【正文】 aking of the car body. Finally with the consideration of lightweight and realistic level, we introduced the selection of the electric car. Keywords Electric Vehicle。隨后介紹了白車身的組成及其各部分的具體介紹。由此可見電動(dòng)汽車在未來是很有發(fā)展前途的。 并且 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。基于上述電動(dòng)車則具有它獨(dú)特的優(yōu)勢。 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 電動(dòng)車整車造型及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 燕 山 大 學(xué) 2022 年 6 月 摘要 Ⅰ 摘 要 近年來，我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長，人民收入穩(wěn)步提高，轎車正在逐步走入普通人的家庭。但是隨之而來的環(huán)境問題和能源問題也是不容忽視的。 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，對環(huán)境保護(hù)和空氣的潔凈是十分有益的，幾乎是 “ 零污染 ” 。 現(xiàn)在無論是國內(nèi)或國外都在爭相研發(fā)屬于自己的電動(dòng) 車。 本文首先從車身造型設(shè)計(jì)的概念、分類、方法及未來車身開發(fā)的方向進(jìn)行闡述。然后通先介紹車身設(shè)計(jì)的方法、需要注意的問題隨后從本電動(dòng)車車身的造型過程、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程、三維建圖過程、投影二維圖來詳細(xì)介紹了本次電動(dòng)車車身的制作過程。 Drive。隨著世界經(jīng)濟(jì)和人口的增長，汽車的保有量不斷增加，能源危機(jī)和環(huán)境污染的問題更清晰的擺在了 人們的面前。為了解決這些問題，電動(dòng)汽車呈現(xiàn)出了加速發(fā)展的趨勢 電動(dòng)汽車概述 電動(dòng)汽車（ Electric Vehicle）是指以車載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛。 電動(dòng)汽車由底盤、車身、蓄電池組、電動(dòng)機(jī)、 控制器 和輔助設(shè)施蓄電池六部分組成。車速控制由控制器通過調(diào)速系統(tǒng)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可實(shí)現(xiàn)。它有內(nèi)燃機(jī)汽車不能比擬的優(yōu)點(diǎn)。此外，電動(dòng)汽車使用電池儲(chǔ)存的電能，沒有內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)的機(jī)械噪聲，所以，他能有效的控制城市的噪聲污染。 電動(dòng)汽車還可以充分利用晚間用電低谷時(shí)富余的電力充電，使發(fā)電設(shè)備日夜都能充分利用，大大提高其 經(jīng)濟(jì)效益。 再次，在改善交通安全和道路使用方面，電動(dòng)汽車更容易實(shí)現(xiàn)智能化。它比內(nèi)燃機(jī)汽車還早一些，但內(nèi)燃機(jī)車后來居上，在性能、機(jī)動(dòng)性和重量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了電動(dòng)汽車，電動(dòng)汽車在 20 世紀(jì) 20 年代達(dá)到鼎盛后就一蹶不振，成為 “電瓶車 ”式的輔助車輛。有很多電燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 動(dòng)汽車一直到第二次世界大戰(zhàn)期間仍在使用。 隨著現(xiàn)代水力發(fā)電、核能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電和太陽能的利用，為人們提供了巨大的能源。因此各國和各大汽車公司都重視了電動(dòng)汽車的研究、開發(fā)和試制。 國內(nèi)外電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀 當(dāng)前在美、日及歐洲等發(fā)達(dá)國家，純電動(dòng)汽車已經(jīng)進(jìn)入了推廣普及實(shí)質(zhì)性階段。在 2022 年，日本公路上就已運(yùn)行著 1000 多輛純電動(dòng)汽車，美國商業(yè)化運(yùn)行的電動(dòng)汽車已達(dá)到 6000 輛，歐洲共同體主要城市的街道上都有電動(dòng)汽車的身影。 近年來，我國又相繼出臺(tái)了一系列的政策法規(guī)，促進(jìn)新能源汽車的發(fā)展。尤其是在 2022 年奧運(yùn)會(huì)開出的 20 億元電動(dòng)汽車訂單，規(guī)定奧運(yùn)會(huì)電動(dòng)車只能在國內(nèi)生產(chǎn)制造，導(dǎo)致我國的電動(dòng)汽車研發(fā)熱潮再度升溫 國內(nèi)一些汽車生產(chǎn)廠商紛紛把 矛頭指向電動(dòng)汽車領(lǐng)域。由此可見，電動(dòng)汽車的發(fā)展趨勢是勢不可擋的 國內(nèi)一些汽車生產(chǎn)廠商紛紛把矛頭指向電動(dòng)汽車領(lǐng)域。由此可見，電動(dòng)汽車的發(fā)展趨勢是勢不可擋的 電動(dòng)汽車 的發(fā)展趨勢 目前電動(dòng)汽車趨向于小型化、個(gè)性化和家庭化方向發(fā)展，主要為家庭輔助用車或休閑用車，有廣闊的市場。 電動(dòng)汽車發(fā)展的癥結(jié)在于電池。這導(dǎo)致了電動(dòng)汽車發(fā)展的緩慢，但是這并能不阻擋電動(dòng)汽車成為未來主要工具的趨勢。相信在用不了多久，電動(dòng)汽車就會(huì)完全取代內(nèi)燃機(jī)汽車，成為人們的新寵。電動(dòng)汽車擁有環(huán)保，改善能源結(jié)構(gòu)以及易于實(shí)現(xiàn)交通智能化等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此必將成為未來交通運(yùn)輸?shù)闹饕ぞ?。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技水平的不斷提高，相信這些難題不久就會(huì)被攻克。它是汽車上載人或載物的容倉 車身設(shè)計(jì)是汽車生產(chǎn)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。對于改裝的電動(dòng)汽車，燃油車中原來安裝發(fā)動(dòng)機(jī)以及相關(guān)組件的部位由電動(dòng)機(jī)、功率轉(zhuǎn)換器和電池所取代，由于可采用現(xiàn)有的燃油汽車底盤，對于小批量生產(chǎn)而言，這種方法較為經(jīng)濟(jì)。目前，現(xiàn)代電動(dòng)汽車大部分是為特定的目的而設(shè)計(jì)的，這種特定設(shè)計(jì)的電動(dòng)汽車與改裝車相比有一定的優(yōu)勢，他允許工程師靈活的調(diào)整和整合各子系統(tǒng)，使之有效的工作。汽車的質(zhì)量直接影響整車的性能，特別是續(xù)駛里程和爬坡能力，可采用鋁和合成材料制作車身和底盤來減輕汽車的自重。采用流線型的車頭和車尾，隱藏式和平坦的車身底部可減小空氣阻力。 車身的發(fā)展 車身的發(fā)展過程中最富有特色、最具直觀感的首先是車身外形的演變。 第 2 章 車身設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 5 圖 21 轎車車身外形演變過程 （ 1） 原始型階段 世界上第一部汽 “戴姆勒一號(hào) ”是 “馬 ”與 “發(fā)動(dòng)機(jī) ”兩個(gè)動(dòng)力源相互交換的產(chǎn)物。這部年由德國工程師戴姆勒設(shè)計(jì)的汽車，車身只是一個(gè)馬車篷。年，福特 T 型車間世以后使出現(xiàn)了 “箱型車身 “(圖 23)。后來通用的 “雪佛蘭 ”又造出散熱器罩、發(fā)動(dòng)機(jī)通風(fēng)口和輪罩上的豪華裝飾件，箱型車變得越來越漂完了。然而，就是這種 車的出現(xiàn)，完成了汽車工業(yè)的兩大突破：一是汽車上的一萬多只零件全部標(biāo)準(zhǔn)化；二是采用了流水線裝配酌生產(chǎn)方式。年代，由于機(jī)床制造業(yè)的發(fā)展，開始采用薄板沖壓件焊接結(jié)構(gòu)箱型車身（圖 24）。增加動(dòng)力必須增加發(fā)動(dòng)機(jī)的缸數(shù)。實(shí)際上這 種假設(shè)是不正確的，其原因是因燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 為存在空氣阻力和輪胎的滾動(dòng)阻力。如圖 25所示，當(dāng)速度超過 70km/h，空氣阻力逐新增大，超過 100km/h，可以說功率幾乎全部消耗在克服空氣阻力上了。我們知道，風(fēng)阻與迎風(fēng)面積有關(guān)，減小迎風(fēng)面積可以減小阻力。隨后就出現(xiàn)了相對圓潤化的甲殼蟲式車身。汽車產(chǎn)生的渦流耗 損能量，因而渦流起著阻礙汽車前進(jìn)的作用。如圖 26 所示。在此也不可忽視汽車制造技術(shù)的進(jìn)步所起的作用。這一階段最著名的便是貌似甲殼蟲的甲殼蟲轎車。 第 2 章 車身設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 7 圖 27 甲 殼蟲汽車 （ 3）考慮人機(jī)工程的船形車身階段 二次大戰(zhàn) 之后，越來越多的設(shè)計(jì)師開始注重以人為本的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)師們置身于駕駛員及乘員的角度來構(gòu)思便于操縱、乘座舒適的汽車也就是把戰(zhàn)爭中發(fā)展起來的人體工程學(xué)引入車身設(shè)計(jì)，采用了將整個(gè)車室置于前后兩輪之間的設(shè)計(jì)方法，前方為發(fā)動(dòng)機(jī) VL 室，后方為行李艙。 船形汽車的后部因增加了行李艙而形成階梯狀，雖然比起甲蟲型車身會(huì)產(chǎn)生一些渦流，但這決不是空氣動(dòng)力性能的倒退，而是巧妙地發(fā)揮了箱型車和甲蟲型車的長處，克服了缺點(diǎn)，使人體工程學(xué)和 空氣動(dòng)力學(xué)成功地結(jié)合在車身造型上。中國的紅旗牌轎車就是典型的船形造型。于是，改變船形車尾的階梯狀為斜背式，這樣有效降低了渦流強(qiáng)度。 魚型車身有著很多優(yōu)點(diǎn)，車身低，沒有階梯，前后翼子板與車身幾乎成一體，且斜背式的傾斜比較平緩，層部較長，圍繞車身的氣流也 比較平順，不會(huì)產(chǎn)生渦流。甲殼蟲車身與魚形車身的比較如下圖。 魚型車身的側(cè)面形狀與甲蟲型車身的側(cè)面形狀相似，也非常接近飛機(jī)的機(jī)翼的斷面形狀，根據(jù)風(fēng)桐試驗(yàn)的結(jié)果，和汽車靜止時(shí)相比， 時(shí)速為 100km 時(shí)，汽車的附著 力減少 1／ 8；150km 時(shí)，減少 1／ 4； 200km 時(shí)，減少 l／ 8。 解決這個(gè)問題首先想到的是在車身上裝一個(gè)翼，它似一個(gè)倒機(jī)翼，而且前傾。但由于自重大，安裝困難，空氣阻力大而沒有被采用。于是出現(xiàn)了能很好地抑制升力的楔型車身。典型的是喬治 直到今天，楔形車身仍是汽車外形的潮流，現(xiàn)代車身將船型、魚型揉合成楔形，線條更趨于圓滑。這五個(gè)時(shí)期，開拓了汽車造型的五個(gè)新時(shí)代，是汽車的性能與各個(gè)時(shí)期的技術(shù)水平相適應(yīng)而產(chǎn)生的必然結(jié)果。 （ 1） 汽車車身是綜合設(shè)計(jì)的產(chǎn)物 安全、舒適、經(jīng)濟(jì)、美觀、無污染、可靠性和高效率等要求對汽車來說是缺一不可的。技術(shù)作為外形設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，技術(shù)越純熟，造型越自由。在今天，汽車技術(shù)迅猛發(fā)展，新材料、新工藝和新能源的不斷開發(fā)及利用，使得在汽車外形設(shè)計(jì)上有了自由創(chuàng)造的可能。并且，設(shè)計(jì)程序不斷革新和完善，新設(shè)計(jì)層出不窮。 （ 3）風(fēng)格多樣化 從早期的大平正方型到流線型，再到現(xiàn)在加 緊湊輕量的楔型，乃至自由曲面型和各種富有人情味的仿生型 ——再現(xiàn)了人們追求情感化，追逐新潮和風(fēng)格多樣的要求。預(yù)計(jì)在世紀(jì)中期或后期，還將出現(xiàn)幾何形風(fēng)格的外形。 轎車車身造型是一種創(chuàng)造性的工作，但它與空氣動(dòng)力學(xué)、人體工程學(xué)和材料工程學(xué)等技術(shù)的發(fā)展又有著密切的關(guān)系。如隨著汽車玻璃材料的發(fā)展，一種能夠控制熱量射入車內(nèi)的 “陽光控制 ”技術(shù)，使得具有大面積玻璃以及傾角很大的擋風(fēng)玻璃，符合空氣動(dòng)力要求的轎車外形得以實(shí)現(xiàn)。 車身的類型 汽車車身結(jié)構(gòu)從形式上說， 主要分為非承載式和承載式兩種。車架就是支承車身的基礎(chǔ)構(gòu)件，一般稱為底盤大梁架。 （ 1） 非承載式車身的汽車有剛性車架。車架的振動(dòng)通過彈性元件傳到車身上，大部分振動(dòng)被減弱或消除，發(fā)生碰撞時(shí)車架能吸收大部分沖擊力，在壞路行駛時(shí)對車身起到保護(hù)作用，因此車廂變形小，平穩(wěn)性和安全性好，而且?guī)麅?nèi)噪音低。 （ 2） 承載式車身的汽 車沒有剛性車架，只是加強(qiáng)了車頭，側(cè)圍，車尾，底板等部位，車身和底架共同組成了車身本體的剛性空間結(jié)構(gòu)。這種形式的車身具有較大的抗彎曲和抗扭轉(zhuǎn)的剛度，質(zhì)量小，高度低，汽車質(zhì)心低，裝配簡單，高速行駛穩(wěn)定性較好。它的車身本體與底架用焊接或螺栓剛性連接，加強(qiáng)了部分車身底架而起到一部分車架的作用。一般而言，非承載式車身用在貨車、客車和越野車上，承載式車身一般用在轎車上，現(xiàn)在一些客車也采用這種形式。 邊梁式車架由兩根長縱梁及若干根短橫梁鉚接或焊接成形，縱梁主要承負(fù)彎曲載荷，一般采用具有較大抗彎強(qiáng)度的槽形鋼梁。一般縱梁中部受力最大，因此設(shè)計(jì)者一般將縱粱中部的截面高度加大，兩端的截面高度逐漸減少，這樣一來可使應(yīng)力分布均勻，同時(shí)也減輕了重量。橫梁還用以安裝發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、車身和燃油箱等。邊梁式結(jié)構(gòu)簡單，工藝要求低，制造容易，使用廣泛。這些缺點(diǎn)對小客車、轎車是缺點(diǎn)，對于越野車可能就是優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樵揭败囈笥泻軓?qiáng)的通過性，行駛崎嶇路面時(shí)要有一定大的離地間隙，而非常顛簸的道路會(huì)令車體大幅扭動(dòng)，只有帶剛性車架 的承載式車身結(jié)構(gòu)才能抵御這種沖擊力。 車身總布置設(shè)計(jì) 車身總布置設(shè)計(jì)是在整車總布置的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。據(jù)此再參考同類車型有關(guān)數(shù)據(jù)作為借鑒，即可初步確定前懸和后懸的長度，后風(fēng)窗位置和角度、發(fā)動(dòng)機(jī)罩高度、地板平面高度、前圍板位置、座椅布置、內(nèi)部空間控制尺寸、方向盤位置角度與操縱機(jī)構(gòu)和踏板的相互位置等。在車身總布置的整個(gè)過程中，需遵循的原則是 : (1)由于轎車是供人乘坐的，主要要滿足人的乘坐要求，即滿足乘坐舒適性、居住性、操縱輕便性、溫度調(diào)節(jié)性、視野性、上下車方便性及安全性等方面的要求。 (3)具有對底盤各總成、發(fā)動(dòng)機(jī)及電氣設(shè)備的良好的接 近方便性，維修保養(yǎng)方便性。 (5)按照汽車的級別、用途及法規(guī)選擇各種車身附件，確定必裝件與選裝件。在外形尺寸一定的情況下，盡量擴(kuò)大車內(nèi)空間，尤其是要盡量增大寬度方向的尺寸。 (8)必須滿足國際、國內(nèi)有關(guān)的各種法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)要求。 車身總布置設(shè)計(jì)的內(nèi)容 轎車車身總布置設(shè)計(jì)是對車輛發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系等總成、機(jī)構(gòu)，電器設(shè)備；內(nèi)飾總成和部件 (儀表板、座椅、操縱機(jī)構(gòu)等 )的所在位置，以及車身室內(nèi)空間大小和車身主要參數(shù)，在滿足車身造型的要求下，進(jìn)行設(shè)計(jì)和確定的過程。具體內(nèi)容如下： (1)確定車身內(nèi)、外尺寸。 (3)校核各項(xiàng)性能及法規(guī)要求的尺寸數(shù)據(jù)。 (5)依據(jù)車輪跳動(dòng)圖確定翼子板及擋泥板等零部件的極限位置與結(jié)構(gòu)。全部尺寸參數(shù)是相互制約整體協(xié)調(diào)的統(tǒng)一體。車身總布置的好壞，很大程度決定著車身設(shè)計(jì)的成敗。 圖 29 車身總布置設(shè)計(jì)所考慮的因素 車身總布置設(shè)計(jì)的性能要求 乘坐舒適性 舒適性包括的內(nèi)容極其廣泛，評價(jià)它需用工程學(xué)、物理學(xué)、心理學(xué)及生理學(xué)等多方面學(xué)科知識(shí)，但最終評價(jià)還是靠人的感覺。外部因素如振動(dòng)、噪聲、氣味、視覺、周圍環(huán)境及路面狀況等；內(nèi)部因素指人的身體條件、精神狀況及經(jīng)歷等。 (1)居住性 居住性是指人居住的乘室是否合人意，是舒適性的靜態(tài)特性。 (2)振動(dòng)的舒適性 對汽車而言，決定其舒適性的主要因素是振動(dòng)。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，人體各部位對頻率的敏感區(qū)域各不相同。手臂對高頻振動(dòng)可感受到 1—2kHz 的振動(dòng)，對 2Hz 以下的振動(dòng)極不敏感。當(dāng)縱 向 振 動(dòng)頻 率燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 低于 4Hz 或高于 8Hz 時(shí)，人體對振動(dòng)的感覺均不敏感。人對橫向振動(dòng)最敏感的頻率區(qū)域?yàn)?07.—3Hz?？諝庹{(diào)節(jié)的方式有自然通風(fēng)、強(qiáng)制通風(fēng)、暖氣、冷氣、濕度調(diào)節(jié)等多種方式，通常是組合使用或視氣候狀況選用。 (2)儀表顯示清晰、明顯，布置合理，不反光，不刺眼。 (3)遮陽板與后視鏡等附件應(yīng)固定牢靠，調(diào)整方便。 視野性 駕駛員有良好的視野性是保證汽車操縱方便和行駛安全的重要條件之一。視野性取決于座椅的布置位置、高