摘 要

当今世界发展的一个重要方向是绿色化和可持续发展，汽车工业也不例外。中国旅游业的发展对旅游交通工具的需求很大，以往的旅游大巴通常是油车，顺应清洁化的发展，旅游客车也应该使用清洁能源，降低对环境的损害。本设计主要研究了一款12米的纯电动旅游客车的底盘总布置，结合客车定位，确定整车参数，对动力系统以及底盘各总成部件进行选型，并对整车性能进行分析。利用三维建模软件，搭建各总成的模型，并合理地布置起来，同时车身和悬架系统尺寸匹配。通过底盘总布置的设计，积累了设计汽车的经验，开拓了设计思想，夯实了专业知识。

关键词：纯电动 客车底盘 总布置

Abstract

An important direction for the development of the world today is green and sustainable development, and the automotive industry is no exception. The development of China’s tourism industry has a great demand for tourism vehicles. In the past, tourism buses were usually fuel trucks. In response to the development of cleanliness, tourist buses should also use clean energy to reduce damage to the environment. This design mainly studies the chassis general arrangement of a 12-meter pure electric tourist bus, combines the positioning of the bus, determines the parameters of the vehicle, selects the components of the power system and the chassis components, and analyzes the performance of the entire vehicle. Using three-dimensional modeling software, the models of each assembly are built and reasonably arranged, while the body and suspension systems are matched in size. Through the design of the general arrangement of the chassis, we have accumulated experience in designing cars, opened up design ideas, and consolidated professional knowledge.

Keyword: Pure electric Bus chassis General arrangement

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

随着世界人口和经济不断增长，对石油的依赖也在不断加重，能源也将会有短缺的一天，最终会导致人类最终走向灭亡；石油使用的排放也会让我们人类生存的环境更加恶劣。寻找一种可持续、环保清洁的新能源是世界各国共同面临的重大问题。

对于汽车方面，使用清洁能源，降低温室气体是新能源汽车的目标之一。现在城市公共交通出行中较热门的选择便是电动客车了，国家政策支持和客车发展趋势都给电动客车创造了一个空前的发展机遇，由于电动客车使用清洁能源，空间充足，结构简单，维修保养需求较低等优点，让政府和企业都着眼于发展电动客车，电动客车成为一种不可阻挡的发展趋势。

目前我们是世界上最大的国内旅游消费市场，中国的旅游运输市场迫切需要一种性价比高，运输能力强的国产客车承担旅游运输压力。如今，性价比合适的中型旅游客车成为旅游客车市场的新宠^[9]。

由于电动客车的良好发展前景，对于电动客车的设计研究也具有实践意义，同时客车底盘对于客车来说是关键部分，对客车各项性能参数其决定性作用，决定了客车的质量，对电动客车的底盘总布置也相当必要。本课题是研究纯电动6120BEV旅游客车底盘总布置，对于纯电动旅游客车，不同于城市大巴。旅游大客车系列对底盘的动力性平顺性要求较高，比功率大、起步快^[11]。研究纯电动旅游客车底盘总布置对旅游客车的整体性能都有很大意义，突出旅游客车对性能的要求，也体现纯电动旅游客车环保性和节能新能源汽车的优点。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

近年来，各国对新能源汽车都加大了投入和研究，通过政策导向和先进技术促进电动汽车发展，以向环境友好型和资源节约型交通能源发展转型。

美国：美国的客车主要是GM、FORD和SETRA等公司掌握了市场，虽然在新能源汽车如纯电动客车领先世界并不多，但发达的美国工业和强大的科研实力，让美国在电池方面的研究取得了较大进展，如特斯拉汽车公司，在电动车方面做到了行业的模范和参考的方向，特斯拉远超其他电动汽车的电池性能让世人感叹。

日本：日本的日野汽车、丰田公司和五十铃公司代表着日本纯电动客车的技术水平，日本则将目光更多地聚集到了驱动电机的制造方面。丰田公司宣布研发出一种电机磁体可以减少对稀土元素的依赖，此举将大幅降低电动汽车中电机的制造成本，依靠这项发现，丰田公司希望在未来十年可以研制出性能更强大的电动汽车电机。

欧洲：同美国相比，欧洲国家对纯电动汽车的清洁性能更看重。德国政府对于研发电动汽车投入很大，并且走的是中心城市向周边城市辐射推广的方略。代表德国客车制造水平的公司是西班牙的IRIZAR公司、意大利的IVECO公司、德国的MAN和BENZ公司、英国的RENAULT和Plaxton公司等，欧洲作为工业革命的诞生地，其工业水平占据世界领先水平。最具有特点的就是德国工业了，凭借工业实力成为世界第4大经济体，最新提出的德国工业4.0也引领了世界工业方向。德国在新能源汽车包括纯电动客车这方面，主要优势在于底盘制造水平先进，虽然驱动电机能量控制新技术和电池技术并不是长处，但配套的底盘部件制造能力卓越和相应纯电动设施铺建速度较强。

1.2.2 国内研究现状

虽然中国汽车行业起步较晚，但在电动汽车领域的起跑线相差并不远。中国的纯电动客车制造企业相对较多，市场也较大，研发环境好。包括宇通、安凯、中通等客车公司和吉利收购的volvo汽车公司等。国内汽车在纯电动汽车的电池技术、电机驱动及其控制技术、能量管理技术和整车控制器技术^[12]，都具有一定的研究成果，在动力性能参数匹配方面具有突出的实力^[5]。

由以上可以看出，国内外对电动汽车的重视程度毋庸置疑，未来的发展方向也一定在此，新能源汽车发展刻不容缓，电动客车也要向更先进、更好的性能发展。

第2章 汽车型式的选择

2.1 轴数

本研究对象是12米纯电动旅游客车，定位偏向于旅游景点内部运送乘客的车辆，总质量为14200kg，因此本客车选择两轴设计。

表2.1 汽车轴数选择

2.2 驱动形式

通过对本设计中客车用途进行定位，同时考虑客车越过障碍的能力，避免不必要的汽车载荷，选用的驱动形式应合理，匹配其他性能的要求。驱动形式简单地说是指驱动车轮位置和数目，不同的驱动方式会给汽车性能带来很大的改变。参考相关公告和客车设计原则，本设计中后轮驱动前轮随动转向。对于大型旅游客车，一般后轮采用双胎，增加客车稳定性和舒适性，车轮总共有6个，但是驱动轮只有两个，故本车采用的是6×2驱动形式。

2.3 汽车布置型式的选择

汽车的布置形式指的是动力装置、驱动桥、车身的相互关联形式和位置特点。汽车的布置形式和整车及总成的参数性能一样对使用性能影响比较大，动力系统与车架的安装关系会对汽车的结构和性能定位有根本性影响，诸如前置后驱（FR）、后置后驱（RR）和中置后驱（MR）对于汽车的各项性能有不同的影响结果。

本设计选择的是后置后驱，提供动力的驱动电机通过驱动轴与后桥上的主减速器相连接来传递动力，动力从车后部传递而出，自然也布置在汽车后部。后置后驱客车驱动系统与车厢隔离，振动小，舒适性好；轴荷分配合理，车厢地板下部无传动轴，空间可以充分利用，另外对驱动系统的维修比较方便。缺点也在于动力传动系统执行机构不是直接与操纵机构相连接使用，为了让动力传递效率不下降，使布置和部件组成变得复杂；汽车的驱动系统的后置在一方面让后部空间利用率高的同时也让其布置变得复杂，车架的结构也会被压缩，对车架焊接钢的强度和布置结构要求变高，从轴荷分配来考虑，也要做出相应调整^[21]。

第3章 汽车主要参数的选择

3.1 主要尺寸参数的选择

3.1.1 外廓尺寸的确定

汽车的外廓尺寸顾名思义指的是汽车的长、宽和高。这三项基本参数国标已经按照车型尺寸和用途作出了标准，另外结合汽车使用条件和结构具体设计和布置要求在标准内修改结构^[7]。GB1589-79对汽车外廓尺寸的界限的规定是：大客车总长不超过12米，总高不大于4米，总宽（不包括后视镜）不大于2.5米^[7]。在此基础之上，从经济性来考虑，在满足使用要求的情况下尽可能的降尺寸、减负重来节约各项成本，也提高汽车各项性能。本设计为BEV6120纯电动旅游客车，应为总长12米的纯电动客车，参考相关客车公告，总宽为2.5米，另外常见旅游客车三段式车架中段部分有行李舱的要求，所以总高达到3.5米，而本设计的旅游客车与常规长途客车有一些略微的区别，偏向于通勤车辆，乘客不会有太多行李，因此可以去掉中段车架行李舱所需的高度，而是降低高度，放置电池包，总高为3.35米。外廓尺寸的设计结果分别为总长12000mm、总宽2500mm和总高为3350mm。

3.1.2 轴距L的选择

轴距L顾名思义前轴和后轴中心之间的距离。轴距同样是整车整体尺寸、质量参数和使用性能重要影响因素。轴距在多项整车参数计算过程中起关键作用，如最小转弯半径设计中，主要参数轴距L的长短会对内外轮转向角和转向半径带来巨大影响，如轴距短一些，虽然客车最小转弯半径变小，纵向通过性能上升，但是会减少乘客区的尺寸，降低了客车装载能力这一重要性能；汽车整车长度也会随着轴距的变化而改变，使设计与要求不和；轴距过短会让载荷集中度更高，在平缓路面上行驶变化不明显，而在其他变速和具有一定坡度的路面行驶时会出现载荷偏移，影响整车性能。依上所述，在满足所设计的使用和性能等要求的前提下，缩短轴距 ^[8]。参考同类车型，初选轴距L=6000mm。

3.1.3 前后轮距B₁、B₂的选择

汽车轮距顾名思义车轮中心面间的距离，对于后轮双胎的汽车后轮距指的是左右车轮结合面间距。车轮的轮距比较重要，影响了车厢的宽度和轮胎上部座椅区台阶的布置；轮距的选择也和轮胎的宽度尺寸有关系，宽度较大的轮胎会压缩轮罩和悬架的布置空间，反过来对轮距选择提出了要求，轮距从各方面影响并限制于汽车整车性能如操纵稳定性和机动性。在取定的前轮距B1范围内，应能足够布置车架、前悬架和前轮，并保证前轮有足够的转向空间，同时转向杆系与车架、车轮之间有足够的运动间隙^[22]；在确定的后轮距B2内范围内，应能放置后桥、后悬架、传动轴和车架。初步选择轮距为：B1=2100mm，B2=1860mm。

3.1.4 前悬L_F 、后悬L_R的选择

在整车总长的基础上，结合轴距和布置形式，参考同规格车型的前后悬尺寸，并根据布置需要，确定长前悬还是短前悬的车架结构。底盘总成部件中主要有转向系统和驾驶室的下部支座及整车前围车架附件于前悬中布置，布置空间需求不大，初步选定前悬L_F=2600mm；而底盘总成部件中传动系统和驱动电机等部件布置在后部，考虑到轴荷分配，后悬尺寸也应合理，同时保证坡道行驶和弯道行驶的性能的稳定，取后悬L_R=3400mm，低于3500mm。

3.2 主要质量参数的确定

3.2.1 汽车的整备质量和装载量

整车整备质量是指汽车在加满燃料、润滑油、工作液及发动机冷却水和装备齐全后但未载人、货时的质量^[21]，整备质量的合理降低是目前轻量化的主要研究思路和方向之一。

本设计整备质量为=11925kg，另外本设计客车座位数为35人，按照每位乘客50kg，行李质量15kg，总质量则为

3.2.2 轴荷分配

为了增强可靠性，每个车轮的载荷应尽量一致，避免单个车轮损坏过快。为了保证汽车行驶性能，把转向轴的过多载荷适当地转移到驱动轴上，但转向轴的载荷不应过小，避免操纵出现问题。参考汽车设计教材，结合客车公告相关类似车型，得出轴荷分配。前轴在空载和满载时分别为4293kg（36%）和4956kg（34.9%），而后轴在空载和满载时7632kg（64%）为9244kg（65.1%）。

3.3 主要性能参数的确定

3.3.1 动力性参数的选择

（1）最高车速

选择时应考虑汽车的类型、用途、道路条件、具备的安全条件和发动机功率的大小等，并以汽车行驶的功率平衡为依据来确定^[8]。旅游客车有偶尔上高速的情况，所以设计最高车速为90km/h。

（2）加速时间

加速时间也是衡量汽车动力性的重要指标，本设计中主要指“0-50km/h”的加速时间，50km/h是本设计中客车主要运行车速，所以研究这项加速时间十分必要。本设计中“0-50km/h”的加速时间为不大于25s。