569 大學(xué)生方程式純電動(dòng)賽車(chē)（總體設(shè)計(jì)）

569 大學(xué)生方程式純電動(dòng)賽車(chē)（總體設(shè)計(jì)）,569,大學(xué)生方程式純電動(dòng)賽車(chē)（總體設(shè)計(jì)）,大學(xué)生,方程式,電動(dòng),賽車(chē),總體,整體,設(shè)計(jì) 大學(xué)生方程式純電動(dòng)賽車(chē)（總體設(shè)計(jì)） 摘 要 本文詳細(xì)介紹了本次設(shè)計(jì)的方法及指導(dǎo)思想，本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是大學(xué)生方程式純電動(dòng)賽車(chē)的設(shè)計(jì)。純電動(dòng)汽車(chē)是指以車(chē)載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車(chē)輛。由于對(duì)環(huán)境影響相對(duì)傳統(tǒng)汽車(chē)較小，其前景被廣泛看好，但當(dāng)前技術(shù)尚不成熟。隨著計(jì)算機(jī)和電子產(chǎn)品繼續(xù)開(kāi)放級(jí)騎，電動(dòng)車(chē)技術(shù)已經(jīng)成熟和完善，使駕駛變得更安全，方便，靈活，舒適?，F(xiàn)在，從普通消費(fèi)者從很遠(yuǎn)的電動(dòng)車(chē)，只有在少數(shù)人匆忙它時(shí)髦。電力汽車(chē)可以真正傳統(tǒng)燃料汽車(chē)在未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)的汽車(chē)市場(chǎng)，最終會(huì)和智能汽車(chē)的電動(dòng)汽車(chē)代替。這只是時(shí)間問(wèn)題。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我是從電動(dòng)機(jī)和電池的選擇入手，為了使汽車(chē)獲的最高行駛速度,經(jīng)過(guò)計(jì)算選擇了電機(jī)和電池。在選好電機(jī)和電池后，和設(shè)計(jì)燃油汽車(chē)的底盤(pán)一樣，并同時(shí)綜合電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)汽車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)，行駛系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行一一分析和布置。在這為純電動(dòng)賽車(chē)車(chē)設(shè)計(jì)底盤(pán)的過(guò)程中，要特別注意電動(dòng)汽車(chē)與燃油汽車(chē)不同的地方。在我所設(shè)計(jì)的這輛純電動(dòng)賽車(chē)上，它的傳動(dòng)系很簡(jiǎn)單，是電機(jī)直接和主減速器用鏈傳動(dòng)直接連接，這樣整個(gè)底盤(pán)的總布置也可以變的很自由。 關(guān)鍵詞：純電動(dòng)賽車(chē)，電機(jī)，電池，底盤(pán)總布置 V ABSTRACT This paper introduces in detail the design methods and the guiding ideology, the content of this design is a college student equation of pure electric car design. Pure electric car is powered by car power, with the motor driven wheel driving, conform to the requirements of road traffic and safety regulations of the vehicle. Because of less environmental impact compared with the traditional cars, its prospect is widely, but the current technology is not mature. With the computer and electronic products continue to open-class ride, electric car technology has matured and improved, making driving safer, convenient, flexible and comfortable. Now, the electric car from the ordinary consumer from very far, only a few people in a hurry fashionable it. Electric cars can really traditional fuel vehicles to compete in the future automotive market will eventually be electric cars and smart cars are replaced. This is only a matter of time that day will come for. In the design process, first is to the selection of motor and battery, in order to make the car won the highest speeds, I chose the motor and battery after calculation. After chooses the electrical machinery and the battery, is same with the design fuel oil automobile chassis, and simultaneously synthesizes the electric automobile the unique feature, to the automobile transmission system, the travel system, the steering system, the braking system carries on analyses and the design. In the car chassis design process for electric vehicles, it is important to pay special attention to the different parts of the electric vehicles and fuel cars. The electric car’s drive train I designed is very simple. motor and reducer connected directly with chain transmission, so the layout of the whole chassis is free. KEY WORDS: electric car, electromotor, the battery, the chassis layout 目 錄 第一章 大學(xué)生方程式賽車(chē)介紹 1 §1.1 FSAE 賽車(chē)起源 1 §1.2 FSAE 賽車(chē)現(xiàn)狀 2 §1.2.1 賽車(chē)現(xiàn)狀 2 §1.2.2 我校賽車(chē)現(xiàn)狀 2 第二章 純電動(dòng)汽車(chē) 3 §2.1 純電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展 3 §2.1.1 電動(dòng)汽車(chē)電池發(fā)展 3 §2.1.2 電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展 4 §2.1.3 中國(guó)汽車(chē)駛?cè)搿盁o(wú)油”時(shí)代 4 §2.2 汽車(chē)優(yōu)點(diǎn) 5 §2.3 發(fā)展現(xiàn)狀 6 §2.3.1 發(fā)達(dá)國(guó)家現(xiàn)狀 6 §2.3.2 中國(guó)現(xiàn)狀 8 §2.4 電動(dòng)車(chē)的未來(lái)發(fā)展方向 8 §2.5 大學(xué)生方程式純電動(dòng)賽車(chē)發(fā)展?fàn)顩r 10 第三章 賽車(chē)總體設(shè)計(jì) 11 §3.1 賽車(chē)總體設(shè)計(jì)概述 11 §3.1.1 總體設(shè)計(jì)要求 11 §3.1.2 總體設(shè)計(jì)目標(biāo) 11 §3.1.3 整車(chē)結(jié)構(gòu) 12 §3.1.4 總體設(shè)計(jì)進(jìn)度概述 13 §3.1.5 課題的意義 14 §3.2 賽車(chē)總體設(shè)計(jì)的一般順序 15 §3.3 賽車(chē)各系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 §3.3.1 懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 §3.3.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 §3.3.3 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 §3.3.4 車(chē)架設(shè)計(jì) 19 第四章 賽車(chē)主要參數(shù)的初步確定 21 §4.1 主要參數(shù) 21 §4.1.1 主要技術(shù)參數(shù) 21 §4.1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 21 §4.1.3電動(dòng)車(chē)電池面臨的主要問(wèn)題 24 §4.1.4電動(dòng)車(chē)電池的選擇 25 §4.1.5 輪胎的選擇 26 §4.2 賽車(chē)主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 27 §4.2.1 性能參數(shù)的計(jì)算 27 §4.2.2 整車(chē)尺寸參數(shù) 28 §4.3.3 主要技術(shù)參數(shù) 29 第五章 賽車(chē)動(dòng)力性分析 30 §5.1 行駛穩(wěn)定性計(jì)算 30 §5.2 動(dòng)力性計(jì)算 31 第六章 賽車(chē)的底盤(pán)總布置 33 §6.1 整車(chē)布置的基準(zhǔn)的確定 33 §6.2 賽車(chē)布置 33 總 結(jié) 36 參考文獻(xiàn) 37 致 謝 38 第一章 大學(xué)生方程式賽車(chē)介紹 §1.1 FSAE 賽車(chē)起源 Formula SAE 賽事1980年在美國(guó)舉辦第一次比賽以來(lái)，現(xiàn)在已經(jīng)成為汽車(chē)工程學(xué)會(huì)的學(xué)生成員舉辦的一項(xiàng)國(guó)際賽事，其目的是設(shè)計(jì)、制造一輛小型的高性能方程式賽車(chē)，并使用這輛自行設(shè)計(jì)和制造的賽車(chē)參加比賽。 出于此項(xiàng)比賽的宗旨是讓學(xué)生針對(duì)業(yè)余高速穿障的車(chē)手開(kāi)發(fā)制造一個(gè)原型車(chē)，該原型車(chē)應(yīng)該具備有可小批量生產(chǎn)的能力，并且原型車(chē)的造價(jià)要低于25，000美元。這項(xiàng)競(jìng)賽包含有3個(gè)最主要的基本元素，分別是：工程設(shè)計(jì)、成本控制以及靜態(tài)評(píng)估、單獨(dú)的動(dòng)態(tài)性能測(cè)試、高性能的耐久性測(cè)試。 Formula SAE 賽事的主要參與者通常都是來(lái)自高校的學(xué)生組成的車(chē)隊(duì)?，F(xiàn)在在美國(guó)、歐洲和澳大利亞每年都會(huì)舉辦Formula SAE比賽。Formula SAE向年輕的工程師們提供了一個(gè)參與有意義的綜合項(xiàng)目的機(jī)會(huì)。由參與的學(xué)生負(fù)責(zé)管理整個(gè)項(xiàng)目，包括時(shí)間節(jié)點(diǎn)的安排，做預(yù)算以及成本控制、設(shè)計(jì)、采購(gòu)設(shè)備、材料、部件以及制造和測(cè)試。 第一屆SAE Mini Baja 比賽于1976年舉辦，并且迅速成為一個(gè)地區(qū)性的年度比賽。比賽由三個(gè)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)組成，即一天的靜態(tài)比賽——設(shè)計(jì)、成本、陳述——接著一天是各自的性能競(jìng)賽2項(xiàng)目。Mini Baja 比賽重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了底盤(pán)的設(shè)計(jì)，因?yàn)槊總€(gè)隊(duì)伍都使用一個(gè)8匹馬力的引擎，這一點(diǎn)無(wú)法改變。在過(guò)去的20 多年里，SAE Mini Baja 的成功超乎了每個(gè)人的預(yù)期。 在SAE Mini Baja 的成功獲得各界認(rèn)同的同時(shí)，SAE 聯(lián)合美國(guó)三大汽車(chē)公司開(kāi)始推廣一項(xiàng)技術(shù)水平更高的工程類(lèi)學(xué)生競(jìng)賽，這就是Formula SAE。Formula SAE 相比SAE Mini Baja 有著許多進(jìn)步和發(fā)展，引擎的限制也已經(jīng)大大放寬，允許參賽車(chē)隊(duì)使用610cc 以下的發(fā)動(dòng)機(jī)，這極大地提升了賽車(chē)的性能表現(xiàn)。 在發(fā)達(dá)國(guó)家，很多高校已經(jīng)從事Formula SAE 超過(guò)20 年時(shí)間，擁有大量資金和試驗(yàn)基礎(chǔ)的情況下，他們的作品已經(jīng)基本達(dá)到了專(zhuān)業(yè)水平，最高時(shí)速可達(dá)到甚至超過(guò)200km/h，0 到100km/h 加速時(shí)間一般都在4.5s 以內(nèi)。 從原先在SAE Mini Baja 比賽中的8hp 發(fā)動(dòng)機(jī)到現(xiàn)今Formula SAE 中已經(jīng)超過(guò)100hp 的大功率發(fā)動(dòng)機(jī)，F(xiàn)ormula SAE 在多方面都取得了驚人的成績(jī)，并且該項(xiàng)比賽一直保持了發(fā)展的態(tài)勢(shì)。 §1.2 FSAE 賽車(chē)現(xiàn)狀 §1.2.1 賽車(chē)現(xiàn)狀 從2010年開(kāi)始，大學(xué)生SAE方程式賽車(chē)比賽在美國(guó)、英國(guó)、澳洲、日本、意大利、德國(guó)、巴西、敘利亞等國(guó)家，不但深受汽車(chē)行業(yè)者矚目，而且廣受工程學(xué)生的歡迎。在美國(guó)每年吸引將近140支來(lái)自世界各地的隊(duì)伍參加比賽；日本2006年前才開(kāi)始舉辦，馬上風(fēng)靡了50余所大學(xué)參與；在歐洲也有70隊(duì)以上的學(xué)校每年相互競(jìng)技。全世界已有數(shù)百隊(duì)大學(xué)生車(chē)隊(duì)，每年打造一輛新車(chē)互較高下。 §1.2.2 我校賽車(chē)現(xiàn)狀 2010年，第一屆中國(guó)大學(xué)生方程式汽車(chē)大賽（Formula SAE China簡(jiǎn)稱(chēng)FSC）與上海舉辦。此次大賽是中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)及其合作會(huì)員單位，在學(xué)習(xí)和總結(jié)美、日、德等國(guó)家相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國(guó)國(guó)情，精心打造的一項(xiàng)全新賽事。 我校與湖南大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、吉林大學(xué)、清華大學(xué)等20所高校作為中國(guó)第一屆參賽院校于上海國(guó)際賽車(chē)場(chǎng)經(jīng)行了4天激烈的比賽，開(kāi)創(chuàng)中國(guó)FSAE的紀(jì)元。 我校河洛風(fēng)賽車(chē)隊(duì)在學(xué)校、學(xué)院的大力支持、指導(dǎo)老師不辭勞苦的指導(dǎo)以及河洛風(fēng)隊(duì)員的努力下，歷時(shí)6個(gè)月，最終打造出河南省第一輛大學(xué)生方程式賽車(chē)。在第一屆大學(xué)生方程式汽車(chē)大賽中，河洛風(fēng)16號(hào)賽車(chē)憑借絢麗的車(chē)身外觀以及優(yōu)異的綜合性能取得綠色環(huán)保大獎(jiǎng)、最佳外觀設(shè)計(jì)獎(jiǎng)、最佳安全性大獎(jiǎng)、最佳賽場(chǎng)表現(xiàn)獎(jiǎng)、年度綜合獎(jiǎng)、最佳車(chē)隊(duì)網(wǎng)站獎(jiǎng)、最佳車(chē)隊(duì)新聞宣傳獎(jiǎng)等七項(xiàng)大獎(jiǎng)。 37 第二章 純電動(dòng)汽車(chē) §2.1 純電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展 純電動(dòng)汽車(chē)(Blade Electric Vehicles ，簡(jiǎn)稱(chēng)BEV)，它是完全由可充電電池（如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池）提供動(dòng)力源的汽車(chē)。 圖2-1 純電動(dòng)汽車(chē) §2.1.1 電動(dòng)汽車(chē)電池發(fā)展 電池是電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的首要關(guān)鍵，汽車(chē)動(dòng)力電池難在“低成本要求”、“高容量要求”及“高安全要求”等三個(gè)要求上。要想在較大范圍內(nèi)應(yīng)用電動(dòng)汽車(chē)，要依靠先進(jìn)的蓄電池經(jīng)過(guò)10多年的篩選，現(xiàn)在普遍看好的氫鎳電池，鐵電池，鋰離子和鋰聚合物電池。氫鎳電池單位重量?jī)?chǔ)存能量比鉛酸電池多一倍，其它性能也都優(yōu)于鉛酸電池。但目前價(jià)格為鉛酸電池的4-5倍，正在大力攻關(guān)讓它降下來(lái)。鐵電池采用的是資源豐富、價(jià)格低廉的鐵元素材料，成本得到大幅度降低，也有廠家采用。鋰是最輕、化學(xué)特性十分活潑的金屬，鋰離子電池單位重量?jī)?chǔ)能為鉛酸電池的3倍，鋰聚合物電池為4倍，而且鋰資源較豐富，價(jià)格也不很貴，是很有希望的電池。我國(guó)在鎳氫電池和鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)方面均取得了快速的發(fā)展。電動(dòng)汽車(chē)其他有關(guān)的技術(shù)，近年都有巨大的進(jìn)步，如：交流感應(yīng)電機(jī)及其控制，稀土永磁無(wú)刷電機(jī)及其控制，電池和整車(chē)能量管理系統(tǒng)，智能及快速充電技術(shù)，低阻力輪胎，輕量和低風(fēng)阻車(chē)身，制動(dòng)能量回收等等，這些技術(shù)的進(jìn)步使電動(dòng)汽車(chē)日見(jiàn)完善和走向?qū)嵱没Ｎ覈?guó)大城市的大氣污染已不能忽視，汽車(chē)排放是主要污染源之一，我國(guó)已有16個(gè)城市被列入全球大氣污染最嚴(yán)重的20個(gè)城市之中。我國(guó)現(xiàn)今人均汽車(chē)是每1000人平均10輛汽車(chē)，但石油資源不足，每年已進(jìn)口幾千萬(wàn)噸石油，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，假如中國(guó)人均汽車(chē)持有量達(dá)到現(xiàn)在全球水平——每1000人有110輛汽車(chē)，我國(guó)汽車(chē)持有量將成10倍地增加，石油進(jìn)口就成為大問(wèn)題。因此在我國(guó)研究發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)不是一個(gè)臨時(shí)的短期措施，而是意義重大的、長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略考慮。 §2.1.2 電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展 美國(guó)在今年第二季度在全世界范圍內(nèi)銷(xiāo)售了7931臺(tái)電動(dòng)車(chē)，這一數(shù)字領(lǐng)先于其他所有市場(chǎng)，銷(xiāo)量同比上漲28%。其他市場(chǎng)的數(shù)字分別是日本4240臺(tái)，法國(guó)2056，德國(guó)1284。而在中國(guó)，今年的第一季度僅有235臺(tái)電動(dòng)汽車(chē)售出，比上一季度的343臺(tái)下降了31%。 日本將會(huì)是這個(gè)產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)頭羊，到2017年，日本將生產(chǎn)77.9萬(wàn)輛電動(dòng)車(chē)，占其汽車(chē)生產(chǎn)總量的9.7%。德國(guó)和美國(guó)也有可能將電動(dòng)汽車(chē)的產(chǎn)量推升至21.83萬(wàn)輛和36.23萬(wàn)輛，分別占汽車(chē)市場(chǎng)總產(chǎn)量的3.55%和3%。在此期間，中國(guó)的產(chǎn)量可能會(huì)達(dá)到273150輛，僅為汽車(chē)總產(chǎn)量的1%。 隨著電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，大型電動(dòng)汽車(chē)企業(yè)間并購(gòu)整合與資本運(yùn)作日趨頻繁，國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的電動(dòng)汽車(chē)企業(yè)愈來(lái)愈重視對(duì)行業(yè)市場(chǎng)的研究，特別是對(duì)企業(yè)發(fā)展環(huán)境和客戶需求趨勢(shì)變化的深入研究。正因?yàn)槿绱?，一大批?guó)內(nèi)優(yōu)秀的電動(dòng)汽車(chē)品牌迅速崛起，逐漸成為電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)中的翹楚！ §2.1.3 中國(guó)汽車(chē)駛?cè)搿盁o(wú)油”時(shí)代 新能源汽車(chē)的發(fā)展方向有多種，但其中之一的氫燃料電池技術(shù)不成熟，成本昂貴，是20年之后的技術(shù)。2007年1月，汽車(chē)和動(dòng)力電池專(zhuān)家Menahem Anderman博士在美國(guó)參議院能源與資源委員會(huì)作證時(shí)下此結(jié)論。中國(guó)也沒(méi)有氫燃料電池反應(yīng)所必需的鉑金屬。雖然沒(méi)有公開(kāi)申明，但據(jù)傳國(guó)家內(nèi)部決策層曾明確表示中國(guó)不適宜發(fā)展氫燃料電池汽車(chē)，只作為科研跟蹤 從技術(shù)發(fā)展成熟程度和中國(guó)國(guó)情來(lái)看，純電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)是大力推廣的發(fā)展方向，而混合動(dòng)力作為大面積充電網(wǎng)絡(luò)還沒(méi)建立起來(lái)之前的過(guò)渡技術(shù)。今年中外車(chē)廠都先后推出了混和動(dòng)力和純電動(dòng)汽車(chē)。比亞迪汽車(chē)公司先后展示了F6DM和F3DM雙模電動(dòng)車(chē)和F3e純電動(dòng)車(chē)。長(zhǎng)安與加拿大綠色電池生產(chǎn)商Electrovaya 合作，共同拓展加拿大新能源汽車(chē)市場(chǎng)，首推奔奔純電動(dòng)版。美國(guó)通用汽車(chē)公司推出了以電動(dòng)為主的Chevy Volt混合動(dòng)力車(chē)，Mini Cooper推出了其純電動(dòng)版。2011年江淮同悅推出了純電動(dòng)版新車(chē)。 但混合動(dòng)力車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)復(fù)雜，成本昂貴。比亞迪F3DM有兩套動(dòng)力系統(tǒng)，其公布的動(dòng)力系統(tǒng)成本增加了5萬(wàn)元，相當(dāng)于每年要節(jié)省8千元的油費(fèi)才能比傳統(tǒng)汽油車(chē)經(jīng)濟(jì)。不過(guò)混合動(dòng)力車(chē)省油有限，豐田Prius省油大致10%-20%，奇瑞汽車(chē)公司A5-ISG在北京奧運(yùn)試運(yùn)期間公布的省油參數(shù)為10%?？梢运阋还P帳，假設(shè)家庭年行駛2萬(wàn)公里，汽油車(chē)百公里油耗7.5升，年油費(fèi)9450元，混合動(dòng)力車(chē)省油20%節(jié)省了1890元，無(wú)法抵消其車(chē)價(jià)成本的增加。 混合動(dòng)力的優(yōu)勢(shì)是保留了傳統(tǒng)汽油汽車(chē)的使用生活方式，根據(jù)汽油機(jī)和電動(dòng)機(jī)混合程度，充電次數(shù)和傳統(tǒng)汽油汽車(chē)加油次數(shù)相當(dāng)，或者不用充電。行駛距離也不受限制。 純電動(dòng)車(chē)省去了油箱、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)汽車(chē)的內(nèi)燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)和控制器的成本更低，且純電動(dòng)車(chē)能量轉(zhuǎn)換效率更高。因電動(dòng)車(chē)的能量來(lái)源——電，來(lái)自大型發(fā)電機(jī)組，其效率是小型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)甚至混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)所無(wú)法比擬的。純電動(dòng)汽車(chē)因此使用成本在下降。按比亞迪F3e純電動(dòng)車(chē)公布的數(shù)據(jù)，百公里行駛耗電12度，依照0.5元的電價(jià)算，百公里使用成本才6元。而其原形車(chē)F3汽油車(chē)百公里耗油7.6升，按目前6.2元的油價(jià)，成本是46.5元。相比之下，電動(dòng)車(chē)的使用成本才是傳統(tǒng)汽油汽車(chē)的八分之一。 純電動(dòng)車(chē)的缺點(diǎn)是它改變了傳統(tǒng)汽車(chē)的使用生活方式，需要每天充電。傳統(tǒng)的汽車(chē)使用習(xí)慣是大致一到兩周加一次油。而且每次出行也有幾百公里的距離限制，雖然一個(gè)家庭遠(yuǎn)距離出行可能一年就這么幾次。 §2.2 電動(dòng)汽車(chē)優(yōu)點(diǎn) 1、無(wú)污染、噪聲小 電動(dòng)汽車(chē)無(wú)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)工作時(shí)產(chǎn)生的廢氣，不產(chǎn)生排氣污染，對(duì)環(huán)境保護(hù)和空氣的潔凈是十分有益的，幾乎是“零污染”。眾所周知，內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)廢氣中的CO、HC及NOX、微粒、臭氣等污染物形成酸雨酸霧及光化學(xué)煙霧。電動(dòng)汽車(chē)無(wú)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的噪聲，電動(dòng)機(jī)的噪聲也較內(nèi)燃機(jī)小。噪聲對(duì)人的聽(tīng)覺(jué)、神經(jīng)、心血管、消化、內(nèi)分泌、免疫系統(tǒng)也是有危害的。 2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便 電動(dòng)汽車(chē)較內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)、傳動(dòng)部件少，維修保養(yǎng)工作量小。當(dāng)采用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，電機(jī)無(wú)需保養(yǎng)維護(hù)，更重要的是電動(dòng)汽車(chē)易操縱 3、能量轉(zhuǎn)換效率高 同時(shí)可回收制動(dòng)、下坡時(shí)的能量，提高能量的利用效率；電動(dòng)汽車(chē)的研究表明，其能源效率已超過(guò)汽油機(jī)汽車(chē)。特別是在城市運(yùn)行，汽車(chē)走走停停，行駛速度不高，電動(dòng)汽車(chē)更加適宜。電動(dòng)汽車(chē)停止時(shí)不消耗電量，在制動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)可自動(dòng)轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)減速時(shí)能量的再利用。有些研究表明，同樣的原油經(jīng)過(guò)粗煉，送至電廠發(fā)電，經(jīng)充入電池，再由電池驅(qū)動(dòng)汽車(chē)，其能量利用效率比經(jīng)過(guò)精煉變?yōu)槠停俳?jīng)汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)高，因此有利于節(jié)約能源和減少二氧化碳的排量。 4、平抑電網(wǎng)的峰谷差 可在夜間利用電網(wǎng)的廉價(jià)“谷電”進(jìn)行充電，起到平抑電網(wǎng)的峰谷差的作用。電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用可有效地減少對(duì)石油資源的依賴，可將有限的石油用于更重要的方面。向蓄電池充電的電力可以由煤炭、天然氣、水力、核能、太陽(yáng)能、風(fēng)力、潮汐等能源轉(zhuǎn)化。除此之外，如果夜間向蓄電池充電，還可以避開(kāi)用電高峰，有利于電網(wǎng)均衡負(fù)荷，減少費(fèi)用。 §2.3 發(fā)展現(xiàn)狀 § 2.3.1 發(fā)達(dá)國(guó)家現(xiàn)狀 國(guó)外著名汽車(chē)公司都十分重視研究開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車(chē)，世界發(fā)達(dá)國(guó)家不惜投入巨資進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，并制定了一些相關(guān)的政策、法規(guī)來(lái)推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展。 美國(guó)目前正在大力研制和推廣使用燃料電池電動(dòng)汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)，政府能源部與通用、福特和戴-克三大汽車(chē)制造商聯(lián)合開(kāi)發(fā)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)。現(xiàn)在，美國(guó)已有7個(gè)州加入了零排放計(jì)劃，到規(guī)定年限后這些地區(qū)銷(xiāo)售的汽車(chē)必須為零排放，即只能為純電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池電動(dòng)汽車(chē)。 以美國(guó)藍(lán)鳥(niǎo)客車(chē)公司、英國(guó)的FRZAERNASH公司、日本豐田、日本本田為代表的電動(dòng)客車(chē)和轎車(chē)已經(jīng)上市，英國(guó)已有數(shù)萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)在使用； 法國(guó)是世界上推廣應(yīng)用純電動(dòng)汽車(chē)最成功的國(guó)家之一，成立了電動(dòng)汽車(chē)推廣應(yīng)用國(guó)家部際協(xié)調(diào)委員會(huì)，巴黎和拉羅舍爾已經(jīng)建立了比較完善的純電動(dòng)汽車(chē)充電站網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，制定了優(yōu)惠的支持和激勵(lì)使用電動(dòng)汽車(chē)的政策，且已經(jīng)初步形成了純電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行體系。 在近年的國(guó)際性大型運(yùn)動(dòng)會(huì)上，電動(dòng)汽車(chē)也成為各國(guó)展示其科技實(shí)力和環(huán)保意識(shí)的工具之一。亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)使用了美國(guó)藍(lán)鳥(niǎo)客車(chē)公司生產(chǎn)的純電動(dòng)客車(chē)作為公務(wù)和電視轉(zhuǎn)播車(chē)，悉尼奧運(yùn)會(huì)購(gòu)買(mǎi)了英國(guó)FRAZER- NASH 公司的近400 輛電動(dòng)客車(chē)作為運(yùn)動(dòng)員接送車(chē)輛?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域， 日本豐田公司開(kāi)發(fā)的Prius 和本田公司開(kāi)發(fā)的Insight2 種混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)已開(kāi)始批量投放市場(chǎng)。豐田公司的Prius 銷(xiāo)售已在2006 年累計(jì)突破150 萬(wàn)輛，并于2005 年底在我國(guó)長(zhǎng)春一汽進(jìn)行了組裝生產(chǎn)和銷(xiāo)售。日產(chǎn)公司也于2003 年推出Tino混合動(dòng)力汽車(chē)， 在日本國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上銷(xiāo)售了100多輛。 歐洲各大汽車(chē)廠商爭(zhēng)先恐后地推出了本公司研制的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)，甚至德國(guó)的博世(BOSCH) 等著名的零部件公司也積極與大汽車(chē)公司聯(lián)手開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)。美國(guó)已有近20個(gè)城市試驗(yàn)使用混合動(dòng)力電動(dòng)公交車(chē)，瑞典、法國(guó)、德國(guó)、意大利、比利時(shí)等國(guó)計(jì)劃在9 個(gè)歐洲城市開(kāi)通混合動(dòng)力電動(dòng)公共汽車(chē)線路。燃料電池電動(dòng)汽車(chē)斬露頭角，國(guó)外企業(yè)界紛紛組成強(qiáng)大的跨國(guó)聯(lián)盟，以期達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的目的。如日本豐田與美國(guó)通用公司， 日本東芝公司與美國(guó)國(guó)際燃料電池公司，德國(guó)BMW公司與西門(mén)子公司，雷諾汽車(chē)公司與意大利De Nora 公司分別組成聯(lián)盟開(kāi)發(fā)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)；本也已投資數(shù)億美元開(kāi)發(fā)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)。其中，以加拿大的巴拉德、美國(guó)的福特、德國(guó)的戴姆勒- 克萊斯勒聯(lián)(XCELLSIS)最具代表性，該聯(lián)盟投資10億加元開(kāi)發(fā)生產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)用燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)。在燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)熱潮中，幾乎所有的國(guó)外大型企業(yè)集團(tuán)全部介入，投入的總額超過(guò)百億美元。但是，由于燃料電池的成本和壽命問(wèn)題， 使得這一項(xiàng)目目前進(jìn)展緩慢。在燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的示范運(yùn)行方面， 世界各國(guó)也都不約而同地把注意力集中在大客車(chē)上，如歐盟的CUTE 示范項(xiàng)目、UNDP/GEF 燃料電池商業(yè)化示范項(xiàng)目、美國(guó)加州的CAHFC示范項(xiàng)目和日本的JHFC計(jì)劃等。與此同時(shí)，部分國(guó)家政府為促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，通過(guò)財(cái)稅手段調(diào)整汽車(chē)發(fā)展結(jié)構(gòu)。像美、日等國(guó)政府對(duì)于電動(dòng)車(chē)產(chǎn)品給予10%的鼓勵(lì)性補(bǔ)貼，荷蘭政府的補(bǔ)貼更是高達(dá)30%。并對(duì)傳統(tǒng)汽車(chē)開(kāi)征燃料稅，如歐洲部分國(guó)家燃料稅高達(dá)200~300%，最低的美國(guó)也有34%。 § 2.3.2 中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)現(xiàn)狀 中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)雖然沒(méi)有歐美等國(guó)家起步早，但國(guó)家從維護(hù)能源安全，改善大氣環(huán)境，提高汽車(chē)工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略高度考慮，從“八五”開(kāi)始到現(xiàn)在，電動(dòng)汽車(chē)研究一直是國(guó)家計(jì)劃項(xiàng)目，并在2001 年設(shè)立了“電動(dòng)汽車(chē)重大科技專(zhuān)項(xiàng)”。通過(guò)組織企業(yè)、高等院校和科研機(jī)構(gòu)，集中各方面力量進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，現(xiàn)正處于研發(fā)勢(shì)頭強(qiáng)勁階段，部分技術(shù)已經(jīng)趕上甚至超過(guò)世界先進(jìn)水平?！半妱?dòng)汽車(chē)重大科技專(zhuān)項(xiàng)”實(shí)施以來(lái)，已成功開(kāi)發(fā)出燃料電池汽車(chē)樣車(chē)，累計(jì)運(yùn)行數(shù)千公里；混合動(dòng)力客車(chē)已在武漢等地公交線路上試驗(yàn)運(yùn)行超過(guò)百萬(wàn)公里；純電動(dòng)汽車(chē)已通過(guò)國(guó)家有關(guān)認(rèn)證試驗(yàn)。 §2.4 電動(dòng)車(chē)的未來(lái)發(fā)展方向 自上世紀(jì)爆發(fā)石油危機(jī)后，不少跨國(guó)汽車(chē)公司都開(kāi)始研制電動(dòng)汽車(chē)。其中不乏福特，豐田等知名大型汽車(chē)廠?？梢灶A(yù)見(jiàn)到電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展將會(huì)是本實(shí)際汽車(chē)工業(yè)的重點(diǎn)和主流。電動(dòng)汽車(chē)具有無(wú)排放污染、噪聲低、易于操縱、維修及運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)保和節(jié)能上具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)，它是解決人類(lèi)巨大能源和環(huán)境壓力的最有效途徑。上文已經(jīng)提到電動(dòng)車(chē)問(wèn)世以來(lái)，主要有三種形式，即純電動(dòng)車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)和燃料電池電動(dòng)車(chē)。下面就詳細(xì)的來(lái)說(shuō)說(shuō)這幾種形式的電動(dòng)車(chē)。 純電池電動(dòng)車(chē)是完全由二次電池（如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池）提供動(dòng)力的汽車(chē)。純電池技術(shù)發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，國(guó)外汽車(chē)發(fā)達(dá)國(guó)家和我國(guó)都進(jìn)行了小批量生產(chǎn)。近日，北京公交線上推出的兩輛以鉛酸蓄電池和鋰離子電池為動(dòng)力的電動(dòng)車(chē)已投入商業(yè)運(yùn)行，表現(xiàn)出了較好的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。純電池電動(dòng)車(chē)具有無(wú)污染，零排放等優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)也十分突出，能量低，質(zhì)量大，充電時(shí)間長(zhǎng)，成本高，折舊快，還容易對(duì)環(huán)境造成二次污染，其應(yīng)用范圍有限。 混合動(dòng)力汽車(chē)采用內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩種動(dòng)力，克服了純電池電動(dòng)車(chē)行駛里程短、充電時(shí)間長(zhǎng)等致命弱點(diǎn)，雖然混合動(dòng)力車(chē)不能實(shí)現(xiàn)零排放，但其兼俱環(huán)保與節(jié)能，同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)，因此，具有非常好的發(fā)展前景。近年來(lái)，世界 各大汽車(chē)公司紛紛推出這種車(chē)型日本已經(jīng)走在了世界前列，如豐田汽車(chē)公司推出的PRIUS汽車(chē)，本田推出的 INSIGHT汽車(chē)均早已上市。PRIUS汽車(chē)尾氣排放水平僅相當(dāng)于日本現(xiàn)行法規(guī)的1/10，耗油量和二氧化碳排放量相當(dāng)于普通汽車(chē)的1/2，最高時(shí)速達(dá) 140公里。我國(guó)的混合動(dòng)力汽車(chē)研究也進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性階段。1999年，清華與廈門(mén)金龍展出了聯(lián)合研制的混合力客車(chē)，今年4月，一汽展出了剛生產(chǎn)的混合動(dòng)力紅旗轎車(chē)。專(zhuān)家指出，燃料電池汽車(chē)是未來(lái)汽車(chē)的發(fā)展方向。日本媒體認(rèn)為燃料電池技術(shù)，將成為21世紀(jì)汽車(chē)工業(yè)的核心技術(shù)，誰(shuí)掌握了這種技術(shù)開(kāi)發(fā)主導(dǎo)權(quán)，誰(shuí)將成為汽車(chē)業(yè)的領(lǐng)袖。燃料電池，這是一種能與燃油發(fā)動(dòng)機(jī)相比的電池，可以使用包括再生燃料在內(nèi)的所有含氫元素的燃料。燃料電池車(chē)的工作原理是，作為燃料的氫在汽車(chē)搭載的燃料電池中，與大氣中的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生電能啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)而驅(qū)動(dòng)汽車(chē)。由于大量的純氫難以貯存在汽車(chē)上，而且加氫站也沒(méi)有那么多，因此，汽車(chē)制造商們正試圖使用汽油或甲醇，不過(guò)要在汽車(chē)上安裝燃料重整裝置，從這些物質(zhì)里提出氫。但是這將會(huì)產(chǎn)生極少的二氧化碳和氮氧化物，總的來(lái)說(shuō)，這類(lèi)化學(xué)反應(yīng)除了電能，就只產(chǎn)生水，因此，燃料電池車(chē)被稱(chēng)為“地道的環(huán)保車(chē)”。曾研發(fā)出“氫動(dòng)一號(hào)”（液氫燃料電池概念車(chē)）的美國(guó)通用汽車(chē)公司，最近推出了汽油燃料重整技術(shù)燃料電池，新研制的CENIII型車(chē)載燃料重整器比起前期產(chǎn)品體積、重量大大減少，預(yù)計(jì)其能量利用，污染物排放幾乎為率可達(dá).40%，而且可以充分利用現(xiàn)有的加油站等設(shè)施，它為燃料電池車(chē)批量生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。我國(guó)第一輛具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的燃料電動(dòng)公共汽車(chē)也已在東風(fēng)汽車(chē)工程研究院?jiǎn)柺?，它的研制成功，縮短了中國(guó)汽車(chē)工業(yè)在這一領(lǐng)域與國(guó)外同行的差距。據(jù)有關(guān)專(zhuān)家分析，我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)幾乎沒(méi)有結(jié)構(gòu)調(diào)整的沉重包袱，完全可以充分利用后發(fā)優(yōu)勢(shì)，以電動(dòng)車(chē)為新契機(jī)，集中力量解決以電池為中心的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，在21世紀(jì)憑借國(guó)內(nèi)仍較低的勞動(dòng)力成本，在國(guó)際汽車(chē)市場(chǎng)上以電動(dòng)汽車(chē)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。 在上世紀(jì)我國(guó)已經(jīng)錯(cuò)失了汽車(chē)工業(yè)的黃金發(fā)展期。在即將到來(lái)的新能源汽車(chē)，不管是電動(dòng)還是其他能動(dòng)的汽車(chē)上這一塊，我們都應(yīng)該加倍努力的去把握住。 在今天我也將要畢業(yè)，希望能用自己的微薄力量，幫住我國(guó)占領(lǐng)新能源汽車(chē)業(yè)的高地。 §2.5 大學(xué)生方程式純電動(dòng)賽車(chē)發(fā)展?fàn)顩r 由于全球可利用的資源逐漸減少、環(huán)境惡化的形式越來(lái)越嚴(yán)峻，人類(lèi)需要一個(gè)更安全、低碳的能源體系及環(huán)境。隨著化石能源的枯竭但是人們獲取電能的方法是多樣的，因此純電動(dòng)汽車(chē)將取代燃油車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)，將會(huì)成為下一時(shí)代的主流。通過(guò)純電動(dòng)方程式賽車(chē)的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了學(xué)生工程實(shí)踐能力并為將來(lái)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)了更多的優(yōu)秀人才。 據(jù)美國(guó)媒體報(bào)道，現(xiàn)今社會(huì)人們對(duì)環(huán)保的意識(shí)逐漸增強(qiáng)，人們想要開(kāi)創(chuàng)一個(gè)全部采用電動(dòng)車(chē)就如同F(xiàn)1一樣的賽車(chē)系列，已經(jīng)得到實(shí)現(xiàn)。最近，F(xiàn)E現(xiàn)已通過(guò)了FIA汽車(chē)聯(lián)盟的授權(quán)。 該賽車(chē)系列將于2014年正式開(kāi)始，它是國(guó)際投資者所組成的財(cái)團(tuán)——FE控股有限責(zé)任公司所投資建立的。這些車(chē)可以在短短3秒內(nèi)將速度由0提升至100公里 /小時(shí)(0—62英里/小時(shí))。今后還將會(huì)有更高速度的提升。 2014賽車(chē)的原型已經(jīng)在法國(guó)建造完成，它是由一家叫Formulel的公司負(fù)責(zé)打造的。它配備有一個(gè)雙速變速箱，盡管它是一個(gè)超輕重量的單座賽車(chē)，但是該車(chē)電池組的重量使得整個(gè)車(chē)的重量達(dá)到了780公斤左右。目前，該車(chē)最大的缺點(diǎn)就是電池只能持續(xù)供電25分鐘，所以所有的賽車(chē)手不得不用最少兩輛車(chē)來(lái)完成比賽。 2011年8月13日，國(guó)家體育總局、北京市政府在奧林匹克公園中心區(qū)舉辦第二屆北京奧運(yùn)城市體育文化節(jié)之“綠色交通、城市未來(lái)—綠色交通嘉年華”活動(dòng)。北京理工大學(xué)方程式賽車(chē)工作室研制的純電動(dòng)方程式賽車(chē)在現(xiàn)場(chǎng)作靜態(tài)展示，因簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、緊湊的布置、靚麗的外表以及優(yōu)越的性能參數(shù)，獲得了組委會(huì)領(lǐng)導(dǎo)、記者以及國(guó)內(nèi)外參觀者的一致好評(píng)，（目前全國(guó)大學(xué)生方程式汽車(chē)大賽中并未有純電動(dòng)等新能源車(chē)輛的參賽組別及規(guī)則）。北理工寶馬純電動(dòng)方程式車(chē)隊(duì)是方程式賽車(chē)工作室下轄的一支新建車(chē)隊(duì)，從方程式賽車(chē)工作室中選拔一部分本科生和研究生組成，在設(shè)計(jì)和制作過(guò)程中，同學(xué)們致力于將電動(dòng)車(chē)的節(jié)能環(huán)保和方程式賽車(chē)的速度、操控相結(jié)合。此次綠色交通嘉年華展中呈現(xiàn)的正是這種新理念新技術(shù)的純電動(dòng)方程式賽車(chē)。據(jù)悉，此輛賽車(chē)采用了峰值功率45kw、峰值扭矩144Nm、最高轉(zhuǎn)速9000 r/min的永磁同步電機(jī)，電池則選擇了高功率磷酸鐵鋰動(dòng)力電池。 第三章 純電動(dòng)賽車(chē)總體設(shè)計(jì) §3.1 純電動(dòng)賽車(chē)總體設(shè)計(jì)概述 在賽車(chē)總體設(shè)計(jì)這一領(lǐng)域，國(guó)外已經(jīng)十分成熟，但國(guó)內(nèi)還尚不完善。，在這一領(lǐng)域前人為我們總結(jié)了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，主要是提出了一些改善汽車(chē)車(chē)身空氣動(dòng)力性能的措施：a.車(chē)身頭部棱角圓角減少空氣阻力 b.改善車(chē)身后部形狀減小氣動(dòng)升力和空氣阻力 c. 擾流板等。而在車(chē)身內(nèi)布置方面，近來(lái)逐漸發(fā)展起來(lái)的人機(jī)工程學(xué)為汽車(chē)車(chē)身內(nèi)布置提供了最好的設(shè)計(jì)工具。 在國(guó)外，人體工程學(xué)在汽車(chē)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用已有多項(xiàng)成果，該學(xué)科早已起步故有豐富的人體數(shù)據(jù)和車(chē)身設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，而在國(guó)內(nèi)由于該學(xué)科起步較晚以及沒(méi)有合適的人體數(shù)據(jù)而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，故尚未形成清晰的人體工程學(xué)設(shè)計(jì)方法。本次設(shè)計(jì)人機(jī)工程學(xué)主要借鑒了美國(guó)的人體標(biāo)準(zhǔn)。 本次方程式賽車(chē)總布置設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)是希望在根據(jù)湖大和國(guó)外基本車(chē)型數(shù)據(jù)參數(shù)以及參考前人賽車(chē)車(chē)身總布置設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和積累的有用數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出令人滿意的合格的賽車(chē)。 §3.1.1 總體設(shè)計(jì)要求 1、賽道上行駛，外形尺寸應(yīng)予以限制； 2、排放要滿足環(huán)保要求——排放法規(guī)； 3、使用環(huán)境復(fù)雜，應(yīng)滿足安全性要求－強(qiáng)制性安全法規(guī)； 4、汽車(chē)各性能應(yīng)滿足開(kāi)發(fā)所確定的指標(biāo)； 5、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)； 6、“三化”要求：系列化，通用化，標(biāo)準(zhǔn)化； 7、避免部件發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉； 8、質(zhì)量可靠，拆裝維修方便； 9、滿足組委會(huì)的技術(shù)規(guī)范。 §3.1.2 總體設(shè)計(jì)目標(biāo) 1、設(shè)計(jì)一輛達(dá)到一定性能并符合Formula SAE 競(jìng)賽相關(guān)規(guī)定的方程式賽車(chē)。 主要的性能目標(biāo)為 0～75m 直道加速時(shí)間小于6s，同時(shí)在彎中的持續(xù)側(cè)向加速度超過(guò)1g。 2、立足國(guó)內(nèi)的采購(gòu)條件以及目前項(xiàng)目可以達(dá)到的加工條件，通過(guò)購(gòu)買(mǎi)可以通用的部件、改裝符合條件的通用部件以及制造所有其他部件，完成賽車(chē)的制造、裝配和調(diào)試。 在這個(gè)過(guò)程中必須兼顧成本、性能和可靠性三個(gè)方面。 3、通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證賽車(chē)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 主要的測(cè)試項(xiàng)目包括直道加速以及側(cè)向加速度 Skid-Pad 測(cè)試。 總體設(shè)計(jì)目的是制造一輛安全可靠、各方面性能均衡、有良好駕駛特性、調(diào)整方便并且足夠快的賽車(chē)。 可靠性可以確保測(cè)試階段的順利進(jìn)行，同時(shí)可以保證完成在競(jìng)賽中的所有比賽項(xiàng)目?？烧{(diào)整的特性可以讓賽車(chē)適應(yīng)不同的駕駛環(huán)境和不同的駕駛員。一輛平衡和駕駛特性良好的賽車(chē)會(huì)讓車(chē)手更有信心，這能有效提高所有動(dòng)態(tài)項(xiàng)目中最快圈速，這對(duì)經(jīng)驗(yàn)不足的新車(chē)手特別重要。賽車(chē)要讓車(chē)手在任何行駛狀態(tài)下都能有清晰的路感，這可以使駕駛變得容易和高效。 §3.1.3 整車(chē)結(jié)構(gòu) 整車(chē)布局為方程式賽車(chē)典型的開(kāi)放式中置后驅(qū)布局。 其基本結(jié)構(gòu)主要包含以下系統(tǒng)： 1、車(chē)架及車(chē)身 主要包括車(chē)輛的承載部分、防滾架和外殼以及蒙皮。主要部件包括：各種踏板、變速桿（換檔桿）及相關(guān)連接線、桁架、車(chē)身材料、車(chē)身附件、底板、定風(fēng)翼、各種安裝基座、連接緊固件等。 2、動(dòng)力總成和傳動(dòng)系統(tǒng) 主要部件包括：發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速箱、進(jìn)/排氣歧管、消音器、空氣濾清器、渦輪/機(jī)械泵增壓器、化油器/節(jié)氣門(mén)體、發(fā)動(dòng)機(jī)座、機(jī)油濾清器、火花塞、燃油噴射系統(tǒng)、燃油箱、燃油泵、燃油濾清器、燃油管路、散熱器、冷卻液管路、散熱器風(fēng)扇、軟管夾、機(jī)油冷卻器、傳動(dòng)鏈/帶、點(diǎn)火線圈/高壓錢(qián)、驅(qū)動(dòng)軸、差速器基座、鏈輪/皮帶輪、差速器軸承、差速器、萬(wàn)向節(jié)、保護(hù)罩、連接緊固件等。 3、懸架系統(tǒng) 主要部件包括：減震器、彈簧、懸架機(jī)械系統(tǒng)、拉/挺桿、桿端球頭、前/后A 臂或同等結(jié)構(gòu)、前/后支柱、直角杠桿/換向機(jī)構(gòu)、連接緊固件等。 4、制動(dòng)系統(tǒng) 主要部件包括：制動(dòng)管線、制動(dòng)塊、卡鉗、液壓缸/泵、制動(dòng)盤(pán)、平衡桿、比例閥、連接緊固件等。 5、轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 主要部件包括：轉(zhuǎn)向齒條/齒輪、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷(xiāo)、方向盤(pán)、轉(zhuǎn)向橫拉桿、方向盤(pán)快速釋放機(jī)構(gòu)，連接緊固件等。 6、車(chē)輪 主要部件包括：輪輞、帶耳螺母、輪胎、氣門(mén)嘴、車(chē)輪平衡塊、輪轂軸承、前/后輪轂、車(chē)輪安裝螺栓、連接緊固件等。 7、儀表、配線和附件 主要部件包括：轉(zhuǎn)速表、ECM/發(fā)動(dòng)機(jī)電子系統(tǒng)、車(chē)載計(jì)算機(jī)、束線/接口、機(jī)油壓力表、儀表板、熄火鎖止開(kāi)關(guān)、保險(xiǎn)絲、剎車(chē)燈、啟動(dòng)機(jī)電磁開(kāi)關(guān)、指示燈、蓄電池、繼電器、啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、水溫表、連接緊固件等。 8、其他 主要部件包括：座椅、車(chē)載滅火系統(tǒng)、安全帶、車(chē)架/車(chē)身涂裝、防火隔板、后視鏡、安全護(hù)罩、頭枕/約束保護(hù)等。 §3.1.4 總體設(shè)計(jì)進(jìn)度概述 1、 熟悉發(fā)動(dòng)機(jī)及汽車(chē)其他配件，像轉(zhuǎn)向器、懸架總成、差速器總成等； 2、 參考湖大、同濟(jì)和國(guó)外資料，初定總體參數(shù)； 3、 設(shè)計(jì)并布置懸架，符合跳動(dòng)要求 4、 設(shè)計(jì)車(chē)架，然后裝配各零部件（以車(chē)架為裝配父體） 5、 設(shè)計(jì)并布置后軸傳動(dòng)，確定傳動(dòng)方式 6、 設(shè)計(jì)并布置座椅和轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 7、 重新確定軸距和輪距 8、 布置制動(dòng)系統(tǒng)和電器系統(tǒng) 9、 最后設(shè)計(jì)并安裝車(chē)身 §3.1.5 課題的意義 曾經(jīng)有人說(shuō)過(guò)決定21世紀(jì)發(fā)展的是能源，上世紀(jì)70年代全球三次石油危機(jī)爆發(fā)后，各跨國(guó)汽車(chē)公司先后開(kāi)始研發(fā)各種類(lèi)型的電動(dòng)汽車(chē)。我國(guó)經(jīng)過(guò)“八五”、“九五”、“十五”三個(gè)五年計(jì)劃，在研發(fā)電動(dòng)汽車(chē)的專(zhuān)項(xiàng)上投入了大量的人力、物力和財(cái)力，并取得了一系列科研成果，但是，迄今為止，這些科研成果真正能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的項(xiàng)目并不多。國(guó)外大汽車(chē)公司投入遠(yuǎn)比我國(guó)更多的資金和人力，已投入批量生產(chǎn)的電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)品也寥寥無(wú)幾。隨著全球能源危機(jī)的不斷加深，石油資源的日趨枯竭以及大氣污染、全球氣溫上升的危害加劇，各國(guó)政府及汽車(chē)企業(yè)普遍認(rèn)識(shí)到節(jié)能和減排是未來(lái)汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的主攻方向，發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)將是解決這二個(gè)技術(shù)難點(diǎn)的最佳途徑。從汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展來(lái)看，電動(dòng)汽車(chē)的迅速發(fā)展是不可逆的趨勢(shì)。因此，我國(guó)作為世界汽車(chē)生產(chǎn)大國(guó)應(yīng)該抓住這一機(jī)遇，加快電動(dòng)汽車(chē)這一塊的發(fā)展。 就在前不久目前，我們的城市武漢剛獲批了國(guó)家綜合配套實(shí)驗(yàn)區(qū)的頭銜.其中最大的意義就是要合理利用資源.尤其在環(huán)保方面.可以看出，環(huán)保現(xiàn)在是世界上最熱門(mén)的話題.在汽車(chē)方面，發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)刻不容緩.在電動(dòng)汽車(chē)的商業(yè)化運(yùn)作上，無(wú)論從產(chǎn)品技術(shù)還是從市場(chǎng)開(kāi)發(fā)方面。都還面臨許多亟待解決的問(wèn)題，這就需要政府的大力支持。比如，加快制定相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，出臺(tái)對(duì)節(jié)能、 環(huán)保汽車(chē)的稅費(fèi)減免和補(bǔ)貼措施，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上提供便利條件等電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的廣泛關(guān)聯(lián)性決定了電動(dòng)汽車(chē)的開(kāi)發(fā)是一個(gè)跨行業(yè)、跨部門(mén)、跨地區(qū)的產(chǎn)學(xué)研大聯(lián)合、技術(shù)大突破和產(chǎn)業(yè)大創(chuàng)新的系統(tǒng)工程。在世界電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，必須通過(guò)政府組織，充分發(fā)揮企業(yè)的主動(dòng)作用，通過(guò)產(chǎn)、學(xué)、研大聯(lián)合，實(shí)施政府組織的國(guó)家汽車(chē)創(chuàng)新工程，實(shí)現(xiàn)新一代汽車(chē)和技術(shù)的新突破。 此次課題的目標(biāo)是由學(xué)生構(gòu)思、設(shè)計(jì)、制造一輛小型方程式賽車(chē)。通過(guò)該課題重點(diǎn)考察和培養(yǎng)參與學(xué)生的知識(shí)水平、創(chuàng)造力和想象力。在這樣一項(xiàng)具有非常意義的工程項(xiàng)目中，使我們獲得寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)提供給我們一個(gè)專(zhuān)注于團(tuán)隊(duì)工作的機(jī)會(huì)，鍛煉合作、溝通技巧，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神。 項(xiàng)目通過(guò)學(xué)生自主設(shè)計(jì)與創(chuàng)作，找出我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題及其原因，以及各個(gè)因素所占比重，對(duì)這些因素進(jìn)行優(yōu)化處理，從而得出提高的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)等問(wèn)題進(jìn)行深入探討，逐步培養(yǎng)我們分析、設(shè)計(jì)以及動(dòng)手能力的全面發(fā)展。 §3.2 賽車(chē)總體設(shè)計(jì)的一般順序 一、調(diào)查研究與初始決策 其任務(wù)是選定設(shè)計(jì)目標(biāo)，并制定產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作方針及設(shè)計(jì)原則，調(diào)查研究的內(nèi)容應(yīng)包括：老產(chǎn)品在服役中的表現(xiàn)及用戶意見(jiàn)；當(dāng)前本行業(yè)與相關(guān)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展，特別是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的新產(chǎn)品與新技術(shù)；材料、零部件、設(shè)備和工具等行業(yè)可能提供的條件；本企業(yè)在科研、開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)方面所取得的新成果等等，它們對(duì)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)是很有價(jià)值的。 二、總體方案設(shè)計(jì) 其任務(wù)是根據(jù)領(lǐng)導(dǎo)決策所選定的目標(biāo)及對(duì)開(kāi)發(fā)目標(biāo)制定的工作方針、設(shè)計(jì)原則等主導(dǎo)思想提出了賽車(chē)的設(shè)想，因此又稱(chēng)為概念設(shè)計(jì)或構(gòu)思設(shè)計(jì)。為此要繪制不同的總體方案圖（比例為1；10）供選擇。在總體方案圖上進(jìn)行初步布置和分析，對(duì)主要總成僅僅只畫(huà)出大輪廓而突出各方案之間的主要差別，使方案對(duì)比簡(jiǎn)明清晰。經(jīng)過(guò)方案論證選出其中最佳者。 三、繪制總布置草圖，確定整車(chē)主要尺寸、質(zhì)量參數(shù)與性能指標(biāo)以及各總成的基本型式。 在總置草圖上要較準(zhǔn)確地畫(huà)出各總成及部件的外形和尺寸并進(jìn)行仔細(xì)的布置，對(duì)軸載荷分配和質(zhì)心高度作計(jì)算與調(diào)整，以便較準(zhǔn)確地確定汽車(chē)的軸距、輪距、總長(zhǎng)、總寬、總高、離地間隙或車(chē)身地板高度等，并使之符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)；進(jìn)行性能計(jì)算及參數(shù)匹配。 四、車(chē)身造型設(shè)計(jì)及繪制車(chē)身布置圖 繪制不同外形、不同方向、不同色彩的車(chē)身外形圖。制作相應(yīng)造型的1：10整車(chē)模型；從中選優(yōu)后再制作精確模型。經(jīng)征求意見(jiàn)、工藝分析評(píng)審及風(fēng)洞試驗(yàn)后作進(jìn)一步修改，審定后用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量車(chē)身模型坐標(biāo)點(diǎn)。 五、編寫(xiě)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 作為對(duì)以后的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)及工藝準(zhǔn)備的指導(dǎo)和依據(jù)。其內(nèi)容常包括：任務(wù)來(lái)源、設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)依據(jù)；產(chǎn)品的用途及使用條件；汽車(chē)型號(hào)、承載容量、布置型式及主要技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)，包括空車(chē)及滿載下的整車(chē)尺寸、軸荷及性能參數(shù)，有關(guān)的可靠性指標(biāo)及環(huán)保指標(biāo)等；各總成及部件的結(jié)構(gòu)型式和特性參數(shù)；標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化水平及變型方案；擬采用的新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新裝備、新材料和新工藝；維修、保養(yǎng)及其方便性的要求；續(xù)駛里程；生產(chǎn)規(guī)劃、設(shè)備條件及預(yù)期制造成本和技術(shù)經(jīng)濟(jì)預(yù)惻等。有時(shí)也加進(jìn)與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)型汽車(chē)技術(shù)性能的分析和對(duì)比等。有的還附有汽車(chē)總布置方案草圖及車(chē)身外形方案圖。 六、汽車(chē)的總布置設(shè)計(jì) 其主要任務(wù)是根據(jù)汽車(chē)的總體布置及整車(chē)性能提出對(duì)各總成及部件的布置要求和特性參數(shù)等設(shè)計(jì)要求，協(xié)調(diào)整車(chē)與總成間、相關(guān)總成問(wèn)、總成與有關(guān)部件間的布置關(guān)系和參數(shù)匹配關(guān)系，使之組成一個(gè)在給定使用條件下的使用性能達(dá)到最優(yōu)并滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)所要求的整車(chē)參數(shù)和性能指標(biāo)的汽車(chē)。其具體工作有: 1、繪制汽車(chē)總布置圖：它是在總布置草圖和各總成、部件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上用1:1或1:2的比例精確地繪出，用于精確控制各部尺寸和位置，為各總成和部件分配準(zhǔn)確的布置空間，因此又稱(chēng)為尺寸控制圖。要特別注意汽車(chē)整體布置的合理性，車(chē)廂內(nèi)部布置應(yīng)具有視野性好、駕駛操作方便、座位舒適、安全，維修方便等特點(diǎn)。 2、根據(jù)總布置設(shè)計(jì)確定的整車(chē)參數(shù)和性能指標(biāo)提出對(duì)各總成和部件的設(shè)汁要求。包括結(jié)構(gòu)型式、特性參數(shù)、尺寸與質(zhì)量限制等。提供整車(chē)有關(guān)數(shù)據(jù)與計(jì)算載荷等。 3、繪制轉(zhuǎn)向車(chē)輪跳動(dòng)等有關(guān)部分的運(yùn)動(dòng)圖；用于校核布置空間以避免發(fā)生運(yùn)動(dòng)千涉。 4、確定有關(guān)總成和部件支承的型式、結(jié)構(gòu)參數(shù)與特性等，特別是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)前后支承、駕駛室支承和排氣管支承的位置和剛度要精心選擇。 5、確定各總成的質(zhì)心位置，核算汽車(chē)空載和滿載時(shí)的軸荷分配及整車(chē)質(zhì)心高度。 6、制作模型進(jìn)行布置空間的校核：通常制作1：l的車(chē)身內(nèi)、外模型來(lái)檢查駕駛操作及上下車(chē)的方便性、視野范圍、乘坐空間及舒適性等。 7、汽車(chē)總成、部件及零件的選型與設(shè)計(jì)：其任務(wù)除了要保證總成和整車(chē)的性能指標(biāo)外，還要考慮零部件本身的強(qiáng)度、壽命與可靠性等問(wèn)題口 8、設(shè)計(jì)圖紙的工藝審查及必要的修改。 9、繪制汽車(chē)總裝配圖：其目的是進(jìn)行圖面裝配校核，仔細(xì)檢查相連接總成及部件的連接關(guān)系、連接部分的尺寸與配合以及拆裝的方便性；核算與標(biāo)注汽車(chē)整車(chē)和有關(guān)總成與部件的安裝尺寸鏈，為汽車(chē)總裝作技術(shù)準(zhǔn)備和提供依據(jù)。 10、試制、試驗(yàn)、修改與定型。設(shè)計(jì)完成后投入樣品試制時(shí)，應(yīng)考慮有一定數(shù)量的零部件和總成投人臺(tái)架試驗(yàn)，至少有3一4輛樣車(chē)投人整車(chē)室內(nèi)試驗(yàn)與道路試驗(yàn)。注意了解制造和裝配中的工藝問(wèn)題及質(zhì)量控制情況并及時(shí)把關(guān)，杜絕不合格的樣品裝車(chē)。要查明整車(chē)、總成及零部件的尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)、性能參數(shù)是否符合設(shè)計(jì)要求及問(wèn)題所在，以便修改圖紙或采取其他措施予以糾正。應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)進(jìn)行全面的試驗(yàn)，以檢查新產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)。 §3.3 賽車(chē)各系統(tǒng)設(shè)計(jì) FSAE賽車(chē)區(qū)別于民用車(chē)，和專(zhuān)業(yè)的F1、F3等專(zhuān)業(yè)賽車(chē)也是有一定區(qū)別，它具有自己獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)，故而吸引無(wú)數(shù)大學(xué)瘋狂的投入FSAE賽車(chē)的設(shè)計(jì)。由于我國(guó)FSAE賽車(chē)設(shè)計(jì)起步較晚，從2010年開(kāi)始以第一屆中國(guó)大學(xué)生方程式汽車(chē)大賽為契機(jī)，國(guó)內(nèi)高校紛紛投入這項(xiàng)賽事。 賽車(chē)采用國(guó)內(nèi)外FSAE普遍應(yīng)用的發(fā)動(dòng)機(jī)中置后驅(qū)的布置方式。 §3.3.1 懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì) 懸架總成是汽車(chē)的一個(gè)重要組成部分，它的功用是把路面作用于車(chē)輪上的垂直反力、縱向反力和側(cè)向反力以及這些反力所造成的力矩傳遞到車(chē)架上，以保證汽車(chē)的正常行駛。 懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是根據(jù)大學(xué)生方程式汽車(chē)大賽的比賽規(guī)則及賽車(chē)設(shè)計(jì)具體參數(shù)要求，參考各種賽車(chē)懸架資料，分析各種懸架類(lèi)型的優(yōu)缺點(diǎn)，并最終確定適合賽車(chē)運(yùn)動(dòng)的懸架形式---不等長(zhǎng)雙橫臂式螺旋彈簧獨(dú)立懸架。 FSAE賽車(chē)懸架系統(tǒng) 賽車(chē)采用當(dāng)今廣泛應(yīng)用于方程式賽車(chē)的雙橫臂獨(dú)立懸架（double-wishbone）。獨(dú)立懸架有多種結(jié)構(gòu)形式，如雙橫臂式，燭式，麥弗遜式等?；诜匠淌劫愜?chē)的特點(diǎn)選用雙橫臂式獨(dú)立懸架，不等長(zhǎng)雙橫臂式獨(dú)立懸架的設(shè)計(jì)自由度大，懸架控制臂的長(zhǎng)度可自行設(shè)定，有較小的非簧載質(zhì)量，可使賽車(chē)具有良好的轉(zhuǎn)彎性能、直線行駛性能。由于賽車(chē)采用較大的彈性剛度，雙橫臂懸架運(yùn)動(dòng)空間不足的特點(diǎn)也不會(huì)造成很大影響。綜合而論，這種裝置基本性能優(yōu)于其他形式的懸架裝置。 該系統(tǒng)采用將彈性元件內(nèi)置于車(chē)身外殼中的形式，這樣可以降低高速行駛中的風(fēng)阻，避免了避震彈簧上的橫向力影響，減小了由于橫向力而造成的車(chē)身振動(dòng)，并且減小了懸架運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。將彈簧與阻尼元件隱藏在車(chē)身中，利用推拉桿和搖臂盤(pán)的組合，達(dá)到外置式懸架同樣的效果。真實(shí)比賽中，由于天氣、溫度、賽道形式等因素，需要通過(guò)不同的懸架參數(shù)設(shè)定來(lái)確保賽車(chē)的表現(xiàn)，通過(guò)獨(dú)特的機(jī)構(gòu)，可以方便地改變懸架參數(shù)，達(dá)到比賽需要。 §3.3.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 賽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是關(guān)系到賽車(chē)性能的主要系統(tǒng)，它是用來(lái)保持或者改變賽車(chē)行駛方向的機(jī)構(gòu)，在賽車(chē)行駛時(shí)，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案的確定。 賽車(chē)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向梯形前置，轉(zhuǎn)向拉桿橫置，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)為齒輪齒條。 由于在轉(zhuǎn)向節(jié)臂、橫拉桿以及齒條機(jī)構(gòu)的連接必然存在微小的間隙，如果將轉(zhuǎn)向梯形后置將會(huì)帶來(lái)的結(jié)果是在車(chē)輛入彎時(shí)由于整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將受到來(lái)自轉(zhuǎn)向輪的力，此作用力會(huì)壓縮連接部件之間的間隙，導(dǎo)致稍微增加轉(zhuǎn)向角度，造成微小的轉(zhuǎn)向過(guò)度感，不利于在彎中的操控性。同理，如果將整個(gè)轉(zhuǎn)向梯形前置，被壓縮的間隙造成的效果剛好和轉(zhuǎn)向梯形后置時(shí)相反，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向角度的稍微減少，造成微小的轉(zhuǎn)向不足。轉(zhuǎn)向不足對(duì)車(chē)手來(lái)說(shuō)是一種穩(wěn)定的可控工況。所以樣車(chē)選擇了轉(zhuǎn)向梯形前置的布置方案。 齒輪齒條轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，成本低，工作可靠。非常符合Formula SAE 賽車(chē)的需要。 §3.3.3 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 使行駛中的汽車(chē)減速甚至停車(chē)，使下坡行駛的汽車(chē)的速度保持穩(wěn)定，以及使已經(jīng)停駛的汽車(chē)保持不動(dòng)，這些作用統(tǒng)稱(chēng)為汽車(chē)制動(dòng)。 汽車(chē)制動(dòng)器幾乎均為機(jī)械摩擦式的，即利用旋轉(zhuǎn)元件與固定元件兩工作表面間的摩擦產(chǎn)生力矩使汽車(chē)減速或停車(chē)。摩擦式制動(dòng)器按其旋轉(zhuǎn)元件的形狀分為鼓式和盤(pán)式兩大類(lèi)。按摩擦副中的固定元件的結(jié)構(gòu)來(lái)分，盤(pán)式制動(dòng)器分為鉗盤(pán)式和全盤(pán)式制動(dòng)器兩大類(lèi)。其中鉗盤(pán)式有以下三種：固定鉗式、滑動(dòng)鉗式和擺動(dòng)鉗式。 根據(jù)大學(xué)生方程式賽車(chē)賽事規(guī)則，賽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)配備的制動(dòng)系統(tǒng)必須有兩套獨(dú)立的液壓回路，以防系統(tǒng)泄露或失效時(shí)，至少在兩輪上還保持有有效地制動(dòng)力。而盤(pán)式制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)就是易于構(gòu)成多回路制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使系統(tǒng)有較好的可靠性與安全性，以保證汽車(chē)在任何車(chē)速下各車(chē)輪都均勻一致的平穩(wěn)制動(dòng)。結(jié)合賽事規(guī)則和賽車(chē)具體情況，賽車(chē)采用盤(pán)式制動(dòng)器。 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將來(lái)自駕駛員或其他力源的力傳給制動(dòng)器，使之產(chǎn)生制動(dòng)力矩。根據(jù)制動(dòng)力源的不同，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般可分為簡(jiǎn)單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)和伺服制動(dòng)三大類(lèi)。而力的傳遞方式又有機(jī)械式，液壓式，氣壓式和氣壓-液壓式的區(qū)別。液壓式簡(jiǎn)單制動(dòng)系（通常簡(jiǎn)稱(chēng)為液壓制動(dòng)系）用于行車(chē)制動(dòng)裝置。液壓制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：作用滯后時(shí)間短(0.1～0.3s)，工作壓力高(可達(dá)10～12MPa)，輪缸尺寸小，可布置在制動(dòng)器內(nèi)部作為制動(dòng)蹄張開(kāi)機(jī)構(gòu)或制動(dòng)塊壓緊機(jī)構(gòu)，使之結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、質(zhì)量小、造價(jià)低；機(jī)械效率高。故第二代賽車(chē)中采用液壓式的動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)來(lái)作為制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的方案。 為了提高制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作可靠性，保證行車(chē)安全，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用了兩套獨(dú)立的系統(tǒng)，即應(yīng)是雙回路系統(tǒng)。 現(xiàn)代汽車(chē)制動(dòng)主缸的形式有單腔和串聯(lián)雙腔制動(dòng)主缸，根據(jù)大賽要求，每個(gè)液壓回路必須有其專(zhuān)屬的儲(chǔ)油罐，因此初步確定采用串聯(lián)雙腔形式的制動(dòng)主缸，但考慮賽車(chē)的總體布局和空間問(wèn)題，不排除采用并聯(lián)單腔制動(dòng)主缸的可能。 制動(dòng)主缸由灰鑄鐵制造，也可以采用低碳鋼冷擠成形；活塞可有灰鑄鐵、鋁合金或中碳鋼制造。 §3.3.4 車(chē)架設(shè)計(jì) 車(chē)架采用的是空間桁架式結(jié)構(gòu)，其作用是為賽車(chē)所有其他部件的連接基礎(chǔ)，同時(shí)通過(guò)前、中、后防滾架的設(shè)計(jì)對(duì)駕駛艙提供保護(hù)。 在設(shè)計(jì)時(shí)盡可能把懸架的連接點(diǎn)安排在框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)附近以分散應(yīng)力提高連接強(qiáng)度。同時(shí)要使中防滾架和后防滾架之間的外包絡(luò)面完全覆蓋駕駛員的駕駛位置，并留有一定的空隙作為緩沖。還要在駕駛艙側(cè)面添加足夠的側(cè)面防撞保護(hù)。整個(gè)車(chē)架的設(shè)計(jì)還要為所有在內(nèi)部安裝的設(shè)備留下足夠的空間。在達(dá)到上述要求的同時(shí)，車(chē)架的設(shè)計(jì)還必須符合Formula SAE 比賽規(guī)則對(duì)于車(chē)架的相關(guān)規(guī)定和限制。 第四章 賽車(chē)主要參數(shù)的初步確定 §4.1 主要參數(shù) §4.1.1 主要技術(shù)參數(shù) 經(jīng)過(guò)對(duì)第一、二代賽車(chē)分析及其在比賽中反饋的種種信息，初定賽車(chē)主要參數(shù)。具體參數(shù)如下 表4-1 賽車(chē)主要參數(shù)初選 外廓尺寸 長(zhǎng) 寬 高 2360mm 1500mm 1200mm 輪距 前輪距B1 1300mm 后輪距B2 1280mm 最高車(chē)速 145km/h 整備質(zhì)量 280kg 軸距 1580mm 軸荷分配 45:55 離地間隙 50mm §4.1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 電機(jī)功率的選擇將對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性有著重要的影響。對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)用電機(jī)，在選擇電機(jī)的功率時(shí)還要考慮以下幾個(gè)因素: 1、最高車(chē)速 電機(jī)的功率必須能滿足電動(dòng)汽車(chē)最高車(chē)速的功率要求，以保證汽車(chē)在良好路面和空載情況下，能獲得較高的行駛速度。 2、加速性能 電機(jī)的功率越大，則電動(dòng)汽車(chē)的后備功率就越多，從而其加速性能越好。但過(guò)多的后備功率又會(huì)增加純電動(dòng)汽車(chē)不必要的能量消耗。 3、轉(zhuǎn)矩 由于汽車(chē)的行駛工況較為復(fù)雜，需要電機(jī)具有一定的過(guò)載能力，即能承受較大的過(guò)載電流，能發(fā)出高于額定轉(zhuǎn)矩2倍以上的轉(zhuǎn)矩。 異步電機(jī)其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于冷卻、壽命長(zhǎng)、堅(jiān)固耐用、成本低廉、運(yùn)行可靠，低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，低噪聲，不需要位置傳感器，轉(zhuǎn)速極限高并且異步電機(jī)矢量控制調(diào)速技術(shù)比較成熟，使得異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此被較早應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，目前仍然是電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主流產(chǎn)品。 要選擇合適的電機(jī)，首先要知道電動(dòng)車(chē)所需要的功率。 電機(jī)的功率計(jì)算所需的公式如下： ...................................（4-1） ：機(jī)械效率（整車(chē)技術(shù)參數(shù)為0.87） ：汽車(chē)總重（N） ：良好路面上的汽車(chē)的行駛阻力系數(shù)（取0.015） ：最高車(chē)速（Km/h） ：空氣阻力系數(shù)（整車(chē)技術(shù)參數(shù)為0.55） ：汽車(chē)迎風(fēng)面積 迎風(fēng)面積A= （車(chē)高-輪胎半徑）×車(chē)寬 則A=（1.200-0.247）×1.500=1.43 帶入上述公式（3-1）計(jì)算得： =20.48KW