超微型电动四轮车仿真设计(附件)
现在，环境问题是全球性的问题，要保护环境，大气污染治理是重中之重。但是燃油车的尾气排放是未来大气污染的主要污染源，而且城市的交通越来越拥挤，所以全球都在发展节能环保的新能源汽车。电动汽车是发展最好的，而且尺寸越来越小。本设计就是通过三维画图软件对超微型电动四轮车进行仿真设计，包括各个零件的三维建模，例如：方向盘、转向器、轮胎、转向节和减振器等，让大家更好的认识与设计超微型电动四轮车。
关键词 电动四轮车，三维建模，仿真设计
目 录
1 引言 1
1.1 课题背景与意义 1
1.2 课题国内外的研究发展状况 1
1.3 课题的主要内容及主要方法 2
2 零件设计 2
2.1 Pro/E软件简介 2
2.2 蓄电池 3
2.3 电动机 3
2.4 悬架 4
2.5 转向系 8
2.6 制动系 10
3 车架与车身设计 11
3.1 车架 12
3.2 车身 12
3.3 整体仿真设计 13
结 论 15
致 谢 16
参 考 文 献 17
1 引言
1.1 课题背景与意义
我国石油资源比较少，面对全球能源危机和保护环境的双重压力，世界各国都在积极发展节能、环保、安全的新能源汽车。出于这个原因，电动车的发展肯定是未来汽车发展的必然趋势。电动车既能实现环保要求又能降低能源能耗，且超微型电动汽车结构紧凑，安全环保，便捷灵活，适合中等收入人群的中短途交通需求，在市场具有很大的潜力。
电动汽车作为解决新能源汽车的最好方案 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
，已经成为21世纪汽车工业发展的主要方向，日本、美国和德国的电动汽车品牌占据较大的市场份额。我国自2001 年确立“ 三纵三横”研发布局以来, 在混合动力、纯电动及燃料电池汽车等方面取得了一定的成果[1]。但与传统汽车相比，短的续驶里程和高成本仍然是制约着纯电动汽车的发展。随着动力电池、电机和控制器技术的发展, 纯电动汽车会有更广阔的发展前景, 特别是适合我国基本国情的智能化、轻量化超微型电动汽车将会有更好更快的发展。
1.2 课题国内外的研究发展状况
对于电动汽车的发展，目前国内的研究虽不及国外的研究，但是还是取得了引人瞩目的成果。近些年来，江阴职业技术学院机电工程系的几位研究人员就以“简易”为目标，对小型电动四轮车做了全面的研究。同时吉林大学也做了很多的贡献，尤其是吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室自主开发的四轮轮毂电机驱动、四轮转向电机驱动和四轮电磁制动器制动的全线控轮毂电机电动车[2]，被展在了2010年世界电动汽车展览会上。深圳职业技术学院汽车与交通学院的邱浩与南京航空航天大学自动化学院的陈国栋，针对四轮独立转向电动汽车，结合轮胎“魔术公式”模型，建立了基于阿克曼转向定理的二自由度非线性转向模型，同时提出了一种基于模糊策略的方法对其质心侧偏角进行控制[3]。
美国的新能源政策是纯电动汽车和混合动力汽车进行一起发展，但是他们好像更偏向于混合动力汽车。英国设定的纯电动汽车和即插式混合动力电动车的销售目标在2020年分别达到120万辆和35万辆。对于日本电动汽车产业的发展趋势，日本自动车工业会的秘书长岩武俊广先生认为油电混合式动力汽车是最好的选择，如果改成其他类的纯电动汽车或者混合动力汽车，将会增加制造成本，而且有些技术还没有完善，性能、行驶距离等问题还需要加以解决。欧盟规定：微型低速纯电动四轮车在不含电池的前提下重量不能多于350公斤，而且这类车型在欧洲地区不必参加NCAP碰撞试验，但是必须满足一些基本的要求，比如喇叭、灯具、轮胎、刹车和后视镜等一些部件。
现在，中国电动四轮车的市场主要占据两个领域，一是代步车方面，二是特种车方面。特种车方面的相关产品也不满足于现在的发展状况，它们也在积极向电动汽车方面发展，主要有旅游区电动观光车、小型电动货车、电动警车和电动工程车等等。小型低速电动四轮车有着以下的优点：性能高且价格低、能够提供基本的舒适性、占用较小的空间，因此中国大部分的中低收入人群都希望拥有一辆这样的微型汽车。
1.3 课题的主要内容及主要方法
本课题的主要内容就是超微型电动四轮车各零件的三维建模，例如：方向盘、车轮、麦弗逊悬架，然后再组装成一辆完整的电动四轮车。
本课题的主要研究方法就是根据老师的指导查阅资料，然后根据查到的数据，运用三维画图软件对各个零件三维建模。
2 零件设计
2.1 Pro/E软件简介
Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（PTC）旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件中占着重要地位，并且得到了业界的认可和推广，是现今主流的CAD软件之一，在国内产品设计领域也占据着重要地位。
经过20多年坚持不懈的创新和改进，它具有以下的特点和优势：参数化设计和特征功能，单一数据库，全相关性，基于特征的参数化造型，数据管理，装配管理和易于管理。
所设计车辆的参数如表1所示：
表1 车辆整体参数
参数
整车质量kg
电机功率KW
电池容量Ah
电压
V
时速
Km/h
续驶里程km
爬坡度
外形尺寸
mm
指标
300
2-3
120
48
<40
100-150
>12o
1750×1050×1550
2.2 蓄电池
2.2.1 蓄电池组数量的确定
设微型纯电动车匀速40km/h续驶里程为s，则
（2.1）
（2.2）
式中，s为电动车续驶里程数，km；为蓄电池组中电池总能量，KWh；为传动效率；为电动机及控制器效率0.9；为蓄电池的平均放电效率0.95。根据以上整车动力性能参数，并把计算所得的结果代入上式，便可得出动力蓄电池组大于3，为了减少单个电池的维修保养成本，我们采用4组48V120Ah的铅酸蓄电池，这样就可以满足本次设计的超微型电动四轮车的动力性要求。
2.2.2 电池参数的确定
根据整车主要技术参数的要求，以及前面确定的相关参数可以得出铅酸蓄电池的主要技术参数，见表2
表2 铅酸蓄电池主要技术参数
技术参数
参数值
1 引言 1
1.1 课题背景与意义 1
1.2 课题国内外的研究发展状况 1
1.3 课题的主要内容及主要方法 2
2 零件设计 2
2.1 Pro/E软件简介 2
2.2 蓄电池 3
2.3 电动机 3
2.4 悬架 4
2.5 转向系 8
2.6 制动系 10
3 车架与车身设计 11
3.1 车架 12
3.2 车身 12
3.3 整体仿真设计 13
结 论 15
致 谢 16
参 考 文 献 17
1 引言
1.1 课题背景与意义
我国石油资源比较少，面对全球能源危机和保护环境的双重压力，世界各国都在积极发展节能、环保、安全的新能源汽车。出于这个原因，电动车的发展肯定是未来汽车发展的必然趋势。电动车既能实现环保要求又能降低能源能耗，且超微型电动汽车结构紧凑，安全环保，便捷灵活，适合中等收入人群的中短途交通需求，在市场具有很大的潜力。
电动汽车作为解决新能源汽车的最好方案 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
，已经成为21世纪汽车工业发展的主要方向，日本、美国和德国的电动汽车品牌占据较大的市场份额。我国自2001 年确立“ 三纵三横”研发布局以来, 在混合动力、纯电动及燃料电池汽车等方面取得了一定的成果[1]。但与传统汽车相比，短的续驶里程和高成本仍然是制约着纯电动汽车的发展。随着动力电池、电机和控制器技术的发展, 纯电动汽车会有更广阔的发展前景, 特别是适合我国基本国情的智能化、轻量化超微型电动汽车将会有更好更快的发展。
1.2 课题国内外的研究发展状况
对于电动汽车的发展，目前国内的研究虽不及国外的研究，但是还是取得了引人瞩目的成果。近些年来，江阴职业技术学院机电工程系的几位研究人员就以“简易”为目标，对小型电动四轮车做了全面的研究。同时吉林大学也做了很多的贡献，尤其是吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室自主开发的四轮轮毂电机驱动、四轮转向电机驱动和四轮电磁制动器制动的全线控轮毂电机电动车[2]，被展在了2010年世界电动汽车展览会上。深圳职业技术学院汽车与交通学院的邱浩与南京航空航天大学自动化学院的陈国栋，针对四轮独立转向电动汽车，结合轮胎“魔术公式”模型，建立了基于阿克曼转向定理的二自由度非线性转向模型，同时提出了一种基于模糊策略的方法对其质心侧偏角进行控制[3]。
美国的新能源政策是纯电动汽车和混合动力汽车进行一起发展，但是他们好像更偏向于混合动力汽车。英国设定的纯电动汽车和即插式混合动力电动车的销售目标在2020年分别达到120万辆和35万辆。对于日本电动汽车产业的发展趋势，日本自动车工业会的秘书长岩武俊广先生认为油电混合式动力汽车是最好的选择，如果改成其他类的纯电动汽车或者混合动力汽车，将会增加制造成本，而且有些技术还没有完善，性能、行驶距离等问题还需要加以解决。欧盟规定：微型低速纯电动四轮车在不含电池的前提下重量不能多于350公斤，而且这类车型在欧洲地区不必参加NCAP碰撞试验，但是必须满足一些基本的要求，比如喇叭、灯具、轮胎、刹车和后视镜等一些部件。
现在，中国电动四轮车的市场主要占据两个领域，一是代步车方面，二是特种车方面。特种车方面的相关产品也不满足于现在的发展状况，它们也在积极向电动汽车方面发展，主要有旅游区电动观光车、小型电动货车、电动警车和电动工程车等等。小型低速电动四轮车有着以下的优点：性能高且价格低、能够提供基本的舒适性、占用较小的空间，因此中国大部分的中低收入人群都希望拥有一辆这样的微型汽车。
1.3 课题的主要内容及主要方法
本课题的主要内容就是超微型电动四轮车各零件的三维建模，例如：方向盘、车轮、麦弗逊悬架，然后再组装成一辆完整的电动四轮车。
本课题的主要研究方法就是根据老师的指导查阅资料，然后根据查到的数据，运用三维画图软件对各个零件三维建模。
2 零件设计
2.1 Pro/E软件简介
Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（PTC）旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件中占着重要地位，并且得到了业界的认可和推广，是现今主流的CAD软件之一，在国内产品设计领域也占据着重要地位。
经过20多年坚持不懈的创新和改进，它具有以下的特点和优势：参数化设计和特征功能，单一数据库，全相关性，基于特征的参数化造型，数据管理，装配管理和易于管理。
所设计车辆的参数如表1所示：
表1 车辆整体参数
参数
整车质量kg
电机功率KW
电池容量Ah
电压
V
时速
Km/h
续驶里程km
爬坡度
外形尺寸
mm
指标
300
2-3
120
48
<40
100-150
>12o
1750×1050×1550
2.2 蓄电池
2.2.1 蓄电池组数量的确定
设微型纯电动车匀速40km/h续驶里程为s，则
（2.1）
（2.2）
式中，s为电动车续驶里程数，km；为蓄电池组中电池总能量，KWh；为传动效率；为电动机及控制器效率0.9；为蓄电池的平均放电效率0.95。根据以上整车动力性能参数，并把计算所得的结果代入上式，便可得出动力蓄电池组大于3，为了减少单个电池的维修保养成本，我们采用4组48V120Ah的铅酸蓄电池，这样就可以满足本次设计的超微型电动四轮车的动力性要求。
2.2.2 电池参数的确定
根据整车主要技术参数的要求，以及前面确定的相关参数可以得出铅酸蓄电池的主要技术参数，见表2
表2 铅酸蓄电池主要技术参数
技术参数
参数值
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