2013屆畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文論文題目電動消防車總體設(shè)計（英文）Theoveralldesignofelectricfiretruck學(xué)院機電與建筑工程學(xué)院專業(yè)汽車服務(wù)工程姓名學(xué)號指導(dǎo)教師201電動消防車總體設(shè)計摘要隨著社會的不斷進步，人們越來越重視人生財產(chǎn)問題。其中火災(zāi)是威脅人生安全的重要災(zāi)害，是僅次于旱災(zāi)、水災(zāi)的第三大災(zāi)害。因此各類不同功能的消防車成為了當(dāng)今人們的急迫需求品。由于現(xiàn)在的社區(qū)，學(xué)校，工廠等都配有市政消防用水，一款在這些地方工作的配備基本器材小型電動消防車可以在發(fā)生火情時，快速達到現(xiàn)場，為城市主戰(zhàn)消防車達到前對火勢進行控制，減小損失。因此，設(shè)計這樣的一款小型電動消防車是十分有意義的。本文在專用汽車設(shè)計的基礎(chǔ)上，對所設(shè)計的小型電動消防車進行了總體設(shè)計，其中包括：消防設(shè)備的選用；消防設(shè)備的布置；選擇合適的驅(qū)動方式，并根據(jù)驅(qū)動方式選擇合適的底盤；確定主要動力性能指標(biāo)，并根據(jù)性能指標(biāo)對電機進行選型；分析各類蓄電池的好壞，且結(jié)合電機的要求，選擇合適的蓄電池并對齊進行了合理的布置。最后對改裝好后的小型電動消防車進行了軸荷，最大爬坡度，續(xù)駛時間的校核，看其是否滿足要求。關(guān)鍵詞：電動消防車；總體設(shè)計;校核AbstractWiththedevelopmentofsociety,peoplepaymoreandmoreattentiontolifepropertyproblem.Thefiredisasterwhichisthethirdoneonlybehindtothedrought,flooddisasterisisanimportantonethreateninglifesaftey.Therefore,manyfiretrucksofdifferentfunctionscometothepeople'surgentneeds.Nowadays,thecommunity,schoolandfactoriesareallequippedwithmunicipalfirewater.Whenbreakingoutoffire,akindofelectrictruckequippedwithessentialequipmentscangettheresoonandcontralthefireintimebeforethecitypumpersreaching.Therefore,designingsuchasmallelectricfiretruckisverymeaningful.Basedonthespecialvehicledesign,doingaoveralldesignforthesmallelectrcifiretruckincluding:selectionoffireequipment;thelayoutoffireequipment;choosingtheappropriatedrivingmodeandchoosingappropriatechassisaccrodingdrivingmode;reparamingmaindynamicparametersandchoosingthesuitablemotoraccordingdynamicparameters;theanalysisofdifferentkindsofbattery,choosingtheapporpriatebatteryanyandmakingconstructionofthembybondingtherequirementsofmotor.Finally,doingthecheckofaxleload,maximumgradabilith,contiunaldrivingtimefortheelectricfiretrucktoseewhetheritmeetstherequirments.Keyword:electricfiretruck;overalldesign;checking目錄第一章緒論 11.1普通汽車帶來的問題 11.2電動汽車的優(yōu)點 11.3電動車的歷史 21.4電動車的現(xiàn)狀及所面對的問題 31.5電動車未來的發(fā)展方向 51.6課題研究的意義，內(nèi)容及方法 61.6.1課題研究的意義 61.6.2課題研究主要內(nèi)容與方法 6第二章電動消防車上裝及器材布置 72.1消防器材介紹 82.2消防器材的選用 112.3消防器材的布置 12第三章電動消防車參數(shù)匹配與總布置 153.1目標(biāo)性能指標(biāo) 153.2電動車驅(qū)動方式的選擇 153.3底盤的選用 173.4電動車電機的選擇 193.5電動車電池的選擇 223.6蓄電池的布置 23第四章主要性能參數(shù)校核 254.1改裝后質(zhì)量參數(shù)的校核 254.1.1電動消防車總質(zhì)量的核算 254.1.2電動消防車軸載質(zhì)量的校核 254.2動力性的校核 274.2經(jīng)濟性的校核 27第五章個人總結(jié) 29參考文獻 31第一章緒論 1.1普通汽車帶來的問題內(nèi)燃機汽車經(jīng)過120多年的發(fā)展和壯大，在安全，節(jié)能，環(huán)保，舒適和價廉等方面取得了重大的進展，但是，內(nèi)燃機汽車的發(fā)展也正在面臨可持續(xù)發(fā)展能源的挑戰(zhàn)，大氣環(huán)保和地球溫室效應(yīng)的挑戰(zhàn)，以及噪聲方面的限制等。目前，世界上各種汽車的保有量超過7億輛，每年新生產(chǎn)的各種汽車約為5000萬輛，按平均每輛汽車年消耗10～15桶石油制品計算，汽車的石油消耗量每年達到80～100億桶，約占世界石油產(chǎn)量的一半以上。大多數(shù)汽車是用內(nèi)燃機作為驅(qū)動動力，燃料在內(nèi)燃機中快速燃燒，使燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變熱能，通過活塞和曲柄連桿運動將化學(xué)能轉(zhuǎn)變的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能為汽車提供能量。汽車在滿負荷條件下，汽油車的總效率為15%～16%，柴油車約為18%～22%，在部分負荷運轉(zhuǎn)的條件下，內(nèi)燃機汽車的效率會更低一點。內(nèi)燃機由于是通過對石油制品的燃燒來得到的機械能，石油制品含有大量的碳，氮，硫元素，燃燒的同時會產(chǎn)生包括二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOX）和碳氫化合物（HC）等有害氣體，對大氣環(huán)境造成污染同時對人體造成傷害。內(nèi)燃機汽車的噪聲主要是燃燒噪聲、進氣和排氣過程中氣體的空氣動力性噪聲，這些噪聲隨汽車的行駛，飄逸在人們生活的環(huán)境中，在大城市中，汽車所產(chǎn)生的噪聲會引起人們的神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)功能的紊亂。1.2電動汽車的優(yōu)點與內(nèi)燃機汽車相比，電動汽車是指由電機驅(qū)動，并且自身裝備供電能源（不包括供電架線）的車輛。它包括蓄電池電動汽車（ZEV），燃料電池電動汽車（FCEV）和混合動力電動汽車（HEV）。它與汽車相比有比較突出的優(yōu)點：良好的環(huán)境保護效果。燃料電池電動汽車的燃料通常為富氫氣體，富氫的主要來源是通過礦物燃料制取。且在富氫氣體的提取過程中，其CO2的排放量比熱機過程減少40%以上，這對緩解地球的溫室效應(yīng)是十分重要的。而蓄電池電動汽車以電力為動力，幾乎不排放有害氣體。因此，電動汽車相對于內(nèi)燃機汽車而言有著十分突出的環(huán)境保護效果。能量利用率高。從理論上來講，燃料電池的熱點轉(zhuǎn)化效率可達85%～90%。但實際上，在工作時，電池受各種限制，目前各類電池實際的能量轉(zhuǎn)換效率均在40%～60%的范圍內(nèi)。若實現(xiàn)熱電聯(lián)供，燃料的總利用率可大80%以上。相比內(nèi)燃機汽車的能量利用率而言，電動汽車的有了很大的提高。噪聲低。燃料電池按電化學(xué)原理工作，運動部件很少，無內(nèi)燃機的燃燒噪聲和進氣門、排氣門，活塞等運動件的機械噪聲。燃料電池系統(tǒng)中，最大的噪聲源是空氣壓縮機，在沒有采取隔聲措施的燃料電池概念車中，空氣壓縮機在汽車運行中產(chǎn)生的噪聲也相當(dāng)大?？偟膩砜矗剂想姵氐脑肼暶黠@低于內(nèi)燃機汽車。1.3電動車的歷史電動汽車的誕生也比較早。1885年，世界上第一輛汽油機汽車由德國人本茨研制成功，并于1886年1月26日獲得專利，后人為了紀(jì)念本茨對汽車發(fā)展所作的貢獻，將1886年1月26日定為世界上第一輛汽車誕生日。電動汽車的歷史同樣也可以追溯到19世紀(jì)，并且早于內(nèi)燃機汽車的發(fā)明時間，最早開發(fā)電動汽車的人為法國和英國人[1]。1881年法國工程師古斯塔夫-特魯夫（GustaveTrouve）發(fā)明了第一輛電動汽車——鉛酸蓄電池動力三輪車，并于1881年8月到11月間在巴黎舉辦的國際電器展覽會上展出，遺憾的是這輛電動汽車的照片沒有留下來。現(xiàn)在留有照片的最早的電動汽車是英國人阿頓和培理于1882年發(fā)明的三輪電動車。應(yīng)該說明的是，若把一次電池電動汽車作為電動汽車的誕生日的話，則第一輛電動汽車的誕生時間是1873年，由英國人羅伯特-戴維森（RobertDavidson）發(fā)明[2]。戴維森制作的世界上最初可供實用的電動汽車是一輛載貨車，長4800mm，寬1800mm，使用鐵、鋅、汞合金與硫酸進行反應(yīng)的一次電池。電動汽車在歐洲發(fā)明之后，很快傳到了美國，并在美國得到了快速發(fā)展。1890年美國一輛蓄電池汽車在美國衣阿華州誕生，時速達到23km/h。在此之后的十多年里，電動汽車在美國飛速發(fā)展，到1912年保有量已達到33384輛。到1900年為止，美國的電動汽車相對來說比內(nèi)燃機還要多占一些優(yōu)勢。其原因是在美國遼闊的鄉(xiāng)村，當(dāng)時堅硬道路稀少，而城市內(nèi)大多是堅硬的道路，市區(qū)面積狹小，因此，續(xù)駛里程為30英里并不認為是一個嚴重的缺陷。英法兩國的情況就大不一樣，由于歐洲歷史悠久，文化古老，在主要城市之間當(dāng)時已有公路相接，無論什么天氣，車輛都能行駛。因此，在英國和法國，汽油動力車就成為了主要對象。到20世紀(jì)初，美國以蓄電池為動力的電動汽車占汽車保有量的38%，其比例僅次于占汽車保有量的40%的蒸汽機汽車。到了1915年，美國電動汽車的年產(chǎn)量達5000輛。后來由于起動機的發(fā)明促進了汽油機汽車的發(fā)展和美國洲際公路的發(fā)展，使電動汽車不能適應(yīng)長距離行駛的缺點更為突出，因而電動汽車開始走向衰落，在1935年到1960年25年里，電動汽車幾乎處于停產(chǎn)狀態(tài)，并逐步退出使用。20世紀(jì)60年代，隨著汽車保有量的增加，汽車的排氣污染使美國發(fā)達國家相繼出現(xiàn)光化學(xué)煙霧等空氣污染事故，使人們的健康與生命安全受到了嚴重威脅。因而，首先在收到汽車污染威脅的汽車工業(yè)發(fā)達國家又重新開始電動汽車的開發(fā)。日本在1976年就成立了電動汽車協(xié)會，并開展了電動汽車的研究與開發(fā)工作。1990年9月美國加州政府通過的法定規(guī)定了“零排放車輛”ZEV（ZeroEmissionVehicle）的銷售比例，隨后其他各州效仿立法，推動了美國及世界范圍內(nèi)電動汽車的迅速發(fā)展。1991年10月布什總統(tǒng)批準(zhǔn)了2.26億美元撥款資助此項研究。表1-1部分國家的電動汽車的保有量國家美國日本法國德國意大利瑞士年份200220032001200120012001電動汽車保有量/輛5466560075922300575021001.4電動車的現(xiàn)狀及所面對的問題在國家科技部，國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（“863計劃”）中，設(shè)立電動汽車重大專項，選擇新一代電動汽車技術(shù)作為我國汽車工業(yè)自助創(chuàng)新和科技創(chuàng)新的主攻方向，組織汽車企業(yè)、高等院校和科研機構(gòu)，以官、產(chǎn)、學(xué)、研四位一體的方式進行聯(lián)合攻關(guān)，計劃在“十五”期間，以電動車輛的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)平臺為重點，力爭在電動車輛關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)等方面取得重大突破，促進電動車輛符合現(xiàn)代企業(yè)制造和市場經(jīng)濟發(fā)展要求的研發(fā)體系等方面取得重大突破，促進電動車輛符合現(xiàn)代企業(yè)制造和市場經(jīng)濟發(fā)展要求的研發(fā)體系和機制的形成。同時在“十五”期間，我國一汽集團、東風(fēng)集團、上汽集團、清華大學(xué)等高等學(xué)校以及汽車企業(yè)，承擔(dān)了“863”和“973”的研究項目，在“十五”期間研究和開發(fā)了多種有自主知識產(chǎn)權(quán)和多項技術(shù)專利的電動車輛和裝備技術(shù)。東風(fēng)汽車公司研制了一款神龍富康純電動轎車，一汽集團研發(fā)出了“解放牌”混合動力城市客車和“紅旗牌”混合動力轎車。上汽則研制出“春暉一號”“超越一號”等燃料電池轎車。進入21世紀(jì)，已出現(xiàn)全新設(shè)計的電動車輛的概念車，在總布置、結(jié)構(gòu)上采用了最新設(shè)計理念，廣泛地應(yīng)用了現(xiàn)代科技成果，使電動車輛的發(fā)展邁上了新臺階。圖1-1電動汽車重大專項提出的“三縱、三橫”布局及其組織管理模式主要面對問題：續(xù)駛里程短，載質(zhì)量小能力密度（指單位體積的動力電池組所能輸出的能力）低是出內(nèi)燃機混合動力車外的電動汽車存在的最大的問題。目前實際使用的電池有鉛酸電池、鎳-鎘電池、鎳-氫電池、鋰離子電池等，常見的蓄電池比能量（只單位質(zhì)量的動力電池組所能輸出的能量）的范圍為35～110W·h/kg，而汽油的低熱值為44MJ/kg，可見汽油的能力密度約為蓄電池的110～340倍，即使把電動機的工作效率高于發(fā)動機這一因素考慮在內(nèi)，兩者之差也相當(dāng)懸殊。鎳-氫電池、鋰離子電池等電動汽車的一次充電行駛里程目前雖然已超過200km，最高車速已超過130km/h，但這仍然難以和內(nèi)燃機汽車相比。制造成本高目前純電動汽車的價格一般為同級燃油汽車的2～5倍。當(dāng)然生產(chǎn)規(guī)模擴大后，會有一定的幅度降低，但仍難以達到內(nèi)燃機汽車的水平。內(nèi)燃機混合動力汽車價格明顯高于同級別的燃油汽車。燃料電池汽車的價格非常昂貴，達到同級別的燃油汽車的數(shù)十倍，甚至上百倍，還處于消費者無法接受的地步。必須重新建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施和解決氫的來源問題除內(nèi)燃機混合動力車外的電動汽車存在重新建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施的問題。為了克服蓄電池充電時間長（4～8h）的問題，需要在停車場或車庫建設(shè)類似燃油汽車加油站的快速充電站。氫燃料電池汽車則需要解決氫的來源問題和建設(shè)加氫站等設(shè)施。1.5電動車未來的發(fā)展方向21世紀(jì)，各大汽車公司都致力于純電動汽車和混合動力汽車的商業(yè)化的同時，還致力于提高電動汽車的技術(shù)，如使用高性能的感應(yīng)電動機或無刷永磁電動機來改進電力驅(qū)動系統(tǒng)，使用高性能電池、燃料電池或內(nèi)燃機來提高車載能源的儲備能力，應(yīng)用感應(yīng)充電技術(shù)及變溫座椅來提高車輛輔助設(shè)施的技術(shù)水平等。另外我們從對國際電動汽車年會論文集關(guān)于電動機驅(qū)動類型的統(tǒng)計中可以看出，在直流電動機、感應(yīng)電動機、永磁無刷電動機和開關(guān)磁阻電動機中，關(guān)于感應(yīng)電動機和永磁電動機的論文占絕大多數(shù)，而關(guān)于直流電動機的論文在逐年下降，開關(guān)磁阻電動機仍然處于緩慢發(fā)展階段；另外就電動車能源方面而言，鉛酸電池、鎳基電池、鋰基電池、燃料電池以及電容器、飛輪等，我們可以看出，盡管鉛酸電池和鎳基電池仍在繼續(xù)發(fā)展，但關(guān)于鋰基電池、燃料電池以及電容、飛輪的論文數(shù)目越來越多。從不同種類的電動汽車的論文數(shù)目中可以看出，專門設(shè)計的電動汽車比改裝車越來越受歡迎，在即將到來的電動汽車市場上，人們對混合電動汽車的興趣越來越濃；另外電動汽車在接近市場化，因為越來越多的論文是關(guān)于電動汽車的示范、標(biāo)準(zhǔn)和市場化的。在未來的30年里，純電動汽車和混合電動汽車都將會市場化，并且會占有各自的市場份額。純電動汽車適合于特定的市場，如社區(qū)交通、電價便宜、使用方便的地區(qū)和零排放管制的城市；而混合車澤適合于長途運輸。純電動汽車和混合電動汽車的市場化速度最終主要取決于它們各自的價格。在未來20年中燃料電池車的商業(yè)化速度也會加快，因為只有燃料電池撤在續(xù)駛里程和性能方面能與燃油車媲美?？傊?，電力驅(qū)動和電源仍然是電動汽車技術(shù)的關(guān)鍵，純電動汽車和混合車將并存，而能源、環(huán)境和經(jīng)濟將是電動汽車商業(yè)化的主要推動力。我們應(yīng)該注意到有些核心技術(shù)是燃油汽車、純電動汽車和混合電動汽車所共有，我們最終的目的是開發(fā)清潔、高效、智能的交通車輛，使21世紀(jì)的交通可持續(xù)發(fā)展。1.6課題研究的意義，內(nèi)容及方法課題研究的意義我國已經(jīng)擁有了自主研發(fā)的城市主戰(zhàn)消防車，主戰(zhàn)消防車基本都是在商用車的底盤基礎(chǔ)上進行設(shè)計的，體積較大，狹窄路面的通過性差。在生產(chǎn)力快速發(fā)展的今天，人們的物質(zhì)生活水平不斷提高，越來越重視人生安全，且現(xiàn)在城市中的住房都已經(jīng)基本社區(qū)化，并且在社區(qū)，學(xué)校，工廠裝配了滅火栓，并且都有市政消防用水，因此一款配備基本消防設(shè)備的小型消防車十分滿足人們的要求。當(dāng)發(fā)生火情，小型消防車可快速達到現(xiàn)場，對于不嚴重的火情可以及時撲滅，對于較嚴重的火情，可以在城市主戰(zhàn)消防車到達前進行控制，對拯救財產(chǎn)起著很大的作用。小型消防車可以用內(nèi)燃機商用車進行改裝，也可以在已有電動車上進行改裝，因此決定了兩種不同的驅(qū)動方式。由于是在社區(qū)，學(xué)校，工廠工作的消防車，不需要很大的續(xù)駛里程，在這些場所充電方便。電動車和內(nèi)燃機汽車相比，環(huán)境污染小，能源利用率高，噪聲低等優(yōu)點。因此小型電動消防車較小型內(nèi)燃機消防車而言更適應(yīng)人們的需要，有著更好的市場前景。課題研究主要內(nèi)容與方法1、根據(jù)電動消防車的工作要求，選定消防設(shè)備，制成表格。2、參考人機工程學(xué)和作業(yè)要求布置消防設(shè)備。3、在借鑒專用汽車構(gòu)造與設(shè)計的基礎(chǔ)上，設(shè)計一種符合純電動汽車自身特點以及性能要求的布置方案，并對電機和蓄電池進行選擇，且對蓄電池進行布置。4、參照相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，對布置完成后的整車進行性能核算。主要是動力性和經(jīng)濟性是否滿足設(shè)計要求。第二章電動消防車上裝及器材布置2.1消防器材介紹火災(zāi)就是在時間和空間上，失去控制的燃燒帶來的破壞。按消防設(shè)備所起到的作用歸納起來就是，檢測火焰燃燒，控制火焰燃燒以及快速結(jié)束火焰燃燒。常見的消防器材有下面幾種：1.滅火砂箱滅火時候用的沙子，使燃燒處的氧氣供應(yīng)不足而使火焰熄滅。通常將滅火沙放置于作業(yè)場所適合的地點，并配備所需要的鐵鍬、斧頭等工具。發(fā)生火災(zāi)時候，用鐵鍬將沙子鏟向火焰處，使其熄滅。適用于撲滅由于油品，地面管線造成的初期小火災(zāi)。圖2-1消防沙箱2．石棉被石棉是不燃物。將石棉被覆蓋在著火物上，火焰會因缺氧而熄滅。適用于撲滅各種儲油容器的罐口、桶口、油罐車口、管線裂縫的火焰以及地面小面積的初期火焰。圖2-2石棉被3.滅火器滅火器分為很多種類，常見的有：干粉滅火器，二氧化碳滅火器和泡沫滅火器。干粉滅火器適用于撲救各種易燃、可燃液體和易燃、可燃氣體火災(zāi)以及電器設(shè)備火災(zāi)。二氧化碳滅火器適用于各種易燃、可燃液體、可燃氣體火災(zāi)，還可以撲救儀器儀表、圖書檔案等的火災(zāi)。泡沫滅火器主要適用于木材、纖維、橡膠造成的火災(zāi)。圖2-3滅火器4．消防水帶消防水帶的作用是運送高壓水或泡沫等阻燃液體的軟管。傳統(tǒng)的消防水帶是以橡膠為內(nèi)襯，外表包裹著亞麻編織物。現(xiàn)在所使用的則是用有機聚合材料制成的。將消防水帶兩頭的金屬接頭接上噴嘴則可進行噴水。圖2-4消防水帶5.消防水槍消防水槍分為直流水槍，噴霧水槍，多用水槍以及多功能消防水槍。其主要功能就是與水帶相連噴射出不同特性的水柱，減弱火勢。圖2-5消防水槍6．消防水泵當(dāng)水柱的高度達不到火險處時，通常借助水泵來增壓水的出口壓力以增加水柱高度。合適的消防水泵對險情的控制有著很大的作用。圖2-6消防水泵2.2消防器材的選用不同性能要求的消防車配備不同種類以及不同數(shù)量的消防設(shè)備。本設(shè)計中設(shè)計的是一款小型電動消防車，它不需要有城市主戰(zhàn)車所具備的功能，在沒用水罐的情況下，我們從市政管網(wǎng)取水。另外這款消防車的載客量設(shè)為2人，我們配備消防沙箱一個，鐵鍬一把，消防平斧兩把，消防水帶2卷，消防水槍2支，滅火器3個，以及手抬泵一臺。手抬泵的選型：水泵的選型需要兩個關(guān)鍵數(shù)據(jù)：一個是流量，一個是揚程。根據(jù)其工作要求，確定楊程為50m另外就是流量的選取，綜合考慮需水量以及運輸過程中的損失，我們將流量定為300L/min。最后選取上海贊馬的一款型號為50HB-2G的手抬泵，其規(guī)格為如表2-1所示：表2-1手抬泵規(guī)格表進水口直徑(寸)50mm出水口直徑(mm)50mm出水口直徑(mm)38mm標(biāo)定流量(m3/h)30標(biāo)定揚程(m)65最大吸程(m)8包裝尺寸(mm)510x400x430凈重（kg）47毛重(kg)50列出器材配置表2-2：表2-2器材配置序號名稱規(guī)格單位數(shù)量備注1消防水帶10-50-20m卷2重量2.7kg2干粉滅火器ABC4KG個3Φ135*4903鐵鍬把14消防平斧把25消防沙箱個1750*600*4506消防水槍個27手抬泵個1510*400*4302.3消防器材的布置選定器材后，還需合理布置專用工作裝置和附件，使其附件與所選定的汽車底盤構(gòu)成相互協(xié)調(diào)和匹配的整體，以獲得好的專用汽車的基本性能要求和專用性能要求。對于本設(shè)計中的電動消防車，首先是確定車廂，對于車廂而言：主要因素是計算容積，該容積應(yīng)能保證在運輸裝載物時，盡可能的利用汽車的裝載質(zhì)量。第二個因素是選擇車廂尺寸。雖然交通法規(guī)允許汽車有較大長度，但為了減輕其自重和提高機動性，設(shè)計時總是力圖縮短其距離。公路用汽車的最大容許寬度為2500mm，而車廂的寬度由于欄板厚度的原因，所以稍小于上值。第三個因素是考慮給定的軸荷分配。通常貨箱的質(zhì)心位于汽車后軸之前一定距離（約為軸距的2%~20%）處。另外對于專用車車廂的設(shè)計還必須滿足其性能的要求，本設(shè)計中的電動消防車車廂作用要求有如下幾點：站在地面或踏板上2個動作內(nèi)取用任何器材按照使用頻率和器材重量及外形放置器材按照戰(zhàn)斗編成和器材使用邏輯關(guān)系放置器材根據(jù)電動消防車工作要求，箱體內(nèi)需要放置手抬泵，消防沙箱，滅火器，鐵鍬以及消防平斧。其尺寸大小如表2-3所示表2-3消防設(shè)備尺寸參數(shù)名稱單位規(guī)格手抬泵mm510*400*430(長*寬*高)消防沙箱mm750*600*450(長*寬*高)鐵鍬mm680*150（長*寬）消防平斧mm40干粉滅火器mmΦ135*490通過對消防設(shè)備尺寸和改造方便性的考慮，我給出的車廂尺寸為：1200*1400*1280（mm）。箱體的側(cè)視圖如2-7所示。圖2-7側(cè)視圖效果圖如圖2-8所示圖2-8電動消防車效果圖為了避免改裝完成后的電動消防車對操縱穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響，在橫向上，盡量使左、右車輪的承載質(zhì)量分配均勻，因此使消防沙箱和手抬泵的中間對稱線位于底盤縱向軸線的位置，車廂內(nèi)器材布置的俯視圖就不再畫出。第三章電動消防車參數(shù)匹配與總布置3.1目標(biāo)性能指標(biāo)汽車設(shè)計的過程和汽車的生產(chǎn)過程是反向進行的。汽車設(shè)計過程的起點正好是使用過程的終點，也就是人需求的滿足。本文設(shè)計的電動消防車整車目標(biāo)動力性能和相關(guān)參數(shù)如下表3-1所示：表3-1整車目標(biāo)動力性能相關(guān)參數(shù)項目單位最高車速（滿載）km/h29最大爬坡度（滿載）%25滿載初速25km/h制動距離m≦5一次充電續(xù)駛里程km≧80最大總質(zhì)量Kg10463.2電動車驅(qū)動方式的選擇根據(jù)驅(qū)動方式的不同選用不同的底盤，本設(shè)計給出如下三種方案：方案一，如圖3-1所示。由發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的燃油車發(fā)展而來，它由電動機、離合器、齒輪箱和差速器組成。這種方案的優(yōu)點是，只用將發(fā)動機在傳統(tǒng)汽車底盤上去掉，安裝電動機就可以了。電動車的運行狀態(tài)可以通過電動機和變速器來實現(xiàn)。由于變速器的保留，電動機的控制也容易了很多。該方案的缺點是該裝好后，質(zhì)量增加較大，雖然電動機的質(zhì)量比發(fā)動機要輕，但是加上蓄電池組后，總的質(zhì)量其實加大了，這對電動汽車的性能有一定的影響。圖3-1M-電動機C-離合器GB-變速箱D-差速器方案二，如圖3-2所示。采用固定速比的減速器，去掉離合器。這種方案的優(yōu)點是去掉了變速箱換成了固定速比的減速器，在一定程度上縮小了體積，減少了機械傳動裝置的質(zhì)量，同時由于傳動系的簡化，使機械效率得到了一定的提高。該方案的缺點是改裝后的質(zhì)量得不到很顯著的減輕。圖3-2M-電動機FG-固定速比減速器D-差速器方案三，如圖3-3所示，這種方式的布置和變速驅(qū)動橋很相似，在傳統(tǒng)的前置前驅(qū)地盤上，將變速器和發(fā)動機去掉，在原變速器和發(fā)動機的位置布置電動機，在主減速器的位置布置固定速比減速器，通過傳動裝置與差速器相連接。這種布置的優(yōu)點是傳動效率較高，電機和傳動裝置都布置在電動汽車前面，增大前軸載荷，提高制動時的方向穩(wěn)定性，減少制動甩尾的可能性，另外改裝較為簡便，蓄電池的布置更加的靈活。圖3-3M-電動機FG-固定速比減速器D-差速器由上訴可知，方案三較方案一，方案二而言，在動力性，經(jīng)濟性上有著較大的優(yōu)勢，因此本設(shè)計選擇方案三為驅(qū)動方式。3.3底盤的選用在底盤想選用過程中，為了節(jié)約成本，專用汽車設(shè)計中多選用定型的基本型汽車底盤進行改裝設(shè)計。汽車底盤通常是指除車身以外的其余部分，專用汽車所采用的基本底盤按結(jié)構(gòu)組成可分為二，三，四類底盤。從基本整車上去掉貨箱裝置為二類底盤。從基本整車上去掉駕駛室和貨箱為三類底盤，在三類地盤上去掉車架總成剩下的散件總成為四類底盤。本文設(shè)計的是一款微型電動消防車，根據(jù)驅(qū)動方案的最終選擇，可以在一款前置前驅(qū)的汽車底盤的基礎(chǔ)上進行專用車的設(shè)計，通過對市場底盤的調(diào)查，篩選，最終確定在東風(fēng)海貝系列電動多功能車的底盤EQ8041上進行改裝設(shè)計。具體參數(shù)如表3-2，3-3所示：表3-2EQ8041數(shù)據(jù)參數(shù)表項目單位EQ8041外形尺寸（長×寬×高）mm3160×1400×1860額定成員數(shù)人2軸距mm2250輪距（前/后）mm1230/1200最小離地間隙（滿載）mm133整備質(zhì)量kg766最大總質(zhì)量kg1046最大爬坡度（滿載）%25駐車能力%15滿載初速25km/h制動距離m≦5最小轉(zhuǎn)彎直徑m≦10一次充電時間h8~10前軸載荷比%65表3-3基本配置表車型配置EQ8041/EQ8041-JC后橋東風(fēng)公司電動車專用車橋車架框架式車架、東風(fēng)車架廠專業(yè)設(shè)計、專利防銹處理輪胎無內(nèi)胎子午線輪胎制動系統(tǒng)雙回路液壓制動、前后鼓式制動器懸掛系統(tǒng)前懸麥弗遜式獨立懸掛、后懸縱置鋼板彈簧式非獨立懸架轉(zhuǎn)向系統(tǒng)齒輪齒條轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EQ8041底盤總布置圖如圖3-4和3-5所示：圖3-4底盤總布置圖（側(cè)視圖）圖3-5底盤總布置圖（俯視圖）3.4電動車電機的選擇選完底盤后，就需要選擇電動消防車的動力裝置了。最高車速雖然只是動力性中的一個指標(biāo)，但它實際反映了汽車的加速能力和爬坡能力。這是因為最高車速越高，要求的電機功率越大，汽車后備功率越大，加速和爬坡能力也就肯定比較好了。在汽車總體設(shè)計中，通常用最高車速來選用合適的發(fā)動機。與此類比，通過最高車速所需求的電機功率來選擇合適的電動機。在計算最高勻速行駛功率時，由于是勻速和在水平路面進行，不存在加速阻力和坡度阻力，所以在計算時，忽略克服加速阻力和坡度阻力所需的電動機功率。計算公式見公式4-1：（3-1）：機械傳動效率：電動車總重量：滾動阻力摩擦系數(shù)：最高車速：空氣阻力系數(shù)：迎風(fēng)面積滾動阻力系數(shù)和輪胎結(jié)構(gòu)，簾線和橡膠品種，路面情況相關(guān)，需要做特定的實驗才能得到精確值，因而依據(jù)表3-4，粗略確定滾動阻力系數(shù)的大小為：表3-4滾動阻力系數(shù)f的數(shù)值路面類型滾動阻力系數(shù)路面類型滾動阻力系數(shù)良好的瀝青或混凝土路面0.010~0.018泥濘路面0.100~0.025一般的瀝青或混凝土路面0.018~0.020干砂0.100~0.300碎石路面0.020~0.025濕砂0.060~0.150良好的卵石路面0.025~0.030結(jié)冰路面0.015~0.030坑洼的卵石路面0.035~0.050壓緊的雪道0.030~0.050通常電動車的機械效率取為0.92為保持動力性，用最大總質(zhì)量來計算汽車總重由已知參數(shù)給出的大小根據(jù)表3-5確定為0.5表3-5汽車的空氣阻力系數(shù)與迎風(fēng)面積車型迎風(fēng)面積A/空氣阻力系數(shù)備注典型轎車1.7~2.10.30~0.41貨車3~70.6~1.0客車4~70.5~0.8根據(jù)以上數(shù)據(jù)，帶入公式4-1有如下結(jié)果在已知電機的功率情況下，接著只用對電動機的類型進行選擇。電機的類型有：目前在電動車內(nèi)，考慮了造價成本，用的比較廣泛的電機都是采用國產(chǎn)3KW直流牽引電機，這點可以從已制造出來的電動汽車或者中國招標(biāo)網(wǎng)上都可以找到詳細信息。另外所計算出來的電機額定功率是保證動力性情況下所需的最下功率，因為電動車還有照明系統(tǒng)，儀表系統(tǒng)等系統(tǒng)以及一系列電氣設(shè)備，因而選擇國產(chǎn)3KW直流牽引電機。主要參數(shù)如表3-6所示。3-6電動機性能參數(shù)型號GC-1120系列額定功率3KW額定電壓48V產(chǎn)品類型無刷直流電動機額定轉(zhuǎn)速1500r/min重量50kg最大輸出轉(zhuǎn)矩150N·m3.5電動車電池的選擇由于本設(shè)計是一款純電動汽車，因此在選完電動機后，需要選擇合適的蓄電池與所選用的電機相搭配。蓄電池的基本組成為電池單體，多個電池單體串聯(lián)組成蓄電池，工作形式為氧化還原反應(yīng)。在純電動汽車中，蓄電池的作用是汽車驅(qū)動系統(tǒng)的唯一動力源。鉛酸蓄電池電極是以鉛及其氧化物為材料，是在1859年由法國科學(xué)家普蘭特發(fā)明的。鉛酸蓄電池由于開路電壓高，放電電壓平穩(wěn)，充電效率高，能夠在常溫下正常工作，生產(chǎn)技術(shù)成熟，價格便宜，規(guī)格齊全。因而第一代電動汽車也廣泛的使用了鉛酸蓄電池。電池的研發(fā)速度十分驚人，有著鉻鎳電池、氫鎳電池、鋰電池、飛輪電池等幾十種。然而比較成熟的還是鉛酸電池，到1990年，仍然不少應(yīng)用很原始的鉛酸電池。通過對成本和電動車性能的考慮，鉛酸電池作為動力源比較合適。電池的電壓由電動機來決定，容量由電動車的續(xù)駛里程決定。電機已經(jīng)暫定，電池的電壓也就定了下來，下面就通過對電動車的續(xù)駛里程來確定電池的容量。根據(jù)目標(biāo)性能的要求可得到：續(xù)駛里程為80km；最高車速為29km/h；電機功率為3kw。則能夠求出續(xù)駛時間：相應(yīng)的電池容量的大致計算：所以得到所需的鉛酸蓄電池的電池容量至少是168.75A·h，選用蓄電池規(guī)格如表3-7所示表3-7蓄電池參數(shù)品牌：順風(fēng)額定容量：190A·h型號：3-D-190（3-DG-190）化學(xué)類型：鉛酸蓄電池電壓：6V排氣結(jié)構(gòu)：開口型蓄電池類型：牽引型蓄電池荷電狀態(tài)：帶液充電重量：28Kg外形尺寸：260×180×245/280mm所需電壓為48V需要8個蓄電池3.6蓄電池的布置蓄電池在電動車上的布置是本改裝的一個重要方面，蓄電池的體積和質(zhì)量都比較大。與內(nèi)燃機汽車相比較，在同等行駛距離下，電動汽車所需要的電池組體積比普通汽車的油箱體積大得多。由于質(zhì)量大的緣故，可能使原車的前后軸軸荷出現(xiàn)變化。本設(shè)計中，由于是配備麥弗遜式獨立懸架的轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，在布置空間上較為靈活。將8個蓄電池分為2組，放在車身左右兩側(cè)，提高安全性和方便蓄電池的維護，更換。為了使左右車輪負載基本相等，2組蓄電池關(guān)于電動車縱向軸線對稱。布置簡圖如圖3-6所示圖3-6蓄電池布置簡圖第四章主要性能參數(shù)校核4.1改裝后質(zhì)量參數(shù)的校核4.1.1電動消防車總質(zhì)量的核算原車底盤總成質(zhì)量為500kg；人均質(zhì)量為65kg，且為2坐車，因此兩人質(zhì)量為130kg。其他設(shè)備總成質(zhì)量如表4-1所示：表4-1設(shè)備及總成質(zhì)量表名稱質(zhì)量消防沙箱7kg手抬泵47kg蓄電池224kg水帶及水槍6kg消防平斧和鐵鍬3kg干粉滅火器12kg通過計算得，電動車總質(zhì)量ma=929kg，小于原車的最大總質(zhì)量1046kg4.1.2電動消防車軸載質(zhì)量的校核對改裝后專用車軸載的計算方法：在確定