悬架综合训练说明书模板分解

1、燕山大学专业综合训练说明书题目电动车结构分析与评价-悬架学院（系）:车辆与能源学院年级专业：10级车辆工程学号:100113030002学生姓名：崔禹航指导教师：张润生燕山大学专业综合训练任务书院（系）：车辆与能源学院基层教学单位：车辆与交通运输工程系学号100113030002学生姓名崔禹航专业（班级）车辆10-1题目电动车结构分析与评价一一悬架训练内容和目的1、搜集电动车有关书籍及论文。2、了解现有电动车驱动类型、常用结构，写出综合评价报告。3、了解实验室4WD/4WS电动车设计思路，分析评价现有结构。4、测绘现有电动车相关图纸。5、重点学习分析麦弗逊悬架结构。宀完成任务量1、零件设计图纸

2、A2一张。2、撰写综合训练说明书（说明书规范参照“燕山大学课程设计计算说明书或论文撰写规范”）。进度安排第一周：收集资料分析结构第二周：分析现有4WD/4WS电动车相关结构第三周：测绘工程图第四周：撰写综合训练说明书，准备答辩参考资料1、电动汽车概论李兴虎北京理工大学出版社2、电动汽车胡骅人民交通出版社3、现代电动汽车技术陈清泉北京理工大学出版社4、电动车的相关技术万沛霖北京理工大学出版社指导教师签字基层教学单位主任签字随着环境污染的日渐加剧，以及不可再生能源的枯竭危机，汽车行业内开发电动汽车无疑给环境和能源带来了巨大福音。电动汽车现有三种主要形式：蓄电池电动汽车，燃料电池电动汽车和混合动力电

3、动汽车。而开发电动汽车也面临着三大难题：续驶里程短，制造成本高，基础设施需要重新建设实验室现有电动车采用电动轮驱动，在其结构布置上还有不足。麦弗逊悬架有着其独特的结构优势。目录摘要3第1章电动汽车1.1.1 电动汽车的优势和挑战1.1.2 蓄电池电动汽车4.1.2.1 蓄电池电动汽车的特点4.1.2.2 蓄电池及不同蓄电池的性能比较5.1.2.3 飞轮储能器及超级电容6.1.3 燃料电池电动汽车8.1.3.1 燃料电池电动汽车的特点8.1.3.2 燃料电池及性能比较1.01.4 混合动力电动汽车4.3第2章实验室电动汽车1.6.2.1实验室电动汽车简单分析1.62.2 实验室电动汽车问题分析1

4、.7第3章麦弗逊悬架1.7.3.1麦弗逊悬架结构特点1.73.2 麦弗逊悬架优缺点1.78参考文献1.8.20IS1-5单忡Wh*的Nglt放诫枯汽*梓娶的变化旳第1章电动汽车1.1电动汽车的优势和挑战一、电动汽车历史概述在19世纪，电动汽车就已经由法国人和英国人开发出来，并且一段时间内在美国盛行。但是由于后来起动机的发明促进了汽油机的发展，以及长途公路的建设，使电动汽车不能适应长途行驶的缺点尤为突出，因此电动汽车走向衰落。然而在近一百多年的时间里，汽油机汽车的快速发展和大量使用,导致了越来越严重的环境和能源问题。人们又开始逐渐认识到电动汽车的强大优势。电动汽车也成为了解决现有环境和能源问题的

5、重要途径之一。二、电动汽车的优势1、良好的环境保护效果电动汽车运行时仅以电能驱动，也可以说是零排放的汽车，这对于解决现存的环境问题具有重要意义。下表的统计数据将说明电动汽车在环境保护方面的强大优势。2、噪声低电动汽车与内燃机汽车的最大不同为动力源的不同，电动汽车与内燃机汽车相比减少了燃烧噪声，进排气门、活塞、曲轴等运动部件的机械噪声，使得电动汽车的噪声显著降低。18»-7传tth*煜取功的岁声比较他3、热效率高燃料电池按电化学原理等温的直接将化学能转化为电能，不通过热力过程，因此不受卡诺循环的限制。理论上它的热电转化效率可达85%90%。但在实际中能量转化效率均在40%60%的范围内

6、。若实现热电联供，燃料总利用率可达到80%以上。*1-7fit測电港牛习耳催动力牛的比鴉电力視合动力魅屛血It丰IBM虽产毁4V轴2b5K:一韻!3030M4BV.126.4294、排放的废热少电动汽车不同于内燃机汽车燃烧做功，不排放出大量高温气体，也不产生大量的热。因此在工作过程中排出废热的损失很少。ffl1-10搏岀的的覺化g5、可回收利用的能量多由于电动机的反转可以发电，所以电动汽车在下坡，制动，减速时的能量可以大量回收。近年来开发的电动车的能量回收系统可以使电动汽车的续驶里程增加10%15%。6可以改善能源结构、解决汽车的替代能源问题电动汽车主要依靠电能驱动，而获得电能的方式也不仅仅局

7、限于传统的化石燃料。运用可再生能源的途径有水力发电，风力发电，潮汐发电，太阳能等等。这些获得电能的途径解决了单纯依靠石油等不可再生能源的能源结构，对于能源战略具有重要意义。二、电动汽车的不足1、续驶里程短，载质量小能量密度低是除了内燃机混合动力车外的电动汽车存在的最大问题。汽油的能量密度大约是蓄电池的110340倍，现今高速公路的普及，长途运行的需要，都对电动汽车的续驶里程提出了更高的要求，由此可见电动汽车想要普及开来所面临的最大挑战就是能量密度的提高。2、制造成本高目前一辆纯电动汽车的价格为同级燃油汽车的25倍。3、必须重新建设基础设施和解决请的来源问题电动汽车与内燃机汽车一样，需要建设充电

8、站，加气站等基础设施。而现在这些基础设施基本没有普及。也就限制了电动汽车的发展。1.2蓄电池电动汽车1.2.1蓄电池电动汽车的特点蓄电池电动汽车与传统内燃机汽车的最大区别是动力系统的差别。传统内燃机汽车的动力系统的起点是发动机，动力经离合器，变速器，万向节，传动轴，主减速器，差速器和半轴传至车轮。蓄电池电动汽车的最大特点是装备有蓄电池，电动机，电动机控制装置和能源管理系统等。能量补充方式为充电，可在充电站或停车场进行。当电动机被拖动时，又可发电，因此蓄电池电动汽车一般带有可回收减速和下坡时能量回收系统。蓄电池电动汽车的电路一般可以分为三部分：1、由主电源到电动机的电路。2、主电源到DC/DG转

9、换器，汽车电器设备用电源，电器设备。3、制动能量回收发电机到主电源的电路。ra-3躍电曲屯幼汽，帕电踣衬蓄电池电动汽车的驱动系统主要有直流电机驱动系统和交流电机驱动系统两种。直流电动机具有起步加速牵引力大，控制系统较简单等优点。随着技术的进步，交流驱动系统的批量生产价格与直流驱动系统大体相当。而交流电动机的可靠性约为直流电动机的6倍,整个驱动系统的可靠性约为直流驱动系统的2倍。直流斩波调速系统的维护保养费用约为交流系统的2.5倍。交流驱动系统与直流斩波调速系统相比，可节约5%r7%的电能。与直流电阻调压调速系统相比节约25%30的电能。*23业連电功轨*1交it电动机时输点比蚊0輕交期傥式!|

10、人*小AMSrMX*fnm用宜ftA曲1書电嵐不穗喬進屋捕用电El特故不鞠莎可以曲itiMC小矍化和宜W右效串1.2.2蓄电池及不同蓄电池的性能比较一、蓄电池主要性能指标对于蓄电池电动汽车，对其性能起决定作用的是蓄电池的性能。评价蓄电池性能的主要指标有：能量密度：指单位体积的动力电池所能输出的能量。比能量：指电池单位质量所能输出的能量。功率密度：指单位体积的动力电池组所能输出的功率。比功率：指单位质量电池所具有电能的功率。寿命：一般用循环数表示。二、蓄电池的一些劣势蓄电池在电动汽车的应用中也有一些劣势，例如由于电动汽车频繁的启动和停车，使的蓄电池的放电过程变化很大。在正常行驶时，电动汽车从蓄电

11、池中吸取的平均功率相当低，而加速和爬坡时的峰值功率又相当高，一辆高性能的电动汽车的峰值功率与平均功率之比可达16:1.事实上，电动汽车行驶中，用于加速和爬坡时所消耗的能量占总能耗的2/3。这就提出了在现有技术条件下，必须在蓄电池比能量和比功率以及比功率和循环寿命之间做出平衡，而难以在一套能源系统上同时追求高比能量，高比功率和长寿命。三、各种蓄电池的性能比较*3-1力的性It*/ItWf：/1(W-U_l)LIita1MAr15-415QLKDO迥用.4田、誓格抵、枝术成恥Ki-d-LI1wland匕SU5,bVAjcxfs,Sorr业，需记忆披M*1空r=JZbL-.1豪LMCRX,-(jni

12、cFurl比總IB人令0叛.比功器小*不他恂岀丸电議刃瘡毅克电X.-S|rioaoPl丄ABBttifc¥人命倍性陡不藝税定3t用乐安夺*NlQg>%iaoMUIAEGAji0kPhui&fB*.riirr、r.nn«A生产仝MH-Ni'Ufit|比廈笛大.叱功1曲魁.懿呼ft.尢记忆效隔.尢啊帳免K护.XcW9XMOVWK,|inoon±出4宋北电力松卩IWXrfi严lUUDtX卜丨1他如.屜伙IQwyJrr比魏呈人单休ilUM1.2.3飞轮储能器及超级电容一、飞轮储能器1、飞轮储能器的工作原理飞轮储能器指利用飞轮高速旋转储存和释放能量的一

13、种装置。用于电动汽车上的飞轮储能器应具有以下三方面要求：一是具有能够承受超高速运行的高强度飞轮。二是具有能够将电能和机械能进行高效转换的电动机和功率变换器。三是与传统质量飞轮相比，飞轮质量轻而转速极高。当飞轮转速上升时，飞轮所具有的能量不断增加，在需要飞轮提供能量时，将能量释放出来，驱动汽车行驶。2、飞轮储能器的功用飞轮储能器可以作为独立动力源也可以作为辅助动力源驱动汽车。作为辅助动力源时的作用主要体现在两个方面：一是稳定主动力源的功率输出，为主动力源提供辅助动力，并减少主动力源的动力输出。其二是提高制动时能量回收的效率，即在电动汽车下坡，滑行和制动时，飞轮储能器能够快速，大量的储存动能，充电

14、速度不受活性物质化学反应速度的影响，提高了再生制动时能量回收的效率。3、飞轮储能器的问题飞轮储能器在工作时的超高速旋转对飞轮材料的要求很高，而且在解决摩擦方面也提出了更高的技术要求。现阶段碳纤维复合材料的发明和磁悬浮轴承的应用，在一定程度上解决了此类问题。但是飞轮储能器在目前还面临着两大难题：第一是当车辆转弯或产生颠簸偏离直线行驶时，飞轮将会产生陀螺力矩，陀螺力矩将严重影响车辆的操纵性能。第二是，若飞轮出现故障，以机械能形式储存在飞轮中的能量就会在短时间内释放出来，相应的，产生的大功率输出将对车辆产生巨大破坏。、超级电容1、超级电容原理超级电容器又叫双层电容器，其工作原理主要是基于电极与电解液

15、界面形成双电层的空间电荷层，在这种双电层中积蓄电荷，达到实现储能的目的这种双层电容器扩大了电容器的容量：C=eA/dE=CU2/2引出电摂+多孔化电按电赠強界面-belGI0eleleel_图3趙级电春的结构2、超级电容的特点超级电容的显著特点就是容量的上升，超级电容的极限容量与普通电容相比较，上升了34个数量级，达到了103F/g级以上的大容量。具有更高的比功率和更长的寿命，其比功率可达到1KW/kg数量级以上，循环寿命更是达到了万次以上。除此之外，超级电容在整个充电放电过程中，没有化学反应和无高速运转等机械运动，不存在对环境的污染，没有噪声，结构简单，质量轻，体积小，是一种更加理想的储能器

16、。超级电容能够实现快速充电，其充电时间极短。3、超级电容的应用由于超级电容的比能量很低，所以也就决定了其不能单独用作电动汽车的能量源。因此超级电容多用作辅助动力源。在本田FCX燃料电池车中，超级电容尽在启动的瞬间扮演汽车驱动系统的主要动力源，而在其他条件下充当的是辅助动力源角色。所以超级电容在低速和启动时为主要动力源，全负荷加速时为辅助动力源，当正常行驶和减速制动时将成为储存能量的角色。1.3燃料电池电动汽车1.3.1燃料电池电动汽车的特点燃料电池电动汽车与普通内燃机汽车在外形和内部空间上基本没有差别，他们的最大不同之处在于动力系统的差别。燃料电池电动汽车的动力系统主要由动力控制单元、电动机、

17、电池组、燃料箱、储能装置及燃料加入口等组成。动力控制单元的主要作用是按照驾驶员的操作指令决定动力系统应提供的动力大小或回收制动、减速的能量。燃料电池组向动力系统提供能量驱动电动机使汽车行驶或向蓄电池充电，以备加速和大负荷之用。蓄电池也可用超级电容或飞轮储能装置代替。M2-B燃畀电"车对力1订一空*卞费机诂押划斷电鑫；7帯和軋池山-|»期术瓠0fftRAilk>HAfDwyAi：i.*1B;i4曲妙机我冷巾#Ub肉tti谢龙购：门一术ift燃料电池电动汽车的工作模式组要有四种：燃料电池模式，蓄电池模式,蓄电池+燃料电池模式，能量回馈模式。燃料电池模式主要用于低负荷行驶工

18、况，蓄电池模式主要用于起步、低负荷形式等工况，蓄电池+燃料电池模式主要用于高速行驶、加速超车行驶等工况，能量回馈模式主要用于制动、加速和下坡等工况。燃料电池电动汽车有着独特的优势，但也存在着阻碍其发展的一些问题。1、燃料电池汽车的基本性能有待提高燃料电池组：应提高功率密度，耐久性应达到5000h以上，启动停止36万次。重整器：提高耐久性和循环寿命、启动性和符合响应性小型化和轻量化，开发汽油重整器等。氢储藏技术：一次加氢后的行驶距离应在500km以上，开发高压储氢技术，研究液态储氢方式蒸发气体对策，开发储氢吸附合金材料和化学物质。燃料电池系统：对系统构成的优化，提高耐久性和可靠性，解决低温启动性

19、，提高负荷响应性，提高重整器热效率等。氢的使用安全性：确保氢供给设施安全的相关技术的开发。2、制造成本过高要普及燃料电池电动汽车，首先其价格应该降低到与汽油车相当的水平。据统计，可接受的燃料电池系统的成本是50美元/kW,而据美国能源部测算，目前燃料电池的生产成本在500美元/kM左右。3、燃料供给体系的建成尚需时日为了实现燃料电池电动汽车的普及，必须改变现有的燃料供给体系。1.3.2燃料电池及不同燃料电池的性能比较一、燃料电池的燃料及分析燃料电池的燃料主要有氢气、天然气、甲醇和汽油等。各种燃料各有优势，F面是常用燃料的性能比较:燃料续驶里程燃料来源价格发电效率C02排放量排放重整难易度氢MH

20、中差t中优优优优无液体优差t中优优优优无高压差差t中优优优优无甲醇良中中良良良良天然气中中T良良良良良中汽油良优良良良良中从表格中我们可以看出，氢是最理想的燃料。一是因为氢气可以直接参与电化学反应；二是氢气燃料电池的产物只有洁净的水蒸气，对环境不会造成任何污染。然而以氢为燃料还必须解决以下两个问题：一是如何经济的获取氢。如果经过重整技术从化石燃料中获取，氢作为二次能源不仅要消耗大量的能量，也并没有从根本上解决对化石燃料的依赖从水中分解出氢的方案，在目前的技术水平下是不合算的。利用太阳能还存在很多技术障碍。生物制氢也还在研究中。二是如何为燃料电池提供氢燃料。氢通常以高压气态、低温液态和氢化物形态

21、三种状态储存和运输。用通常压缩气体罐储存的氢仅能供燃料电池车行驶150kM左右，采用超高压可达400kM左右。液态储氢需要低温状态。氢化物方式氢的比重小，一些氢化物的工作温度高。、常用燃料电池性能分析目前最常用的分类方法是按电池所采用的电解质将燃料电池分为：碱水溶液型、磷酸电解质型、熔融碳酸盐型、固体氧化物型、质子交换膜型和直接甲醇型。以下是各种燃料电池性能分析：种类碱水溶液磷酸电解质型熔融碳酸盐型固体氧化物型质子交换膜型直接甲醇型工作温度厂C50150190220600700500100050100阳极材料H2H2H2、CO2H2、CO2H2、甲醇、天然气等阴极氧化剂O2空气空气空气空气电解

22、质KOH水溶液磷酸水溶液碳酸锂、碳酸钾氧化锆陶瓷质子交换膜效率45%50%40%50%50%65%55%70%50%优势转化效率高(60%70%),不受铂资源的制约，可米用镍板或镀镍金属板作双极对一氧化碳承受能力强，无需去除CO2降低成本，提高效率；电池反应余热可作他用；重整燃料产生的CO可作为燃料利用，CO2排放少电导率小,内部电阻损失小,对杂质的耐受力强，电解质稳定，可承受超载、低载，甚至短路工作温度低；启动时间短；便于组合；高电流密度，长寿命；可使用廉价原料；腐蚀少；引起中毒现象少燃料来源丰富，加个便宜，安全方便必须对空气净化，耐咼温性，降低寻求咼效的催化剂；阻止缺点或课题方向以各种烃做

23、燃料时必须去除C02,排水方法及控制较复杂，与磷酸型电池相比寿命短可靠性和寿命等方面需作深入研究在其工作温度下电解质腐蚀性高，阴极需不断供应C02自由能损失；工作温度咼；成本高成本，降低铂使用量，减低隔板成本和燃料的携带及制氢技术等甲醇及中间产物使催化剂中毒；防止甲醇从阳极向阴极转移；寻找对甲醇呈惰性的阴极氧化还原剂应用宇航、机动车机动车、发电用0.2kW11MW机动车、发电用12kW发电用汽车用适用于交通工具1.4混合动力电动汽车混合动力电动汽车指携带有不同动力源的，可根据汽车行驶需要，同时或分别使用不同的动力源而行驶的汽车。目前国内比较流行的分类方法将混合动力电动汽车分为串联式，并联式和混

24、联式三类。示意图如下：串联式1:发动机发电机蓄电池电动机串联式2:蓄电池发动机发电机电动机并联式:混联式:串联式、并联式、混联式HEV的主要优缺点比较方式方式项目控制系统电池能量传递效率内燃机工作效率环境污染其他串联式结构简单，控制方法简单，根据蓄电池充电状态决定其运行或停止对电池要求咼，容量大，增加了电池和汽车重量以及制造成本动力传递过程中，存在能量转换的损失，降低了能量利用率内燃机总在最佳工况下工作，具有较咼的燃料经济性污染小每一动力装置的功率均等于汽车要求的总功率，设备规模较庞大，增加了车辆的成本及机构布置的难度并联式动力控制系统及机械切换系统相对较复杂总容量比串联式小，对蓄电池的峰值功

25、率要求较低动力直接传到车轮上,中间环节少，比串联式有更高的能量效率动力主要来源于内燃机，内燃机工作范围大，效率较低污染较大，噪声大结构简单，省去了发电机混联式机械传动系统及控制系统最为复杂对电池的依赖小，甚至可以不需外置充电系统较咼发动机的工作不受汽车行驶工况的影响，总是在最咼效率状态下运转是汽车实现低排放和超低油耗介于串并联之间发动机和电动机均较小，动力系统可根据不同工况选用不同的动力驱动方式，充分利用两套动力装置的优占八、第2章实验室电动汽车2.1实验室电动汽车简单分析实验室电动汽车为蓄电池电动汽车，采用电动轮形式，四轮驱动。电动轮形式是将电动机和车轮结合起来，用轮毂电机作为驱动车轮的动力

26、源省去了传统电动车的动力传递装置，这样会更容易布置，减少能量传递损失。转向系统采用四个步进电机分别控制四个车轮，转向盘直接控制一个位移传感器。当转向时，转向盘控制位移传感器输出信号，经过控制系统接收处理，发送相应指令给四个步进电机，实现转向。悬架系统采用的是简单的类似摩托车的悬架，与步进电机相连接，由步进电机控制悬架带动车轮转动。车上还布置有控制器，计算机等控制系统部件。制动系统采用盘式制动器。2.2实验室电动汽车改进方面车架上步进电机的布置不太合理，没有充分利用好空间。控制及检测系统的计算机稳定性需要改进，使实验能获得更加准确的实验数据，并增加车辆行驶的可靠性和稳定性。悬架系统需要采用更加适合的悬架，保证舒适性。采用蓄电池为动力源也有续驶里程短，寿命不高，比功率较低等缺点。第3章麦弗逊悬架3.1麦弗逊悬架结构特点麦弗逊悬架主要有支柱式减震器，A字型托臂（横摆臂）组成。支柱式减震器和A字型托臂。之所以叫减震器支柱是因为它除了减震还有支撑整个车身的作用，他的结构很紧凑，把减震器和减震弹簧集成在一起，组成一个可以上下运动的滑柱；下托臂通常是A字型的设计，用于给车轮提供部分横向支撑力，以及承受全部的前后方向应力。整个车体的重量和汽车在运动时车轮承受的所有冲击就靠这两个部