二五”专项规划已制订完毕，最迟明年公布。 据参与电动汽车科技发展“十二五”专项规划的专家指出，鉴于电池技术及产能成为制约电动汽车普及的关键。“十二五”期间，中国将大力发展电力电池模块化，2015年动力电池产能达100亿瓦时，汽车电池成本将降低一半。 中国汽车企业们已经迫不及待地布阵新能源汽车领域。昨日，上汽集团董事长、上海汽车(19.94,0.30,1.53%)董事长胡茂元指出，“上汽集团新能源瞄准汽车驱动电力化趋势，具体技术发展路线是以电力为驱动主攻方向。按照集团的十二五规划，2015年上汽集团新能源车的市场占有率达到20%，保持在业界的领先地位。”胡茂元称，“与其他企业不同，上汽从研发新能源汽车着手，以求真正实现产业化发展。通过新能源汽车的产业化，带动电池、电机等关键零部件技术发展和产业化。”发达国家与主要汽车集团的电动汽车现状国外著名汽车公司都十分重视研究开发电动汽车， 世界发达国家不惜投入巨资进行研究开发， 并制定了一些相关的政策、法规来推动电动汽车的发展。四、电动汽车车架研究内容 现在高性能的电动汽车通常是专门设计制造的，这种专门设计制造的电动汽车以原有的车体和车架设计为基础。车架的作用是承受载荷，包括汽车自身零件的重量和行驶时所受的冲击、扭曲、惯性力等。现有的车架种类有非承载式式、承载式、钢管式及特殊材料一体成型式等。非承载式车架，又称大梁式车架。原理很简单：将粗壮的钢梁焊接或铆合起来成为一个钢架，然后在这个钢架上安装引擎、悬架、车身等部件，这个钢架就是名附其实的“车架”。承载式车架的意念是用金属制成坚固的车身，再将发动机、悬架等机械零件直接安装在车身上。这个车身承受所有的载荷，充当车架。承载式车架由钢（较先进的是铝）经冲压、焊接而成，对设计和生产工艺的要求都很高。钢管式车架就是用很多钢管焊接成一个框架，再将零部件装在这个框架上。它的生产工艺简单，很适合小规模的工作坊作业。由于对钢管车车架进行局部强十分容易（只须加焊钢管），在质量相等的情况下，往往可以得到比承载式车架更强的刚度。铝合金车架是将铝合金条梁焊接、铆接或贴合在一起组成一个框架，可以理解为钢管车架的变种，只是铝合金是方梁状而非管状。铝合金车架最大优点是轻（相同刚度的情况下）。但是成本高，不宜大量生产，而且铝合金本身的特性决定了其承载能力受限制。碳纤维车架是特殊材料一体成型式车架，碳纤维车架的刚度极高，重量比其它任何车架都要轻，重心也可以造得很低，但是制造成本是它的致命伤。非承载（大梁）式和承载式车架是占绝大多数的主流车架形式，但它们都分别有着显著的缺点，即笨重和刚度不足。于是近年出现了融合这两者优点和车架设计方案，三菱PAJERO IO的独创车架，在承载式结构的车厢底部增加了独立的钢框架，可以认为是简化的大梁结构，从而在保证刚度的同时，重量和重心又比大梁式结构大为下降。因此这次设计我想采用的就是这种“杂交”式的车架。五、车架的结构设计现在高性能的电动汽车通常是专门设计制造的，这种专门设计制造的电动汽车以原有的车体和车架设计为基础，满足电动汽车独有的结构要求并充分利用了电力驱动的灵活性。电动汽车的能量主要是通过柔性的电线传递的，因此，电动汽车各部件的布置具有很大的灵活性。1、要有足够的强度。它要承受发动机、油箱、乘员以及载货架连接悬挂装置、操作装置、电器零件及外观覆盖件等载重；2、要有足够的刚度。所谓刚度就是指抵抗变形的能力，汽车具有更大范围的运动自由度、急剧转弯、行驶高低不平的山路等等，车架刚度低，当车辆受到冲击时车架容易变形，但车架刚度过大在某种范围内影响系统的弹性，从而影响乘车人的感觉；3、车架的结构尺寸要符合要求。车架有些部分是十分关键的，影响汽车的平稳性，所以设计师在设计车架时要考虑到车辆的敏捷但又不宜太灵活，要稳定但又不宜太沉重，一般车架与整车质量比取1：10左右，又如转向轴头，涉及到前叉倾角，车轮拖曳距、偏置距、两轮轴距等尺寸问题。前叉倾角大，转向时方向把手移动的角度也就小，拖曳距大，前轮的扭力也就越大，车子就觉得越稳定，但拖曳距越大，转向就越重手，因此一般轻型汽车的拖曳距在85120毫米之间，而前叉倾角的大小影响汽车操纵的灵活性和行驶的稳定性；4、汽车在行驶中所产生的转向力、离心力及车子的颠簸都会产生侧向扭力，为抵抗这种侧向扭力；5、车架重量要轻，从材料上分析，多用高强度钢材，这种钢材含有微量元素，现在有些车辆已应用铝合金或钛合金车架，减轻汽车本身重量，有利于增加发动机功率。参考文献1 祝占元.电动汽车M. 河南:黄河水利出版社,2007.112.2 刘维信.汽车设计M. 北京:清华大学, 2006. 537552.3 王宝玺.汽车拖拉机制造工艺学(第2版) M.北京:机械工业出版社,1989.8994.4 刘鸿文.材料力学M.北京:高等教育出版社,2004.8485.5 于勇.中国材料工程大典（第2卷）钢铁材料工程，上M.北京:化学工业出版社,2005.79-98.6 曾正明.工业管材速查手册M.北京:机械工业出版社,2008.68-79.7 杨黎明,杨志勤.机械设计简明手册M.北京:国防工业出版社,2008.89-94
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