电动汽车整车设计演示文稿

电动汽车整车设计演示文稿目前一页\总数五十六页\编于十七点优选电动汽车整车设计目前二页\总数五十六页\编于十七点2.1汽车业CAD/CAM/CAE技术发展1)

汽车工业代表着一个国家制造业发展的水平。汽车工业一直是CAD/CAM/CAE系统应用的先锋。作为制造业的中坚，CAD技术的应用，有效地推动了汽车制造业的前进；汽车业的需求也极大地带动了CAD技术的发展。1.汽车业面临的问题(1)保有量的相对固定，导致竞争加剧。(2)汽车制造业是技术密集型和劳动密集型产业。易学好用、设计/分析/制造一体化的软件就受到企业的青睐；同时，支撑整个企业产品信息的框架式软件──产品数据管理系统（PDM），也逐渐为众多的汽车制造商所接受。

目前三页\总数五十六页\编于十七点2.汽车业巨人们如何打算

各大汽车制造商都对面向整个企业信息系统的制订了改造计划并已实施。以下为几个主要的汽车制造商所提出的计划：

福特：“福特2000年”，C3P项目；

马自达：“数字改造计划”；

日产：“业务过程革新”；

雷诺：“产品设计及生产环境重组”；

日野：“并行工程计划”等等。

以福特汽车公司的软件选型为例:目前四页\总数五十六页\编于十七点3.史无前例的软件选型──福特建立C3P体系

1993年，福特汽车公司制定了面向21世纪的“福特2000年”长远发展规划，决定彻底改造自己的计算机应用状况。福特的目标是：一个新车型的开发周期从目前的36个月缩短到18个月乃至12个月；新车开发的后期设计修改减少50%；原型车制造和测试成本减少50%；投资收益提高30%。目前五页\总数五十六页\编于十七点

福特希望用一个产品数据管理系统（PDM）,把计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程分析（CAE）、计算机辅助制造（CAM）集成起来，融汇到一个遍布全球的公用数据系统之中，即C3P（CAD/CAM/CAE/PDM）。这是C3P概念在整个业界第一次正式提出。

目前六页\总数五十六页\编于十七点4.“福特效应”

伴随着大型汽车制造厂商开始选择主流软件的浪潮，很多汽车企业开始启动了自己的选型计划。继福特之后，又有了马自达、日产、雷诺、日野等等。在近三年这些新的大型选型过程中，SDRC公司赢得了约80%的合同，这种现象被业界评论家称之为“福特效应”。

一个有趣的现象是，在决胜阶段几乎都是SDRC与PTC展开最后争夺，因为只有这两种软件才真正代表着九十年代CAD技术发展的最高水平。目前七页\总数五十六页\编于十七点附表为近三年选择SDRC软件作为主要技术支撑的汽车业厂商。

汽车制造厂商国家选用核心CAD软件选用PDM软件合同日期合同额($万)产品范围福特

(Ford)美国I-deasMasterSeriesMetapahse1995/12/19$20,700整车日产

(Nissan)日本I-deasMasterSeriesMetapahse1998/1/7$10,000整车雷诺

(Renault)法国I-deasMS+EuclidMetapahse1998/2/11$3,500整车马自达

(Mazda)日本I-deasMasterSeriesMetapahse1996/12/19$3,100整车奔驰

(M-Benz)德国CATIAMetapahse1996/2/5$600整车克莱斯勒

(Chrysler)美国CATIAMetapahse1998

整车数字流程

(DIPRO)日本I-deasMasterSeriesMetapahse1997/2/23$6,500配件日野

(Hino)日本I-deasMS+TOGOMetapahse1998/1

整车丰田

(Toyota)日本TOGO-CAD(I-deas)

1997/2

整车本田

(Honda)日本CATIA+I-deasMS

1997

整车现代

(Hyundai)韩国CATIA+I-deasMS

1997/3

整车嘎斯

(GAZ)俄罗斯I-deasMasterSeries

1996/2/13

整车塔塔

(Tata)印度I-deasMasterSeriesMetapahse1996

整车目前八页\总数五十六页\编于十七点Mahindra&Mahidra印度I-deasMasterSeries

1997

整车帕金斯

(Perkins)英国CADDS5+I-deasMSMetapahse1996

发动机固特异

(Goodyear)美国I-deasMasterSeriesMetapahse1996

轮胎米其林

(Michelin)法国

Metapahse1997

轮胎LearCorperation美国

Metapahse1997

配件PICO/Wisne美国I-deasMasterSeriesMetapahse1997/12/27

配件Johnson&Johnson美国I-deasMasterSeriesMetapahse1996

配件MackTruck美国

Metapahse1997/10

配件AlliedAutomotive美国

Metapahse1997

配件ITTAutomotive美国

Metapahse1997

配件目前九页\总数五十六页\编于十七点5.汽车业人士如是说

福特公司副总裁NeilRessler先生："C3P是由福特主导的一次对设计自动化环境的重新武装，它具有十分重大的意义。我相信C3P项目将为福特带来极大的竞争优势。"

福特C3P项目总经理RichardRiff博士："我们已经超额完成任务。当我们开始时，不少业内人士说在四年时间内完成C3P几乎是不可能的。我们要证明他们是错的，我们会比原计划更快地实现这一目标。目前十页\总数五十六页\编于十七点

雷诺科技信息系统部主任FrancoisPistre先生："选择象SDRC这样世界级的软件供应商，与马特拉一起参与我们车辆工程，将会帮助我们在雷诺成功地进行前所未有的、最广泛的产品设计及生产环境重组工作。融汇SDRC与马特拉的丰富的汽车专业经验以及来自双方的广泛的先进设计/制造技术，将使雷诺受益匪浅。这对保持雷诺在当今市场上的强有力的竞争地位是至关重要的。"

目前十一页\总数五十六页\编于十七点

日产公司工程系统部的总经理JojiMadusa先生：“单一CAD/CAM/CAE系统可使车身曲面、动力总成、实体设计以及零部件设计实现标准化，这将使得整车开发全过程获得极大的并行性。”

日产董事会成员、业务过程革新部总经理YoshimichiUrabe先生："日产公司在全球范围内开发、制造和销售汽车产品。日产需要开发制造出让客户满意的车。为此，我们需要集我们所有之技术秘诀、过程知识以及具有全球性资源的优点来不断改进自身，以全新姿态进入下一个世纪。从这方面考虑，来自SDRC的IDEAS和Metaphse技术将是帮助实现我们的目标──并行工程的最有效的工具。在日产全球部门进行的业务过程革新，将改进产品质量、减少成本和缩短上市时间，这将是引人注目地改进全部产品性能的强大的驱动力，也是达到日产业务目标的关键因素。"目前十二页\总数五十六页\编于十七点

马自达项目总经理MitsushiroNiimi先生："在技术是第一生产力的今天，要想在全球大市场中占有一席之地，必须不断地改进技术。马自达选择了IDEASMasterSeries是因为它在曲面造型、实体造型、仿真分析、制造、测试和并行工程方面的强大功能，并且该软件是使马自达在数字改造计划中获益并急需的技术。我们对与SDRC公司业已建立的密切合作关系很满意。""MetaphaseSeries2软件将能够使马自达在开发方面具有企业级的并行工程工具。这意味着我们的工程师将能够更密切的并肩工作，快捷、可靠地享用工程数据。采用这一并行工程手段将帮助马自达更有效地通讯，降低开发费用，缩短产品上市时间。"

目前十三页\总数五十六页\编于十七点6.汽车业计算机应用未来发展趋势

高质量、低成本、更快的产品上市时间和更新的产品式样是企业注定要追求的共同目标。汽车业计算机应用未来发展趋势：

改进企业过程──有效地利用企业资源，步入全球性大协作；

核心式工程工具──实现电子（或数字）样机需要核心式的主模型技术；

数据管理及控制──用PDM系统构建企业信息框架，实现企业级信息共享；

集成的供应链──制造厂商与零配件供应商的日趋紧密的信息共享形成集成的供应链。

目前十四页\总数五十六页\编于十七点2.2电动车辆整车标准体系

国际标准化组织标准电动道路车辆

安全要求

第1部分：车载储能装置电动道路车辆

安全要求

第2部分：功能安全方式和故障防护电动道路车辆

安全要求

第3部分：防止人员触电·

电动道路车辆

术语电动道路车辆

参考能量消耗率和续驶里程

乘用车和轻型商用车辆试验规程·

电动道路车辆

道路操纵特性

目前十五页\总数五十六页\编于十七点2.3电动汽车的总体设计电动汽车的基本结构电动汽车的组成包括电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。

目前十六页\总数五十六页\编于十七点(a)前轮驱动1．蓄电池2．调速控制器3.驱动电动机4．转向驱动轮5．水箱6．充电器

7．充电插座

图2—1电动汽车的组成图

目前十七页\总数五十六页\编于十七点(b)后轮驱动1.直交逆变器2．驱动电动机和减速器3．钠硫电池4．系统控制器5．电动转向器6．加热器图2—2电动汽车的组成图目前十八页\总数五十六页\编于十七点1.工作装置2．驱动桥3．驱动电动机4．液压泵5．油泵电动机

6.蓄电池

7．转向桥

8.平衡重

9．调速控制器

10．方向盘

图2—3工业用电动叉车的组成图

目前十九页\总数五十六页\编于十七点电动车辆的组成与各部件的功用1.电源

电源为电动汽车的驱动电动机提供电能，电动机将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。2.驱动电动机

驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。3.电动机调速控制装置

电动机调速控制装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置的，其作用是控制电动机的电压或电流，完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。目前二十页\总数五十六页\编于十七点4.传动装置

电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴，当采用电动轮驱动时，传动装置的多数部件常常可以忽略。5.行驶装置

行驶装置的作用是将电动机的驱动力矩通过车轮变成对地面的作用力，驱动车轮行走。它同其他汽车的构成是相同的，由车轮、轮胎和悬架等组成。

6.转向装置

专用装置是为实现汽车的转弯而设置的，由转向机、方向盘、转向机构和转向轮等组成。目前二十一页\总数五十六页\编于十七点7.制动装置

电动汽车的制动装置同其他汽车一样，是为汽车减速或停车而设置的，通常由制动器及其操纵装置组成。在电动汽车上，一般还有电磁制动装置，它可以利用驱动电动机的控制电路实现电动机的发电运行，使减速制动时的能量转换成对蓄电池充电的电流，从而得到再生利用。

8.工作装置

工作装置是工业用电动汽车为完成作业要求而专门设置的，如电动叉车的起升装置、门架、货叉等。目前二十二页\总数五十六页\编于十七点2.3.1电动汽车的总体构造一般由四部分组成：1.电动机电动机是电动汽车的动力装置。其作用是产生动力，通过传动系驱动车轮使汽车行驶。

电动机主要有直流电动机和交流机两类。

2.底盘底盘作用是支承、安装电动动机及其各部件、总成，形成电动汽车的整体造型，并接受电动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。

底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。目前二十三页\总数五十六页\编于十七点3.车身车身安装在底盘的车架上，用以驾驶员、旅客乘坐或装载货物。

轿车、客车的车身一般是整体结构，货车车身一般是由驾驶室和货箱两部分组成。4.控制系统及电气设备控制系统是对电动汽车的起动、行驶、前进、倒车、制动等进行控制。电气设备由电源和用电设备两大部分组成。

目前二十四页\总数五十六页\编于十七点2．3.2电动车辆的总体布置

电动车辆的布置是指电源(蓄电池)、驱动装置及调速控制装置等的具体布置。

1.电动机中央驱动电动机中央驱动的布置方式如图2—4所示，

图2-5为蓄电池叉车的驱动布置图，

图2—6为电动牵引车的驱动布置图。中央驱动布置的特点是只需一只驱动电动机，控制电路较简单，车辆的结构与传统布置相近，可以在内燃机车辆的基础上改装，其传动装置和技术较成熟。目前二十五页\总数五十六页\编于十七点图2—4电动汽车的中央驱动布置示意图

目前二十六页\总数五十六页\编于十七点1．蓄电池2．车体3．随动支承轮4．驱动轮5．转向装置6．驱动电动机7．转向传动轴8．制动杆9．液压操纵杆10．座椅11．液压泵和电动机12．前轮

图2—5蓄电池叉车的驱动布置图

目前二十七页\总数五十六页\编于十七点1．车体2．制动操作装置3．电控装置4．转向装置5．蓄电池组6．调速控制器7．牵引钩8．驱动桥9．转向轮图2—6电动牵引车的驱动布置图目前二十八页\总数五十六页\编于十七点2.电动汽车的横向驱动布置，图2—7示意图。有：前置和后置方式图2—7

电动汽车的横向驱动布置示意图目前二十九页\总数五十六页\编于十七点3.电动汽车的边置纵向驱动布置，图2—8示意图。有：前置和后置方式图2—8

电动汽车的横向驱动布置示意图目前三十页\总数五十六页\编于十七点4.电动轮驱动电动轮驱动的方式是将电动机及相应的减速器布置在车轮上，如图2—9所示。图2—9

电动轮驱动方式的布置

目前三十一页\总数五十六页\编于十七点5.电池及驱动控制装置的布置

蓄电池的质量占据电动车辆自重的较大的比例，所以在考虑车辆总体布置时应使整车的质量分布均匀，使各车轴或车轮的载荷趋于一致。驱动电动机的控制装置本身的重量不大，体积也较小，布置的位置很灵活。但应注意电路尽可能简化，大电流回路的导线尽量短，电路的电压损失尽可能小。控制装置的安装要注意减震、防酸和散热以及方便检修等方面的要求。目前三十二页\总数五十六页\编于十七点2.3.3外形尺寸参数

1.汽车设计中，外形尺寸包括：长、宽、高、轴距、轮距、前后悬长和离地距等。各参数的含义见下图2.10：图2.10外形尺寸参数目前三十三页\总数五十六页\编于十七点2.各级汽车的尺寸标准

确定汽车尺寸所要考虑的因素主要是机械布局和使用要求，其中机械布局视乎厂家各自的设计方案有所差异；使用要求则主要由汽车所针对的目标市场级别而定。各主要级别（主要乘用车）的常见尺寸范围（表2.3.1)：目前三十四页\总数五十六页\编于十七点单位：米长度宽度高度轴距典型代表欧洲、亚洲轿车：

小型两厢轿车3.6-41.5-1.71.3-1.52.2-2.5夏利小型三厢轿车

4.1-4.4

1.6-1.7

1.3-1.5

2.3-2.6

丰田COROLLA

中型轿车4.3-4.71.7-1.81.3-1.52.6-2.8捷达中大型轿车4.6-4.91.7-1.91.3-1.62.7-2.9日产CEFIRO大型轿车4.8-5.21.8-21.4-1.62.8-3.2奔驰S-CLASS其他车种：

中型越野车4.5-4.91.7-21.7-2.02.5-2.8三菱PAJERO中型MPV4.4-4.81.7-1.91.5-1.92.7-3丰田PREVIA中型皮卡（pickup）4.7-51.6-1.81.4-1.62.7-2.9丰田HILUX特殊规格：

日本轻自动车（K-CAR）<3.7<1.5不限不限奥拓美国标准大型房车5.2-5.51.8-2.11.3-1.52.8-3.3林肯TOWNCAR美国标准多用途车（SUV）5-5.51.8-2.21.8-2.22.8-3.2别克GL8一级方程式赛车4.2-4.4<1.80.9-12.8-3.1

目前三十五页\总数五十六页\编于十七点3.如何确定具体尺寸确定汽车尺寸首先要服从机械布局，然后要满足各项应有的功能，如必须具备载客、载货的空间等。具体确定方法：长度

长度是对车辆的用途、功能、使用方便性等影响最大的参数。2.宽度

宽度主要影响乘坐空间和灵活性。对于乘用轿车，如果要求横向布置的三个坐位都有宽阔的乘坐感（主要是足够的肩宽），那么车宽一般都要达到1.8M。目前三十六页\总数五十六页\编于十七点3.高度

车身高度直接影响重心（操控性）和空间。大部分轿车高度在1.5米以下，与人体的自然坐姿高度相比低很多，主要是出于降低全车重心的考虑，以确保高速拐弯时不会翻车。4.轴距

在车长被确定后，轴距是影响乘坐空间最重要的因素，因为占绝大多数的2厢和3厢轿车，乘员的坐位都是布置在前后轴之间的。5.前、后悬

车长=前悬+后悬+轴距。轴距越长，前后悬便越短。最短的悬殊长可以短至只有车轮，即为车轮半径1/2。一般轿车的悬长都不能太短，一来轴矩太长会影响灵活性，二来要考虑机械零件的布局。目前三十七页\总数五十六页\编于十七点图2.11A、B角分别称为接近角和离去角，是衡量车辆通过性的重要指标。由图可见角度越大，车身能安全通过的坡度越大。其中接近角尤为重要，因此越野车的前悬都很短。

目前三十八页\总数五十六页\编于十七点6.轮距

轮距直接影响车辆的前后宽度比例。与其它尺寸相比，轮距更受机械布局（尤其是悬挂系统）的影响，是设计师需要在很早期就确定的参数。7.离地距

离地距即车体最低点与地面的距离。后驱车的离地最低点一般在后轴中央，前驱车一般在前轴，也有些轿车的离地距最低点在前防撞杆下缘（气流动力学部件）。车辆的长、宽、高、轴距是影响乘坐空间的四要素，是基础，要在尺寸大的车身上设计出空间充裕的座舱，还必须精心设计车厢轮廓。这就是所谓的“利用率”问题，而它又与全车的整体布局息息相关。

目前三十九页\总数五十六页\编于十七点电动汽车的布置1.利用汽油发动机汽车的原有传动系统前轮后轮后轮前轮传动系统车轴电动机车轴前轮后轮后轮前轮传动系统车轴电动机车轴畜电池畜电池畜电池畜电池目前四十页\总数五十六页\编于十七点2.电动机与车轴平行布置前轮后轮后轮前轮传动系统车轴电动机车轴前轮后轮后轮前轮传动系统车轴电动机车轴畜电池畜电池畜电池畜电池目前四十一页\总数五十六页\编于十七点3.电动轮分前轴装电动轮,后轴装电动轮,前后都装电动轮前轮电动轮电动轮前轮车轴车轴畜电池畜电池目前四十二页\总数五十六页\编于十七点2.4电动汽车的参数选择汽车的主要特征和技术特性随所装用的原动力机类型和特性的不同，通常有以下的结构参数和性能参数。

1.整车装备质量（kg）：汽车完全装备好的质量，包括润滑油、畜电池、随车工具、备胎等所有装置的质量。

2.最大总质量(kg)：汽车满载时的总质量。

3.最大装载质量(kg)：汽车在道路上行驶时的最大装载质量。

4.最大轴载质量（kg）：汽车单轴所承载的最大总质量。与道路通过性有关。

5.车长(mm)：汽车长度方向两极端点间的距离。

6.车宽(mm)：汽车宽度方向两极端点间的距离。目前四十三页\总数五十六页\编于十七点

7.车高(mm)：汽车最高点至地面间的距离。

8.轴距(mm)：汽车前轴中心至后轴中心的距离。

9.轮距(mm)：同一车轿左右轮胎胎面中心线间的距离。

10.前悬(mm)：汽车最前端至前轴中心的距离。

11.后悬(mm)：汽车最后端至后轴中心的距离。

12.最小离地间隙(mm)：汽车满载时，最低点至地面的距离。

13.接近角(°)：汽车前端突出点向前轮引的切线与地面的夹角。

14.离去角(°)：汽车后端突出点向后轮引的切线与地面的夹角。目前四十四页\总数五十六页\编于十七点

15.转弯半径(mm)：汽车转向时，汽车外侧转向轮的中心平面在车辆支承平面上的轨迹圆半径。转向盘转到极限位置时的转弯半径为最小转弯半径。

16.最高车速(km/h)：汽车在平直道路上行驶时能达到的最大速度。

17.最大爬坡度(%)：汽车满载时的最大爬坡能力。

18.平均能量消耗量(畜电池kW/h，燃料L/100km)：汽车在道路上行驶时每百公里平均能量消耗量。

19.车轮数和驱动轮数(n×m)：车轮数以轮毂数为计量依据，n代表汽车的车轮总数，m代表驱动轮数。目前四十五页\总数五十六页\编于十七点2.5电动汽车零部件载荷计算车辆在行驶过程中,其零部件承受的载荷的大小和性质是受很多因素的影响的。车辆的动力机旋转部分、传动系、车轮、整个汽车的质量构成一个多质量振动系统，在特定的条件下会产生共振而降低传动系的寿命——这是车辆零部件承受动载荷。动载荷的变化，有些是有规律的，有些则是无规律的。车辆处于静止状态时，车辆零部件则承受静载荷。车辆零部件在长期使用中会发生不同形式的损伤和破坏。因此，需要计算零部件在各种工况条件下的强度。目前四十六页\总数五十六页\编于十七点

车辆的实际载荷是非常复杂的，有些力是恒定的（如重力，零部件装配时的产生的预紧力或过盈力），有些是不定的（如起动时和制动时产生的力，零件制造误差引起的力，动力机工作工况的改变而引起转矩及力的改变，行驶阻力引起的力等等）。当受到短时间的大的峰值载荷的作用并在其危险断面产生了超过屈服极限或强度极限的应力时，零件将会断裂而失效，这种失效称为静强度失效，抵抗这种失效的能力称为静强度。在设计中校核零件的静强度，要确定其危险断面及其所承受的最大载荷。目前四十七页\总数五十六页\编于十七点

由于在动载荷长期重复加载下形成局部高应力区使较弱晶粒产生微观裂纹并继续发展成宏观裂纹而导致疲劳破坏，这种动载荷可能是拉、压、弯、扭载荷中的一种，也可能是其中某些载荷的复合载荷。这种失效称为疲劳强度失效。目前四十八页\总数五十六页\编于十七点1.传动系最大转矩传动系可能产生大大超过其静强度计算时所确定的转矩，这是由于传动系是一个振动系统，它具有弹性和惯性等性质的缘故。传动系的最大动载荷通常产生于汽车突然起步和紧急制动时。T-制动的最大转矩Cd-当量扭转刚度目前四十九页\总数五十六页\编于十七点2.路面不平度影响下的车辆行驶系载在行驶过程中，车轮与路面间的