低速电动汽车整车设计说明书样本.doc

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。低速电动汽车整车设计摘 要 作为新能源汽车行业产业化的突破口, 纯电动汽车耗电量少、 车身重量轻, 舒适安全、 节能环保, 具有较高性价比, 深受使用公共交通汽车的消费者以及私营企业作为班车的青睐。近几年, 中国掀起了电动汽车研发的热潮, 各地的院校、 汽研所相继研制开发了微型纯电动电动轿车、 大型电动客车、 微型厢式纯电动电动车等。本文主要研讨中低速纯电动汽车的整车动力匹配计算, 利用用汽车理论的相关知识, 选择一种可行的中低速纯电动汽车的动力匹配方案,进行动力系统主要参数设计与计算; 在得到计算结果后, 选择现有符合设计要求的电机; 用软件建立电机三维模型, 并实现装配仿真; 最后依据整车装配需求进行整车车架结构设计; 由于续航里程问题成为制约现有电动汽车发展的严重障碍, 本设计采用换电模式解决这一问题, 实现快速更换电池, 进而达到不间断行驶目的。关键词: 电动汽车, 动力匹配, 三维建模, 车架设计Battery Electric Vehicle Power-train System Parameters Matching and Performance AnalysisABSTRACTAs a breakthrough for the development of new energy automotive industry industrialization, pure electric vehicle power consumption, light weight, less comfortable safety, energy conservation, environmental protection, high cost performance, favored by consumers to use public transport cars and the favour of private enterprise as a bus.In recent years, our country raised a hot wave of the electric car research and development, universities, around the bari successively developed micro electric electric cars, large electric passenger cars, mini van, pure electric vehicles, etc.This article main discussion in low-speed all-electric vehicle dynamic matching calculation, using the theory of using a car related knowledge, choose a feasible pure electric vehicles at low speed in the dynamic matching scheme, main parameter design and calculation for power system; After the calculation results, the select an existing comply with the design requirements of motor; The motor 3 d model, set up by using the software and assembly simulation; Finally on the basis of vehicle assembly requirements in terms of the vehicle frame structure design; Due to range issues become a serious obstacle restricting the development of electric vehicles, the design adopts in electric mode to solve this problem, achieve rapid replacement battery, thus achieve uninterrupted driving.KEY WORDS:Electric vehicles, Power matching, 3 d modeling, The frame design引 言自从汽车诞生以来, 轮子上的生活极大的方便了人们的生活, 然而与之相伴的环境和能源问题日益严峻, 传统燃油汽车环境污染严重, 能源消耗大, 引起人们越来越多的关注与担忧。为此人们提出了新能源汽车的概念, 由此电动汽车应运而生, 电动汽车具有节能、 环保的优势, 可有效缓解能源资源紧张、 大气污染严重等问题。电动汽车是以电池或超级电容为动力源, 全部或部分由电机驱动的汽车。按照当前技术状态和车辆驱动原理, 电动汽车主要分为混合动力汽车、 纯电动汽车和燃料电池汽车3种类型, 另外, 在混合动力汽车的基础上出现了可外接充电的混合动力汽车, 本文主要研究的是中低速纯电动汽车。中低速纯电动汽车主要是指行驶速度在50km/h以下的完全由电池-电机系统驱动的新能源汽车, 由于中低速纯电动汽车主要行驶在城市道路上, 行驶速度慢, 路况好, 因此相对于其它电动车而言具结构更为简单、 体积更小, 技术要求相对较低, 是以中低速纯电动汽车的研究作为本次毕业设计研究内容比较理想。本次毕业设计研究的主要内容包括: 电动汽车发展的背景以及意义, 纯电动汽车各个系统的组成, 纯电动汽车的动力匹配的设计与计算, 底盘以及车架的设计, 最后根据设计计算内容, 以及参考现有车型运用CATIA进行三维建模以及装配。经过本次毕业设计, 有效的将课本上的的知识与实际相结合, 本文涉及catia软件建立纯电动汽车的三维模型及装配模型, 便于优化整车相关参数, 改进设计, 相对动力系统参数的传统设计方法, 更加直观, 明朗, 能够有效的将计算实物化, 让人真是的看到”实物”, 且在三维画图, 以及装配过程中, 受到启发, 效率大大提高。目录第1章 绪 论31.1 电动汽车研发的背景31.2 电动汽车的结构和特点31.3 关键技术31.4 本文研究的主要内容4第2章 电动汽车系统的组成52.1 电动汽车的基本组成部分52.2 本章小结7第3章 参数计算与设计93.1 概述93.2 传动比的确定123.3 电机的参数设计133.3.1 电动机的功率确定143.3.2 电动机最大输出转矩计算153.3.3 电动机额定转矩计算153.3.4 电动机加速性能计算163.4 电池参数的确定18本章小结21第4章 整车三维模型的建立224.1 CATIA简介224.2 对电池模型的建立224.3 对整车模型的建立264.3.1 车架模型的建立274.3.2 制动、 车桥、 悬架、 转向系统三维模型的建立284.4 装配设计304.5本章小结31结 论32谢 辞34参考文献35第1章 绪 论1.1 电动汽车研发的背景因为节能环保电动汽车顺应了世界发展主题, 因此, 代表了先进的生产力发展方向, 受到了世界各个国家的关注, 并成为各个国家研究和发展的重点。 中国电动汽车的研发全面启动以来, 发展电动汽车给中国民族汽车产业带来了难得的机遇, 因此, 电动汽车被国家列为重大专项, 电动汽车的研究和应用得到了飞速的发展。据悉 小型电动汽车凭借精准的定位、 较低的价格、 小巧的的车身设计和环保性能, 迅速获得了消费者的认可, 连续刷新国内新能源汽车单日销量纪录, 位列纯电动汽车市场前三甲。1.2 电动汽车的结构和特点本次毕业设计的中低速纯电动汽车主要由: 电池、 车架、 车桥、 前后悬架、 制动、 转向以及动力匹配设计计算组成, 车桥、 前后悬架、 制动、 转向有本小组其它成员完成, 本文主要进行电池、 车架的设计, 以及进行动力匹配设计计算。本设计主要控制流程如图1-1所示。1.3 关键技术纯电动汽车动力匹配首先要考虑: 中低速纯电动汽车行驶速度一般低于50km/h, 故能够去掉传动比小于1的挡位以及爬坡挡。然后在根据电动机的转矩来确定电动汽车的驱动力, 然后根据车速以及电机转速计算得出传动比。图1-1电动汽车的控制流程图 1.4 本文研究的主要内容1了解中低速纯电动汽车的发展背景和概况, 明确本文研究的目的和意义; 2进行动力匹配设计计算; 3经过动力匹配计算, 选择一款现有的符合要求的驱动电机, 病并建立其仿真模型; 4, 对换电模式的电动汽车进行底盘以及车架进行设计; 5利用catia软件进行三维建模、 装配。第2章 电动汽车系统的组成2.1 电动汽车的基本组成部分电动汽车的发展已有很多年历史了。显然, 电动车辆和传统车辆最显著的区别就在于动力源装置的不同, 电动汽车使用电池-电机系统, 取代了汽车采用的汽油机、 柴油机。电动汽车主要由以下几个部分组成: 1.电池管理系统对动力电池电池组的管理包括: 控制动力电池组的充电与放。对动力电池组的维护系统的建立, 保证纯电动汽车的正常运行。然而由于充放电性能对中低速纯电动汽车动力电池的各项性能有着非常重要的影响, 一般常见的充电装置有地面充电器、 接触式充电器、 车载充电器等。2.车载电源在当前现有的中低速纯电动汽车上, 车载动力源一般都是以各式各样的蓄电池, 利用周期性的充电来补充能源。当前, 电动汽车用电池的发展已经经过了三代。第一代电动汽车用电池是铅酸电池。第二代的高能锂电池电池或者镍氢电池。锂电池电池的比能量和比功率都要比铅酸电池高出很多, 提高了电动汽车的续航是形式驶里程和动力性。然而第二代动力电池现在依然是电能-化学能-电能的化学反应过程中储存和供给电能, 各种电池对充电技术还都有这不同的要求。而且第二代电池同时也会出现老化, 丧失充放电能力, 造成污染。这又增加了电动汽车的使用成本。第三代电池燃料的电池, 燃料电池是直接将燃料中的化学能转化成电能, 有很高的能量转变率, 比功率和比能量高。同时能够有效地控制燃料电池的反应过程, 因此电动汽车用电池来说燃料电池是比较理想的。以上的各种电池都有自己的优缺点, 可是综合相关技术的成本以及现有技术条件, 本文讨论的对象是使用铅酸电池作为动力源的电动汽车。3.驱动电动机和驱动系统驱动电机是电动汽车的动力装置, 这是电动汽车和传统汽车最大的区别。现代的纯电动汽车使用的一般是永磁电动机或者是开关磁阻电机。电动汽车的驱动系统由驱动电机和驱动系统共同组成, 可是因为电动汽车结构形式的不同, 采用了不同的驱动系统。电动汽车的驱动系统有电动轮方案和差速半轴方案两种方案。如图2-1所示。图2-1差速半轴方案电动轮方案是采用多电机, 将整个电机装配在车轮上。差速半轴方案是采用单电机系统, 动力方案和传统汽车一样, 由电动机输出扭矩, 经过变速装置传输到差速器上, 差速器再经过半轴传输到轮上。如图2-2所示。图2-2电动轮方案4.控制技术中低速纯电动汽车的控制系统主要是对于动力电池组的管理和对电动机的控制, 随着车辆行驶工况变化而引起的电动机输出功率、 转矩和转速的变化, 一般采用电压表、 电流表、 温度表电、 转速表和功率表等仪表来显示。特别是动力电池组剩余续驶里程还有剩余电量的显示有着非常重要的意义。由于中低速纯电动汽车的高度电气化, 因此有更好的条件实现机电一体化和采用自动化的控制系统和管理系统, 在电动汽车上现代控制理论得到了广泛的应用。现代内燃机汽车的一些先进的电子设备都能够在电动汽车上使用。5.安全保护系统本文的电动汽车的动力电池组是48v的直流电, 人身触电时会造成危险。因此必须设置安全保护系统, 确保安全驾驶。另外如果在电气系统发生故障时能够自动的控制电动汽车不能启动等, 避免事故的发生。6.车身及底盘电动车已经有各种车型, 包括电动客车、 电动货车、 电动轿车及其它改装的电动车辆。有的豪华大气, 有的却简单实用, 而且更加轻盈美观。2.2 本章小结本章详细讨论了电动汽车的各个组成部分的构成, 以及整个系统的整合。电动汽车主要由5部分组成, 即为车身、 电池、 悬架、 转向、 制动。本章对于电动汽车5大系统进行了阐述, 对于电动汽车的设计研发, 有一定的综合指导作用。第3章 参数计算与设计3.1 概述纯电动汽车在行驶时, 电池为电机运行提供了能量, 电机输出的动力经过传动系统到达车轮。因此在计算纯电动汽车行驶要求的性能时应该针对全部的行驶工况。从分析电动汽车行驶时的受力情况出发, 建立正确的行驶方程式, 这是分析电动汽车行驶性能的基础。驱动系统输出的动力特性和车辆的动力性能有直接的关系。驱动系统的输出的动力应该满足车辆的动力性能要求。电动汽车在进行动力匹配的时候, 首先应该建立电动汽车的行驶动力学模型, 对电动汽车行驶过程中力与功率的平衡进行分析。车辆行驶过程中力的平衡关系如图3-1。根据力的平衡关系, 汽车的行驶受力方程式为: (3-1)式中: Ft驱动力, N; F行驶阻力之和,N。图3-1 汽车行驶过程中受力示意图车辆行驶的驱动力是路面作用在车辆驱动轮上的摩擦力, 电动汽车的电动机输出轴输出转矩, 经过车辆传动系传递到驱动轮的驱动力矩为T, 使驱动轮与地面之间产生相互作用的摩擦力, 车轮与地面作用一圆周力F。同时, 地面对驱动轮产生反作用力为Ft。这两个力大小相等方向相反, 地面对驱动轮产生的反作用力Ft与驱动轮前进方向一致, 是推动汽车前进的外力, 这个反作用力就是驱动汽车行驶的外力, 即驱动力。它不但与车辆驱动系统提供的牵引力有关, 而且与路面和车轮之间的接触状态有关。其数值为: (3-2) 式中: Tt作用在驱动轮上的转矩,N.m; r车轮半径,mm。传统内燃机汽车中, Tt是由发动机产生的转矩, 由于电动汽车采用电动机驱动, 因此在电动汽车中Tt是由电动机输出的转矩经过传动系传递到车轮上的。令传动系总传动比为i, 传动系统的机械效率为t。驱动电动机的输出转矩为Ttq, 则有: (3-3) 因此汽车的驱动力为: (3-4)汽车在水平道路上等速行驶时, 必须克服来自地面的滚动阻力和来自空气的空气阻力。当汽车在坡道上上坡行驶时, 还必须克服坡度阻力。汽车加速行驶时还需要克服加速阻力。因此汽车行驶过程中的总阻力为: (3-5)式中: Fw空气阻力,N; Ff滚动阻力, N; Fi坡度阻力,N; Fj加速阻力,N。其中, 滚动阻力Ff能够等效的表示为 (3-6)式中: W作用于车辆上的法向载荷; 滚动阻力系数, 行驶车速以及轮胎的材料、 结构、 气压等有关与路面种类。研究中滚动阻力系数, 按经验公式取0.001。(2) 空气阻力: (3-7)式中: 空气阻力系数; 迎风面积, 即车辆行驶方向的投影面积, ; 空气密度, 1.293kg/m3; 相对速度, 在无风时即车辆的行驶速度, 。在无风条件下汽车的运动, 即为汽车的行驶速度ua。如ua以kmh计, A以m2计, 则空气阻力(N)为: (3-8) (3) 坡度阻力: (3-9)式中: 坡度, 一般道路的坡度均较小, 此时sin=tan=i。(4) 加速阻力: (3-10)式中: 车辆旋转质量换算系数; m车辆质量, kg; 行驶加速度。因此, 汽车行驶阻力为: (3-11)车辆行驶时, 不但驱动力和行驶阻力相互平衡, 电动机功率和车辆行驶阻力功率也总是平衡的。即: 在车辆行驶的每一时刻, 电动机发出的功率Pe和机械传动损失的功率与全部运动阻力所消耗的功率之和相等。在纯电动汽车中, Pe为电动机的输出功率。车辆运动阻力所消耗的功率有空气阻力功率Pw,滚动阻力功率Pf, 加速阻力功率Pj以坡度阻力功率Pi及。即: (3-12)根据以上的推导, 可得车辆行驶过程中的平衡方程如下: (3-13) (3-14)式中: Pe电动机输出功率, kW; n电动机输出转速, r/min。传动系主要参考设计参数以及动力性要求如下表3-1、 表3-2所示。表3-1 传动系参考设计参数传动系部件设计参数设计值电池组额定电压/V额定放电容量/Ah48200其它迎风面积A/m2空气阻力系数CD车轮滚动半径r/m1.80.40.238表3-2 动力性要求最高车速50 km/h加速性能 040m/h小于10S爬坡度不小于3%3.2 传动比的确定首先, 我们比照参考车型, 选定某型电动汽车的固定减速比为4.1。现在先进行减速比的可行性验证。传动比的选择首先应满足车辆最高车速的要求, 由最高车速vmax与电机的最大转速nmax确定传动比的上限。 (3-15)其中, 类比其它车型, 我们确定最大转速nmax=2800。设计参数, 可得车轮半径r=0.238m,vmax=50km/h, 则: (3-16)(2) 由电机的最大转速对应的最大输出转矩Tmax, 和最高车速对应的行驶阻力Fmax确定速比的下限。 (3-17)其中: f=0.01, r=0.238m, 则 (3-18)综合市面上的电动机参数, 参考现有车型的选择的电动机, 我们选择最大转速时转矩Tmax=7.5Nm作为参考值, 则: (3-19)(3) 由电机最大输出转矩Tmax和最大爬坡度对应的行驶阻力Famax确定。 (3-20)其中, Famax=mgcosf+mgsin =8009.80.960.012+8009.80.28=2285.5 N, r=0.238m。综合市面上的电动机参数, 参考现有车型的选择的电动机, 取Tmax=80 Nm作为参考值, 则: (3-21)为了满足上述要求, 故本文确定减速器的减速比为4.1, 电动机的转矩也能满足要求。3.3 电机的参数设计电动机的功率必须满足或者大于电动汽车的最高车速的功率要求, 以保证电动汽车在良好路面情况下, 能够获得较高的行驶车速。加速性能和爬坡度: 电动机的功率越大, 电动汽车的后备功率就越多, 从而其加速性能和爬坡度就会越好, 但过多的后备功率导致电动机的质量和体积增加, 而且由于电动机不能经常工作在额定功率附近, 增加电动汽车不必要的能量消耗, 效率下降。确定驱动电机参数的依据主要是: 1) 动力系统的额定功率必须满足车辆以最高车速行驶; 2) 动力系统必须满足车辆加速性的要求; 3) 动力系统必须满足车辆以最大爬坡度要求; 4) 动力系统必须满足车辆以额定转矩在额定车速行驶的要求; 5) 根据汽车的动力性指标选择最适合的驱动电机。3.3.1 电动机的功率确定(1) 根据最高车速计算电动机功率在计算最高车速匀速行驶功率时忽略加速阻力功率与坡度阻力功率: (3-22)满载时: G=8009.8N, f=0.012, ua=50km/h, CD=0.4, A=1.8m2, =0.9, ( 此时电机转速为2800r/min) (3-23)( 2) 根据最大爬坡度计算电动机功率: 在计算最大爬坡度行驶功率时时忽略加速阻力功率与空气阻力功率。 (3-24)满载时:G=8009.8N, f=0.012, i=0.28, =0.9, ua=10km/h (3-25)电动机的功率应能够满足根据以上计算得到的功率, 即p7.1kw,由于动力电机允许存在过载现象, 且过载系数一般为3-5, 因此本次设计选取电机功率为P=4KW。3.3.2 电动机最大输出转矩计算根据电动汽车的最大爬坡度要求, 可得电动汽车需求的最大转矩。 (3-26)由公式( 3-26) 可知, 在电动汽车进行慢速匀速爬坡时, 加速阻力F以及空气阻力Fwj能够忽略。因此 (3-27)其中, Ff=mgfsin; Fi=mgcos, 因此: (3-28)代入ig=1, i0=4.1, =0.9, m=800kg, g=9.8m/s2, f=0.012, =tan-1( 0.28) =16。综上可得: (3-29)3.3.3 电动机额定转矩计算当电动汽车以额定车速在平地上匀速行驶时, 电动机输出的转矩即为额定转矩。本文涉及的某型电动汽车的常规车速为22km/h, 因此有: (3-30)电动汽车在以常规车速( 22km/h) 的速度行驶时, 阻力扭矩为7.13Nm。 (3-31)依据公式( 3-31) , 代入P=4kW, n=1500r/min可得, 额定转矩T=25.5Nm。额定转矩大于额定转速下的阻力扭矩, 电动汽车满足车辆行驶条件。阻力矩, Nm速度,km/h图3-2 平定匀速情况下, 阻力矩和车速关系图3.3.4 电动机加速性能计算在水平良好路面上, 车辆的行驶加速度表示式为: (3-32)式中: Ft辆行驶驱动力。 (3-33)式中: i0主减速器传动比; ig变速器传动比; Ttq电机额定转矩,N/M; r车轮半径,mm; 转动质量换算系数; Fw车辆行驶的空气阻力, N,; Ff车辆行驶滚动阻力 ,N, M总质量,kg; 传动机构效率, 包括变速器、 传动轴和主减速器。则, 电动汽车从起步加速到速度为U的加速时间为: (3-34)选取峰值Ttq为147.41Nm, 要求速度由0加到40km/h , =1.1, M=800kg, ig=1, i0=4.1, =0.9, f=0.012, r=0.238m, CD=0.4, A=1.8m2。代入上式得: (3-35)速度,km/h加速度, m/s2图3-3 加速情况下最大扭矩平地加速度与速度关系图因此, 选择最大转矩为147.41Nm的电机, 能够满足速度u由040km/h的时间为10s。综上所述, 本文所选用的无刷直流电动机应为: 额定功率4Kw, 最大功率12, 能够满足功率要求。电动机的额定转速是1500 r/min, 最大转速是2800 r/min , 电压为48v。最大转速时的转矩为25.5 Nm,采用的最大转矩150 Nm, 参照其它电机, 我们获得电机的参数如表3-3。结合电机参数表, 故选择某型电机作为该型电动汽车的动力源。表3-3 电机性能参数电机参数数值 峰值转矩, Nm 150 额定转矩, Nm 25.5 额定功率, kw 4 额定电压, V 48 最大转速, rpm 28003.4 电池参数的确定结合确定的电机参数, 参考市面上已有的动力电池, 我们选定某型号的铅酸电池作为我们的动力源。该型电池部分参数如表3-4。表3-4 电池参数标称容量200Ah工作电压充电8.05V放电6V循环寿命( 80DOD%) 600次(70DOD%)700次适应环境充电-2560放电-2560自放电率( 月) 3%单体电池重量35kg500g单体电池内阻1.7mohm图3-4 该型电池的充电曲线( 来自于该型电池说明书) 图3-5 该型电池的放电曲线( 来自于该型电池说明书) 铅酸动力电池其输出电压可用式( 3-36) 表示。 (3-36)式中:-电池放电时的端电压,V; -电池的开路电压,V; -电池的内阻,; -电池的放电电流,A。电池输出功率P、 放电效率 与放电电流关系如图3-6 所示。 图3-6 电池功率、 效率与放电电流的关系从图3-6( a) 中能够看出, 随着放电电流增大, 电池的效率逐渐减少。因此为了提高蓄电池效率, 让她尽量工作在高效区域, 电动机的工作电流要尽量小。根据铅酸动力电池输出电压公式和图3-6( b) , 在一定的工作范围内, 经过提高工作电压U 的方法能够减小电流, 提高功率。电动汽车所用的电动机最理想理想输出特性是在低转速时提供出恒定的大扭矩, 而在高转速时提供恒定的较大功率。电池组容量的选择主要考虑输出能量和最大输出功率, 以保证电动汽车的动力性和续驶里程。本车动力系统采用铅酸动力电池作为其主要动力源, 由于新型设计和先进生产工艺日新月异不断地出现, 使的铅酸蓄电池的性能指标向USABC性能指标不断的接近。铅酸动力电池高温、 低温性能好, 具有良好的大电流输出性能, 能量效率高, 并回收制动能量。从最大功率角度选择蓄电池数目n: ( 3-37) ( 3-38) 式中: n-电池数目, -蓄电池的最大输出功率,Kw; -电动机的最大功率,Kw; e-电动机工作效率; cc-电动机控制器工作效率。计算得 由续驶里程选择蓄电池数目n: ( 3-39) 式中: Cr-蓄电池的额定容量, A.h; L-汽车续驶里程,Km; V1-单块蓄电池电压,v; n-蓄电池的数目; ; ; ; Pb-蓄电池组输出功率, 为工作效率。计算得 取单体电池组的数目为8个, 每个单体电池组的电压为6 V; 电池容量200 Ah。故母线电压48V。本章小结本章经过掌握的相关资料, 经过计算电动汽车传动系统的相关参数。固定传动比为4.1, 电机额定功率4kW, 最大功率12kW, 能够满足功率要求。电动机的最大转速是2800r/min, 额定转速是1500r/min。采用的额定转矩为25.5 Nm, 最大转矩150Nm, 最大转速时的最大转矩为10Nm, 额定电压48V。经过初步的计算, 其加速性和最大爬坡度能够满足需要。我们经过对市场上电机性能参数的掌握, 我们选择了某型电机作为某型电动汽车的驱动电机。而经过对电池的考察, 我们选择了某型铅酸电池作为电动汽车的车载动力电池, 其标称容量达到了200Ah。第4章 整车三维模型的建立在本次毕业设计中, 三维建模我主要是运用catia来完成的, 其中包括车架模型的建立, 电池模型的建立, 电池箱以及电池组模型的建立, 还有整车模型的装配, 在本章中将主要对这些主要部分的三维造型过程进行说明。4.1 CATIA简介CATIA是法国达索公司研发的。是一款强大的三维制图软件, 同时具有动态仿真, 装配, 曲面制作, 二维制图等功能, 本次设计, 主要运用其三维制图模块, 以及装配模块4.2 对电池模型的建立中低速纯电动汽车以它是十分明显的据正确优势迅速的走入人们的生活, 节能环保, 价格低廉, 轻巧方便, 灵活简单几乎成成了中低速纯电动汽车的代名词, 然而从客观的角度来说中低速电动汽车的劣势也是十分明显的, 电池过重, 比能量小, 续航里程短等等, 特别是其续航里程成为制约其发展的最大障碍, 为了解决这一关键问题, 本文采用换电模式来解决, 其原理就如传统汽车加油一样, 将电动汽车的能量源-电池改为可更换的, 当电池没电的时候, 就如汽车加油一样, 就近更换整个车在电池, 具体做法就是将所有车载电池做成一能够方便更换的电池组, 当电池没电的时候将整个电池组更换下来, 具体操作如下根据选用电池的外形尺寸-245*190*310, 电池外形图如图4-1: 图4-1 电池外形使用catia进行三维建模建模过程如图4-2所示。图4-2 电池建模过程图电池模型建立好之后, 然后经过拉伸以及阵列工具进行电池箱的建模, 如图4-3所示。图4-3 电池箱模型最后, 经过装配阵列以及奇特约束命令完整整个电池组的三维造型如图4-4: 图4-4 电池组装配模型及过程所有电池均装在电池箱中, 在电池箱的底面装有滑轮, 与车架上的滑道相对应, 由此使整个电池组达到方便更换的目的, 与此同时, 在滑道上设置锁止挡板, 在车架上安装简易的锁止挡片以防止整个电池组的滑动, 具体做法如图4-5 图 4-6图4-5档片模型绿色的是一个能够随轴摆动的挡片, 当更换电池组的时候将挡片放下去, 更换电池, 当电池更换好之后, 用红色的销将挡片锁死起到固定作用。图4-6 挡板挡板简单造型如图4-6, 当电池组到达挡板时候会被阻止固定4.3 对整车模型的建立首先, 要对整车进行建模。我们选择的是差速半轴方案, 模型上类似于传统汽车。模型由电池、 电机、 减速器、 差速器、 车轴、 制动器、 及车架等组成。在对每个模块进行具体的参数计算之后, 使用catia进行三维建模。整体建模思路如图4-7: 图4-7 建模框图4.3.1 车架模型的建立车架模型的建立首先要了解车架的基本构造, 以及对于整个车架的基本数据性要求, 本次设计主要参照某电动汽车车架地盘进行设计, 该电动车车架底盘实物如图4-8 图4-8某电动汽车车架实物图要建立整个车架模型, 首先建立底盘大梁的模型, 经过肋工具完成底盘大梁的建模如图4-9: 图4-9 底盘大梁模型图然后建立各个横梁以及车架模型, 最后进行总装, 装配完成后如图4-10: 图4-10 车架底盘装配模型图4.3.2 制动、 车桥、 悬架、 转向系统三维模型的建立 该四个模型的建立有本小组其它成员建立, 制动、 车桥、 悬架和转向系统模型分别如图4-11至图4-14: 图4-12 后桥模型图4-11 制动系统总成模型图4-13 前悬架系统总成模型图4-14 转向系统总成模型4.4 装配设计当整车的各个部件建模按成后就需要进行征程的装配设计了, 由于本设计各部件经过准确的设计计算后, 均会有与之前预留空间位置有差异, 因此在进行装配设计时, 车架是各部件的连接位置有的需要进行轻微的改动, 最后经过本小组成员的共同努力, 以及参照现有的大阳电动车车型。经过catia装配模块进行整车装配如图4-15: 图4-15 整车装配设计图4.5本章小结本章初步介绍了catia软件, 而且介绍了在catia软件中的建立三维模型过程