摘 要

电动汽车底盘承载着车身，承受了汽车绝大部分的载荷，大部分的零部件都需要底盘进行固定连接。因此，底盘在整车中有着举足轻重的作用。底盘的结构对于电动汽车的稳定性及安全性都有着极大的影响，其强度、刚度、动态特性是衡量电动汽车性能的关键。

本文以美国特斯拉电动车为参考，并遵循电动车设计的一般原则和方法。进行了电动汽车底盘悬架系统，转向系统，制动系统和驱动系统的选择和设计，以及各零部件的选型和分析。同时使用了工程软件 Solidworks对底盘进行了三维建模。通过对底盘的分析，对底盘各部件性能有了更直观的了解，并加以改进。分析结果表明，所设计的底盘结构符合国家标准的要求。

关键词：电动汽车；铝合金；底盘；三维建模；

Abstract

The chassis of the electric vehicle carries the body and bears most of the load on the car. Most of the components require a fixed connection of the chassis. Therefore, the chassis plays a decisive role in the whole vehicle. The structure of the chassis has a great impact on the stability and safety of electric vehicles. Its strength, stiffness and dynamic characteristics are the key to measuring the performance of electric vehicles.

This article takes the US Tesla electric vehicle as a reference and follows the general principles and methods of electric vehicle design. The selection and design of the electric vehicle chassis suspension system, steering system, braking system and drive system, as well as the selection and analysis of various components were carried out. At the same time, using the engineering software Solidworks to build 3D modeling of the chassis. Through the analysis of the chassis, the performance of the various components of the chassis has been more intuitively understood and improved. The analysis results show that the designed chassis structure meets the requirements of national standards.

Key Words：Electric vehicle; aluminum alloy; chassis; 3D modeling;

目 录

第1章 绪论 1

1.1 论文选题的意义 1

1.1.1电动汽车研究的背景及必要性 1

1.1.2电动汽车与燃油汽车的对比 3

1.2 电动汽车的发展概况 3

1.2.1电动汽车的种类 3

1.2.2 我国电动车辆的研发现状 4

1.2.3 国外电动汽车产业发展现状 5

1.3 电动汽车的主要研究内容 6

1.4 课题的主要任务……………………………………………………………………………8

第2章 电动汽车的基本结构和底盘设计方案 8

2.1 电动汽车的基本结构 8

2.2 电动汽车的驱动系统 10

2.3 电动汽车整车参数及性能指标设计 11

2.3.1主要尺寸参数…………………………………………………………………………11

2.3.2质量参数………………………………………………………………………………12

2.3.3行驶性能参数…………………………………………………………………………12

2.4 蓄电池选择方案 12

2.5 电动机的选择方案 15

第3章 电动汽车底盘模型的建立 19

3.1悬架机构的选型 19

3.2 制动系的选型 21

3.3 车轮的选型 23

3.4 电动车底盘模型的建立 24

第4章 总结与展望 27

参考文献 28

致谢 29

第1章 绪论

1.1 论文选题的意义

1.1.1 电动汽车研究的背景及必要性

汽车自从诞生以来，就与人类紧密联系在一起。汽车工业随着人类社会一并发展。 但随着汽车产量日益增长，也同时催生出了两个重要的、与全人类未来息息相关的问题： 资源短缺问题和环境污染问题。

自21世纪以来，油价飙升已经威胁到世界经济的发展，人类正面临着更加严峻的石油资源的危机和挑战;自2006年以来，中国已成为仅次于美国的世界第二大汽车消费市场，取代了过去的日本地位;从中国的总燃料消耗量来看，在美国之后，它取代日本成为世界第二大石油消费国;2005年，中国居民拥有3120万辆汽车，2009.6便迎来大幅增长，达到6962.6万辆。 比2008年增加了495.4万辆，增长了7.66%；从2000年到2004年，中国的汽车工业消耗了其总消费量的1/3以上。中国原油进口量从7000万吨增加到1.2亿吨，并逐年增加。根据专家分析，中国未来20年后将需要进口巨量的石油，约十亿吨来提供汽车燃料^[1]。

与此同时，汽车保有量的增加也使汽车尾气污染越来越严重;研究结果表明，70％以上的城市空气污染物是各类机动车的尾气污染，CO排放对空气污染的比例约为80％。氮氧化物大致占40％，已对城市居民的生活质量产生很大影响;根据国家环境保护中心的数据，2010年，尾气排放量已占空气中污染源的64％;如果传统汽车技术仍然用于发展汽车工业，将不可避免地给中国的能源安全和环境安全带来巨大压力;因此，开发低排放，低油耗的新车已成为当今汽车工业的当务之急^[2]。

综上所述，能源短缺冲击了传统的燃油汽车工业，而人们对环境保护也是越发的重视，节能减排的呼声越来越高，开发环保无污染的新能源汽车是大势所趋。

电动汽车以其绿色环保、能源成本低廉等特点，作为资源短缺的解决途径之一，拥有着广阔的市场前景和强大的生命力，作为燃料汽车的替代品，它也是汽车革命的重要组成部分，无疑是21世纪的发展趋势。

1.1.2电动汽车与燃油汽车的对比

电动汽车是指使用车辆的全部或部分电源来驱动电力，用电动机驱动车轮，并满足交通法规和安全法规要求的汽车。电动汽车应该具有汽车的性能和属性，但它们与原有的内燃机电力线不同，具有电动汽车的基本特征。

电动汽车与燃料汽车相比具有许多优点。表1-1展示了它们的优劣，对正确理解电动汽车性能有很好的帮助。

表1-1 电动汽车与燃油汽车的性能比较^[3]

注：○＝好（适用）；★＝一般；☆＝差（不适用）

从表1-1的比较可以得出结论，电动车的特性大致体现在三个方面。

1. 能源多样化，效率高。

电动汽车并不依赖石油资源，太阳能、风能、水力等都可作为其可靠的能量来源，且能源利用率高，在城市中短距离行进时效率超过普通汽车，刹车制动时还可以能量再利用，极其有利于节约能源、减少排放。

1. 结构简单，方便维修。

比较内燃机汽车，电动汽车结构相对简单，也方便工人拆卸更换零部件，节省了时间和工作量，更重要的是方便操纵。

（3）电池成本高，驱动范围短。

目前动力电源（电池）的寿命较短，成本较高，里程也会受限，但随着对电动车研究的进一步发展，相信这些问题都会得到解决。当电动汽车普及时，价格成本将不可避免地相应降低。

1.2 电动汽车的发展概况

1.2.1电动汽车的种类

电动汽车一般分为三类：电动型汽车（BEV），燃料电池型汽车（FCEV）和混合动力型汽车（HEV）^[4]。

图1-1 电动汽车的分类

电池电动车辆的能源是可充电蓄电池。一般是铅酸蓄电池。有许多类型的铅酸电池，以及常见的干电池，湿电池，阀控电池，免维护电池，凝胶电池，卧式平板电池等。

混合动力电动车辆的电动机通常是DC系列和DC激励电动机。该电机的机械特性“软”，起动转矩大，符合汽车的行驶特性。但直流电动机有换向火花，需要保养维护，导致了工作量提升，而控制电流较大，但比功率较小、效率较低。电机技术和电机控制技术不断发展，交流异步电机，直流无刷电机（BCDM）和开关磁阻电机（SRM）最终将取而代之。目前市场上的燃料电池电动汽车并不多。 只因为燃料电池技术尚不成熟，且适用范围很小，结构异常复杂，价格也是不便宜； 但是其转换效率高续驶里程长、无需充电时间（加氢式）、无污染、低噪声等优点又是值得肯定的。除了电池组的不同之外，其余都很相似。

1.2.2 我国电动车辆的研发现状

中国也被认为是一个能源短缺的国家。20世纪80年代，中国对电动汽车的研究已经全面展开。虽然在传统燃料汽车领域，中国是落后的，但在新能源汽车领域，特别是电动汽车领域，中国并不落后于欧美国家，有追赶的可能性。长期以来，我们的政府部门一直在积极组织电动汽车的自主创新。

电动车在“九五”加入了国家重大科技产业项目。在自主创新的过程中，我们坚持政府支持的原则，注重核心技术，关键部件和系统集成。科技部在“十五”开展了“863”电动汽车专项计划，组织国内汽车研究机构开展联合技术研究。 建立了车辆控制系统，电机驱动系统和动力电池/燃料电池作为“三横”，混合动力电动汽车，纯电动汽车和燃料电池汽车是“三纵”的布局，并通过产业，学术界和研究界的密切合作，中国电动车的自主型创新有了重大突破^[5]。

1993年，香港大学试行了第一台在中国开发的U2001-EV纯电动汽车，使用镍镉电池组，2000 A / h，52公里/小时。循环寿命为2000次循环，电池组的总电压为264 V，置放在座椅的后下部^[6]。

国内汽车企业也开始努力发展，以抓住电动汽车的机遇。其中，比亚迪和天津新能源是代表，他们掌握了大量的电动汽车专利技术。比亚迪的E6采用原有的传统车型开发，已在深圳的出租车行业成功运营。2004年，比亚迪开发出轮毂电机驱动电动车ET。使用锂离子电池，由四个轮毂电机独立驱动；

奇瑞首款自主研发的S18（图1-2）纯电动汽车于2009年2月正式上市。从外观上看，奇瑞S18与M1相似，都是三门版/五门版四座设计。它还装备了336V，40kw的电力驱动系统，以及40ah磷酸铁锂电池。 普通220V民用电源需要大约4-6小时的慢速充电，而专业充电站大约需要半小时才能充电80％。S18电动车的最高速度可达120km / h，一次性充电的续航里程可达120km-150km。2011年，奇瑞汽车开发出轮式电机四轮驱动电动车Raychem X1-EV。 该车用电机控制输出、制动力矩，实现了制动防抱死功能，与传统的集中电机驱动电动车相比，同行驶里程耗电量减少约30%[7]。奇瑞汽车有限公司非常重视电动汽车作为未来主流竞争产品的战略定位。

图1-2 奇瑞汽车公司研发的纯电动汽车S18

1.2.3 国外电动汽车产业发展现状

由于20世纪70年代的全球石油危机，欧洲，美国和日本等汽车工业发达的国家已经开始加强对电动汽车的研究;经过多年的逐步积累，已经建立了几个主要的研究体系，包括政策和法律研究，战略研究和技术研究。它在电动汽车研究中发挥了示范作用，并引领了电动汽车发展理念的重大变革^[8]。

日本早些时候开始研发新能源电动汽车。日本的电动汽车技术已经成为世界上发展最快的国家之一，特别是在混合动力首屈一指的世界;1997年12月，丰田开发出世界上第一辆混合动力型汽车PRIUS; 从2000年7月到9月，北美和欧洲的许多国家已经开始出口。 自1996年以来，燃料电池汽车的生产原型已经成功研究，混合动力汽车于1997年开始量产。丰田汽车公司已成为电动汽车产业化和环保技术领域的全球领导者^[9]。

早在1991年，克莱斯勒汽车公司，通用汽车公司和美国福特汽车公司就达成协议，共同打造“先进电池联盟”。并且研发出了一种高性能的电池组，这种新型的电池组对新型电动车的发展又起到了推动的作用，使全新的节能车型得以实现^[10]。近年来，美国发展最快的电动汽车公司是TESLA。车身采用铝合金结构，采用轻量化技术，底盘布局合理。通过采用优化的电池能量管理技术，电池盒的能量比更大，电池盒的布置非常特殊，连接前后轴。从而作为底盘的一部分，使整车刚度大大增加^[11]。

为应对不断增加的温室效应，欧洲还对二氧化碳排放施加了更多限制。 欧洲政府也提出了一个非常艰难的目标。这些要求和措施极大地刺激了欧洲国家新能源汽车的发展。法国标致雪铁龙和诺沃2汽车公司一直在积极开发电动汽车。标致106和雪铁龙AX在1995年投入生产。欧宝在1972年德国进行研发电动汽车的开端。1990年，意大利菲亚特汽车公司将载重量为1330千克，速度为70千米/小时，行驶里程为100千米的电动汽车投入生产。英国国际汽车设计公司则早在1979就开发起了电动车。1991年，Crowdri电池公司投资建立了一个电动汽车生产集团，并开发了一款行驶130公里的MOL C3混合动力汽车。瑞士，瑞典，丹麦，奥地利，捷克共和国，匈牙利，俄罗斯，澳大利亚，墨西哥等其他国家和地区已开发和开发电动汽车。

图 1-3 TESLA 纯电动汽车 MODEL S

从国内外电动汽车的发展现状可以看出，纯电动汽车的综合性能不符合要求，其实用性还值得进一步研究。虽然有零排放，低噪音和可再生能源等优势，但许多关键技术尚未突破。值得一提的是，虽然中国的汽车工业远离发达国家，但在电动汽车领域却并非落后。在能源危机和环境污染的世纪，大力发展纯电动汽车势在必行，电动汽车产业化时代即将来临。

1.3 电动汽车的主要研究内容

自19世纪90年代美国人制造世界上第一辆纯电动汽车以来，纯电动汽车一直是电动汽车中最长的。纯电动汽车主要由电池供电，它们由电动机驱动以驱动车轮。电动汽车具有燃料汽车无法比拟的优势，但由于纯电动汽车动力不足，没有完善的科学理论来指导它们。 缺乏高科技电力电子设备。到目前为止，电动汽车还没有得到广泛应用，它们仍处于不断研究，改进和试运行的过程中。 电动汽车必须在一些关键技术中发展，例如电池技术，一次性驾驶增加里程，提高驱动效率和充电设备的构造。 生产成本和产品价格的重大突破可能对燃料汽车构成挑战。现如今电动车研究的主要方向包括以下几方面：

（1）电动车有节能、高效特点的驱动系统的研究;

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