摘 要

随着环境与能源问题日益严峻，传统能源汽车已经不能满足现代人们对于环境友好型、资源节约型社会的追求，推广和普及新能源汽车成为趋势。其中，纯电动汽车是新能源汽车中典型的一类，而乘用车销量占所有汽车销量绝大部分，故本文选择以四座纯电动轿车为对象进行整车总体布置与设计。由于目前电池技术及电机控制技术尚不成熟，可减小整车尺寸和质量来提高车辆的续航里程，降低成本，故设计车型为微型纯电动轿车。本设计以微型传统能源轿车作为参考，以市区工况作为纯电动轿车的主要使用环境。设计过程中，首先，确定外形尺寸、最高车速和续航里程等参数作为整车目标参数；然后，运用汽车理论、汽车设计的相关知识，确定电机驱动系统传动方案，在满足车辆性能的情况下，计算并选用合适的部件，合理布置底盘和车身各总成部件；接下来，利用Matlab软件分析该轿车的动力性，绘制驱动力与行驶阻力关系曲线和加速度倒数曲线，校核纯电动轿车加速时间，以保证使用需求，再应用人机工程学知识确定车身内部空间尺寸，并进行结构布置，使所设计车辆满足乘坐舒适性的要求；之后，运用AutoCAD和CATIA等软件绘制整车总体布置图及零件图。最后，展望电动汽车的发展前景。

关键词：纯电动轿车；总体布置；Matlab；人机工程学

Abstract

With the increasingly serious environmental and energy issues, traditional energy vehicles can not meet modern people for environmentally friendly, resource-saving society in pursuit, the popularization of new energy vehicles become the trend. Among them, the pure electric car is a typical class of new energy vehicles, while passenger car sales accounted for the vast majority of all car sales, therefore this paper takes the four-seat pure electric car as the object to carry out the whole vehicle layout and design. Due to the current battery technology and motor control technology is not mature, we can reduce the size and mass of the vehicle to improve vehicle mileage, and reduce cost, so the design model is the miniature electric cars under the reference of the micro traditional energy car, in urban roads as the conditions of use. In the process of vehicle design, first, I choose the target parameter such as the vehicle size, maximum speed and recharge mileage, second I determine motor drive system scheme with using the knowledge of automobile theory and automobile design, I choose the right parts and make reasonable arrangements for the chassis and body parts in the case of achieving the performance of vehicle. Third, I analysis of the dynamic performance of the car by a driving force and running resistance curve and the reciprocal acceleration curve from Matlab software, and carry out the internal structure of the body with the ergonomics theory for the comfort requirements. Next, I draw the vehicle layout and component using AutoCAD and CATIA software. Finally, looking forward to the development prospects of electric vehicles.

Key Words：Pure electric car; General layout; Matlab; Ergonomic

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 选题背景 1

1.1.1 电动汽车发展历史 1

1.1.2 纯电动轿车的特点与优势 2

1.1.3 国内外研究现状 2

1.2 设计概述 3

1.2.1 汽车总体布置概述 3

1.2.2 纯电动轿车的结构与原理 3

1.2.3 设计要点及意义 4

第2章 总体方案设计 5

2.1 设计目标和原则 5

2.2 总体结构与目标参数设计 5

2.2.1 整车布置形式设计 5

2.2.2 整车目标参数设计 6

第3章 整车参数设计与计算 8

3.1 电机的设计与计算 8

3.1.1 电机性能要求 8

3.1.2 电机类型选择 8

3.1.3 电机参数计算 9

3.2 减速器的设计与计算 10

3.3 电池的设计与计算 11

3.3.1 电池类型选择 11

3.3.2 电池参数计算 12

第4章 基于Matlab的轿车动力性分析 14

4.1 Matlab软件概述 14

4.2 整车动力性分析 14

4.2.1 动力性数学建模 14

4.2.2 动力性计算与分析 15

第5章 轿车各系统结构设计和内部布置 18

5.1 各系统结构设计 18

5.1.1 悬架系统设计 18

5.1.2 传动系统设计 19

5.1.3 转向系统设计 20

5.1.4 制动系统设计 20

5.1.5 车身结构设计 21

5.2 基于人机工程学的轿车内部布置设计 22

5.2.1 人机工程学概述 22

5.2.2 人机工程学的应用 23

5.2.3 车身内部尺寸参数 24

第6章 总结 26

参考文献 27

附录A 28

附A1 驱动力行驶阻力平衡图Matlab程序 28

附A2 加速度倒数曲线Matlab程序 29

致谢 31

第1章 绪论

1.1 选题背景

1.1.1 电动汽车发展历史

如今，电动汽车成为社会上人们讨论的热门话题。而实际上，电动汽车比内燃机汽车出现的时间得更早，但由于当时社会上多种因素的影响，电动汽车历经了多次兴衰，并且在曾经的一段时间内还是比较流行的汽车类型。

19世纪初，工业革命促进了科技的进步。这一时期，欧美科学家相继发明了可供使用的电动机，成为电动汽车动力来源的基础。苏格兰商人给马车装上电池与电机，诞生了世界上第一辆电动车。1869年法国法国科学研发出铅酸电池，为电动车的发展铺平了道路。

20世纪初，由于电动车相对于内燃机车更洁净，易于操控，且噪声小的优势，电动车得到快速发展。但到了20年代，随着人们对车辆续航里程要求的提高，以及内燃机汽车性能的不断改善，使得电动汽车的优势不在，逐渐被内燃机车辆替代。