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轻型电动物流运输车专用底盘设计文献综述

 2020-04-15 09:04  

1.目的及意义

截止2003年底,我国汽车保有量已经超过了2383万辆,并且每年又以高速度增长。尤其是在一些大城市,汽车尾气排放已经成为城市污染的主要源头之一。随着人们环保意识持续增强,以及人们对提高城市空气质量的强烈愿望和要求,减少汽车尾气污染物已经成为社会各界和政府的一项极为迫切的任务。与此同时,我国也是能源消费大国,2003年进口原油高达9112万吨,同比增长31.3%。近期随着国际形势变化,油价看涨,如果按照目前的汽车增长速度发展下去,所造成的能源匮乏将会制约我国的经济发展。因此,从环保和节能的角度看,发展清洁无污染的电动汽车将是我国汽车工业的一个突破点。电动汽车具有传统燃油汽车无可比拟的优点,比如:电动汽车噪声低:污染物排放可以减少97%;能源多样化,能效高,电动汽车能量利用率为17.8%,燃油汽车的能量利用率仅为10.3%,即可节省大约40%的石油、所以电动汽车将会成为21世纪最具潜力的交通工具。

物流电动运输车是以电为驱动来进行运输作业的货运车辆,本质上属于电动车。它现阶段主要用于做短途运输,运行费用较低,节能环保,不排放气体,易于维护,维修费用低,操作简便易于上手,无噪音等优点,自投放市场以来,就受到了广大业主的好评。近年来,对于物流电动运输车的研究逐步深入,但由于受到技术的限制,其设计仍然存在着许多不足。对其进行设计时,应引入更多的新理念、新思路,特别是底盘部分,作为汽车设计的最重要的环节,与汽车的整体性能息息相关,不仅会影响到其动力性能还会给其空间设计带来一定影响,通过技术上的不断创新,有效地推动物流电动运输车的发展。

本文以利凯士得LK-30P车型为例,通过查阅文献资料设计符合利凯士得LK-30P车型的总体底盘构造,对于包括除去整车驾驶室部分的传动系、行驶系、转向系和制动系在内的各部分部件进行总体结构布置,参数选择和设计,并通过受力分析分析其受力载荷,计算其各部分零件强度是否符合要求,然后通过使用三维设计软件CATIA得到各个零件的三维模型,并完成各部分零件的装配,得到整车底盘的总成模型。

    1. 国内研究现状

      目前,我国自主开发的电动汽车车型在整车控制、动力系统匹配与集成设计等方面已掌握核心技术,但是电动汽车底盘布局设计技术同国外先进水平相比仍然存在着一定差距,部分核心及时缺乏,具体表现在专用底盘开发、底盘布局与设计技术领域。国外著名汽车制造厂商户均为电动汽车开发构建了全新平台,比如沃尔特电动汽车底盘、本田纯电动汽车底盘等平台。这些底盘平台的开发不仅能提高电动汽车的整车性能,而且可以方便应用于当前的一系列车型,减少底盘技术平台的开发成本。而我国的电动汽车底盘开发大部分基于现在有的平台,开发出的电动汽车大多在传统汽车上进行改装,缺乏电动汽车底盘布局平台化发展的概念。国内汽车整车企业中,东风汽车股份有限公司、上海汽车股份有限公司、中国第一汽车集团公司和江淮汽车股份有限公司等已经有计划开发电动汽车底盘布置架构。从相关科研院所来看,吉林大学姚琳琳等在FlexRay网络平台对四轮独立转向、四轮独立驱动(制动)的电动汽车进行了底盘集成控制研究与建模。北航冯冲、丁能根、何勇等针对四轮线控转向、液压制动的分布式驱动电动汽车设计基于CAN(Controller Area Network,控制器局域网络)总线的底盘综合控制系统。上海大众汽车有限公司的关振东、吴海波等对电动汽车动力电池在底盘布置、前舱布置中遇到的问题进行研究,寻求如何减小动力电池与体积、确保动力电池的碰撞安全性能等。福州大学马宁等对机器人机构在电动汽车底盘布置设计领域的应用开展研究,研发出来的机器人可以完成电动汽车底盘处动力电池更换的工作,缩短换电时间,减少人力成本;沈阳航空航天大学的赵立杰、李岩和陈欢设计出具有折叠功能的电动汽车底盘,建立相关模型并进行运动仿真、模态和静力分析,验证折叠底盘的可行性与可靠性。

    2. 国外研究现状

从汽车工业制造方面看,以美国、德国作为代表的欧美发达国家以及日本等国家作为传统的汽车工业强国,一直在电动汽车技术研发领域处在国际前沿。2009年,日本Nissan(日产)汽车公司开发出了第一款“零排放”纯电动汽车——Leaf(译为“聆风”)。该车型以日产骐达乘用车为基础,采用传统5门两厢车设计造型。日产为Leaf开发了电动汽车专用底盘,驱动用电机位于逆变器固定支下方的副车架上面,采用的是电机前置前轮驱动布置方式。逆变器布置在连接车身左右的支架上,该支架能够提升车身刚性。锂离子电池则是布置在车身中央的底板上,实现良好的重量平衡与低重心设计,提高整车操纵稳定性,使整车拥有宽敞的车内空间。

美国特斯拉公司生产的Model S纯电动车底盘布置,其电池组布置在底盘中部,前后配备了高强度钢材加强电池保护。汽车底盘采用铝合金材料,实现了整车轻量化。并且预留出了足够的崩溃区域来缓冲吸振,整车具备良好的防碰撞性能。通过对电池、底盘、控制器等主要部件的集成设计,Model S底盘结构简单明了:除了悬架系统、动力系统、刹车系统和轮胎之外,就是与底盘一体化的动力电池板。前悬架系统采用了双叉臂悬架,后悬架为多连杆悬架,提升整车操纵稳定性与乘坐舒适性。

在相关科研院所和高校等研发机构中,德国奥斯特法利亚应用技术大学开发出名为“Fredy”的电动汽车,该款汽车拥有“智能底盘”和四轮独立驱动系统,能够实现车辆的模块化控制、智能驾驶操作、驾驶安全性提升等。德国采埃孚股份公司将驱动电机与传动系统集成在底盘车轮上面,该种底盘布置可以有效节省电动汽车的整车布置空间,能够进一步布置大功率动力电池或者其他储能设备。

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2. 研究的基本内容与方案

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    1. 设计的基本内容

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