超微型双轮毂电动四轮车设计
本课题选题为超微双轮毂电动四轮车设计。综合分析国内外电动汽车的发展情况，提出了用双轮毂驱动的新一代电动汽车。通过分析国内外相关领域的发展和研究现状，利用现代设计方法对整车进行总体设计。其中，总体设计工作包括整车布置设计，动力系统部件选择，主要尺寸和参数确定,并对其他关键部位，悬架系统、转向系统、制动系统等作了设计和计算。
关键词 电动汽车，轮毂电机，整车设计
目录
1 引言 1
1.1 轮毂式电动汽车的发展现状 1
1.1.1 国外现状 2
1.1.2 国内现状 2
1.2 轮毂电机驱动系统的特点 3
1.2.1轮毂电机特点分析 3
2 超微双轮毂电动四轮车设计技术指标和整体设计 3
2.1 技术指标 3
2.1.1 质量参数 3
2.1.2 动力性指标 4
2.2 主要尺寸和参数确定 4
2.2.1 外廓尺寸 4
2.3 轮毂电机的选择 5
2.3.1 轮毂电机结构形式 5
2.3.2 轮毂电机应用类型 6
2.3.3轮毂电机参数确定 6
2.4 蓄电池的选择 8
2.4.1 蓄电池的参数确定 9
2.5 悬架系统设计 10
2.5.1 前悬架设计 11
2.5.2 后悬架设计 13
2.6 转向系统设计 15
2.7 制动系统 16
结论与展望 19
致谢 20
参 考 文 献 21
1 引言
目前，由于全球能源危机的不断加深，大气污染、全球气温上升的危害 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
加剧，已经对社会经济的发展和人类自身生存构成了严重的威胁。随着汽车工业的飞速发展，给人们的生活质量带来巨大影响的同时，也给环境和人类的健康带来了巨大的压力。各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向。电动车作为新一代的交通工具，在节能减排、减少人类对传统能源的依赖方面具备传统汽车不可比拟的优势。
电动汽车用电能作为驱动能源，电能是一种二次能源是由其他能源转换来的。即使是火力发电对大气造成的污染也相对内燃汽车要小得多。同时，目前电能的产生方式比较丰富，包括太阳能发电、风力发电、潮汐发电、核能发电等，电能的获取过程中的环境污染比较小，成本也比较低。所以，将电能作为汽车动力源，不仅具有经济优势，而且能减轻交通运输对石油的依赖。
当今社会，“个人交通工具”这一概念已经悄然而生，这种承载单人出行的交通工具，应是便捷、小型、高效廉价，易操作保养的，常见的的自行车、摩托车、小轿车都属于这一范畴。但是，自行车速度慢，不适合现代人快节奏的生活，已经逐渐成为了一种休闲运动工具；电动自行车和摩托车虽然速度稍有增加，但是仍然避免不了日晒雨淋的困境，且载货能力有限；小轿车作为快捷的现代交通工具，正在逐步进入家庭，但是由于中国大部分家庭，以及部分特殊人群，如接送小孩的中老年人、上班距离较近的上班族、以及一些个体户，他们所需要的仅仅是能承载两个人或者适量货物的一个交通工具，使用高能耗的小轿车就有点大材小用了。
所以，社会的压力和市场的现实需求需要一辆类似于汽车而又有区别于汽车的交通工具出现，这就是本课题所要提出的新型电动车—超微双轮毂电动四轮车。
1.1 轮毂式电动汽车的发展现状
轮毂式电动车作为具有先进驱动技术的车型，正在获得前所未有的重视，国内外大型汽车公司以及相关研究机构在该领域进行了广泛深入的研究。美国UQM Technologies 公司、法国 TM 公司、日本普利斯通轮胎公司、日本丰田和本田汽车公司、德国 NASS Magnet 公司等都有轮毂电机研发与生产能力。
1.1.1 国外现状
美国通用汽车公司研制了 Autonomy 四轮驱动燃料电池概念车和 Sequel 四轮轮毂电动车。Sequel 由一台横向安装的三相 60轮毂电机驱动前轮，另外两台三相 25轮毂电机驱动后轮，使整车总功率达到 110，续航里程达到500，由于轮毂电机实时控制车轮转矩，提高了车辆的稳定性和牵引性能，且具有制动能量回收功能。
日本在轮毂电动车领域的研究处于世界先进水平。日本三菱公司研制了Lancer Evolution MIEV 四轮轮毂电动车，该装配了三菱公司最新的 S-AWC 超级全轮控制系统，无需布置减速箱也能够满足车辆起步、加速、爬坡的动力性需求。
1.1.2国内状况
我国自“十一五”以来，提出“节能和新能源汽车”战略，在研发电动汽车方面投入了大量的人力、物力和财力，并取得了一系列科研成果，开发出一批电动汽车整车产品。上海同济大学汽车学院研制了春晖系列轮毂电机独立驱动电动车，其中春晖三号是线控转向四轮独立驱动燃料电池汽车，其电驱动系统由四部800的轮毂电机、盘式制动器、双横臂悬架和轮胎组成。
此外，电动汽车新型的无线充电技术也让人眼前一亮。关于电动汽车无线充电技术，中国科学院电工研究所王丽芳介绍，目前充电设施主要是有线充电，它需要人工操作，属于插电式充电方式，接插触点可能发生打火而使得充电功率受限。而无线充电则不受此限制，还能拓展成行车充电模式，大大减小车载电池电量，安全方便，车开过去后，直接点击几个操作按钮即可。
尽管我国新能源汽车近期发展突飞猛进，但几万辆的产销量相对于国内2000多万辆的乘用车总量来讲，只能算是九牛一毛，与政府部门制定的发展目标也有很大差距。
可见，与国外知名汽车生产公司或研究机构相比，我国对于轮毂式电动汽车的研究稍有滞后，但随着近年来我国汽车产业的迅猛发展以及国家对于电动汽车产业的领导和支持，越来越多的学者关注该领域的研究工作，相信在未来的发展之路上中国汽车产业会取得一定的成果。
1.2 轮毂电机驱动系统的特点
1.2.1轮毂电机特点分析
电动汽车采用轮毂电机驱动技术后，驱动电机与能量源之间的功率传递采用软电缆传递，摆脱了传统机械传动的设计约束，由此带来很多优点。
(1)由于取消了离合器、变速器、传动轴、差速器等部件，传动系统得到减化，整车质量大大减轻，使汽车很好的实现了轻量化目标，使整车生产成本降低。
(2)由于去掉了机械传动部分，相对于保留机械传动系的电动车(采用单电机驱动)，其传动效率得到提高。
(3)由于电动轮与动力源之间采用软电缆连接，且占用空间很少，因此使电动汽车整车布置设计非常灵活，如有更多空间布置电池；容易实现汽车的低地板化；行李箱及乘客位置设计更灵活。
(4)电动轮驱动系统在布置上的灵活性，为汽车实现多轮及多轴驱动带来很大方便。
（3）对电动汽车的悬架、转向、制动系统进行研究分析。
2.1 技术指标
2.1.1质量参数
整车的质量参数包括超微双轮毂电动汽车的载重量和整车整备质量，载重量是以座位数表示的。所设计的电动汽车为两座，以最大载重为设计基础，以成年人平均体重75，预定最大载重量为150。
2.1.2动力性指标
1 引言 1
1.1 轮毂式电动汽车的发展现状 1
1.1.1 国外现状 2
1.1.2 国内现状 2
1.2 轮毂电机驱动系统的特点 3
1.2.1轮毂电机特点分析 3
2 超微双轮毂电动四轮车设计技术指标和整体设计 3
2.1 技术指标 3
2.1.1 质量参数 3
2.1.2 动力性指标 4
2.2 主要尺寸和参数确定 4
2.2.1 外廓尺寸 4
2.3 轮毂电机的选择 5
2.3.1 轮毂电机结构形式 5
2.3.2 轮毂电机应用类型 6
2.3.3轮毂电机参数确定 6
2.4 蓄电池的选择 8
2.4.1 蓄电池的参数确定 9
2.5 悬架系统设计 10
2.5.1 前悬架设计 11
2.5.2 后悬架设计 13
2.6 转向系统设计 15
2.7 制动系统 16
结论与展望 19
致谢 20
参 考 文 献 21
1 引言
目前，由于全球能源危机的不断加深，大气污染、全球气温上升的危害 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
加剧，已经对社会经济的发展和人类自身生存构成了严重的威胁。随着汽车工业的飞速发展，给人们的生活质量带来巨大影响的同时，也给环境和人类的健康带来了巨大的压力。各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向。电动车作为新一代的交通工具，在节能减排、减少人类对传统能源的依赖方面具备传统汽车不可比拟的优势。
电动汽车用电能作为驱动能源，电能是一种二次能源是由其他能源转换来的。即使是火力发电对大气造成的污染也相对内燃汽车要小得多。同时，目前电能的产生方式比较丰富，包括太阳能发电、风力发电、潮汐发电、核能发电等，电能的获取过程中的环境污染比较小，成本也比较低。所以，将电能作为汽车动力源，不仅具有经济优势，而且能减轻交通运输对石油的依赖。
当今社会，“个人交通工具”这一概念已经悄然而生，这种承载单人出行的交通工具，应是便捷、小型、高效廉价，易操作保养的，常见的的自行车、摩托车、小轿车都属于这一范畴。但是，自行车速度慢，不适合现代人快节奏的生活，已经逐渐成为了一种休闲运动工具；电动自行车和摩托车虽然速度稍有增加，但是仍然避免不了日晒雨淋的困境，且载货能力有限；小轿车作为快捷的现代交通工具，正在逐步进入家庭，但是由于中国大部分家庭，以及部分特殊人群，如接送小孩的中老年人、上班距离较近的上班族、以及一些个体户，他们所需要的仅仅是能承载两个人或者适量货物的一个交通工具，使用高能耗的小轿车就有点大材小用了。
所以，社会的压力和市场的现实需求需要一辆类似于汽车而又有区别于汽车的交通工具出现，这就是本课题所要提出的新型电动车—超微双轮毂电动四轮车。
1.1 轮毂式电动汽车的发展现状
轮毂式电动车作为具有先进驱动技术的车型，正在获得前所未有的重视，国内外大型汽车公司以及相关研究机构在该领域进行了广泛深入的研究。美国UQM Technologies 公司、法国 TM 公司、日本普利斯通轮胎公司、日本丰田和本田汽车公司、德国 NASS Magnet 公司等都有轮毂电机研发与生产能力。
1.1.1 国外现状
美国通用汽车公司研制了 Autonomy 四轮驱动燃料电池概念车和 Sequel 四轮轮毂电动车。Sequel 由一台横向安装的三相 60轮毂电机驱动前轮，另外两台三相 25轮毂电机驱动后轮，使整车总功率达到 110，续航里程达到500，由于轮毂电机实时控制车轮转矩，提高了车辆的稳定性和牵引性能，且具有制动能量回收功能。
日本在轮毂电动车领域的研究处于世界先进水平。日本三菱公司研制了Lancer Evolution MIEV 四轮轮毂电动车，该装配了三菱公司最新的 S-AWC 超级全轮控制系统，无需布置减速箱也能够满足车辆起步、加速、爬坡的动力性需求。
1.1.2国内状况
我国自“十一五”以来，提出“节能和新能源汽车”战略，在研发电动汽车方面投入了大量的人力、物力和财力，并取得了一系列科研成果，开发出一批电动汽车整车产品。上海同济大学汽车学院研制了春晖系列轮毂电机独立驱动电动车，其中春晖三号是线控转向四轮独立驱动燃料电池汽车，其电驱动系统由四部800的轮毂电机、盘式制动器、双横臂悬架和轮胎组成。
此外，电动汽车新型的无线充电技术也让人眼前一亮。关于电动汽车无线充电技术，中国科学院电工研究所王丽芳介绍，目前充电设施主要是有线充电，它需要人工操作，属于插电式充电方式，接插触点可能发生打火而使得充电功率受限。而无线充电则不受此限制，还能拓展成行车充电模式，大大减小车载电池电量，安全方便，车开过去后，直接点击几个操作按钮即可。
尽管我国新能源汽车近期发展突飞猛进，但几万辆的产销量相对于国内2000多万辆的乘用车总量来讲，只能算是九牛一毛，与政府部门制定的发展目标也有很大差距。
可见，与国外知名汽车生产公司或研究机构相比，我国对于轮毂式电动汽车的研究稍有滞后，但随着近年来我国汽车产业的迅猛发展以及国家对于电动汽车产业的领导和支持，越来越多的学者关注该领域的研究工作，相信在未来的发展之路上中国汽车产业会取得一定的成果。
1.2 轮毂电机驱动系统的特点
1.2.1轮毂电机特点分析
电动汽车采用轮毂电机驱动技术后，驱动电机与能量源之间的功率传递采用软电缆传递，摆脱了传统机械传动的设计约束，由此带来很多优点。
(1)由于取消了离合器、变速器、传动轴、差速器等部件，传动系统得到减化，整车质量大大减轻，使汽车很好的实现了轻量化目标，使整车生产成本降低。
(2)由于去掉了机械传动部分，相对于保留机械传动系的电动车(采用单电机驱动)，其传动效率得到提高。
(3)由于电动轮与动力源之间采用软电缆连接，且占用空间很少，因此使电动汽车整车布置设计非常灵活，如有更多空间布置电池；容易实现汽车的低地板化；行李箱及乘客位置设计更灵活。
(4)电动轮驱动系统在布置上的灵活性，为汽车实现多轮及多轴驱动带来很大方便。
（3）对电动汽车的悬架、转向、制动系统进行研究分析。
2.1 技术指标
2.1.1质量参数
整车的质量参数包括超微双轮毂电动汽车的载重量和整车整备质量，载重量是以座位数表示的。所设计的电动汽车为两座，以最大载重为设计基础，以成年人平均体重75，预定最大载重量为150。
2.1.2动力性指标
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