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車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
目 錄
第一章 大學(xué)生方程式賽車介紹 1
§1.1 FSAE 賽車起源 1
§1.2 FSAE 賽車現(xiàn)狀 2
§1.2.1 賽車現(xiàn)狀 2
§1.2.2我校賽車現(xiàn)狀 2
第二章 純電動(dòng)汽車 1
§2.1 純電動(dòng)汽車的發(fā)展 1
§2.1.1 電動(dòng)汽車電池發(fā)展 1
§2.1.2 電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展 2
§2.1.3 中國汽車駛?cè)搿盁o油”時(shí)代 2
§2.2汽車優(yōu)點(diǎn) 3
§2.3 發(fā)展現(xiàn)狀 4
§ 2.3.1 發(fā)達(dá)國家現(xiàn)狀 4
§ 2.3.2 中國現(xiàn)狀 5
§2.4 電動(dòng)車的未來發(fā)展方向 6
§2.5大學(xué)生方程式純電動(dòng)賽車發(fā)展?fàn)顩r 8
第三章 賽車總體設(shè)計(jì) 1
§3.1 賽車總體設(shè)計(jì)概述 1
§3.1.1 總體設(shè)計(jì)要求 1
§3.1.2 總體設(shè)計(jì)目標(biāo) 1
§3.1.3整車結(jié)構(gòu) 2
§3.1.4總體設(shè)計(jì)進(jìn)度概述 3
§3.1.5 課題的意義 3
§3.2 賽車總體設(shè)計(jì)的一般順序 5
§3.3 賽車各系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7
§3.3.1 懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7
§3.3.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8
§3.3.3 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8
§3.3.4 車架設(shè)計(jì) 9
第四章 賽車主要參數(shù)的初步確定 1
§4.1主要參數(shù) 1
§4.1.1 主要技術(shù)參數(shù) 1
§4.1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 1
§4.1.3電動(dòng)車電池面臨的主要問題 3
§4.1.4電動(dòng)車電池的選擇 4
§4.1.5 輪胎的選擇 5
§4.2 賽車主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 6
§4.2.1 性能參數(shù)的計(jì)算 6
§4.2.2 整車尺寸參數(shù) 8
§4.3.3 主要技術(shù)參數(shù) 9
第五章 賽車動(dòng)力性分析 1
§5.1 行駛穩(wěn)定性計(jì)算 1
§5.2 動(dòng)力性計(jì)算 1
第六章 賽車的底盤總布置 1
§6.1 整車布置的基準(zhǔn)的確定 1
§6.2 賽車布置 1
總 結(jié) 1
參考文獻(xiàn) 2
致 謝 3
4
第一章 大學(xué)生方程式賽車介紹
§1.1 FSAE 賽車起源
Formula SAE 賽事1980年在美國舉辦第一次比賽以來，現(xiàn)在已經(jīng)成為汽車工程學(xué)會(huì)的學(xué)生成員舉辦的一項(xiàng)國際賽事，其目的是設(shè)計(jì)、制造一輛小型的高性能方程式賽車，并使用這輛自行設(shè)計(jì)和制造的賽車參加比賽。
出于此項(xiàng)比賽的宗旨是讓學(xué)生針對(duì)業(yè)余高速穿障的車手開發(fā)制造一個(gè)原型車，該原型車應(yīng)該具備有可小批量生產(chǎn)的能力，并且原型車的造價(jià)要低于25,000 美元。這項(xiàng)競賽包含有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)性能測試、高性能的耐久性測試。
Formula SAE 賽事的主要參與者通常都是來自高校的學(xué)生組成的車隊(duì)。現(xiàn)在在美國、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)、采購設(shè)備、材料、部件以及制造和測試。
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賽2項(xiàng)目。Mini Baja 比賽重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了底盤的設(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)無法改變。在過去的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)合美國三大汽車公司開始推廣一項(xiàng)技術(shù)水平更高的工程類學(xué)生競賽，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，允許參賽車隊(duì)使用610cc 以下的發(fā)動(dòng)機(jī)，這極大地提升了賽車的性能表現(xiàn)。
在發(fā)達(dá)國家，很多高校已經(jīng)從事Formula SAE 超過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)到了專業(yè)水平，最高時(shí)速可達(dá)到甚至超過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，并且該項(xiàng)比賽一直保持了發(fā)展的態(tài)勢。
§1.2 FSAE 賽車現(xiàn)狀
§1.2.1 賽車現(xiàn)狀
從2010年開始，大學(xué)生SAE方程式賽車比賽在美國、英國、澳洲、日本、意大利、德國、巴西、敘利亞等國家，不但深受汽車行業(yè)者矚目，而且廣受工程學(xué)生的歡迎。在美國每年吸引將近140支來自世界各地的隊(duì)伍參加比賽；日本2006年前才開始舉辦，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)校每年相互競技。全世界已有數(shù)百隊(duì)大學(xué)生車隊(duì)，每年打造一輛新車互較高下。
§1.2.2 我校賽車現(xiàn)狀
2010年，第一屆中國大學(xué)生方程式汽車大賽（Formula SAE China簡稱FSC）與上海舉辦。此次大賽是中國汽車工程學(xué)會(huì)及其合作會(huì)員單位，在學(xué)習(xí)和總結(jié)美、日、德等國家相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國國情，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所高校作為中國第一屆參賽院校于上海國際賽車場經(jīng)行了4天激烈的比賽，開創(chuàng)中國FSAE的紀(jì)元。
我校河洛風(fēng)賽車隊(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。在第一屆大學(xué)生方程式汽車大賽中，河洛風(fēng)16號(hào)賽車憑借絢麗的車身外觀以及優(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)、最佳賽場表現(xiàn)獎(jiǎng)、年度綜合獎(jiǎng)、最佳車隊(duì)網(wǎng)站獎(jiǎng)、最佳車隊(duì)新聞宣傳獎(jiǎng)等七項(xiàng)大獎(jiǎng)。
第二章 純電動(dòng)汽車
§2.1 純電動(dòng)汽車的發(fā)展
純電動(dòng)汽車(Blade Electric Vehicles ,簡稱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。
圖2-1 純電動(dòng)汽車
§2.1.1 電動(dòng)汽車電池發(fā)展
電池是電動(dòng)汽車發(fā)展的首要關(guān)鍵，汽車動(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，要依靠先進(jìn)的蓄電池經(jīng)過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。氫鎳電池單位重量儲(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。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儲(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。我國在鎳氫電池和鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)方面均取得了快速的發(fā)展。電動(dòng)汽車其他有關(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，稀土永磁無刷電機(jī)及其控制，電池和整車能量管理系統(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)汽車日見完善和走向?qū)嵱没Ｎ覈蟪鞘械拇髿馕廴疽巡荒芎鲆?，汽車排放是主要污染源之一，我國已?6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。我國現(xiàn)今人均汽車是每1000人平均10輛汽車，但石油資源不足，每年已進(jìn)口幾千萬噸石油，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，假如中國人均汽車持有量達(dá)到現(xiàn)在全球水平——每1000人有110輛汽車，我國汽車持有量將成10倍地增加，石油進(jìn)口就成為大問題。因此在我國研究發(fā)展電動(dòng)汽車不是一個(gè)臨時(shí)的短期措施，而是意義重大的、長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略考慮。
§2.1.2 電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展
美國在今年第二季度在全世界范圍內(nèi)銷售了7931臺(tái)電動(dòng)車，這一數(shù)字領(lǐng)先于其他所有市場，銷量同比上漲28%。其他市場的數(shù)字分別是日本4240臺(tái)，法國2056，德國1284。而在中國，今年的第一季度僅有235臺(tái)電動(dòng)汽車售出，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)77.9萬輛電動(dòng)車，占其汽車生產(chǎn)總量的9.7%。德國和美國也有可能將電動(dòng)汽車的產(chǎn)量推升至21.83萬輛和36.23萬輛，分別占汽車市場總產(chǎn)量的3.55%和3%。在此期間，中國的產(chǎn)量可能會(huì)達(dá)到273150輛，僅為汽車總產(chǎn)量的1%。
隨著電動(dòng)汽車行業(yè)競爭的不斷加劇，大型電動(dòng)汽車企業(yè)間并購整合與資本運(yùn)作日趨頻繁，國內(nèi)優(yōu)秀的電動(dòng)汽車企業(yè)愈來愈重視對(duì)行業(yè)市場的研究，特別是對(duì)企業(yè)發(fā)展環(huán)境和客戶需求趨勢變化的深入研究。正因?yàn)槿绱?，一大批國?nèi)優(yōu)秀的電動(dòng)汽車品牌迅速崛起，逐漸成為電動(dòng)汽車行業(yè)中的翹楚！
§2.1.3 中國汽車駛?cè)搿盁o油”時(shí)代
新能源汽車的發(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，汽車和動(dòng)力電池專家Menahem Anderman博士在美國參議院能源與資源委員會(huì)作證時(shí)下此結(jié)論。中國也沒有氫燃料電池反應(yīng)所必需的鉑金屬。雖然沒有公開申明，但據(jù)傳國家內(nèi)部決策層曾明確表示中國不適宜發(fā)展氫燃料電池汽車，只作為科研跟蹤
從技術(shù)發(fā)展成熟程度和中國國情來看，純電動(dòng)汽車應(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)還沒建立起來之前的過渡技術(shù)。今年中外車廠都先后推出了混和動(dòng)力和純電動(dòng)汽車。比亞迪汽車公司先后展示了F6DM和F3DM雙模電動(dòng)車和F3e純電動(dòng)車。長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市場，首推奔奔純電動(dòng)版。美國通用汽車公司推出了以電動(dòng)為主的Chevy Volt混合動(dòng)力車，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。
但混合動(dòng)力車動(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)汽油車經(jīng)濟(jì)。不過混合動(dòng)力車省油有限，豐田Prius省油大致10%-20%，奇瑞汽車公司A5-ISG在北京奧運(yùn)試運(yùn)期間公布的省油參數(shù)為10%。可以算一筆帳，假設(shè)家庭年行駛2萬公里，汽油車百公里油耗7.5升，年油費(fèi)9450元，混合動(dòng)力車省油20%節(jié)省了1890元，無法抵消其車價(jià)成本的增加。
混合動(dòng)力的優(yōu)勢是保留了傳統(tǒng)汽油汽車的使用生活方式，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)車能量轉(zhuǎn)換效率更高。因電動(dòng)車的能量來源——電，來自大型發(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)所無法比擬的。純電動(dòng)汽車因此使用成本在下降。按比亞迪F3e純電動(dòng)車公布的數(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F3汽油車百公里耗油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)車的使用成本才是傳統(tǒng)汽油汽車的八分之一。
純電動(dòng)車的缺點(diǎn)是它改變了傳統(tǒng)汽車的使用生活方式，需要每天充電。傳統(tǒng)的汽車使用習(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)汽車優(yōu)點(diǎn)
1、無污染、噪聲小
電動(dòng)汽車無內(nèi)燃機(jī)汽車工作時(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)汽車無內(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)人的聽覺、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)簡單，維修方便
電動(dòng)汽車較內(nèi)燃機(jī)汽車結(jié)構(gòu)簡單，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)無需保養(yǎng)維護(hù)，更重要的是電動(dòng)汽車易操縱
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)汽車的研究表明，其能源效率已超過汽油機(jī)汽車。特別是在城市運(yùn)行，汽車走走停停，行駛速度不高，電動(dòng)汽車更加適宜。電動(dòng)汽車停止時(shí)不消耗電量，在制動(dòng)過程中，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，其能量利用效率比經(jīng)過精煉變?yōu)槠?，再?jīng)汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車高，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)國家現(xiàn)狀
國外著名汽車公司都十分重視研究開發(fā)電動(dòng)汽車，世界發(fā)達(dá)國家不惜投入巨資進(jìn)行研究開發(fā)，并制定了一些相關(guān)的政策、法規(guī)來推動(dòng)電動(dòng)汽車的發(fā)展。
美國目前正在大力研制和推廣使用燃料電池電動(dòng)汽車和純電動(dòng)汽車，政府能源部與通用、福特和戴-克三大汽車制造商聯(lián)合開發(fā)燃料電池電動(dòng)汽車?，F(xiàn)在，美國已有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)銷售的汽車必須為零排放，即只能為純電動(dòng)汽車和燃料電池電動(dòng)汽車。
以美國藍(lán)鳥客車公司、英國的FRZAERNASH公司、日本豐田、日本本田為代表的電動(dòng)客車和轎車已經(jīng)上市，英國已有數(shù)萬輛電動(dòng)汽車在使用;
法國是世界上推廣應(yīng)用純電動(dòng)汽車最成功的國家之一，成立了電動(dòng)汽車推廣應(yīng)用國家部際協(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)汽車的政策，且已經(jīng)初步形成了純電動(dòng)汽車運(yùn)行體系。
在近年的國際性大型運(yùn)動(dòng)會(huì)上，電動(dòng)汽車也成為各國展示其科技實(shí)力和環(huán)保意識(shí)的工具之一。亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)使用了美國藍(lán)鳥客車公司生產(chǎn)的純電動(dòng)客車作為公務(wù)和電視轉(zhuǎn)播車,悉尼奧運(yùn)會(huì)購買了英國FRAZER- NASH 公司的近400 輛電動(dòng)客車作為運(yùn)動(dòng)員接送車輛。混合動(dòng)力電動(dòng)汽車領(lǐng)域,
日本豐田公司開發(fā)的Prius 和本田公司開發(fā)的Insight2 種混合動(dòng)力電動(dòng)汽車已開始批量投放市場。豐田公司的Prius 銷售已在2006 年累計(jì)突破150 萬輛, 并于2005 年底在我國長春一汽進(jìn)行了組裝生產(chǎn)和銷售。日產(chǎn)公司也于2003 年推出Tino混合動(dòng)力汽車, 在日本國內(nèi)市場上銷售了100 多輛。
歐洲各大汽車廠商爭先恐后地推出了本公司研制的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車, 甚至德國的博世(BOSCH) 等著名的零部件公司也積極與大汽車公司聯(lián)手開發(fā)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車技術(shù)。美國已有近20 個(gè)城市試驗(yàn)使用混合動(dòng)力電動(dòng)公交車,瑞典、法國、德國、意大利、比利時(shí)等國計(jì)劃在9 個(gè)歐洲城市開通混合動(dòng)力電動(dòng)公共汽車線路。燃料電池電動(dòng)汽車斬露頭角, 國外企業(yè)界紛紛組成強(qiáng)大的跨國聯(lián)盟, 以期達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)的目的。如日本豐田與美國通用公司, 日本東芝公司與美國國際燃料電池公司, 德國BMW公司與西門子公司,雷諾汽車公司與意大利De Nora 公司分別組成聯(lián)盟開發(fā)燃料電池電動(dòng)汽車; 本也已投資數(shù)億美元開發(fā)燃料電池電動(dòng)汽車。其中, 以加拿大的巴拉德、美國的福特、德國的戴姆勒- 克萊斯勒聯(lián)(XCELLSIS)最具代表性, 該聯(lián)盟投資10億加元開發(fā)生產(chǎn)電動(dòng)汽車用燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)。在燃料電池電動(dòng)汽車的研發(fā)熱潮中, 幾乎所有的國外大型企業(yè)集團(tuán)全部介入, 投入的總額超過百億美元。但是, 由于燃料電池的成本和壽命問題, 使得這一項(xiàng)目目前進(jìn)展緩慢。在燃料電池電動(dòng)汽車的示范運(yùn)行方面, 世界各國也都不約而同地把注意力集中在大客車上, 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), 部分國家政府為促進(jìn)電動(dòng)汽車的發(fā)展, 通過財(cái)稅手段調(diào)整汽車發(fā)展結(jié)構(gòu)。像美、日等國政府對(duì)于電動(dòng)車產(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)汽車開征燃料稅, 如歐洲部分國家燃料稅高達(dá)200~300%,最低的美國也有34%。
§ 2.3.2 中國電動(dòng)汽車現(xiàn)狀
中國電動(dòng)汽車雖然沒有歐美等國家起步早, 但國家從維護(hù)能源安全, 改善大氣環(huán)境, 提高汽車工業(yè)競爭力, 實(shí)現(xiàn)我國汽車工業(yè)的跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略高度考慮, 從“八五”開始到現(xiàn)在, 電動(dòng)汽車研究一直是國家計(jì)劃項(xiàng)目, 并在2001 年設(shè)立了“電動(dòng)汽車重大科技專項(xiàng)”。通過組織企業(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)勢頭強(qiáng)勁階段, 部分技術(shù)已經(jīng)趕上甚至超過世界先進(jìn)水平?！半妱?dòng)汽車重大科技專項(xiàng)”實(shí)施以來, 已成功開發(fā)出燃料電池汽車樣車，累計(jì)運(yùn)行數(shù)千公里；混合動(dòng)力客車已在武漢等地公交線路上試驗(yàn)運(yùn)行超過百萬公里；純電動(dòng)汽車已通過國家有關(guān)認(rèn)證試驗(yàn)。
§2.4 電動(dòng)車的未來發(fā)展方向
自上世紀(jì)爆發(fā)石油危機(jī)后，不少跨國汽車公司都開始研制電動(dòng)汽車。其中不乏福特，豐田等知名大型汽車廠?？梢灶A(yù)見到電動(dòng)汽車的發(fā)展將會(huì)是本實(shí)際汽車工業(yè)的重點(diǎn)和主流。電動(dòng)汽車具有無排放污染、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，它是解決人類巨大能源和環(huán)境壓力的最有效途徑。上文已經(jīng)提到電動(dòng)車問世以來，主要有三種形式，即純電動(dòng)車、混合動(dòng)力汽車和燃料電池電動(dòng)車。下面就詳細(xì)的來說說這幾種形式的電動(dòng)車。
純電池電動(dòng)車是完全由二次電池（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。純電池技術(shù)發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，國外汽車發(fā)達(dá)國家和我國都進(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)車具有無污染，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，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)車行駛里程短、充電時(shí)間長等致命弱點(diǎn)，雖然混合動(dòng)力車不能實(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，世界
各大汽車公司紛紛推出這種車型日本已經(jīng)走在了世界前列，如豐田汽車公司推出的PRIUS汽車，本田推出的 INSIGHT汽車均早已上市。PRIUS汽車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)于普通汽車的1/2，最高時(shí)速達(dá) 140公里。我國的混合動(dòng)力汽車研究也進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性階段。1999年，清華與廈門金龍展出了聯(lián)合研制的混合力客車，今年4月，一汽展出了剛生產(chǎn)的混合動(dòng)力紅旗轎車。專家指出，燃料電池汽車是未來汽車的發(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)汽車工業(yè)的核心技術(shù)，誰掌握了這種技術(shù)開發(fā)主導(dǎo)權(quán)，誰將成為汽車業(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。燃料電池車的工作原理是，作為燃料的氫在汽車搭載的燃料電池中，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。由于大量的純氫難以貯存在汽車上，而且加氫站也沒有那么多，因此，汽車制造商們正試圖使用汽油或甲醇，不過要在汽車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，總的來說，這類化學(xué)反應(yīng)除了電能，就只產(chǎn)生水，因此，燃料電池車被稱為“地道的環(huán)保車”。曾研發(fā)出“氫動(dòng)一號(hào)”（液氫燃料電池概念車）的美國通用汽車公司，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，它為燃料電池車批量生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。我國第一輛具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的燃料電動(dòng)公共汽車也已在東風(fēng)汽車工程研究院問世，它的研制成功，縮短了中國汽車工業(yè)在這一領(lǐng)域與國外同行的差距。據(jù)有關(guān)專家分析，我國的汽車工業(yè)幾乎沒有結(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，以電動(dòng)車為新契機(jī)，集中力量解決以電池為中心的關(guān)鍵技術(shù)問題，在21世紀(jì)憑借國內(nèi)仍較低的勞動(dòng)力成本，在國際汽車市場上以電動(dòng)汽車與工業(yè)發(fā)達(dá)國家展開競爭。
在上世紀(jì)我國已經(jīng)錯(cuò)失了汽車工業(yè)的黃金發(fā)展期。在即將到來的新能源汽車，不管是電動(dòng)還是其他能動(dòng)的汽車上這一塊，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，幫住我國占領(lǐng)新能源汽車業(yè)的高地。
§2.5 大學(xué)生方程式純電動(dòng)賽車發(fā)展?fàn)顩r
由于全球可利用的資源逐漸減少、環(huán)境惡化的形式越來越嚴(yán)峻，人類需要一個(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)汽車將取代燃油車和混合動(dòng)力汽車，將會(huì)成為下一時(shí)代的主流。通過純電動(dòng)方程式賽車的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了學(xué)生工程實(shí)踐能力并為將來汽車產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)了更多的優(yōu)秀人才。
據(jù)美國媒體報(bào)道，現(xiàn)今社會(huì)人們對(duì)環(huán)保的意識(shí)逐漸增強(qiáng)，人們想要開創(chuàng)一個(gè)全部采用電動(dòng)車就如同F(xiàn)1一樣的賽車系列，已經(jīng)得到實(shí)現(xiàn)。最近，F(xiàn)E現(xiàn)已通過了FIA汽車聯(lián)盟的授權(quán)。
該賽車系列將于2014年正式開始，它是國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賽車的原型已經(jīng)在法國建造完成，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，但是該車電池組的重量使得整個(gè)車的重量達(dá)到了780公斤左右。目前，該車最大的缺點(diǎn)就是電池只能持續(xù)供電25分鐘，所以所有的賽車手不得不用最少兩輛車來完成比賽。
2011年8月13日，國家體育總局、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—綠色交通嘉年華”活動(dòng)。北京理工大學(xué)方程式賽車工作室研制的純電動(dòng)方程式賽車在現(xiàn)場作靜態(tài)展示，因簡單的結(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)、記者以及國內(nèi)外參觀者的一致好評(píng)，（目前全國大學(xué)生方程式汽車大賽中并未有純電動(dòng)等新能源車輛的參賽組別及規(guī)則）。北理工寶馬純電動(dòng)方程式車隊(duì)是方程式賽車工作室下轄的一支新建車隊(duì)，從方程式賽車工作室中選拔一部分本科生和研究生組成，在設(shè)計(jì)和制作過程中，同學(xué)們致力于將電動(dòng)車的節(jié)能環(huán)保和方程式賽車的速度、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。據(jù)悉，此輛賽車采用了峰值功率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)賽車總體設(shè)計(jì)
§3.1 純電動(dòng)賽車總體設(shè)計(jì)概述
在賽車總體設(shè)計(jì)這一領(lǐng)域，國外已經(jīng)十分成熟，但國內(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車身空氣動(dòng)力性能的措施：a.車身頭部棱角圓角減少空氣阻力 b.改善車身后部形狀減小氣動(dòng)升力和空氣阻力 c. 擾流板等。而在車身內(nèi)布置方面，近來逐漸發(fā)展起來的人機(jī)工程學(xué)為汽車車身內(nèi)布置提供了最好的設(shè)計(jì)工具。
在國外，人體工程學(xué)在汽車設(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)和車身設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，而在國內(nèi)由于該學(xué)科起步較晚以及沒有合適的人體數(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)主要借鑒了美國的人體標(biāo)準(zhǔn)。
本次方程式賽車總布置設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)是希望在根據(jù)湖大和國外基本車型數(shù)據(jù)參數(shù)以及參考前人賽車車身總布置設(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。
§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、汽車各性能應(yīng)滿足開發(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 競賽相關(guān)規(guī)定的方程式賽車。
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1g。
2、立足國內(nèi)的采購條件以及目前項(xiàng)目可以達(dá)到的加工條件，通過購買可以通用的部件、改裝符合條件的通用部件以及制造所有其他部件，完成賽車的制造、裝配和調(diào)試。
在這個(gè)過程中必須兼顧成本、性能和可靠性三個(gè)方面。
3、通過試驗(yàn)驗(yàn)證賽車是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
主要的測試項(xiàng)目包括直道加速以及側(cè)向加速度 Skid-Pad 測試。
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。
可靠性可以確保測試階段的順利進(jìn)行，同時(shí)可以保證完成在競賽中的所有比賽項(xiàng)目。可調(diào)整的特性可以讓賽車適應(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會(huì)讓車手更有信心，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)不足的新車手特別重要。賽車要讓車手在任何行駛狀態(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 整車結(jié)構(gòu)
整車布局為方程式賽車典型的開放式中置后驅(qū)布局。
其基本結(jié)構(gòu)主要包含以下系統(tǒng)：
1、車架及車身
主要包括車輛的承載部分、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、車身材料、車身附件、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、驅(qū)動(dòng)軸、差速器基座、鏈輪/皮帶輪、差速器軸承、差速器、萬向節(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、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、方向盤、轉(zhuǎn)向橫拉桿、方向盤快速釋放機(jī)構(gòu)，連接緊固件等。
6、車輪
主要部件包括：輪輞、帶耳螺母、輪胎、氣門嘴、車輪平衡塊、輪轂軸承、前/后輪轂、車輪安裝螺栓、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)、車載計(jì)算機(jī)、束線/接口、機(jī)油壓力表、儀表板、熄火鎖止開關(guān)、保險(xiǎn)絲、剎車燈、啟動(dòng)機(jī)電磁開關(guān)、指示燈、蓄電池、繼電器、啟動(dòng)開關(guān)、水溫表、連接緊固件等。
8、其他
主要部件包括：座椅、車載滅火系統(tǒng)、安全帶、車架/車身涂裝、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)車架，然后裝配各零部件（以車架為裝配父體）
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)并安裝車身
§3.1.5 課題的意義
曾經(jīng)有人說過決定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，各跨國汽車公司先后開始研發(fā)各種類型的電動(dòng)汽車。我國經(jīng)過“八五”、“九五”、“十五”三個(gè)五年計(jì)劃，在研發(fā)電動(dòng)汽車的專項(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。國外大汽車公司投入遠(yuǎn)比我國更多的資金和人力，已投入批量生產(chǎn)的電動(dòng)汽車產(chǎn)品也寥寥無幾。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，各國政府及汽車企業(yè)普遍認(rèn)識(shí)到節(jié)能和減排是未來汽車技術(shù)發(fā)展的主攻方向，發(fā)展電動(dòng)汽車將是解決這二個(gè)技術(shù)難點(diǎn)的最佳途徑。從汽車工業(yè)的發(fā)展來看，電動(dòng)汽車的迅速發(fā)展是不可逆的趨勢。因此，我國作為世界汽車生產(chǎn)大國應(yīng)該抓住這一機(jī)遇，加快電動(dòng)汽車這一塊的發(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)?，F(xiàn)在是世界上最熱門的話題.在汽車方面,發(fā)展電動(dòng)汽車刻不容緩.在電動(dòng)汽車的商業(yè)化運(yùn)作上，無論從產(chǎn)品技術(shù)還是從市場開發(fā)方面。都還面臨許多亟待解決的問題，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)汽車技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的廣泛關(guān)聯(lián)性決定了電動(dòng)汽車的開發(fā)是一個(gè)跨行業(yè)、跨部門、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)汽車發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，必須通過政府組織，充分發(fā)揮企業(yè)的主動(dòng)作用，通過產(chǎn)、學(xué)、研大聯(lián)合，實(shí)施政府組織的國家汽車創(chuàng)新工程，實(shí)現(xiàn)新一代汽車和技術(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。通過該課題重點(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)目通過學(xué)生自主設(shè)計(jì)與創(chuàng)作，找出我們在設(shè)計(jì)過程中存在的問題及其原因，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；當(dāng)前本行業(yè)與相關(guān)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展，特別是競爭對(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)思想提出了賽車的設(shè)想，因此又稱為概念設(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)主要總成僅僅只畫出大輪廓而突出各方案之間的主要差別，使方案對(duì)比簡明清晰。經(jīng)過方案論證選出其中最佳者。
三、繪制總布置草圖，確定整車主要尺寸、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)確地確定汽車的軸距、輪距、總長、總寬、總高、離地間隙或車身地板高度等，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、車身造型設(shè)計(jì)及繪制車身布置圖
繪制不同外形、不同方向、不同色彩的車身外形圖。制作相應(yīng)造型的1：10整車模型；從中選優(yōu)后再制作精確模型。經(jīng)征求意見、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)測量儀測量車身模型坐標(biāo)點(diǎn)。
五、編寫設(shè)計(jì)任務(wù)書
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)，包括空車及滿載下的整車尺寸、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)與國內(nèi)外同類型汽車技術(shù)性能的分析和對(duì)比等。有的還附有汽車總布置方案草圖及車身外形方案圖。
六、汽車的總布置設(shè)計(jì)
其主要任務(wù)是根據(jù)汽車的總體布置及整車性能提出對(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)整車與總成間、相關(guān)總成問、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)書所要求的整車參數(shù)和性能指標(biāo)的汽車。其具體工作有:
1、繪制汽車總布置圖：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，因此又稱為尺寸控制圖。要特別注意汽車整體布置的合理性，車廂內(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。提供整車有關(guān)數(shù)據(jù)與計(jì)算載荷等。
3、繪制轉(zhuǎn)向車輪跳動(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，核算汽車空載和滿載時(shí)的軸荷分配及整車質(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 的車身內(nèi)、外模型來檢查駕駛操作及上下車的方便性、視野范圍、乘坐空間及舒適性等。
7、汽車總成、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)注汽車整車和有關(guān)總成與部件的安裝尺寸鏈，為汽車總裝作技術(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 輛樣車投人整車室內(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。要查明整車、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 賽車各系統(tǒng)設(shè)計(jì)
FSAE賽車區(qū)別于民用車，和專業(yè)的F1、F3等專業(yè)賽車也是有一定區(qū)別，它具有自己獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)，故而吸引無數(shù)大學(xué)瘋狂的投入FSAE賽車的設(shè)計(jì)。由于我國FSAE賽車設(shè)計(jì)起步較晚，從2010年開始以第一屆中國大學(xué)生方程式汽車大賽為契機(jī)，國內(nèi)高校紛紛投入這項(xiàng)賽事。
賽車采用國內(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)
懸架總成是汽車的一個(gè)重要組成部分，它的功用是把路面作用于車輪上的垂直反力、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架上，以保證汽車的正常行駛。
懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是根據(jù)大學(xué)生方程式汽車大賽的比賽規(guī)則及賽車設(shè)計(jì)具體參數(shù)要求，參考各種賽車懸架資料，分析各種懸架類型的優(yōu)缺點(diǎn)，并最終確定適合賽車運(yùn)動(dòng)的懸架形式---不等長雙橫臂式螺旋彈簧獨(dú)立懸架。
FSAE賽車懸架系統(tǒng)
賽車采用當(dāng)今廣泛應(yīng)用于方程式賽車的雙橫臂獨(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。基于方程式賽車的特點(diǎn)選用雙橫臂式獨(dú)立懸架，不等長雙橫臂式獨(dú)立懸架的設(shè)計(jì)自由度大，懸架控制臂的長度可自行設(shè)定，有較小的非簧載質(zhì)量，可使賽車具有良好的轉(zhuǎn)彎性能、直線行駛性能。由于賽車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身中，利用推拉桿和搖臂盤的組合，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，需要通過不同的懸架參數(shù)設(shè)定來確保賽車的表現(xiàn)，通過獨(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)
賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是關(guān)系到賽車性能的主要系統(tǒng)，它是用來保持或者改變賽車行駛方向的機(jī)構(gòu)，在賽車行駛時(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)帶來的結(jié)果是在車輛入彎時(shí)由于整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將受到來自轉(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)車手來說是一種穩(wěn)定的可控工況。所以樣車選擇了轉(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)簡單，質(zhì)量輕，成本低，工作可靠。非常符合Formula SAE 賽車的需要。
§3.3.3 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
使行駛中的汽車減速甚至停車，使下坡行駛的汽車的速度保持穩(wěn)定，以及使已經(jīng)停駛的汽車保持不動(dòng)，這些作用統(tǒng)稱為汽車制動(dòng)。
汽車制動(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)生力矩使汽車減速或停車。摩擦式制動(dòng)器按其旋轉(zhuǎn)元件的形狀分為鼓式和盤式兩大類。按摩擦副中的固定元件的結(jié)構(gòu)來分，盤式制動(dòng)器分為鉗盤式和全盤式制動(dòng)器兩大類。其中鉗盤式有以下三種：固定鉗式、滑動(dòng)鉗式和擺動(dòng)鉗式。
根據(jù)大學(xué)生方程式賽車賽事規(guī)則，賽車制動(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，以保證汽車在任何車速下各車輪都均勻一致的平穩(wěn)制動(dòng)。結(jié)合賽事規(guī)則和賽車具體情況，賽車采用盤式制動(dòng)器。
制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將來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)一般可分為簡單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)和伺服制動(dòng)三大類。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。液壓式簡單制動(dòng)系（通常簡稱為液壓制動(dòng)系）用于行車制動(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)蹄張開機(jī)構(gòu)或制動(dòng)塊壓緊機(jī)構(gòu)，使之結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、質(zhì)量小、造價(jià)低；機(jī)械效率高。故第二代賽車中采用液壓式的動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)來作為制動(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，但考慮賽車的總體布局和空間問題，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 車架設(shè)計(jì)
車架采用的是空間桁架式結(jié)構(gòu)，其作用是為賽車所有其他部件的連接基礎(chǔ)，同時(shí)通過前、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)，車架的設(shè)計(jì)還必須符合Formula SAE 比賽規(guī)則對(duì)于車架的相關(guān)規(guī)定和限制。
第四章 賽車主要參數(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)過對(duì)第一、二代賽車分析及其在比賽中反饋的種種信息，初定賽車主要參數(shù)。具體參數(shù)如下
表4-1 賽車主要參數(shù)初選
外廓尺寸
長
寬
高
2360mm
1500mm
1200mm
輪距
前輪距B1
1300mm
后輪距B2
1280mm
最高車速
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、最高車速
電機(jī)的功率必須能滿足電動(dòng)汽車最高車速的功率要求，以保證汽車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)汽車的后備功率就越多，從而其加速性能越好。但過多的后備功率又會(huì)增加純電動(dòng)汽車不必要的能量消耗。
3、轉(zhuǎn)矩
由于汽車的行駛工況較為復(fù)雜，需要電機(jī)具有一定的過載能力，即能承受較大的過載電流，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)簡單、易于冷卻、壽命長、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，因此被較早應(yīng)用于電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，目前仍然是電動(dòng)汽車驅(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（整車技術(shù)參數(shù)為0.87）
：汽車總重（N）
：良好路面上的汽車的行駛阻力系數(shù)（取0.015）
：最高車速（Km/h）
：空氣阻力系數(shù)（整車技術(shù)參數(shù)為0.55）
：汽車迎風(fēng)面積
迎風(fēng)面積A= （車高-輪胎半徑）×車寬
則A=（1.200-0.247）×1.500=1.43
帶入上述公式（3-1）計(jì)算得：
=20.48KW （4-2）
我所選用的是三相異步電機(jī)。
我所選擇的電機(jī)的一些參數(shù)如下：
額定功率?30kW
額定電壓380V
額定轉(zhuǎn)矩233Nm
最大轉(zhuǎn)矩?466Nm
額定轉(zhuǎn)速2940r/min
最高轉(zhuǎn)速?4500r/min
防護(hù)等級(jí)?IP54
冷卻方式?自然風(fēng)冷
重 量55kg
與傳統(tǒng)賽車相比，純電動(dòng)最大的特點(diǎn)是采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。故電機(jī)的選擇需要滿足純電動(dòng)賽車的性能參數(shù)。電機(jī)一方面為純電動(dòng)車在啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)提供能量，另一方面還在純電動(dòng)車減速或者制動(dòng)時(shí)回收制動(dòng)能量，將能量送給儲(chǔ)能系統(tǒng)。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛，電機(jī)功率的大小與車輛在行駛過程中受到的各阻力息息相關(guān)，由前面所述，其關(guān)系公式如下：
+ （4-3）
根據(jù)汽車最高車速確定電機(jī)功率
采用最高車速確定電機(jī)功率時(shí)，要忽略加速阻力與坡度阻力的影響，此時(shí)電機(jī)的輸出功率為：
（4-4）
式中：Pemax……最大功率，kw
ηT………傳動(dòng)系效率，對(duì)于單級(jí)減速器取0.85
g…………重力加速度，m/s2
f…………滾動(dòng)阻力系數(shù)，取0.0165
CD…….空氣阻力系數(shù)，取0.7
A…………汽車的正面迎風(fēng)面積，本車A=1.5㎡
ma………汽車總質(zhì)量，280kg
Vamax……汽車最高車速，145km/h
帶入相關(guān)數(shù)據(jù)，可得：Pemax ==20.42kw
通過以上分析，初步選定電機(jī)的額定功率為30KW。
§4.1.3電動(dòng)車電池面臨的主要問題
1、行駛里程有限
目前市場上使用的電動(dòng)汽車一次充電后的續(xù)駛里程一般為100-300 km，并且這個(gè)數(shù)字通常還需要保持適當(dāng)?shù)男旭偹俣燃熬哂辛己玫碾姵卣{(diào)節(jié)系統(tǒng)才能得到保證，而絕大多數(shù)電動(dòng)汽車在一般行駛環(huán)境下的續(xù)駛里程只有50~100 km。比起傳統(tǒng)燃油汽車而言電動(dòng)汽車的較短續(xù)駛里程成為其致命的弱點(diǎn).
2、蓄電池使用壽命問題
普通蓄電池充放電次數(shù)僅為300~400次，即使性能良好的蓄電池充放電次數(shù)也不過700~900次，按每年充放電200次計(jì)算，一個(gè)蓄電池的壽命最多為4年，與燃油汽車的壽命相比太短。另外，不同類型的電池在性能方面都有各自的優(yōu)勢和不足，例如，鉛酸電池成本低，原材料豐富且易于回收，但續(xù)駛里程短、加速動(dòng)力差且壽命短。鎳鎘電池加速動(dòng)力足、壽命較長．但其成本高、可回收性差。鈉硫電池的比能量較高，能夠提供較長的續(xù)駛里程。但它要求的工作環(huán)境較苛刻．且其沽性物質(zhì)具有強(qiáng)腐化性并易爆炸。就整體來看．成熟電池的壽命都相對(duì)較短。
3、蓄電池尺寸和質(zhì)量的制約
現(xiàn)有電動(dòng)汽車所使用的電池都不能在儲(chǔ)存足夠能量的前提下保持合理的尺寸和質(zhì)量。如果電動(dòng)汽車自身裝備質(zhì)量大．就會(huì)影響加速性能和最大車速的提高。例如，現(xiàn)有電動(dòng)汽車電池的外體積一般要達(dá)到550 L．當(dāng)把這么大體積的電池用于家庭轎車上時(shí)，就必然要擠占轎車的行李廂空間。
4、電動(dòng)汽車價(jià)格昂貴
主要是電池技術(shù)復(fù)雜，成本太高，另外也由于采用一系列新材料、新技術(shù)，致使電動(dòng)汽車的造價(jià)居高不下。電動(dòng)汽車蓄電池的價(jià)格約為100美元／kW·h，甚至有的高達(dá)350美元／kW·h，成本太高，用戶難以承受。
5、間接污染嚴(yán)重
電動(dòng)汽車本身雖無排放污染，但其間接污染也是不容忽視的。如鉛酸電池中的鉛，從開采、冶煉到生產(chǎn)的排污，都會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。再如所用電能，相當(dāng)大一部分來自火力發(fā)電，煤炭燃料也會(huì)造成大氣污染。
§4.1.4電動(dòng)車電池的選擇
在選擇了電機(jī)和電池的類型后，就要確定電機(jī)的額定電壓和電池的電壓。在電機(jī)功率一定的情況下，電壓越高，電流越低，線路功率損失就越小，電池以小電流放電時(shí)，可獲得較大的容量。但電壓過高，又影響電子元器件的性能和安全。
電池容量選擇
眾所周知，目前影響電動(dòng)汽車商品化和實(shí)用化進(jìn)程的關(guān)鍵因素是電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程和電池的使用性能(包括電池的充電時(shí)間、安全性、價(jià)格和使用壽命等)。在選擇電池的容量時(shí)，既要滿足汽車的續(xù)駛里程的設(shè)計(jì)要求，又要考慮整車的空間結(jié)構(gòu)和底盤承載能力。因?yàn)檫x擇電池容量過大，電池組所貯存的電能越多，續(xù)駛里程相應(yīng)延長，但電池組的重量增加，整車的整備質(zhì)量增加，導(dǎo)致行駛阻力也增加，反過來又影響純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。
考慮到成本與我所設(shè)計(jì)的電動(dòng)車的實(shí)際性能，我決定使用高功率磷酸鐵鋰動(dòng)力電池作為該電動(dòng)車的動(dòng)力源。電池的電壓由電動(dòng)機(jī)決定，容量由電動(dòng)車的續(xù)行駛里程決定。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)已經(jīng)暫時(shí)定了下來，于是電池的電壓也定了下來。那么下面就要根據(jù)電動(dòng)車的續(xù)行駛里程來決定電池的容量。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求和已知條件，我所要設(shè)計(jì)的電動(dòng)車賽車最高車速為145km/h，電機(jī)功率為30KW.。
則電動(dòng)車能夠續(xù)行駛的時(shí)間為：
t=S/Ua=6/145=0.041h
電動(dòng)車電池的容量應(yīng)為:
R=P×t/U=30000×0.041/380=3Ah
從上面的計(jì)算可知，所選電池的容量至少為3Ah，我選擇的是6Ah的高功率磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組，該電池組單體電池的具體參數(shù)如下：
名稱GBS-LFMP100Ah
額定電壓：3.2V
額定容量：100Ah
外型尺寸（mm）：長寬高=1196
每個(gè)電池的電壓為3.2V，電機(jī)的額定電壓為380V，故需要120個(gè)這樣的電池來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
§4.1.5 輪胎的選擇
1、輪胎的作用與影響
輪胎與車輪用來支撐汽賽車，承受賽車重力，在車軸與地面之間傳力，駕駛?cè)藛T經(jīng)操縱轉(zhuǎn)向輪可實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車運(yùn)動(dòng)方向的控制。
輪胎與車輪對(duì)汽車的許多重要性能，包括動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、通過性、操縱穩(wěn)定性、制動(dòng)性及行駛安全性和汽車的承載能