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1、2電 動 汽 車 整 車 設 計 2.1汽 車 業(yè) CAD/CAM/CAE技 術 發(fā) 展2.2電 動 車 輛 整 車 標 準 體 系2.3 電 動 汽 車 的 總 體 設 計2.4電 動 汽 車 的 參 數(shù) 選 擇2.5電 動 汽 車 零 部 件 載 荷 計 算 2.1汽 車 業(yè) CAD/CAM/CAE技 術 發(fā) 展1)汽 車 工 業(yè) 代 表 著 一 個 國 家 制 造 業(yè) 發(fā) 展 的 水 平 。 汽 車 工 業(yè) 一 直 是 CAD/CAM/CAE系 統(tǒng) 應 用 的 先鋒 。 作 為 制 造 業(yè) 的 中 堅 ， CAD技 術 的 應 用 ， 有效 地 推 動 了 汽 車 制 造 業(yè) 的 前 進

2、 ； 汽 車 業(yè) 的 需 求也 極 大 地 帶 動 了 CAD技 術 的 發(fā) 展 。1.汽 車 業(yè) 面 臨 的 問 題(1) 保 有 量 的 相 對 固 定 ， 導 致 競 爭 加 劇 。(2)汽 車 制 造 業(yè) 是 技 術 密 集 型 和 勞 動 密 集 型 產(chǎn) 業(yè) 。 易 學 好 用 、 設 計 /分 析 /制 造 一 體 化 的 軟 件就 受 到 企 業(yè) 的 青 睞 ； 同 時 ， 支 撐 整 個 企 業(yè) 產(chǎn) 品信 息 的 框 架 式 軟 件 產(chǎn) 品 數(shù) 據(jù) 管 理 系 統(tǒng)（ PDM） ， 也 逐 漸 為 眾 多 的 汽 車 制 造 商 所 接 受 。 2.汽 車 業(yè) 巨 人 們 如 何

3、 打 算 各 大 汽 車 制 造 商 都 對 面 向 整 個 企 業(yè) 信 息 系統(tǒng) 的 制 訂 了 改 造 計 劃 并 已 實 施 。 以 下 為 幾 個 主要 的 汽 車 制 造 商 所 提 出 的 計 劃 ：福 特 ： “ 福 特 2000年 ” ， C3P項 目 ；馬 自 達 ： “ 數(shù) 字 改 造 計 劃 ” ；日 產(chǎn) ： “ 業(yè) 務 過 程 革 新 ” ；雷 諾 ： “ 產(chǎn) 品 設 計 及 生 產(chǎn) 環(huán) 境 重 組 ” ；日 野 ： “ 并 行 工 程 計 劃 ” 等 等 。以 福 特 汽 車 公 司 的 軟 件 選 型 為 例 : 3.史 無 前 例 的 軟 件 選 型 福 特 建

4、立 C3P體 系1993年 ， 福 特 汽 車 公 司 制 定 了 面 向 21世 紀 的“ 福 特 2000年 ” 長 遠 發(fā) 展 規(guī) 劃 ， 決 定 徹 底 改 造 自 己的 計 算 機 應 用 狀 況 。 福 特 的 目 標 是 ： 一 個 新 車 型 的 開 發(fā) 周 期 從 目 前的 36個 月 縮 短 到 18個 月 乃 至 12個 月 ； 新 車 開 發(fā) 的 后期 設 計 修 改 減 少 50%； 原 型 車 制 造 和 測 試 成 本 減 少50%； 投 資 收 益 提 高 30%。 福 特 希 望 用 一 個 產(chǎn) 品 數(shù) 據(jù) 管 理 系 統(tǒng) （ PDM） , 把 計 算 機 輔

5、 助 設 計 （ CAD） 、 計 算 機 輔 助 工 程 分析 （ CAE） 、 計 算 機 輔 助 制 造 （ CAM） 集 成 起 來 ，融 匯 到 一 個 遍 布 全 球 的 公 用 數(shù) 據(jù) 系 統(tǒng) 之 中 ， 即 C3P（ CAD/CAM/CAE/PDM） 。 這 是 C3P概 念 在 整 個業(yè) 界 第 一 次 正 式 提 出 。 4.“福 特 效 應 ”伴 隨 著 大 型 汽 車 制 造 廠 商 開 始 選 擇 主 流 軟 件 的浪 潮 ， 很 多 汽 車 企 業(yè) 開 始 啟 動 了 自 己 的 選 型 計 劃 。繼 福 特 之 后 ， 又 有 了 馬 自 達 、 日 產(chǎn) 、 雷

6、諾 、 日 野 等等 。 在 近 三 年 這 些 新 的 大 型 選 型 過 程 中 ， SDRC公司 贏 得 了 約 80%的 合 同 ， 這 種 現(xiàn) 象 被 業(yè) 界 評 論 家 稱之 為 “ 福 特 效 應 ” 。一 個 有 趣 的 現(xiàn) 象 是 ， 在 決 勝 階 段 幾 乎 都 是SDRC與 PTC展 開 最 后 爭 奪 ， 因 為 只 有 這 兩 種 軟 件才 真 正 代 表 著 九 十 年 代 CAD技 術 發(fā) 展 的 最 高 水 平 。 附 表 為 近 三 年 選 擇 SDRC軟 件 作 為 主 要 技 術 支 撐 的 汽 車 業(yè)廠 商 。 汽 車 制 造 廠 商 國 家 選 用

7、核 心 CAD軟 件 選 用 PDM軟件 合 同 日 期 合 同 額 ($萬 ) 產(chǎn) 品 范圍福 特 (Ford) 美 國 I-deasMasterSeries Metapahse 1995/12/19 $20,700 整 車日 產(chǎn) (Nissan) 日 本 I-deasMasterSeries Metapahse 1998/1/7 $10,000 整 車雷 諾 (Renault) 法 國 I-deasMS+Euclid Metapahse 1998/2/11 $3,500 整 車馬 自 達 (Mazda) 日 本 I-deasMasterSeries Metapahse 1996/12/19

8、 $3,100 整 車奔 馳 (M-Benz) 德 國 CATIA Metapahse 1996/2/5 $600 整 車克 萊 斯 勒 (Chrysler) 美 國 CATIA Metapahse 1998 整 車數(shù) 字 流 程 (DIPRO) 日 本 I-deasMasterSeries Metapahse 1997/2/23 $6,500 配 件 日 野 (Hino) 日 本 I-deasMS+TOGO Metapahse 1998/1 整 車豐 田 (Toyota) 日 本 TOGO-CAD(I-deas) 1997/2 整 車本 田 (Honda) 日 本 CATIA+I-deasM

9、S 1997 整 車現(xiàn) 代 (Hyundai) 韓 國 CATIA+I-deasMS 1997/3 整 車嘎 斯 (GAZ) 俄 羅斯 I-deasMasterSeries 1996/2/13 整 車塔 塔 (Tata) 印 度 I-deasMasterSeries Metapahse 1996 整 車 Mahindra&Mahidra 印 度 I-deasMasterSeries 1997 整 車帕 金 斯 (Perkins) 英 國 CADDS5+I-deasMS Metapahse 1996 發(fā) 動 機固 特 異 (Goodyear) 美 國 I-deasMasterSeries Met

10、apahse 1996 輪 胎米 其 林 (Michelin) 法 國 Metapahse 1997 輪 胎LearCorperation 美 國 Metapahse 1997 配 件PICO/Wisne 美 國 I-deasMasterSeries Metapahse 1997/12/27 配 件 Johnson&Johnson 美 國 I-deasMasterSeries Metapahse 1996 配 件MackTruck 美 國 Metapahse 1997/10 配 件AlliedAutomotive 美 國 Metapahse 1997 配 件ITTAutomotive 美 國

11、Metapahse 1997 配 件 5.汽 車 業(yè) 人 士 如 是 說福 特 公 司 副 總 裁 NeilRessler先 生 ： C3P是 由 福特 主 導 的 一 次 對 設 計 自 動 化 環(huán) 境 的 重 新 武 裝 ， 它 具有 十 分 重 大 的 意 義 。 我 相 信 C3P項 目 將 為 福 特 帶 來極 大 的 競 爭 優(yōu) 勢 。 福 特 C3P項 目 總 經(jīng) 理 RichardRiff博 士 ： 我 們 已經(jīng) 超 額 完 成 任 務 。 當 我 們 開 始 時 ， 不 少 業(yè) 內(nèi) 人 士 說在 四 年 時 間 內(nèi) 完 成 C3P幾 乎 是 不 可 能 的 。 我 們 要 證

12、明 他 們 是 錯 的 ， 我 們 會 比 原 計 劃 更 快 地 實 現(xiàn) 這 一 目標 。 雷 諾 科 技 信 息 系 統(tǒng) 部 主 任 FrancoisPistre先 生 ：選 擇 象 SDRC這 樣 世 界 級 的 軟 件 供 應 商 ， 與 馬 特 拉一 起 參 與 我 們 車 輛 工 程 ， 將 會 幫 助 我 們 在 雷 諾 成 功地 進 行 前 所 未 有 的 、 最 廣 泛 的 產(chǎn) 品 設 計 及 生 產(chǎn) 環(huán) 境重 組 工 作 。 融 匯 SDRC與 馬 特 拉 的 豐 富 的 汽 車 專 業(yè)經(jīng) 驗 以 及 來 自 雙 方 的 廣 泛 的 先 進 設 計 /制 造 技 術 ，將

13、使 雷 諾 受 益 匪 淺 。 這 對 保 持 雷 諾 在 當 今 市 場 上 的強 有 力 的 競 爭 地 位 是 至 關 重 要 的 。 日 產(chǎn) 公 司 工 程 系 統(tǒng) 部 的 總 經(jīng) 理 JojiMadusa先 生 ： “ 單一 CAD/CAM/CAE系 統(tǒng) 可 使 車 身 曲 面 、 動 力 總 成 、 實 體 設計 以 及 零 部 件 設 計 實 現(xiàn) 標 準 化 ， 這 將 使 得 整 車 開 發(fā) 全 過 程獲 得 極 大 的 并 行 性 。 ”日 產(chǎn) 董 事 會 成 員 、 業(yè) 務 過 程 革 新 部 總 經(jīng) 理YoshimichiUrabe先 生 ： 日 產(chǎn) 公 司 在 全 球

14、范 圍 內(nèi) 開 發(fā) 、 制造 和 銷 售 汽 車 產(chǎn) 品 。 日 產(chǎn) 需 要 開 發(fā) 制 造 出 讓 客 戶 滿 意 的 車 。為 此 ， 我 們 需 要 集 我 們 所 有 之 技 術 秘 訣 、 過 程 知 識 以 及 具有 全 球 性 資 源 的 優(yōu) 點 來 不 斷 改 進 自 身 ， 以 全 新 姿 態(tài) 進 入 下一 個 世 紀 。 從 這 方 面 考 慮 ， 來 自 SDRC的 IDEAS和Metaphse技 術 將 是 幫 助 實 現(xiàn) 我 們 的 目 標 并 行 工 程 的 最有 效 的 工 具 。 在 日 產(chǎn) 全 球 部 門 進 行 的 業(yè) 務 過 程 革 新 ， 將 改進 產(chǎn)

15、品 質 量 、 減 少 成 本 和 縮 短 上 市 時 間 ， 這 將 是 引 人 注 目地 改 進 全 部 產(chǎn) 品 性 能 的 強 大 的 驅 動 力 ， 也 是 達 到 日 產(chǎn) 業(yè) 務目 標 的 關 鍵 因 素 。 馬 自 達 項 目 總 經(jīng) 理 MitsushiroNiimi先 生 ： 在技 術 是 第 一 生 產(chǎn) 力 的 今 天 ， 要 想 在 全 球 大 市 場 中 占有 一 席 之 地 ， 必 須 不 斷 地 改 進 技 術 。 馬 自 達 選 擇 了IDEASMasterSeries是 因 為 它 在 曲 面 造 型 、 實 體 造型 、 仿 真 分 析 、 制 造 、 測 試

16、和 并 行 工 程 方 面 的 強 大功 能 ， 并 且 該 軟 件 是 使 馬 自 達 在 數(shù) 字 改 造 計 劃 中 獲益 并 急 需 的 技 術 。 我 們 對 與 SDRC公 司 業(yè) 已 建 立 的密 切 合 作 關 系 很 滿 意 。 MetaphaseSeries2軟 件 將能 夠 使 馬 自 達 在 開 發(fā) 方 面 具 有 企 業(yè) 級 的 并 行 工 程 工具 。 這 意 味 著 我 們 的 工 程 師 將 能 夠 更 密 切 的 并 肩 工作 ， 快 捷 、 可 靠 地 享 用 工 程 數(shù) 據(jù) 。 采 用 這 一 并 行 工程 手 段 將 幫 助 馬 自 達 更 有 效 地 通

17、 訊 ， 降 低 開 發(fā) 費 用 ，縮 短 產(chǎn) 品 上 市 時 間 。 6.汽 車 業(yè) 計 算 機 應 用 未 來 發(fā) 展 趨 勢 高 質 量 、 低 成 本 、 更 快 的 產(chǎn) 品 上 市 時 間 和 更 新的 產(chǎn) 品 式 樣 是 企 業(yè) 注 定 要 追 求 的 共 同 目 標 。 汽 車 業(yè) 計 算 機 應 用 未 來 發(fā) 展 趨 勢 ：改 進 企 業(yè) 過 程 有 效 地 利 用 企 業(yè) 資 源 ， 步 入全 球 性 大 協(xié) 作 ；核 心 式 工 程 工 具 實 現(xiàn) 電 子 （ 或 數(shù) 字 ） 樣 機需 要 核 心 式 的 主 模 型 技 術 ；數(shù) 據(jù) 管 理 及 控 制 用 PDM系 統(tǒng)

18、 構 建 企 業(yè) 信 息框 架 ， 實 現(xiàn) 企 業(yè) 級 信 息 共 享 ；集 成 的 供 應 鏈 制 造 廠 商 與 零 配 件 供 應 商 的日 趨 緊 密 的 信 息 共 享 形 成 集 成 的 供 應 鏈 。 2.2電 動 車 輛 整 車 標 準 體 系 國 際 標 準 化 組 織 標 準電 動 道 路 車 輛 安 全 要 求 第 1部 分 ： 車 載 儲 能 裝置電 動 道 路 車 輛 安 全 要 求 第 2部 分 ： 功 能 安 全 方式 和 故 障 防 護電 動 道 路 車 輛 安 全 要 求 第 3部 分 ： 防 止 人 員 觸電 電 動 道 路 車 輛 術 語電 動 道 路 車

19、 輛 參 考 能 量 消 耗 率 和 續(xù) 駛 里 程 乘用 車 和 輕 型 商 用 車 輛 試 驗 規(guī) 程 電 動 道 路 車 輛 道 路 操 縱 特 性 2.3電 動 汽 車 的 總 體 設 計電 動 汽 車 的 基 本 結 構 電 動 汽 車 的 組 成 包 括 電 力 驅 動 及 控 制 系 統(tǒng) 、 驅動 力 傳 動 等 機 械 系 統(tǒng) 、 完 成 既 定 任 務 的 工 作 裝 置 等 。電 力 驅 動 及 控 制 系 統(tǒng) 是 電 動 汽 車 的 核 心 ， 也 是 區(qū) 別于 內(nèi) 燃 機 汽 車 的 最 大 不 同 點 。 電 力 驅 動 及 控 制 系 統(tǒng)由 驅 動 電 動 機 、

20、電 源 和 電 動 機 的 調 速 控 制 裝 置 等 組成 。 電 動 汽 車 的 其 他 裝 置 基 本 與 內(nèi) 燃 機 汽 車 相 同 。 (a)前 輪 驅 動 1 蓄 電 池 2 調 速 控 制 器 3.驅 動 電 動 機 4 轉 向 驅 動 輪 5 水 箱 6 充 電 器 7 充 電 插 座 圖 2 1電 動 汽 車 的 組 成 圖 (b)后 輪 驅 動 1.直 交 逆 變 器 2 驅 動 電 動 機 和 減 速 器 3 鈉 硫 電 池 4 系 統(tǒng) 控 制 器 5 電 動 轉 向 器 6 加熱 器圖 22電 動 汽 車 的 組 成 圖 1.工 作 裝 置 2 驅 動 橋 3 驅 動

21、電 動 機 4 液 壓 泵 5 油 泵 電 動 機6.蓄 電 池 7 轉 向 橋 8.平衡 重 9 調 速控 制 器 10 方向 盤 圖 2 3工 業(yè) 用電 動 叉 車 的 組成 圖 電 動 車 輛 的 組 成 與 各 部 件 的 功 用 1.電 源 電 源 為 電 動 汽 車 的 驅 動 電 動 機 提 供 電 能 ， 電 動機 將 電 源 的 電 能 轉 化 為 機 械 能 ， 通 過 傳 動 裝 置 或 直接 驅 動 車 輪 和 工 作 裝 置 。2.驅 動 電 動 機 驅 動 電 動 機 的 作 用 是 將 電 源 的 電 能 轉 化 為 機 械能 ， 通 過 傳 動 裝 置 或 直

22、接 驅 動 車 輪 和 工 作 裝 置 。3.電 動 機 調 速 控 制 裝 置 電 動 機 調 速 控 制 裝 置 是 為 電 動 汽 車 的 變 速 和 方向 變 換 等 設 置 的 ， 其 作 用 是 控 制 電 動 機 的 電 壓 或 電流 ， 完 成 電 動 機 的 驅 動 轉 矩 和 旋 轉 方 向 的 控 制 。 4.傳 動 裝 置 電 動 汽 車 傳 動 裝 置 的 作 用 是 將 電 動 機 的 驅 動 轉矩 傳 給 汽 車 的 驅 動 軸 ， 當 采 用 電 動 輪 驅 動 時 ， 傳 動裝 置 的 多 數(shù) 部 件 常 常 可 以 忽 略 。5.行 駛 裝 置 行 駛 裝

23、置 的 作 用 是 將 電 動 機 的 驅 動 力 矩 通 過 車輪 變 成 對 地 面 的 作 用 力 ， 驅 動 車 輪 行 走 。 它 同 其 他汽 車 的 構 成 是 相 同 的 ， 由 車 輪 、 輪 胎 和 懸 架 等 組 成 。6.轉 向 裝 置 專 用 裝 置 是 為 實 現(xiàn) 汽 車 的 轉 彎 而 設 置 的 ， 由 轉向 機 、 方 向 盤 、 轉 向 機 構 和 轉 向 輪 等 組 成 。 7.制 動 裝 置 電 動 汽 車 的 制 動 裝 置 同 其 他 汽 車 一 樣 ， 是 為 汽車 減 速 或 停 車 而 設 置 的 ， 通 常 由 制 動 器 及 其 操 縱 裝

24、置 組 成 。 在 電 動 汽 車 上 ， 一 般 還 有 電 磁 制 動 裝 置 ，它 可 以 利 用 驅 動 電 動 機 的 控 制 電 路 實 現(xiàn) 電 動 機 的 發(fā)電 運 行 ， 使 減 速 制 動 時 的 能 量 轉 換 成 對 蓄 電 池 充 電的 電 流 ， 從 而 得 到 再 生 利 用 。8.工 作 裝 置 工 作 裝 置 是 工 業(yè) 用 電 動 汽 車 為 完 成 作 業(yè) 要 求 而專 門 設 置 的 ， 如 電 動 叉 車 的 起 升 裝 置 、 門 架 、 貨 叉等 。 2.3.1 電 動 汽 車 的 總 體 構 造 一 般 由 四 部 分 組 成 ： 1. 電 動 機

25、電 動 機 是 電 動 汽 車 的 動 力 裝 置 。 其 作 用 是 產(chǎn) 生 動 力 ，通 過 傳 動 系 驅 動 車 輪 使 汽 車 行 駛 。電 動 機 主 要 有 直 流 電 動 機 和 交 流 機 兩 類 。 2. 底 盤底 盤 作 用 是 支 承 、 安 裝 電 動 動 機 及 其 各 部 件 、 總 成 ，形 成 電 動 汽 車 的 整 體 造 型 ， 并 接 受 電 動 機 的 動 力 ，使 汽 車 產(chǎn) 生 運 動 ， 保 證 正 常 行 駛 。 底 盤 由 傳 動 系 、 行 駛 系 、 轉 向 系 和 制 動 系 四 部 分 組成 。 3. 車 身 車 身 安 裝 在 底

26、盤 的 車 架 上 ， 用 以 駕 駛 員 、 旅 客乘 坐 或 裝 載 貨 物 。 轎 車 、 客 車 的 車 身 一 般 是 整 體 結 構 ， 貨 車 車 身一 般 是 由 駕 駛 室 和 貨 箱 兩 部 分 組 成 。4. 控 制 系 統(tǒng) 及 電 氣 設 備 控 制 系 統(tǒng) 是 對 電 動 汽 車 的 起 動 、 行 駛 、 前 進 、倒 車 、 制 動 等 進 行 控 制 。 電 氣 設 備 由 電 源 和 用 電 設 備 兩 大 部 分 組 成 。 2 3.2電 動 車 輛 的 總 體 布 置電 動 車 輛 的 布 置 是 指 電 源 (蓄 電 池 )、 驅 動 裝 置及 調 速

27、控 制 裝 置 等 的 具 體 布 置 。 1.電 動 機 中 央 驅 動電 動 機 中 央 驅 動 的 布 置 方 式 如 圖 24所 示 ，圖 2-5為 蓄 電 池 叉 車 的 驅 動 布 置 圖 ，圖 26為 電 動 牽 引 車 的 驅 動 布 置 圖 。中 央 驅 動 布 置 的 特 點 是 只 需 一 只 驅 動 電 動 機 ，控 制 電 路 較 簡 單 ， 車 輛 的 結 構 與 傳 統(tǒng) 布 置 相 近 ， 可以 在 內(nèi) 燃 機 車 輛 的 基 礎 上 改 裝 ， 其 傳 動 裝 置 和 技 術較 成 熟 。 圖 2 4電 動 汽車 的 中 央 驅 動 布置 示 意 圖 1 蓄 電

28、 池 2 車 體 3 隨動 支 承 輪 4 驅動 輪 5 轉 向 裝置 6 驅 動 電 動機 7 轉 向 傳 動軸 8 制 動 桿 9 液 壓 操 縱 桿10 座 椅 11 液壓 泵 和 電 動 機 12 前 輪 圖 2 5蓄 電 池叉 車 的 驅 動 布置 圖 1 車 體 2 制 動操 作 裝 置 3 電 控裝 置 4 轉 向 裝 置 5 蓄 電 池 組 6 調 速 控 制 器 7 牽 引 鉤 8 驅動 橋 9 轉 向 輪圖 26電 動 牽引 車 的 驅 動 布 置 圖 2. 電 動 汽 車 的 橫 向 驅 動 布 置 ， 圖 2 7示 意 圖 。 有 ： 前 置 和 后 置 方 式圖 2

29、7電 動 汽 車 的 橫 向 驅 動 布 置 示 意 圖 3. 電 動 汽 車 的 邊 置 縱 向 驅 動 布 置 ， 圖 2 8示 意 圖 。 有 ： 前 置 和 后 置 方 式圖 2 8電 動 汽 車 的 橫 向 驅 動 布 置 示 意 圖 4.電 動 輪 驅 動電 動 輪 驅 動 的方 式 是 將 電 動 機 及相 應 的 減 速 器 布 置在 車 輪 上 ， 如 圖 29所 示 。圖 2 9電 動 輪 驅 動方 式 的 布 置 5.電 池 及 驅 動 控 制 裝 置 的 布 置蓄 電 池 的 質 量 占 據(jù) 電 動 車 輛 自 重 的 較 大 的 比 例 ，所 以 在 考 慮 車 輛

30、總 體 布 置 時 應 使 整 車 的 質 量 分 布 均勻 ， 使 各 車 軸 或 車 輪 的 載 荷 趨 于 一 致 。 驅 動 電 動 機 的 控 制 裝 置 本 身 的 重 量 不 大 ， 體 積也 較 小 ， 布 置 的 位 置 很 靈 活 。 但 應 注 意 電 路 盡 可 能簡 化 ， 大 電 流 回 路 的 導 線 盡 量 短 ， 電 路 的 電 壓 損 失盡 可 能 小 。 控 制 裝 置 的 安 裝 要 注 意 減 震 、 防 酸 和 散熱 以 及 方 便 檢 修 等 方 面 的 要 求 。 2.3.3 外 形 尺 寸 參 數(shù)1.汽 車 設 計 中 ， 外 形 尺 寸 包

31、括 ： 長 、 寬 、 高 、 軸距 、 輪 距 、 前 后 懸 長 和 離 地 距 等 。 各 參 數(shù) 的 含 義 見下 圖 2.10： 圖 2.10外 形 尺 寸 參 數(shù) 2.各 級 汽 車 的 尺 寸 標 準確 定 汽 車 尺 寸 所 要 考 慮 的 因 素 主 要 是 機 械 布 局和 使 用 要 求 ， 其 中 機 械 布 局 視 乎 廠 家 各 自 的 設 計 方案 有 所 差 異 ； 使 用 要 求 則 主 要 由 汽 車 所 針 對 的 目 標市 場 級 別 而 定 。 各 主 要 級 別 （ 主 要 乘 用 車 ） 的 常 見尺 寸 范 圍 （ 表 2.3.1)： 單 位 ：

32、 米 長 度 寬 度 高 度 軸 距 典 型 代 表歐 洲 、 亞 洲 轎 車 ： 小 型 兩 廂 轎 車 3.6-4 1.5-1.7 1.3-1.5 2.2-2.5 夏 利小 型 三 廂 轎 車 4.1-4.4 1.6-1.7 1.3-1.5 2.3-2.6 豐 田COROLLA中 型 轎 車 4.3-4.7 1.7-1.8 1.3-1.5 2.6-2.8 捷 達中 大 型 轎 車 4.6-4.9 1.7-1.9 1.3-1.6 2.7-2.9 日 產(chǎn) CEFIRO大 型 轎 車 4.8-5.2 1.8-2 1.4-1.6 2.8-3.2 奔 馳 S-CLASS其 他 車 種 ： 中 型 越

33、 野 車 4.5-4.9 1.7-2 1.7-2.0 2.5-2.8 三 菱 PAJERO中 型 MPV 4.4-4.8 1.7-1.9 1.5-1.9 2.7-3 豐 田 PREVIA中 型 皮 卡 （ pickup） 4.7-5 1.6-1.8 1.4-1.6 2.7-2.9 豐 田 HILUX特 殊 規(guī) 格 ： 日 本 輕 自 動 車 （ K-CAR） 3.7 1.5 不 限 不 限 奧 拓美 國 標 準 大 型 房 車 5.2-5.5 1.8-2.1 1.3-1.5 2.8-3.3 林 肯TOWNCAR美 國 標 準 多 用 途 車（ SUV） 5-5.5 1.8-2.2 1.8-2.

34、2 2.8-3.2 別 克 GL8一 級 方 程 式 賽 車 4.2-4.4 1.8 0.9-1 2.8-3.1 3. 如 何 確 定 具 體 尺 寸 確 定 汽 車 尺 寸 首 先 要 服 從 機 械 布 局 ， 然 后要 滿 足 各 項 應 有 的 功 能 ， 如 必 須 具 備 載 客 、 載貨 的 空 間 等 。 具 體 確 定 方 法 ： 長 度 長 度 是 對 車 輛 的 用 途 、 功 能 、 使 用 方 便 性等 影 響 最 大 的 參 數(shù) 。2.寬 度寬 度 主 要 影 響 乘 坐 空 間 和 靈 活 性 。 對 于 乘用 轎 車 ， 如 果 要 求 橫 向 布 置 的 三

35、個 坐 位 都 有 寬闊 的 乘 坐 感 （ 主 要 是 足 夠 的 肩 寬 ） ， 那 么 車 寬一 般 都 要 達 到 1.8M。 3.高 度 車 身 高 度 直 接 影 響 重 心 （ 操 控 性 ） 和 空 間 。 大部 分 轎 車 高 度 在 1.5米 以 下 ， 與 人 體 的 自 然 坐 姿 高度 相 比 低 很 多 ， 主 要 是 出 于 降 低 全 車 重 心 的 考 慮 ，以 確 保 高 速 拐 彎 時 不 會 翻 車 。4.軸 距 在 車 長 被 確 定 后 ， 軸 距 是 影 響 乘 坐 空 間 最 重 要的 因 素 ， 因 為 占 絕 大 多 數(shù) 的 2廂 和 3廂

36、轎 車 ， 乘 員 的坐 位 都 是 布 置 在 前 后 軸 之 間 的 。5.前 、 后 懸 車 長 =前 懸 +后 懸 +軸 距 。 軸 距 越 長 ， 前 后 懸 便越 短 。 最 短 的 懸 殊 長 可 以 短 至 只 有 車 輪 ， 即 為 車 輪半 徑 1/2。 一 般 轎 車 的 懸 長 都 不 能 太 短 ， 一 來 軸 矩太 長 會 影 響 靈 活 性 ， 二 來 要 考 慮 機 械 零 件 的 布 局 。 6.輪 距 輪 距 直 接 影 響 車 輛 的 前 后 寬 度 比 例 。 與 其 它 尺寸 相 比 ， 輪 距 更 受 機 械 布 局 （ 尤 其 是 懸 掛 系 統(tǒng)

37、） 的影 響 ， 是 設 計 師 需 要 在 很 早 期 就 確 定 的 參 數(shù) 。7.離 地 距 離 地 距 即 車 體 最 低 點 與 地 面 的 距 離 。 后 驅 車 的離 地 最 低 點 一 般 在 后 軸 中 央 ， 前 驅 車 一 般 在 前 軸 ，也 有 些 轎 車 的 離 地 距 最 低 點 在 前 防 撞 桿 下 緣 （ 氣 流動 力 學 部 件 ） 。車 輛 的 長 、 寬 、 高 、 軸 距 是 影 響 乘 坐 空 間 的 四要 素 ， 是 基 礎 ， 要 在 尺 寸 大 的 車 身 上 設 計 出 空 間 充裕 的 座 艙 ， 還 必 須 精 心 設 計 車 廂 輪

38、廓 。 這 就 是 所 謂的 “ 利 用 率 ” 問 題 ， 而 它 又 與 全 車 的 整 體 布 局 息 息相 關 。 2.3.4電 動 汽 車 的 布 置1.利 用 汽 油 發(fā) 動 機 汽 車 的 原 有 傳 動 系 統(tǒng)前 輪 后 輪后 輪前 輪 傳 動 系 統(tǒng)車軸 電 動 機 車軸前 輪 后 輪后 輪前 輪 傳 動 系 統(tǒng)車軸 電 動 機 車軸畜 電 池畜 電 池畜 電 池畜 電 池 2.電 動 機 與 車 軸 平 行 布 置前 輪 后 輪后 輪前 輪 傳 動 系 統(tǒng)車軸 電 動 機 車軸前 輪 后 輪后 輪前 輪 傳 動 系 統(tǒng)車軸 電 動 機 車軸畜 電 池畜 電 池畜 電 池畜

39、電 池 3.電 動 輪分 前 軸 裝 電 動 輪 ,后 軸 裝 電 動 輪 ,前 后 都 裝 電 動 輪前 輪 電 動 輪電 動 輪前 輪車軸 車軸畜 電 池畜 電 池 2.4電 動 汽 車 的 參 數(shù) 選 擇 汽 車 的 主 要 特 征 和 技 術 特 性 隨 所 裝 用 的 原 動 力 機 類 型和 特 性 的 不 同 ， 通 常 有 以 下 的 結 構 參 數(shù) 和 性 能 參 數(shù) 。 1.整 車 裝 備 質 量 （ kg） ： 汽 車 完 全 裝 備 好 的 質 量 ， 包括 潤 滑 油 、 畜 電 池 、 隨 車 工 具 、 備 胎 等 所 有 裝 置 的 質 量 。 2.最 大 總

40、質 量 (kg)： 汽 車 滿 載 時 的 總 質 量 。 3.最 大 裝 載 質 量 (kg)： 汽 車 在 道 路 上 行 駛 時 的 最 大 裝載 質 量 。 4.最 大 軸 載 質 量 （ kg） ： 汽 車 單 軸 所 承 載 的 最 大 總 質量 。 與 道 路 通 過 性 有 關 。 5.車 長 (mm)： 汽 車 長 度 方 向 兩 極 端 點 間 的 距 離 。 6.車 寬 (mm)： 汽 車 寬 度 方 向 兩 極 端 點 間 的 距 離 。 7.車 高 (mm)： 汽 車 最 高 點 至 地 面 間 的 距 離 。 8.軸 距 (mm)： 汽 車 前 軸 中 心 至 后

41、軸 中 心 的 距 離 。9.輪 距 (mm)： 同 一 車 轎 左 右 輪 胎 胎 面 中 心 線 間 的 距離 。 10.前 懸 (mm)： 汽 車 最 前 端 至 前 軸 中 心 的 距 離 。 11.后 懸 (mm)： 汽 車 最 后 端 至 后 軸 中 心 的 距 離 。 12.最 小 離 地 間 隙 (mm)： 汽 車 滿 載 時 ， 最 低 點 至 地 面的 距 離 。 13.接 近 角 ( )： 汽 車 前 端 突 出 點 向 前 輪 引 的 切 線 與 地面 的 夾 角 。 14.離 去 角 ( )： 汽 車 后 端 突 出 點 向 后 輪 引 的 切 線 與 地面 的 夾

42、角 。 15.轉 彎 半 徑 (mm)： 汽 車 轉 向 時 ， 汽 車 外 側 轉 向 輪 的 中心 平 面 在 車 輛 支 承 平 面 上 的 軌 跡 圓 半 徑 。 轉 向 盤 轉 到 極 限位 置 時 的 轉 彎 半 徑 為 最 小 轉 彎 半 徑 。 16.最 高 車 速 (km/h)： 汽 車 在 平 直 道 路 上 行 駛 時 能 達 到的 最 大 速 度 。 17.最 大 爬 坡 度 (%)： 汽 車 滿 載 時 的 最 大 爬 坡 能 力 。 18.平 均 能 量 消 耗 量 (畜 電 池 kW/h， 燃 料 L/100km)： 汽 車在 道 路 上 行 駛 時 每 百 公

43、里 平 均 能 量 消 耗 量 。 19.車 輪 數(shù) 和 驅 動 輪 數(shù) (n m)： 車 輪 數(shù) 以 輪 轂 數(shù) 為 計 量依 據(jù) ， n代 表 汽 車 的 車 輪 總 數(shù) ， m代 表 驅 動 輪 數(shù) 。 2.5電 動 汽 車 零 部 件 載 荷 計 算 車 輛 在 行 駛 過 程 中 ,其 零 部 件 承 受 的 載 荷 的 大小 和 性 質 是 受 很 多 因 素 的 影 響 的 。車 輛 的 動 力 機 旋 轉 部 分 、 傳 動 系 、 車 輪 、 整 個汽 車 的 質 量 構 成 一 個 多 質 量 振 動 系 統(tǒng) ， 在 特 定 的 條件 下 會 產(chǎn) 生 共 振 而 降 低 傳

44、 動 系 的 壽 命 這 是 車 輛零 部 件 承 受 動 載 荷 。 動 載 荷 的 變 化 ， 有 些 是 有 規(guī) 律的 ， 有 些 則 是 無 規(guī) 律 的 。車 輛 處 于 靜 止 狀 態(tài) 時 ， 車 輛 零 部 件 則 承 受 靜 載荷 。車 輛 零 部 件 在 長 期 使 用 中 會 發(fā) 生 不 同 形 式 的 損傷 和 破 壞 。 因 此 ， 需 要 計 算 零 部 件 在 各 種 工 況 條 件下 的 強 度 。 車 輛 的 實 際 載 荷 是 非 常 復 雜 的 ， 有 些 力 是 恒 定的 （ 如 重 力 ， 零 部 件 裝 配 時 的 產(chǎn) 生 的 預 緊 力 或 過 盈力

45、） ， 有 些 是 不 定 的 （ 如 起 動 時 和 制 動 時 產(chǎn) 生 的 力 ，零 件 制 造 誤 差 引 起 的 力 ， 動 力 機 工 作 工 況 的 改 變 而引 起 轉 矩 及 力 的 改 變 ， 行 駛 阻 力 引 起 的 力 等 等 ） 。當 受 到 短 時 間 的 大 的 峰 值 載 荷 的 作 用 并 在 其 危險 斷 面 產(chǎn) 生 了 超 過 屈 服 極 限 或 強 度 極 限 的 應 力 時 ，零 件 將 會 斷 裂 而 失 效 ， 這 種 失 效 稱 為 靜 強 度 失 效 ，抵 抗 這 種 失 效 的 能 力 稱 為 靜 強 度 。在 設 計 中 校 核 零 件 的

46、 靜 強 度 ， 要 確 定 其 危 險 斷面 及 其 所 承 受 的 最 大 載 荷 。 由 于 在 動 載 荷 長 期 重 復 加 載 下 形 成 局 部 高 應 力區(qū) 使 較 弱 晶 粒 產(chǎn) 生 微 觀 裂 紋 并 繼 續(xù) 發(fā) 展 成 宏 觀 裂 紋而 導 致 疲 勞 破 壞 ， 這 種 動 載 荷 可 能 是 拉 、 壓 、 彎 、扭 載 荷 中 的 一 種 ， 也 可 能 是 其 中 某 些 載 荷 的 復 合 載荷 。 這 種 失 效 稱 為 疲 勞 強 度 失 效 。 1.傳 動 系 最 大 轉 矩傳 動 系 可 能 產(chǎn) 生 大 大 超 過 其 靜 強 度 計 算 時 所 確定

47、的 轉 矩 ， 這 是 由 于 傳 動 系 是 一 個 振 動 系 統(tǒng) ， 它 具有 彈 性 和 慣 性 等 性 質 的 緣 故 。傳 動 系 的 最 大 動 載 荷 通 常 產(chǎn) 生 于 汽 車 突 然 起 步 和 緊急 制 動 時 。T-制 動 的 最 大 轉 矩 Cd-當 量 扭 轉 剛 度 tCJtCJT dd 22211112212122 0 sin)(sin)( 2.路 面 不 平 度 影 響 下 的 車 輛 行 駛 系 載在 行 駛 過 程 中 ， 車 輪 與 路 面 間 的 相 互 作 用 力 在不 斷 地 變 化 著 ， 這 些 變 化 與 路 面 形 狀 及 其 不 平 度

48、的尺 寸 、 車 輛 有 關 零 部 件 的 慣 性 和 彈 性 特 性 有 關 。 這也 是 動 載 荷 問 題 。作 用 于 彈 性 元 件 上 的 動 載 荷 為 shD CttG 22112122 sinsin( 3.傳 動 系 靜 強 度 計 算 的 載 荷計 算 按 三 種 工 況 的 載 荷 作 為 計 算 載 荷1） 按 電 機 最 大 轉 矩 Tdmax傳 動 軸 上 的 計 算 轉 矩 TjTj=TdmaxiTNm2)按 驅 動 車 輪 與 路 面 的 最 大 附 著 力 矩 TmaxTj=Tmax/(iT)=G2maxrr/(iT)NmG2-驅 動 橋 給 水 平 路 面

49、 的 最 大 負 荷 ， N max-輪 胎 與 路 面 的 最 大 附 著 系 數(shù) ， 取 0.8rr輪 胎 的 滾 動 半 徑 ， m 3)按 最 大 動 載 荷Tj=kdTdmaxiTNmKd-動 載 荷 系 數(shù) ， 一 般 轎 車 為 1.52.0； 貨 車 為2.02.5； 越 野 車 為 2.53.0。 4.傳 動 系 零 件 的 疲 勞 強 度 計 算 車 輛 的 大 部 分 零 件 在 行 駛 中 承 受 隨 時 間 而 改 變的 交 變 應 力 。 當 交 變 應 力 的 大 小 超 過 一 定 數(shù) 值 時 ，則 在 零 件 的 材 料 中 進 行 著 逐 漸 累 積 損 傷

50、 的 過 程 ， 其表 現(xiàn) 形 式 為 微 觀 裂 紋 。 隨 著 零 件 的 繼 續(xù) 運 行 ， 其 微觀 裂 紋 也 在 逐 漸 發(fā) 展 、 擴 大 并 減 弱 零 件 截 面 的 強 度 。當 達 到 一 定 程 度 后 零 件 便 會 突 然 斷 裂 。 零 件 材 料 的 內(nèi) 部 缺 陷 和 加 工 缺 陷 在 交 變 應 力 的作 用 下 往 往 是 形 成 微 觀 裂 紋 的 根 源 。 上 述 零 件 的 損傷 和 破 壞 稱 為 疲 勞 損 傷 和 疲 勞 破 壞 。 零 件 的 疲 勞 強度 也 與 其 承 載 下 的 種 類 （ 彎 曲 、 扭 轉 ） 以 及 隨 時 間

51、變 化 的 應 力 循 環(huán) 特 性 （ 對 稱 循 環(huán) 、 非 對 稱 循 環(huán) ） 有關 。 確 定 材 料 或 零 件 的 疲 勞 特 性 可 對 該 材 料 的 標 準試 件 或 直 接 對 零 件 進 行 疲 勞 試 驗 。循 環(huán) 次 數(shù) N。 用 零 件 的 累 積 損 傷 度 D表 示 ， 與 零 件 的 材 料 及 加 載水 平 有 關 。 D=1， 則 認 為 零 件 疲 勞 破 壞 ； 若 D1，則 認 為 零 件 有 一 定 損 傷 但 未 破 壞 。用 當 量 應 力 表 示安 全 系 數(shù) n DNnNn DNn r rrr miL miimimiiiii 0 或 r rr

52、 m miimd nND 011 r rr m miim rLdrL nNDn 011 5.電 動 汽 車 零 件 的 可 靠 性 設 計在 機 械 可 靠 性 設 計 中 ， 將 載 荷 、 材 料 性 能 與 強度 及 零 部 件 尺 寸 等 均 視 為 屬 于 某 種 概 率 分 布 的 統(tǒng) 計量 ， 應 用 概 率 與 數(shù) 理 統(tǒng) 計 理 論 和 強 度 理 論 ， 求 出 在給 定 設 計 條 件 下 零 部 件 不 產(chǎn) 生 破 壞 的 概 率 公 式 ， 應用 這 些 公 式 就 可 以 在 給 定 可 靠 度 下 求 出 零 部 件 的 尺寸 ， 或 給 定 其 尺 寸 確 定

53、其 安 全 壽 命 。機 械 零 件 的 可 靠 性 設 計 是 以 應 力 -強 度 分 布 干涉 理 論 為 基 礎 ， 機 械 零 件 的 強 度 和 工 作 應 力 均 隨 機變 量 ， 呈 分 布 狀 態(tài) 。 6.電 動 汽 車 零 部 件 的 最 優(yōu) 化 計 算 對 任 何 設 計 者 來 說 ， 總 原 作 出 最 優(yōu) 設 計 方 案 ，使 所 設 計 的 產(chǎn) 品 或 工 程 設 施 具 有 最 好 的 使 用 性 能 和最 低 的 材 料 消 耗 及 制 造 成 本 ， 以 獲 得 最 佳 的 經(jīng) 濟 效益 和 社 會 效 益 。因 此 ， 常 常 多 作 出 幾 個 設 計

54、方 案 ， 從 中 擇 其“ 最 優(yōu) ” 方 案 ?！?最 優(yōu) 化 設 計 ” 是 計 算 機 廣 泛 應 用 的 基 礎 上 發(fā)展 起 來 的 一 項 新 技 術 。最 優(yōu) 化 設 計 工 作 包 括 兩 部 分 內(nèi) 容 ：1） 將 設 計 問 題 的 物 理 模 型 轉 變 為 數(shù) 學 模 型 。 建 立數(shù) 學 模 型 時 要 選 取 設 計 變 量 ， 列 出 目 標 函 數(shù) ， 給 出約 束 條 件 。 設 計 變 量 指 在 設 計 過 程 中 需 進 行 選 擇 且 最 終 必 須 確定 的 各 項 獨 立 設 計 參 數(shù) 。目 標 函 數(shù) 指 設 計 問 題 所 要 求 的 最 優(yōu) 指 標 與 設 計 變 量之 間 的 函 數(shù) 關 系 式 。約 束 條 件 指 對 設 計 變 量 取 值 時 的 限 制 條 件 。2） 采 用 適 當 的 最 優(yōu) 化 方 法 求 解 數(shù) 學 模 型 。 可 歸 結為 在 給 定 的 約 束 條 件 下 求 目 標 函 數(shù) 的 極 值 或 最 優(yōu) 值問 題 。