論文題目：電動觀光車的行駛系及制動系設計
一、選題依據(簡述國內外研究現狀、生產需求狀況， 說明選題目的、意義，列出主要參考文獻)
1.國內外研究現狀
早在1881年，人們就開始研究電動汽車。世界上第一輛電動汽，發明人為法國工程師古斯塔夫·特魯夫，這是一輛用鉛酸電池為動力的三輪車。到了1839年，蘇格蘭的羅伯特·安德森給四輪馬車裝上了電池和電動機，將其成功改造為世界上第一輛靠電力驅動的車輛[1].但是隨後內燃機的出現以及內燃機汽車技術的成熟，使得內燃機汽車取代了電動汽車。從20世紀90年代開始，電動汽車重新成為世界性的研發熱點，世界上各大汽車公司都投入巨資開發自己的電動汽車，各國政府也紛紛出台政策或制定計劃，以促進本國電動汽車的發展。
(1)美國的電動汽車研發計劃 美國是汽車工業最發達的國家，汽車產量和保有量均位居世界前列，每年的石油消耗量和汽車污染物排放量也都居世界首位。為增強汽車製造業的競爭力，美國政府提出了著名的PNGV計劃和FreedomCAR計劃。其主要是為了開發出無污染、燃料能量轉換效率高、成本具有競爭力的電動汽車。
(2)日本的電動汽車開發計劃 日本也是汽車生產大國，汽車保有量位居世界第二，而且日本的石油匱乏，石油幾乎全部依賴進口。因此，日本政府及日本各大汽車公司對電動汽車的開發也十分重視。日本的混合動力電動汽車技術處於世界領先地位。日本的電動汽車研發計劃主要有：低公害汽車開發普及行動計劃、JHFC示範工程、專項研究計劃等。
(3)我國電動車研發計劃 我國也早已將電動汽車的研發以及電動汽車產業化列為重點項目，並制定了電動汽車發展規劃。比如說863計劃的EV、FCEV和HEV研發綱領和973計劃的電動汽車專項計劃。在國家科學技術部、國家高技術研究發展計劃中，設立了電動汽車重大專項，選擇新一代電動汽車技術作為我國汽車工業自主創新和科技創新的主攻方向，組織企業、高等院校和科研機構，以及政府部門、汽車企業、高等院校、科研院所四位一體的方式進行聯合攻關。
然而，目前世界上關於純電動汽車的研究還不是很成熟，目前市場上比較常見的電動汽車主要還是以混合動力汽車為主，電動汽車還存在很多問題需要解決，比如充電時間過長、行駛里程過短等。因此產生了一種電動汽車的初級或過渡產品，就是電動觀光車。目前國內外對電動觀光車的研究已經相當成熟，2000年至今，蓄電池觀光車(輕型電動車)在中國獲得了較快發展，從無到有，到07、08年產銷量達到25000輛左右。企業的數量也從開始的一兩家，發展到多家。2003年國家實行行政許可制度以來，已領取製造許可證的企業超過60家[3].且大部分具有一定的研發能力，在國內比較優秀的電動觀光車生產廠家有瑪西爾電動車、沃森電動車、朗逸電動車等
2.生產需求狀況
當今世界，石油、煤炭、天然氣三種傳統能源占全球能源消耗總量的90%以上，其中石油又占一半以上。然而，最新資料顯示，世界石油總儲量為1.15萬億桶僅夠人類再使用41年;天然氣總儲最為176萬億立方米，僅夠人類再使用63年;煤炭蘊藏總量1.0316萬億噸僅可使用230年。即使改用核能也是困難重重。已探明核原料鈾礦的儲量436萬噸，也僅可供開採72年。海水中的鈾、鋰等儲量豐富，可供人類使用上萬年，可是人類近期還沒有能力從海水中提煉出核原料來。由此可見，目前全世界最為依賴的能源--石油和天然氣，在2l世紀的上半葉即將趨於枯竭。據資料，1999年到2020年全球能源消費量將增加60%,其中，亞洲及南美洲的發展中國家每年增長4%,20年翻一番;已開發國家每年增長1.3%.按能源種類分析，石油預計增長率為每年2.2%,20年增長59%,到那時石油仍然維持第一能源的地位，在全球能源總消費量中占40%以上的比例;天然氣將增長一倍，占能源消費總量的比例由目前的23%上升到28%;由於空氣污染和二氧化碳排放問題，煤炭消耗的比例從目前的22%降到20%;由於技術問題、經濟成本問題，水能、風能、太陽能等綠色能源的使用占耗能總量的比例將會略有下降，核能將略有增長。換言之，在近二三十年里，核能和可再牛的風能、水能、太陽能遠遠無法替代石油、天然氣等礦物能，因此，人類對石油、天然氣的依賴將越來越嚴重，而它們的儲量是有限的，這種供需矛盾導致了全球範圍迫在眉睫的能源危機。科學家預測，2040年全球石油消費將達到最高峰，從2050年石油開始枯竭。這種供需矛盾的大勢導致石油價格不斷上漲。此外，各國為預防恐怖攻擊，正加強對能源生產、運輸的保護設施和防範力量，這些增加的投入最終必然反映在石油、天然氣等能源的價格上。更何況擁有全球2/3石油儲量的中東地區，一直處於政治動盪或戰爭之中，在這些剴素的推波助瀾下，石油、天然氣價格一路飈升勢小可擋。在世界能源危機中，眾多石油、天然氣進口國的國民經濟受到了沉重地打擊，保證能源供應的安全成了世界上許多國家(包括我國在內)的頭等大事之一[4].
同時，目前世界上很多發展中國家還面臨著環境污染的問題。我國近幾年來這一問題尤為嚴重，霧霾現象日益嚴重，其影響範圍越來越大，區域性霧霾頻繁發生，區域整體環境質量不斷惡化。霧霾污染已經給氣候、環境、經濟發展、公眾健康和生活方式等帶來了越來越多的負面影響，它已經成為一個社會公共問題。霧霾已經不是完全的自然現象，它主要和人類的社會經濟活動密切相關。氣候變化綠皮書(2013)指出，霧霾形成的最根本原因是空氣中的污染物不斷積累[5],其主要原因之一就是機動車尾氣的排放。汽車廢氣中的污染物有100多種，其中對人體危害最大的是一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、二氧化硫和碳微粒等。因此現有的以化石燃料為燃料的內燃機汽車對空氣污染非常大。
因此，電動觀光車作為電動汽車初級形式應運而生。電動觀光車具有很多優點：
(1)電動觀光車可以較好的解決汽車隊城市環境污染問題 電動汽車的電源本身不排放有害氣體。給蓄電池充電所用的電力可以來自對大氣造成污染的能源，如水能、核能、風能、地熱能、潮汐能等。即使使用煤發電，除二氧化硫及微粒外，其他排放物均比內燃機汽車少，而且電廠大多建在遠離人口密集的城市，對居民損害較少。此外，電廠煤燃燒是固定集中排放，燃燒過程較易控制，有害物質較易清楚。正因為如此，電動汽車也被稱為綠色汽車。
(2)電動觀光車可以解決汽車對石油資源的依賴 電動汽車用車載電源有蓄電池、燃料電池、飛輪電池、太陽電池和車載發電機組等。蓄電池充電所需的電能可充分利用水能、核能、風能、地熱能、潮汐能、太陽能等豐富的能源轉化而來。也就是說，電動汽車可以不依賴於石油資源，所節省的大量石油可緩解依賴石油的化工原料日益匱乏的壓力。
(3)電動觀光車可以節約大量能源 電動汽車用蓄電池可利用晚間富餘的電力進行充電，從而避免大量富餘電力的浪費，提高電網電能的利用率。電動汽車還可以在減速、制動、下坡時，將電機轉換為發電機，實現能量回饋，進一步提高能量的利用率[6].
基於上述優點，電動觀光車產業迅速發展，2000年至今，電動觀光車在中國獲得了較快發展，從無到有，到07、08年產銷量達到25000輛左右。企業的數量也從開始的一兩家，發展到現在領取製造許可證的企業超過60家，近一兩年來，國家制定了許多鼓勵企業發展新能源汽車的扶持政策，這其中就包括電動觀光車研製，但從目前已出台的政策看，如2007年11月，國務院頒布了《新能源汽車生產准入管理規則》、今年2月的《汽車產業調整振興規劃細則》，強調了對新能源汽車及車用電池組等關鍵技術的支持。
3.選題目的和意義
此次選題主要是對電動觀光車的行駛系統和制動系統進行分析設計。電動觀光車的懸架系統與傳統燃油汽車懸架系統各部件大致相同，但國內電動觀光車的研發還處於初級階段，大都是採用內燃機汽車的車身和懸架系統。 因此電動觀光車與傳統汽車各系統有很大的質量、幾何外形、安裝空間位置的差異，所以必須研製出一種適合電動汽車的懸架系統以及制動系統，來改善電動汽車的舒適程度和抗外界干擾的穩定性能和制動性能[7].行駛系統包括車橋、車輪、懸架，其中車橋包括轉向驅動橋和從動支持橋。要進行分析設計的參數有很多，比如轉向驅動橋和從動支持橋的結構參數、輪胎的選型與轉向輪定位參數、懸架彈性元件、減震器、導向機構的參數尺寸與使用性能。制動系統包括制動裝置和制動控制裝置。制動器結構參數、制動器制動效能、制動器制動效能的恆定性、制動控制裝置的結構參數和可靠性、安全性等。
二、主要研究(設計)內容、研究(設計)思路及工作方法或工作流程
1.課題主要研究內容
蓄電池觀光車與傳統汽車最大的區別在於動力輸出部分，用動力型電池、驅動電機代替了汽車的油箱、發動機。蓄電池觀光車一般有3大部分組成，包括電氣系統、底盤和車身。此處主要研究其中底盤部分的行駛系和制動系，其中行駛系起紐帶和承載的作用。主要包括車橋、車輪和懸架。制動系用於控制車速和停車。包括制動器和制動控制裝置。主要研究內容有如下幾點：
⑴分析設計並校核車橋結構，包括轉向驅動橋和從動支持橋
⑵選用並校核合適的車輪型號
⑶分析設計並校核合適的懸架結構
⑷分析設計並校核合適的制動器類型與具體參數，包括行車制動裝置與駐車制動裝置
⑸分析設計並校核合適的制動控制裝置
2.研究思路
1. 仔細閱讀任務書，了解畢業設計的整體規劃和要求。
2. 根據任務書的要求，查閱相關資料，並整理，熟悉課題內容，完成開題告。
3. 結構設計。即根據給定的原始數據和使用要求選擇合適的各部件的結構類型。
4. 確定各結構類型的具體形式和參數。
5. 進行計算分析與校核。
6根據上面設計的具體參數，畫出部分零部件的圖紙。
6. 整理資料，編寫設計說明書。
7. 進行修改完善，準備並參加答辯
3.工作流程
1. 根據汽車理論，汽車設計，汽車構造研究電動觀光車的行駛系和制動系工作原理。
2. 計算行駛系和制動系的相關數據。
3. 進行運動和強度校核。
4. 根據相關數繪製CAD二維圖和三維圖。
5. 若校核不合格，則修改數據，再回到第二步，若校核合格，則完成設計
三、畢業設計(論文)工作進度安排
第1-3周：實習，調研，收集資料，熟悉課題內容，完成開題報告。
第4-5周：完成制動系和行駛系的總體方案設計及性能參數計算。
第6-9周：完成固定鉗盤式制動器的結構設計和三維建模與裝配及中期答辯。
第10-11周：完成裝配總圖及主要零部件圖。
第12-13周：整理資料，編寫設計說明書。5月底前完成畢業設計主要工作。
第14-16周：進行修改完善，準備並參加答辯。
參考文獻
[1] 麻友良等。電動汽車概論[M].北京：機械工業出版社，2012:1-2
[2] 張正傑。蓄電池觀光車走向純電動汽車的障礙[J].第六屆全國輕型電動
車技術研討會，2007;
[3] 陳寶強。旅遊觀光車現狀分析[J].第六屆全國輕型電動車技術會，2007;
[4] 懂守聰。從國際能源危機看建築節能[J].建築設計管理，2006;
[5] 姜丙毅等。霧霾治理的政府間合作機制[J].學術探索，2014;
[6] 麻友良等。電動汽車概論[M].北京：機械工業出版社，2012:6;
[7] 喬長勝等。基於ADAMS/View微型旅遊觀光電動汽車懸架仿真分析[J].機械工程師，2013;
一、選題依據(簡述國內外研究現狀、生產需求狀況， 說明選題目的、意義，列出主要參考文獻)
1.國內外研究現狀
早在1881年，人們就開始研究電動汽車。世界上第一輛電動汽，發明人為法國工程師古斯塔夫·特魯夫，這是一輛用鉛酸電池為動力的三輪車。到了1839年，蘇格蘭的羅伯特·安德森給四輪馬車裝上了電池和電動機，將其成功改造為世界上第一輛靠電力驅動的車輛[1].但是隨後內燃機的出現以及內燃機汽車技術的成熟，使得內燃機汽車取代了電動汽車。從20世紀90年代開始，電動汽車重新成為世界性的研發熱點，世界上各大汽車公司都投入巨資開發自己的電動汽車，各國政府也紛紛出台政策或制定計劃，以促進本國電動汽車的發展。
(1)美國的電動汽車研發計劃 美國是汽車工業最發達的國家，汽車產量和保有量均位居世界前列，每年的石油消耗量和汽車污染物排放量也都居世界首位。為增強汽車製造業的競爭力，美國政府提出了著名的PNGV計劃和FreedomCAR計劃。其主要是為了開發出無污染、燃料能量轉換效率高、成本具有競爭力的電動汽車。
(2)日本的電動汽車開發計劃 日本也是汽車生產大國，汽車保有量位居世界第二，而且日本的石油匱乏，石油幾乎全部依賴進口。因此，日本政府及日本各大汽車公司對電動汽車的開發也十分重視。日本的混合動力電動汽車技術處於世界領先地位。日本的電動汽車研發計劃主要有：低公害汽車開發普及行動計劃、JHFC示範工程、專項研究計劃等。
(3)我國電動車研發計劃 我國也早已將電動汽車的研發以及電動汽車產業化列為重點項目，並制定了電動汽車發展規劃。比如說863計劃的EV、FCEV和HEV研發綱領和973計劃的電動汽車專項計劃。在國家科學技術部、國家高技術研究發展計劃中，設立了電動汽車重大專項，選擇新一代電動汽車技術作為我國汽車工業自主創新和科技創新的主攻方向，組織企業、高等院校和科研機構，以及政府部門、汽車企業、高等院校、科研院所四位一體的方式進行聯合攻關。
然而，目前世界上關於純電動汽車的研究還不是很成熟，目前市場上比較常見的電動汽車主要還是以混合動力汽車為主，電動汽車還存在很多問題需要解決，比如充電時間過長、行駛里程過短等。因此產生了一種電動汽車的初級或過渡產品，就是電動觀光車。目前國內外對電動觀光車的研究已經相當成熟，2000年至今，蓄電池觀光車(輕型電動車)在中國獲得了較快發展，從無到有，到07、08年產銷量達到25000輛左右。企業的數量也從開始的一兩家，發展到多家。2003年國家實行行政許可制度以來，已領取製造許可證的企業超過60家[3].且大部分具有一定的研發能力，在國內比較優秀的電動觀光車生產廠家有瑪西爾電動車、沃森電動車、朗逸電動車等
2.生產需求狀況
當今世界，石油、煤炭、天然氣三種傳統能源占全球能源消耗總量的90%以上，其中石油又占一半以上。然而，最新資料顯示，世界石油總儲量為1.15萬億桶僅夠人類再使用41年;天然氣總儲最為176萬億立方米，僅夠人類再使用63年;煤炭蘊藏總量1.0316萬億噸僅可使用230年。即使改用核能也是困難重重。已探明核原料鈾礦的儲量436萬噸，也僅可供開採72年。海水中的鈾、鋰等儲量豐富，可供人類使用上萬年，可是人類近期還沒有能力從海水中提煉出核原料來。由此可見，目前全世界最為依賴的能源--石油和天然氣，在2l世紀的上半葉即將趨於枯竭。據資料，1999年到2020年全球能源消費量將增加60%,其中，亞洲及南美洲的發展中國家每年增長4%,20年翻一番;已開發國家每年增長1.3%.按能源種類分析，石油預計增長率為每年2.2%,20年增長59%,到那時石油仍然維持第一能源的地位，在全球能源總消費量中占40%以上的比例;天然氣將增長一倍，占能源消費總量的比例由目前的23%上升到28%;由於空氣污染和二氧化碳排放問題，煤炭消耗的比例從目前的22%降到20%;由於技術問題、經濟成本問題，水能、風能、太陽能等綠色能源的使用占耗能總量的比例將會略有下降，核能將略有增長。換言之，在近二三十年里，核能和可再牛的風能、水能、太陽能遠遠無法替代石油、天然氣等礦物能，因此，人類對石油、天然氣的依賴將越來越嚴重，而它們的儲量是有限的，這種供需矛盾導致了全球範圍迫在眉睫的能源危機。科學家預測，2040年全球石油消費將達到最高峰，從2050年石油開始枯竭。這種供需矛盾的大勢導致石油價格不斷上漲。此外，各國為預防恐怖攻擊，正加強對能源生產、運輸的保護設施和防範力量，這些增加的投入最終必然反映在石油、天然氣等能源的價格上。更何況擁有全球2/3石油儲量的中東地區，一直處於政治動盪或戰爭之中，在這些剴素的推波助瀾下，石油、天然氣價格一路飈升勢小可擋。在世界能源危機中，眾多石油、天然氣進口國的國民經濟受到了沉重地打擊，保證能源供應的安全成了世界上許多國家(包括我國在內)的頭等大事之一[4].
同時，目前世界上很多發展中國家還面臨著環境污染的問題。我國近幾年來這一問題尤為嚴重，霧霾現象日益嚴重，其影響範圍越來越大，區域性霧霾頻繁發生，區域整體環境質量不斷惡化。霧霾污染已經給氣候、環境、經濟發展、公眾健康和生活方式等帶來了越來越多的負面影響，它已經成為一個社會公共問題。霧霾已經不是完全的自然現象，它主要和人類的社會經濟活動密切相關。氣候變化綠皮書(2013)指出，霧霾形成的最根本原因是空氣中的污染物不斷積累[5],其主要原因之一就是機動車尾氣的排放。汽車廢氣中的污染物有100多種，其中對人體危害最大的是一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、二氧化硫和碳微粒等。因此現有的以化石燃料為燃料的內燃機汽車對空氣污染非常大。
因此，電動觀光車作為電動汽車初級形式應運而生。電動觀光車具有很多優點：
(1)電動觀光車可以較好的解決汽車隊城市環境污染問題 電動汽車的電源本身不排放有害氣體。給蓄電池充電所用的電力可以來自對大氣造成污染的能源，如水能、核能、風能、地熱能、潮汐能等。即使使用煤發電，除二氧化硫及微粒外，其他排放物均比內燃機汽車少，而且電廠大多建在遠離人口密集的城市，對居民損害較少。此外，電廠煤燃燒是固定集中排放，燃燒過程較易控制，有害物質較易清楚。正因為如此，電動汽車也被稱為綠色汽車。
(2)電動觀光車可以解決汽車對石油資源的依賴 電動汽車用車載電源有蓄電池、燃料電池、飛輪電池、太陽電池和車載發電機組等。蓄電池充電所需的電能可充分利用水能、核能、風能、地熱能、潮汐能、太陽能等豐富的能源轉化而來。也就是說，電動汽車可以不依賴於石油資源，所節省的大量石油可緩解依賴石油的化工原料日益匱乏的壓力。
(3)電動觀光車可以節約大量能源 電動汽車用蓄電池可利用晚間富餘的電力進行充電，從而避免大量富餘電力的浪費，提高電網電能的利用率。電動汽車還可以在減速、制動、下坡時，將電機轉換為發電機，實現能量回饋，進一步提高能量的利用率[6].
基於上述優點，電動觀光車產業迅速發展，2000年至今，電動觀光車在中國獲得了較快發展，從無到有，到07、08年產銷量達到25000輛左右。企業的數量也從開始的一兩家，發展到現在領取製造許可證的企業超過60家，近一兩年來，國家制定了許多鼓勵企業發展新能源汽車的扶持政策，這其中就包括電動觀光車研製，但從目前已出台的政策看，如2007年11月，國務院頒布了《新能源汽車生產准入管理規則》、今年2月的《汽車產業調整振興規劃細則》，強調了對新能源汽車及車用電池組等關鍵技術的支持。
3.選題目的和意義
此次選題主要是對電動觀光車的行駛系統和制動系統進行分析設計。電動觀光車的懸架系統與傳統燃油汽車懸架系統各部件大致相同，但國內電動觀光車的研發還處於初級階段，大都是採用內燃機汽車的車身和懸架系統。 因此電動觀光車與傳統汽車各系統有很大的質量、幾何外形、安裝空間位置的差異，所以必須研製出一種適合電動汽車的懸架系統以及制動系統，來改善電動汽車的舒適程度和抗外界干擾的穩定性能和制動性能[7].行駛系統包括車橋、車輪、懸架，其中車橋包括轉向驅動橋和從動支持橋。要進行分析設計的參數有很多，比如轉向驅動橋和從動支持橋的結構參數、輪胎的選型與轉向輪定位參數、懸架彈性元件、減震器、導向機構的參數尺寸與使用性能。制動系統包括制動裝置和制動控制裝置。制動器結構參數、制動器制動效能、制動器制動效能的恆定性、制動控制裝置的結構參數和可靠性、安全性等。
二、主要研究(設計)內容、研究(設計)思路及工作方法或工作流程
1.課題主要研究內容
蓄電池觀光車與傳統汽車最大的區別在於動力輸出部分，用動力型電池、驅動電機代替了汽車的油箱、發動機。蓄電池觀光車一般有3大部分組成，包括電氣系統、底盤和車身。此處主要研究其中底盤部分的行駛系和制動系，其中行駛系起紐帶和承載的作用。主要包括車橋、車輪和懸架。制動系用於控制車速和停車。包括制動器和制動控制裝置。主要研究內容有如下幾點：
⑴分析設計並校核車橋結構，包括轉向驅動橋和從動支持橋
⑵選用並校核合適的車輪型號
⑶分析設計並校核合適的懸架結構
⑷分析設計並校核合適的制動器類型與具體參數，包括行車制動裝置與駐車制動裝置
⑸分析設計並校核合適的制動控制裝置
2.研究思路
1. 仔細閱讀任務書，了解畢業設計的整體規劃和要求。
2. 根據任務書的要求，查閱相關資料，並整理，熟悉課題內容，完成開題告。
3. 結構設計。即根據給定的原始數據和使用要求選擇合適的各部件的結構類型。
4. 確定各結構類型的具體形式和參數。
5. 進行計算分析與校核。
6根據上面設計的具體參數，畫出部分零部件的圖紙。
6. 整理資料，編寫設計說明書。
7. 進行修改完善，準備並參加答辯
3.工作流程
1. 根據汽車理論，汽車設計，汽車構造研究電動觀光車的行駛系和制動系工作原理。
2. 計算行駛系和制動系的相關數據。
3. 進行運動和強度校核。
4. 根據相關數繪製CAD二維圖和三維圖。
5. 若校核不合格，則修改數據，再回到第二步，若校核合格，則完成設計
三、畢業設計(論文)工作進度安排
第1-3周：實習，調研，收集資料，熟悉課題內容，完成開題報告。
第4-5周：完成制動系和行駛系的總體方案設計及性能參數計算。
第6-9周：完成固定鉗盤式制動器的結構設計和三維建模與裝配及中期答辯。
第10-11周：完成裝配總圖及主要零部件圖。
第12-13周：整理資料，編寫設計說明書。5月底前完成畢業設計主要工作。
第14-16周：進行修改完善，準備並參加答辯。
參考文獻
[1] 麻友良等。電動汽車概論[M].北京：機械工業出版社，2012:1-2
[2] 張正傑。蓄電池觀光車走向純電動汽車的障礙[J].第六屆全國輕型電動
車技術研討會，2007;
[3] 陳寶強。旅遊觀光車現狀分析[J].第六屆全國輕型電動車技術會，2007;
[4] 懂守聰。從國際能源危機看建築節能[J].建築設計管理，2006;
[5] 姜丙毅等。霧霾治理的政府間合作機制[J].學術探索，2014;
[6] 麻友良等。電動汽車概論[M].北京：機械工業出版社，2012:6;
[7] 喬長勝等。基於ADAMS/View微型旅遊觀光電動汽車懸架仿真分析[J].機械工程師，2013;
收藏