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畢業(yè)論文題目：電動觀光車的行駛系及制動系設計

一、選題依據(jù)(簡述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、生產(chǎn)需求狀況， 說明選題目的、意義，列出主要參考文獻)

1.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

   早在1881年，人們就開始研究電動汽車。世界上第一輛電動汽，發(fā)明人為法國工程師古斯塔夫·特魯夫，這是一輛用鉛酸電池為動力的三輪車。到了1839年，蘇格蘭的羅伯特·安德森給四輪馬車裝上了電池和電動機，將其成功改造為世界上第一輛靠電力驅(qū)動的車輛[1].但是隨后內(nèi)燃機的出現(xiàn)以及內(nèi)燃機汽車技術的成熟，使得內(nèi)燃機汽車取代了電動汽車。從20世紀90年代開始，電動汽車重新成為世界性的研發(fā)熱點，世界上各大汽車公司都投入巨資開發(fā)自己的電動汽車，各國政府也紛紛出臺政策或制定計劃，以促進本國電動汽車的發(fā)展。

   (1)美國的電動汽車研發(fā)計劃 美國是汽車工業(yè)最發(fā)達的國家，汽車產(chǎn)量和保有量均位居世界前列，每年的石油消耗量和汽車污染物排放量也都居世界首位。為增強汽車制造業(yè)的競爭力，美國政府提出了著名的PNGV計劃和FreedomCAR計劃。其主要是為了開發(fā)出無污染、燃料能量轉換效率高、成本具有競爭力的電動汽車。

   (2)日本的電動汽車開發(fā)計劃 日本也是汽車生產(chǎn)大國，汽車保有量位居世界第二，而且日本的石油匱乏，石油幾乎全部依賴進口。因此，日本政府及日本各大汽車公司對電動汽車的開發(fā)也十分重視。日本的混合動力電動汽車技術處于世界領先地位。日本的電動汽車研發(fā)計劃主要有：低公害汽車開發(fā)普及行動計劃、JHFC示范工程、專項研究計劃等。

   (3)我國電動車研發(fā)計劃 我國也早已將電動汽車的研發(fā)以及電動汽車產(chǎn)業(yè)化列為重點項目，并制定了電動汽車發(fā)展規(guī)劃。比如說863計劃的EV、FCEV和HEV研發(fā)綱領和973計劃的電動汽車專項計劃。在國家科學技術部、國家高技術研究發(fā)展計劃中，設立了電動汽車重大專項，選擇新一代電動汽車技術作為我國汽車工業(yè)自主創(chuàng)新和科技創(chuàng)新的主攻方向，組織企業(yè)、高等院校和科研機構，以及政府部門、汽車企業(yè)、高等院校、科研院所四位一體的方式進行聯(lián)合攻關。

   然而，目前世界上關于純電動汽車的研究還不是很成熟，目前市場上比較常見的電動汽車主要還是以混合動力汽車為主，電動汽車還存在很多問題需要解決，比如充電時間過長、行駛里程過短等。因此產(chǎn)生了一種電動汽車的初級或過渡產(chǎn)品，就是電動觀光車。目前國內(nèi)外對電動觀光車的研究已經(jīng)相當成熟，2000年至今，蓄電池觀光車(輕型電動車)在中國獲得了較快發(fā)展，從無到有，到07、08年產(chǎn)銷量達到25000輛左右。企業(yè)的數(shù)量也從開始的一兩家，發(fā)展到多家。2003年國家實行行政許可制度以來，已領取制造許可證的企業(yè)超過60家[3].且大部分具有一定的研發(fā)能力，在國內(nèi)比較優(yōu)秀的電動觀光車生產(chǎn)廠家有瑪西爾電動車、沃森電動車、朗逸電動車等

2.生產(chǎn)需求狀況

   當今世界，石油、煤炭、天然氣三種傳統(tǒng)能源占全球能源消耗總量的90%以上，其中石油又占一半以上。然而，最新資料顯示，世界石油總儲量為1.15萬億桶僅夠人類再使用41年;天然氣總儲最為176萬億立方米，僅夠人類再使用63年;煤炭蘊藏總量1.0316萬億噸僅可使用230年。即使改用核能也是困難重重。已探明核原料鈾礦的儲量436萬噸，也僅可供開采72年。海水中的鈾、鋰等儲量豐富，可供人類使用上萬年，可是人類近期還沒有能力從海水中提煉出核原料來。由此可見，目前全世界最為依賴的能源--石油和天然氣，在2l世紀的上半葉即將趨于枯竭。據(jù)資料，1999年到2020年全球能源消費量將增加60%，其中，亞洲及南美洲的發(fā)展中國家每年增長4%，20年翻一番;發(fā)達國家每年增長1.3%.按能源種類分析，石油預計增長率為每年2.2%，20年增長59%，到那時石油仍然維持第一能源的地位，在全球能源總消費量中占40%以上的比例;天然氣將增長一倍，占能源消費總量的比例由目前的23%上升到28%;由于空氣污染和二氧化碳排放問題，煤炭消耗的比例從目前的22%降到20%;由于技術問題、經(jīng)濟成本問題，水能、風能、太陽能等綠色能源的使用占耗能總量的比例將會略有下降，核能將略有增長。換言之，在近二三十年里，核能和可再牛的風能、水能、太陽能遠遠無法替代石油、天然氣等礦物能，因此，人類對石油、天然氣的依賴將越來越嚴重，而它們的儲量是有限的，這種供需矛盾導致了全球范圍迫在眉睫的能源危機�？茖W家預測，2040年全球石油消費將達到最高峰，從2050年石油開始枯竭。這種供需矛盾的大勢導致石油價格不斷上漲。此外，各國為預防恐怖攻擊，正加強對能源生產(chǎn)、運輸?shù)谋Ｗo設施和防范力量，這些增加的投入最終必然反映在石油、天然氣等能源的價格上。更何況擁有全球2/3石油儲量的中東地區(qū)，一直處于政治動蕩或戰(zhàn)爭之中，在這些剴素的推波助瀾下，石油、天然氣價格一路飚升勢小可擋。在世界能源危機中，眾多石油、天然氣進口國的國民經(jīng)濟受到了沉重地打擊，保證能源供應的安全成了世界上許多國家(包括我國在內(nèi))的頭等大事之一[4].

   同時，目前世界上很多發(fā)展中國家還面臨著環(huán)境污染的問題。我國近幾年來這一問題尤為嚴重，霧霾現(xiàn)象日益嚴重，其影響范圍越來越大，區(qū)域性霧霾頻繁發(fā)生，區(qū)域整體環(huán)境質(zhì)量不斷惡化。霧霾污染已經(jīng)給氣候、環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展、公眾健康和生活方式等帶來了越來越多的負面影響，它已經(jīng)成為一個社會公共問題。霧霾已經(jīng)不是完全的自然現(xiàn)象，它主要和人類的社會經(jīng)濟活動密切相關。氣候變化綠皮書(2013)指出，霧霾形成的最根本原因是空氣中的污染物不斷積累[5]，其主要原因之一就是機動車尾氣的排放。汽車廢氣中的污染物有100多種，其中對人體危害最大的是一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、二氧化硫和碳微粒等。因此現(xiàn)有的以化石燃料為燃料的內(nèi)燃機汽車對空氣污染非常大。

   因此，電動觀光車作為電動汽車初級形式應運而生。電動觀光車具有很多優(yōu)點：

   (1)電動觀光車可以較好的解決汽車隊城市環(huán)境污染問題 電動汽車的電源本身不排放有害氣體。給蓄電池充電所用的電力可以來自對大氣造成污染的能源，如水能、核能、風能、地熱能、潮汐能等。即使使用煤發(fā)電，除二氧化硫及微粒外，其他排放物均比內(nèi)燃機汽車少，而且電廠大多建在遠離人口密集的城市，對居民損害較少。此外，電廠煤燃燒是固定集中排放，燃燒過程較易控制，有害物質(zhì)較易清楚。正因為如此，電動汽車也被稱為綠色汽車。

   (2)電動觀光車可以解決汽車對石油資源的依賴 電動汽車用車載電源有蓄電池、燃料電池、飛輪電池、太陽電池和車載發(fā)電機組等。蓄電池充電所需的電能可充分利用水能、核能、風能、地熱能、潮汐能、太陽能等豐富的能源轉化而來。也就是說，電動汽車可以不依賴于石油資源，所節(jié)省的大量石油可緩解依賴石油的化工原料日益匱乏的壓力。

   (3)電動觀光車可以節(jié)約大量能源 電動汽車用蓄電池可利用晚間富余的電力進行充電，從而避免大量富余電力的浪費，提高電網(wǎng)電能的利用率。電動汽車還可以在減速、制動、下坡時，將電機轉換為發(fā)電機，實現(xiàn)能量回饋，進一步提高能量的利用率[6].

   基于上述優(yōu)點，電動觀光車產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，2000年至今，電動觀光車在中國獲得了較快發(fā)展，從無到有，到07、08年產(chǎn)銷量達到25000輛左右。企業(yè)的數(shù)量也從開始的一兩家，發(fā)展到現(xiàn)在領取制造許可證的企業(yè)超過60家，近一兩年來，國家制定了許多鼓勵企業(yè)發(fā)展新能源汽車的扶持政策，這其中就包括電動觀光車研制，但從目前已出臺的政策看，如2007年11月，國務院頒布了《新能源汽車生產(chǎn)準入管理規(guī)則》、今年2月的《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃細則》，強調(diào)了對新能源汽車及車用電池組等關鍵技術的支持。

3.選題目的和意義

   此次選題主要是對電動觀光車的行駛系統(tǒng)和制動系統(tǒng)進行分析設計。電動觀光車的懸架系統(tǒng)與傳統(tǒng)燃油汽車懸架系統(tǒng)各部件大致相同，但國內(nèi)電動觀光車的研發(fā)還處于初級階段，大都是采用內(nèi)燃機汽車的車身和懸架系統(tǒng)。 因此電動觀光車與傳統(tǒng)汽車各系統(tǒng)有很大的質(zhì)量、幾何外形、安裝空間位置的差異，所以必須研制出一種適合電動汽車的懸架系統(tǒng)以及制動系統(tǒng)，來改善電動汽車的舒適程度和抗外界干擾的穩(wěn)定性能和制動性能[7].行駛系統(tǒng)包括車橋、車輪、懸架，其中車橋包括轉向驅(qū)動橋和從動支持橋。要進行分析設計的參數(shù)有很多，比如轉向驅(qū)動橋和從動支持橋的結構參數(shù)、輪胎的選型與轉向輪定位參數(shù)、懸架彈性元件、減震器、導向機構的參數(shù)尺寸與使用性能。制動系統(tǒng)包括制動裝置和制動控制裝置。制動器結構參數(shù)、制動器制動效能、制動器制動效能的恒定性、制動控制裝置的結構參數(shù)和可靠性、安全性等。

二、主要研究(設計)內(nèi)容、研究(設計)思路及工作方法或工作流程

1.課題主要研究內(nèi)容

   蓄電池觀光車與傳統(tǒng)汽車最大的區(qū)別在于動力輸出部分，用動力型電池、驅(qū)動電機代替了汽車的油箱、發(fā)動機。蓄電池觀光車一般有3大部分組成，包括電氣系統(tǒng)、底盤和車身。此處主要研究其中底盤部分的行駛系和制動系，其中行駛系起紐帶和承載的作用。主要包括車橋、車輪和懸架。制動系用于控制車速和停車。包括制動器和制動控制裝置。主要研究內(nèi)容有如下幾點：

⑴分析設計并校核車橋結構，包括轉向驅(qū)動橋和從動支持橋

⑵選用并校核合適的車輪型號

⑶分析設計并校核合適的懸架結構

⑷分析設計并校核合適的制動器類型與具體參數(shù)，包括行車制動裝置與駐車制動裝置

⑸分析設計并校核合適的制動控制裝置

2.研究思路

1. 仔細閱讀任務書，了解畢業(yè)設計的整體規(guī)劃和要求。

2. 根據(jù)任務書的要求，查閱相關資料，并整理，熟悉課題內(nèi)容，完成開題告。

3. 結構設計。即根據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)和使用要求選擇合適的各部件的結構類型。

4. 確定各結構類型的具體形式和參數(shù)。

5. 進行計算分析與校核。

6根據(jù)上面設計的具體參數(shù)，畫出部分零部件的圖紙。

6. 整理資料，編寫設計說明書。

7. 進行修改完善，準備并參加答辯

3.工作流程

1. 根據(jù)汽車理論，汽車設計，汽車構造研究電動觀光車的行駛系和制動系工作原理。

2. 計算行駛系和制動系的相關數(shù)據(jù)。

3. 進行運動和強度校核。

4. 根據(jù)相關數(shù)繪制CAD二維圖和三維圖。

5. 若校核不合格，則修改數(shù)據(jù)，再回到第二步，若校核合格，則完成設計

三、畢業(yè)設計(論文)工作進度安排

第1-3周：實習，調(diào)研，收集資料，熟悉課題內(nèi)容，完成開題報告。

第4-5周：完成制動系和行駛系的總體方案設計及性能參數(shù)計算。

第6-9周：完成固定鉗盤式制動器的結構設計和三維建模與裝配及中期答辯。

第10-11周：完成裝配總圖及主要零部件圖。

第12-13周：整理資料，編寫設計說明書。5月底前完成畢業(yè)設計主要工作。

第14-16周：進行修改完善，準備并參加答辯。

參考文獻

[1] 麻友良等。電動汽車概論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012:1-2

[2] 張正杰。蓄電池觀光車走向純電動汽車的障礙[J].第六屆全國輕型電動

車技術研討會，2007;

[3] 陳寶強。旅游觀光車現(xiàn)狀分析[J].第六屆全國輕型電動車技術會，2007;

[4] 懂守聰。從國際能源危機看建筑節(jié)能[J].建筑設計管理，2006;

[5] 姜丙毅等。霧霾治理的政府間合作機制[J].學術探索，2014;

[6] 麻友良等。電動汽車概論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012:6;

[7] 喬長勝等�；�于ADAMS/View微型旅游觀光電動汽車懸架仿真分析[J].機械工程師，2013;