超微型电动四轮车零件设计(附件)
随着全球能源消耗的持续增加，石油资源的不断减少，大气污染越来越严重，人们选择清洁、环保的电动车作为交通工具更加普遍。本文研究面向普通消费人群的微型电动四轮车，对电动四轮车的零件进行了设计计算，画出部分零件的零件图。该四轮车的转向器选择齿轮齿条式转向器；制动器选择摩擦盘式制动器；前悬架用麦弗逊式悬架。最后根据零件的布置，设计并画出四轮车的车架。
关键词 电动四轮车，设计，车架
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究的背景及目的 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 国外研究现状 1
1.2.2 国内研究现状 2
1.3 课题研究意义 3
1.4 本论文的主要研究内容 4
2 零件设计 4
2.1 转向器的设计 4
2.1.1 转向器的结构选择 4
2.2.2 转向器传动比的计算 5
2.2 制动器的选择 7
2.2.1 制动器的作用与分类 7
2.2.3 制动器的结构选择 7
2.2.3 盘式制动器主要参数的确定 8
2.3 前悬架的设计 10
2.3.1 前悬架的结构选择 10
2.3.2 悬架挠度f的计算 11
2.3.3 弹簧参数的计算选择 12
2.3.4 横摆臂的设计 12
3 车身与车架的设计 13
3.1 车架的受力计算 14
3.2 车架零件图 16
结 论 17
致 谢 18
参考文献 19
1 绪论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
/> 1.1 课题研究的背景及目的
随着经济和社会的发展，汽车产量和保有量的持续上升,在给人们带来便利的同时，也造成了大气的污染。随着全球能源消耗的增加,地球上的石油资源正面临枯竭，环境问题也日益突出，节能与环保电动车已经成为了现代汽车工业发展趋势。多功能电动车的研制，在防止二次污染的同时也强调外形的美观和排放的清洁，从而为电动车开辟了新的市场【1】。
最近一些年，传统汽车开始有向以电动汽车为代表的新型汽车的发展趋势。微型纯电动四轮车作为符合中国国情的代步交通工具，具有庞大的潜在客户群和广阔的市场前景。石油资源的紧俏和价格的上升使绝大部分有购买轿车想法的客户更倾向于购买电动汽车，而近6000万纯电动自行车用户也有购买微型电动车来提高出行质量的想法。微型电动车优越于传统自行车，其交通效率和舒适性更好，尤其是具有良好的经济性，这已经成为弥补私人交通从自行车交通向轿车交通之间空白最有效的方式之一。纯电动微型四轮车不仅可以作为私家车来用，还可以用在城市公交站台到各小区和小区各楼之间的微循环，它方便出行，也可以减少私家车的使用，对节能和减少环境污染有重大意义。而目前在中国许多省份的城市与农村结合处已经可以见到纯电动微型车在发挥交通运输的作用。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究状况
在国外较早开始研究四轮电动汽车的地区主要有美国、日本和欧洲等，直至今天这些国家和地区对电动汽车的研究还是处于领先地位。美国的三大汽车制造公司通用、戴姆勒-克莱斯勒和福特公司在1991年签署了一份协议，共同努力合作来研究能够提供持久供电的先进电池，使电动汽车的续航能力更持久。因此，三大汽车公司共同成立了美国先进电池联合体，美国电力研究院在1991年7月也加入了这个联合体。美国促进电动汽车业发展的的方式主要是政府和汽车生产企业合作，共同解决由汽车带来的空气污染和能源耗费严重的问题。美国政府随后制定了科学严谨的汽车尾气排放标准，同时也大力的鼓励和推广电动汽车的普及，接连推出了Freedom CAR、PNGV、AVP计划。与此同时，汽车生产企业也在不断研究融合高新技术的电动汽车，投入了大量的人力物力开发研制新技术，并且也取得了很好的研究成果。表就是美国研究纯电动汽车取得的部分成就。
美国波斯顿市麻省理工学院（MIT）研发的四轮转向微型折叠电动车Hiriko就于2013年在全球发售。作为城市共享“代步工具”，这款微型电动车将被分放在城市各个地区，供市民从家到公交车站，或者从公交车站到工作地点使用。Hiriko电动车目前有三个版本，Fold（折叠），Alai（敞篷），Laga(小货车)。这款电动车采用的是锂电池组，能够在15min内完成充电，设计者将电池组放置于地板处以降低汽车重心保证汽车行驶稳定性。它的最高车速为50km/h，续航里程为120km。车身重量不到500kg。
雷诺也设计了一款微型电动车Twizy。雷诺Twizy是一款纯电动城市通勤车，采用双座位设计，在驾驶座后面有一个临时座位，可供乘客临时乘坐。其采用纯电力驱动，不同车型的电动机有不同的最大功率。其中入门版车型的电动机拥有9马力的峰值功率，最大扭矩为57Nm，极速能达到45km/h。而更主流的车型则装备了拥有17马力峰值功率的电动机，最大扭矩为57Nm，极速为80km/h。另外，该车在充满电的情况下可以单程行驶超过100km，再充电约用时3.5h。
Smart发布了其2012款Fortwo?Electric Drive(ED)车型。2012款Fortwo Electrice Drive搭载的是一台电动机，电动机的能量来自于一款由德国ACCUmotive公司研发的17.6kWh锂离子电池，该电动机可输出35kW的恒定功率，峰值功率输出为55kW。Smart表示新款Fortwo电动版的峰值扭矩输出为130Nm。在性能方面，2012款Fortwo电动车能够在5s的时间内从0提速至60km/h，最高时速将超过120km/h。新一代2012款Smart Fortwo Electric Drive可以通过一个22kW的车载充电器在不足1h内充电完成。目前，对比市面上推出的其他电动车，这是一个主要的优势，因为其他电动车所耗费的充电时间要比Fortwo电动车长得多。
1.2.2 国内研究状况
南京大学环境材料与再生能源研究中心主任邹志刚教授团队成功研发江苏首辆氢能源微型电动车。这车蓝白相间，形如面包，两轮四座，仿佛公园游览电动车“迷你版”。这是首辆具有南大自主创新知识产权的氢能源，它以燃料电池即氢能源为主要动力，以蓄电池为备用动力，载重200kg，速度30km/h，功率2kW，可以连续行驶150km。由于微型电动车价格便宜，使用方便，如雨后春笋般迅速增长。
现在微型电动车正处于高速增长时期，企业的转型升级步伐也在加快。经过前几年的发展和累积，主要的微型电动车公司均已意识到品质品牌的重要性，密集推出经过了全新设计、呈多元化趋势的新产品。另外，微型电动四轮车的市场范围也在不断扩大，山东市场一枝独秀的局面正在不断弱化。在市场蓬勃发展的同时，微型电动车企业又面临着新的压力：奇瑞、力帆、吉利等部分具有生产乘用车资质的企业，看准微型电动车巨大的市场需求，在它们纯电动乘用车产品的基础上，简化了技术方案、调整动力性指标，大幅度降低了成本后，也推出了采用铅酸电池的微型电动车产品，争取抢占更多的市场份额。自2015年以来，多款微型电动四轮车新品推向市场，改变了往日“同质化”竞争的局面。御捷推出小微型电动汽车GQ5、陆地方舟J0电动车也面世、宝雅推出“童年”两门两座小型电动车、宏瑞世英推出小型多功能电动车等。新车型大多放弃了购买车壳的做法，而是重新设计开发，技术品质有一定提升。从企业官方公布的信息显示，大多数品牌的微型电动车续航里程比以往有了提升，续航里程多在100-160km范围。相对而言，微型电动四轮车的车速并没有较大提升，大多为40-60km/h，仍然符合“低速”的这个定性，但续驶里程的延长使产品更加实用。
1 引言 1
1.1 课题研究的背景及目的 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 国外研究现状 1
1.2.2 国内研究现状 2
1.3 课题研究意义 3
1.4 本论文的主要研究内容 4
2 零件设计 4
2.1 转向器的设计 4
2.1.1 转向器的结构选择 4
2.2.2 转向器传动比的计算 5
2.2 制动器的选择 7
2.2.1 制动器的作用与分类 7
2.2.3 制动器的结构选择 7
2.2.3 盘式制动器主要参数的确定 8
2.3 前悬架的设计 10
2.3.1 前悬架的结构选择 10
2.3.2 悬架挠度f的计算 11
2.3.3 弹簧参数的计算选择 12
2.3.4 横摆臂的设计 12
3 车身与车架的设计 13
3.1 车架的受力计算 14
3.2 车架零件图 16
结 论 17
致 谢 18
参考文献 19
1 绪论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
/> 1.1 课题研究的背景及目的
随着经济和社会的发展，汽车产量和保有量的持续上升,在给人们带来便利的同时，也造成了大气的污染。随着全球能源消耗的增加,地球上的石油资源正面临枯竭，环境问题也日益突出，节能与环保电动车已经成为了现代汽车工业发展趋势。多功能电动车的研制，在防止二次污染的同时也强调外形的美观和排放的清洁，从而为电动车开辟了新的市场【1】。
最近一些年，传统汽车开始有向以电动汽车为代表的新型汽车的发展趋势。微型纯电动四轮车作为符合中国国情的代步交通工具，具有庞大的潜在客户群和广阔的市场前景。石油资源的紧俏和价格的上升使绝大部分有购买轿车想法的客户更倾向于购买电动汽车，而近6000万纯电动自行车用户也有购买微型电动车来提高出行质量的想法。微型电动车优越于传统自行车，其交通效率和舒适性更好，尤其是具有良好的经济性，这已经成为弥补私人交通从自行车交通向轿车交通之间空白最有效的方式之一。纯电动微型四轮车不仅可以作为私家车来用，还可以用在城市公交站台到各小区和小区各楼之间的微循环，它方便出行，也可以减少私家车的使用，对节能和减少环境污染有重大意义。而目前在中国许多省份的城市与农村结合处已经可以见到纯电动微型车在发挥交通运输的作用。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究状况
在国外较早开始研究四轮电动汽车的地区主要有美国、日本和欧洲等，直至今天这些国家和地区对电动汽车的研究还是处于领先地位。美国的三大汽车制造公司通用、戴姆勒-克莱斯勒和福特公司在1991年签署了一份协议，共同努力合作来研究能够提供持久供电的先进电池，使电动汽车的续航能力更持久。因此，三大汽车公司共同成立了美国先进电池联合体，美国电力研究院在1991年7月也加入了这个联合体。美国促进电动汽车业发展的的方式主要是政府和汽车生产企业合作，共同解决由汽车带来的空气污染和能源耗费严重的问题。美国政府随后制定了科学严谨的汽车尾气排放标准，同时也大力的鼓励和推广电动汽车的普及，接连推出了Freedom CAR、PNGV、AVP计划。与此同时，汽车生产企业也在不断研究融合高新技术的电动汽车，投入了大量的人力物力开发研制新技术，并且也取得了很好的研究成果。表就是美国研究纯电动汽车取得的部分成就。
美国波斯顿市麻省理工学院（MIT）研发的四轮转向微型折叠电动车Hiriko就于2013年在全球发售。作为城市共享“代步工具”，这款微型电动车将被分放在城市各个地区，供市民从家到公交车站，或者从公交车站到工作地点使用。Hiriko电动车目前有三个版本，Fold（折叠），Alai（敞篷），Laga(小货车)。这款电动车采用的是锂电池组，能够在15min内完成充电，设计者将电池组放置于地板处以降低汽车重心保证汽车行驶稳定性。它的最高车速为50km/h，续航里程为120km。车身重量不到500kg。
雷诺也设计了一款微型电动车Twizy。雷诺Twizy是一款纯电动城市通勤车，采用双座位设计，在驾驶座后面有一个临时座位，可供乘客临时乘坐。其采用纯电力驱动，不同车型的电动机有不同的最大功率。其中入门版车型的电动机拥有9马力的峰值功率，最大扭矩为57Nm，极速能达到45km/h。而更主流的车型则装备了拥有17马力峰值功率的电动机，最大扭矩为57Nm，极速为80km/h。另外，该车在充满电的情况下可以单程行驶超过100km，再充电约用时3.5h。
Smart发布了其2012款Fortwo?Electric Drive(ED)车型。2012款Fortwo Electrice Drive搭载的是一台电动机，电动机的能量来自于一款由德国ACCUmotive公司研发的17.6kWh锂离子电池，该电动机可输出35kW的恒定功率，峰值功率输出为55kW。Smart表示新款Fortwo电动版的峰值扭矩输出为130Nm。在性能方面，2012款Fortwo电动车能够在5s的时间内从0提速至60km/h，最高时速将超过120km/h。新一代2012款Smart Fortwo Electric Drive可以通过一个22kW的车载充电器在不足1h内充电完成。目前，对比市面上推出的其他电动车，这是一个主要的优势，因为其他电动车所耗费的充电时间要比Fortwo电动车长得多。
1.2.2 国内研究状况
南京大学环境材料与再生能源研究中心主任邹志刚教授团队成功研发江苏首辆氢能源微型电动车。这车蓝白相间，形如面包，两轮四座，仿佛公园游览电动车“迷你版”。这是首辆具有南大自主创新知识产权的氢能源，它以燃料电池即氢能源为主要动力，以蓄电池为备用动力，载重200kg，速度30km/h，功率2kW，可以连续行驶150km。由于微型电动车价格便宜，使用方便，如雨后春笋般迅速增长。
现在微型电动车正处于高速增长时期，企业的转型升级步伐也在加快。经过前几年的发展和累积，主要的微型电动车公司均已意识到品质品牌的重要性，密集推出经过了全新设计、呈多元化趋势的新产品。另外，微型电动四轮车的市场范围也在不断扩大，山东市场一枝独秀的局面正在不断弱化。在市场蓬勃发展的同时，微型电动车企业又面临着新的压力：奇瑞、力帆、吉利等部分具有生产乘用车资质的企业，看准微型电动车巨大的市场需求，在它们纯电动乘用车产品的基础上，简化了技术方案、调整动力性指标，大幅度降低了成本后，也推出了采用铅酸电池的微型电动车产品，争取抢占更多的市场份额。自2015年以来，多款微型电动四轮车新品推向市场，改变了往日“同质化”竞争的局面。御捷推出小微型电动汽车GQ5、陆地方舟J0电动车也面世、宝雅推出“童年”两门两座小型电动车、宏瑞世英推出小型多功能电动车等。新车型大多放弃了购买车壳的做法，而是重新设计开发，技术品质有一定提升。从企业官方公布的信息显示，大多数品牌的微型电动车续航里程比以往有了提升，续航里程多在100-160km范围。相对而言，微型电动四轮车的车速并没有较大提升，大多为40-60km/h，仍然符合“低速”的这个定性，但续驶里程的延长使产品更加实用。
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