節(jié)能賽車總體布置設(shè)計

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I 節(jié)能賽車總體布置設(shè)計 摘要： 根據(jù) 能競賽的賽車要求，我們對節(jié)能賽車進行了創(chuàng)新。 基于汽車發(fā)動機的節(jié)能改造設(shè)計，汽車駕駛，駕駛系統(tǒng)設(shè)計，汽車轉(zhuǎn)向制動系統(tǒng)設(shè)計和賽車全面進行了程序的合理優(yōu)化。 與各所大學(xué)溝通，體會“創(chuàng)新”和“溝通”的樂趣。 本畢業(yè)設(shè)計旨在提高能源效率，通過對國內(nèi)外能源的能源狀況的分析，指出研究的目的和意義。 首先，對方動機進行了改進，提出了化油器存在的作用，其次為底盤四大系統(tǒng)做了合理的設(shè)計分析，最后我們設(shè)計并制作了適合的車身。 關(guān)鍵詞： 節(jié)能；賽車；創(chuàng)新；發(fā) 動機；底盤 he of to of we on of of to by of of of by a we 錄 摘 要 ...........................................................................................................................................Ⅰ ..................................................................................................................................Ⅱ 目錄 ..........................................................................................................................................Ⅲ 1 緒論 ........................................................................................................................................ 1 論文的背景和意義 ......................................................................................................... 1 前世界的能源形勢 ......................................................................................................... 1 能大賽概況 ..................................................................................................................... 1 能汽車概況 ..................................................................................................................... 1 文研究的主要內(nèi)容 ......................................................................................................... 2 2 發(fā)動機改進方案 .................................................................................................................... 3 田 125動機結(jié)構(gòu) .................................................................................................... 3 動機 原理、特性 .......................................................................................................... 3 動機的節(jié)能經(jīng)濟型 ...................................................................................................... 4 25動機基本構(gòu)成 .................................................................................... 5 發(fā)動機的改進 ................................................................................................................. 6 度特性 .......................................................................................................................... 6 油器 ................................................................................................................................. 7 油器的工作原理 .......................................................................................................... 7 油器的節(jié)能方式 .......................................................................................................... 8 動機布置形式 ................................................................................................................. 9 3 賽車底盤整體方案 .............................................................................................................. 11 動系統(tǒng) ........................................................................................................................... 11 合器 ............................................................................................................................ 11 軸的設(shè)計 .................................................................................................................... 12 駛系統(tǒng) ........................................................................................................................... 12 車的要求 .................................................................................................................... 13 車輪的設(shè)計 .................................................................................................................... 14 架的設(shè)計 .................................................................................................................... 15 架的類型 .................................................................................................................... 15 架建模 ........................................................................................................................ 16 能賽車轉(zhuǎn)向系 ............................................................................................................... 17 轉(zhuǎn)向系提出的要求 .................................................................................................... 17 能賽車轉(zhuǎn)向布置方案 ................................................................................................ 17 輪定位參數(shù)的選擇 .................................................................................................... 19 動系統(tǒng) ........................................................................................................................... 22 4 制作低風(fēng)阻的車身 .............................................................................................................. 23 5 結(jié)論 ...................................................................................................................................... 24 參考文獻 .................................................................................................................................. 25 致謝 .......................................................................................................................................... 26 1 1 緒論 論文的背景和意義 隨著經(jīng)濟發(fā)展，所有權(quán)和汽車消費的增加，汽車現(xiàn)象越來越普遍，人均能源和汽車消費之間的矛盾也將越來越大，城市交通負荷也在增加。 因此，現(xiàn)代汽車將在發(fā)展新的環(huán)保能源的同時，發(fā)展成輕型和小型。 前世界的能源形勢 能源是世界人類社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是發(fā)展生產(chǎn)力的主要動力。世界經(jīng)濟發(fā)展的歷史表明，能源增長率隨 增長而增長。戰(zhàn)后時期，二十世紀五七十年代世界經(jīng)濟的巨大發(fā)展與廉價能源供應(yīng)充足，特別是石油供應(yīng)密切相關(guān)。 為此，能源供應(yīng)是普遍關(guān)注的問題。 能源是人類社會發(fā)展的 重要基礎(chǔ)。 世界能源需求持續(xù)增加，從而導(dǎo)致日益激烈 的 能源競爭，環(huán)境污染和環(huán)境壓力。由此可以斷定 ,在未來生活中 ,節(jié)能減排這個話題將不會減弱 ,相反的 ,反而會被越來越多的人所關(guān)注 ,而節(jié)能減排最終會成為一個永久的話題被人們所認識和對待 。 能大賽概況 隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車在人們的生活中越來越受歡迎，同時也帶來了燃油短缺和環(huán)境退化問題，積極開發(fā)節(jié)能環(huán)保汽車是汽車行業(yè)可持續(xù)發(fā)展所必需的。 本田中國節(jié)能競賽是由本田技術(shù)研究（中國）投資有限公司贊助的社會活動。 匹配“挑戰(zhàn)一升，綠色生活”為口號，大賽需要汽油 機車輛統(tǒng)一規(guī)范，在規(guī)定的軌道內(nèi)，消耗最少量的汽油的種類。 本田節(jié)能運動競賽成立于 1981 年， 31 年歷史，本田創(chuàng)立此大賽的目的是為了提高節(jié)能環(huán)保的社會意識，為參與者提供體 驗和享受的機會創(chuàng)建。 比賽的競爭性和比賽的有趣的性質(zhì)使得汽車越來越有影響力。 在中國舉辦了五年的比賽在汽車行業(yè)中引起激烈反響。 能汽車概況 節(jié)能 賽車 是指低能耗，低污染，新能源和新型動力 賽車 。 節(jié)能 賽車 的目標是在滿足需求的同時消耗盡可能少的能 耗 ，同時減少污染氣體的產(chǎn)生。 由于能源危機和環(huán)境問題越來越嚴重，越來越多的制造商開 始開發(fā)節(jié)能型汽車， 而且 不僅從汽車的整體結(jié)構(gòu)來看， 還要從 節(jié)能型發(fā)動機 著重 研究。 如今 世界上有三種主要的節(jié)能型汽車。 一輛是純電動車。 兩輛是混合動力車，三輛是燃料電池車。 2 2008 年，中北大學(xué)首次報名參加 能競技大賽，并以 驕人的成績在全國 55 支大學(xué)組參賽隊中取得了第 38 名的成績。至今，我校已有 4 年的參賽經(jīng)驗，賽車的設(shè)計制造技術(shù)也日益提高 。 文研究的主要內(nèi)容 (1)熟悉、掌握汽車組成及工作原理及第 11 屆中國節(jié)能大賽比賽要求； (2)擬定賽車總體布置設(shè)計的多種 設(shè)計方案，提供最合理方案的可行性報告。在太原艾狄汽車檢測設(shè)備有限公司、車輛實驗室研制賽車； (3)確定車身類型，對車身進行結(jié)構(gòu)設(shè)計、制作車身； (4)查閱相關(guān)技術(shù)文獻 15 篇以上，其中至少有兩篇外文相關(guān)文獻。 (5)部件圖其零件圖。 (6)編寫設(shè)計說明書 以下均為本人實際操作得出 的 結(jié)論。 3 2 發(fā)動機改進方案 田 125動機 原理、特性 發(fā)動機是汽車的“心臟”，汽油發(fā)動機由曲柄連桿機構(gòu)、配機機構(gòu)、和燃料供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑 系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、起動系統(tǒng)組成。柴油發(fā)動機的點火方式為壓燃式，所以無點火系統(tǒng)。 發(fā)動機是汽車的動力裝置，其作用是將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。所用的燃料以汽油和柴油為主。 負載特性是內(nèi)燃機性能指標與負載變化的關(guān)系。此時，性能指標主要是指具體的燃油消耗量，由于轉(zhuǎn)速恒定，內(nèi)燃機的有效功率，扭矩，和平均有效壓力均正比于，都可以用來表示負載大小。 圖 油機負荷特性 圖 油機負荷特性曲線 雖然汽油發(fā)動機的機械效率高于柴油發(fā)動機（圖 但差距不 能夠用 以 補足 其對柴油發(fā)動機的影響（圖 當汽油發(fā)動機負荷 降低 時， 因為 節(jié)氣門 氣流 的影響，所以 導(dǎo)致泵送氣體的 損失 ，使特定燃料消耗量比柴油發(fā)動機上升得更快，當負荷較小時，殘余氣體相對燃燒增加發(fā) 動機艙，為了確保燃燒穩(wěn)定，必須加入攪拌機，特別是再次上升。 4 動機的節(jié)能經(jīng)濟型 表 1 發(fā)動機主要結(jié)構(gòu)及參數(shù) 項 目 型 號 、 型 式 、參 數(shù) 發(fā)動機型號 動機 類型 四沖程 缸徑×行程 缸工作容 縮比 1 最大功率及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速 r/ 7500±375） 標定功率及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速 r/7000±350) 最大扭矩及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速 N· m/(r/ 4000± 200） 最低空載穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 r/400±100 最低燃油消耗率 g/h ≤367 汽油牌號 93 號（ 7930 發(fā)動機潤滑油牌號 0W/30（ 1121 起動方式 電動 /腳踏 點火方式 油器型式 (型號 ) 滑方式 壓力、飛濺潤滑 離合器型式 自動雙離合 傳動方式 鏈傳動 未級傳動比 5/14)` 變 速 系 統(tǒng) 變速方式 四檔循環(huán) 操縱方式 腳變檔 曲軸至變速系統(tǒng)傳動方式 齒輪 曲軸至變速系統(tǒng)減速比 一檔 二檔 三檔 檔 氣機構(gòu) 型 式 頂置凸輪軸 配氣相位 進氣門開 ° （曲軸轉(zhuǎn)角） 進氣門關(guān) 5° 排氣門開 4° 0 / 1900 , 3200 5 最大點火提前角 (曲軸轉(zhuǎn)角 )° /（ r/ 排氣門關(guān) ° 冷態(tài)氣門隙（ 進氣門 氣門 件 化油器型式 平吸柱塞式 機油泵型式 轉(zhuǎn)子式 磁電機型式 外轉(zhuǎn)子型 火 花 塞 型號 極間隙（） 出鏈輪齒數(shù) 14 輸出軸 (副軸 )旋轉(zhuǎn)方向 逆時針（面向輸出軸） 油 料 汽油牌號 93 號（ 7930 機油牌號 0（ 1121 外形尺寸（長 *寬 *高） 55× 305× 375 發(fā)動機凈重 4 表 2 磨合規(guī)范及主要性能參數(shù) 序號 曲軸轉(zhuǎn)速 油門開度 擋位 運轉(zhuǎn)時間 r/ 5000 50 四 檔 10 2 6000 75 四 檔 10 3 7500 100 四 檔 220 注：全過程監(jiān)測火花塞座圈溫度 tⅠ ≤ 220℃ ,機油溫度 130℃。 25表 3 25動 機基本構(gòu)成 氣缸頭 磁電機 凸輪軸 /氣門 起動離合器 正時鏈條 /張緊桿 起動馬達 氣缸體 曲軸箱 右曲軸箱蓋 曲軸 /活塞 單向離合器 變速器 離合器 換擋鼓 6 機油泵 反沖起動軸 左曲軸箱蓋 化油器 發(fā)動機的改進 1） 發(fā)動機將得到改進，排氣系統(tǒng)將被修改，以最大化發(fā)動機的燃燒效率。當動機處于高功率狀態(tài)時，需要空氣燃燒更多的燃料和更多的空氣，當其處于怠速狀態(tài)時，需要調(diào)節(jié)空氣的體積以確保少量的燃料燃燒，以滿足燃油經(jīng)濟性要求，這些功能通過調(diào)節(jié)入 氣 系統(tǒng)的空氣流入來實現(xiàn)。從能效角度來看，我們可以通過改變化油器的主測量孔來減少燃油和空氣的混合比，使燃油充分燃燒。也可以在進氣管和氣缸蓋上保溫材料，使得即使是相對較薄的混合物，發(fā)動機也可以充分燃燒，如果條件允許，也可以是本田 125發(fā)動機被轉(zhuǎn)換成電子燃料噴射系統(tǒng)發(fā)動機 。 2） 通過量化發(fā)動機來降低發(fā)動機的摩擦阻力。 例如，您可以卸下發(fā)動機的引導(dǎo)部件，減少氣缸的冷卻葉片，并拆卸發(fā)動機的離合器。 等待發(fā)動機的過量 ; 還可以通過減少發(fā)動機油量并重新布置原發(fā)動機來減輕重量。 它也可以用于去除曲軸箱的壓力， 用來 減小 曲軸的運動阻力。 度特性 汽油發(fā)動機的外部特性是其工作能力，即動態(tài)特性，從而確定最大功率或額定功率，最大扭矩及其相轉(zhuǎn)速。（如圖 示） 圖 油機外特性 1） 扭矩 ??? ?K?η v：充氣效率 7 α：過量空氣系數(shù) η 示熱效率 η m：機械效率 2）功率 9550/矩 n:轉(zhuǎn)速 3）燃油消耗率 k3/b ???η 示熱效率 η m：機械效率 油器 化油器是節(jié)能賽車中重要構(gòu)成環(huán)節(jié)，它的存在直接決定了賽車的耗油量。 油器的工作原理 外界空氣經(jīng)過“清潔”后吸入化油器”從外部空氣中，空氣被過濾掉，然后進入化油器，并且通過阻尼器位置的改變來控制空氣量?？諝鉀_入化油器中的化油器以產(chǎn)生吸力，其通過咆哮管使用來自浮子室的燃料并將其霧化。浮子飄起并用針閥塞住。駕駛員通過控制節(jié)氣門的尺寸來改變發(fā)動機的工作速度，混合氣由節(jié)氣門增厚。 下圖 化油器工作原理圖 8 圖 油器工作原理 化油器必須在各種條件下提供相應(yīng)的準確混合比和相應(yīng)數(shù)量的混合物，接下來的一個燃油箱高度控制咆哮管，油管進入燃料末端，氦管在噴嘴的一端，進氣沖程活 塞向下，氣缸內(nèi)的低壓區(qū)域，管內(nèi)的空氣在大氣壓力的作用下通過吼叫，吼管部分比進氣管的其他部分更窄，這種形狀加速，當氣流通過機器的飛機 機翼周圍也有一種現(xiàn)象，機翼的形狀通過機翼上方的空氣形成低壓區(qū)域，空氣壓力低于較低的大氣壓力，壓差產(chǎn)生升高平面，咆哮管形狀也是基于這個原理設(shè)計的。當空氣通過吼聲管時，在噴嘴附近形成一個低壓區(qū)，坦克內(nèi)部的大氣壓力大于大氣壓力的吼聲管，使得噴嘴燃料，噴氣燃料和空氣混合，形成霧狀混合物。 油器的節(jié)能方式 賽車引擎的工作往往差異很大。例如，在空載和小負載下，前者需要 強烈的混合物，而后者需要濃縮稀釋。為了節(jié)省油量，在中等載重量下要求化油器的最低燃油消耗率的混合物。在滿載的情況下，發(fā)動機需要提供發(fā)動機的強力混合以產(chǎn)生最大功率。另外，如果這輛車很冷，就有很強的混合作用。 由上得知，發(fā)動機處于正常工作狀態(tài)，要求增加少量混合物的供給，增加能量越薄越薄。滿載時，混合物應(yīng)用稀薄的空氣加厚。 關(guān)乎這些要求，上面所說的化油器讓人覺得不能接受。 9 為了彌補這些要求，如今在化油器上安裝了許多氣體濃度補償器。 如：主供水泵，節(jié)能器，加速啟動系統(tǒng)等，保證發(fā)動機在不同情況下，化油器能提供適 當比例的混合物。 我們還去了太原科技大學(xué)借鑒了其方程式賽車的電噴，深感現(xiàn)代科技的發(fā)達以及人們對節(jié)能的重視。 下圖為我們采用的化油器和科技大學(xué)采用的電噴： 圖 們 采用的化油器 圖 技大學(xué)采用的電噴 動機布置形式 發(fā)動機的放置形式主要有發(fā)動機放在前輪且用前輪來帶動（ 發(fā)動機放置在前輪且用后輪來帶動（ 發(fā)動機放置在后輪且用后輪來驅(qū)動帶動（ 種，示。 1）發(fā)動機放置在前輪且用前輪驅(qū)動（ 10 發(fā)動機的前輪驅(qū)動器采用兩升半升的 發(fā)動機，技術(shù)非常成熟。 主要缺點：前輪驅(qū)動和轉(zhuǎn)向需要萬向萬向節(jié)，結(jié)構(gòu)和制造工藝復(fù)雜，前軸比后軸重，前輪為方向盤。與驅(qū)動輪附著力下降一起上山，減少汽車的爬坡能力，尤其是在爬上泥濘的斜坡，驅(qū)動輪容易打滑，導(dǎo)致車輛轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性下降；由于后軸負荷，軸前進，因此后輪容易脫落，造成側(cè)滑。當發(fā)動機跨越空間時，整體布局很難，維護和維護接近于差。 2）發(fā)動機放置在后輪且用后輪驅(qū)動（ 發(fā)動機后輪驅(qū)動的轎車，因為長期，穩(wěn)定，所以在一個寬敞，發(fā)動機的轎車和位移的應(yīng)用。 主要優(yōu)點：汽車的軸荷分配，提高輪胎的使用； 一個寬敞的機房，攀爬能力強。 主要缺點：事實上，當汽車的乘坐舒適性；與其他物體碰撞的可能，發(fā)動機在前排乘客在客艙，總長度造成嚴重損害。車輛的整體創(chuàng)作，軸距，車輛長度， 節(jié)省燃料和能源的影響。 3）發(fā)動機放后置在后輪且用后輪驅(qū)動（ 后置發(fā)動機后輪驅(qū)動，通常是電機，離合器和減速器作為主成分，如傳動軸，通常位于后橋后的發(fā)動機，所以比較大。 主要優(yōu)點：排氣管不能一次向后擴展，并節(jié)省軸，所以乘客艙大陸版的凸包只需要具有較低的高度來適應(yīng)桿操作機構(gòu)并增強底盤剛度，攀登能力得到改善。 當發(fā)動 機位于軸外部時，軸距短并且車輛是可操縱的。 經(jīng)過以上對發(fā)動機布置形式優(yōu)缺點的分析，我們經(jīng)過實際操作采用了發(fā)動機后置后輪驅(qū)動，改裝結(jié)果如下圖： 圖 動機布置形式 11 3 賽車底盤整體方案 汽車底盤是賽車帶的矩陣，底盤是汽車的“骨架”。它一般由傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)四大系統(tǒng)組成 [4]，如圖 示 圖 節(jié)能車底盤構(gòu)造 動系統(tǒng) 合器 汽車將發(fā)動機運行在車輪旋轉(zhuǎn)，減緩功能。本賽車傳動系統(tǒng)包括離合器、傳遞力矩軸承、主要減速器及半軸等。如圖所示為本組 采用的離合器，去掉了 1、 2、 3 檔，只剩四檔直接檔。 如圖 本小組所采購的離合器： 圖 合器 離合器的基本結(jié)構(gòu)：例如，廣泛用于賽車的摩擦離合器 。 離合器它主要由飛輪、從動盤、壓緊彈簧和分離套筒 4 部分組成 [5]。 離合器的工作原理： 1）離合器的結(jié)合 工作時，飛輪旋轉(zhuǎn)，摩擦片與其端面之間的摩擦力將能量傳給摩 12 擦器。 2）離合器分離 當離合器踏板被按壓時，控制桿分離出壓縮彈簧的作用到右側(cè)，活動壓板向右側(cè)移動，傳動盤與飛輪端之間的間隙被切斷。 3)平穩(wěn)起步 它將從離 合器開始，斷掉發(fā)動機并逐漸松開離合器。在壓縮彈簧的壓力下，移動盤逐漸變成與飛輪面的接觸壓力，功率可以從小到大傳到變速器。 4)換擋 按壓離合器踏板，切斷發(fā)動機的動力，切斷發(fā)動機功率，傳動齒輪傳動扭矩，輕松推出原來的齒輪，也容易掛起新齒輪。 5）過載保護 當車輛緊急制動時，傳動系統(tǒng)會產(chǎn)生非常大的慣性力矩，并通過離合器片樣條函數(shù)，超越最大扭矩即可通過壓板，壓板滑動，避免傳動系統(tǒng)和發(fā)動機扭矩。 軸的設(shè)計 設(shè)計軸根據(jù)輪轂和鏈輪，注意鏈輪和軸上其他部件的位置。 圖 結(jié)構(gòu) 駛系統(tǒng) 賽環(huán)境 比賽地點是 廣東國際賽車場 (圖 比賽時間是 2012 年 11 月 10 日 ，根據(jù) 歷史氣象資料 ， 平均 氣溫在 20° C 到 25° C。 13 圖 東國際賽場 賽道 具體 參數(shù) 如下 ： 二圈 賽道長度： 5277m 四圈 賽道長度： 10917m 直道長度： 718m 彎道最小曲線半徑： R=10m 彎 角： 13 個 賽道落差： 3 米 平均速度： 25km/h 最高允許時速： 250km/h 賽道寬度： 12 賽車的要求 參賽車輛必須符合大賽的要求，為了在比賽中 獲勝，必須巧妙合理的進行設(shè)計。對賽車要求進行評估使設(shè)計組能把精力集中于賽車重要的部位。 經(jīng)過研究分析，賽車底盤四個部分的要求是非常重要的，它們分別是高效的底盤，有效的轉(zhuǎn)向，現(xiàn)實可加工性，有力的制動。在設(shè)計過程中，每個部分都有不同的必須遵循的指導(dǎo)方針，這對制作出高效的賽車非常重要。有效的設(shè)計須整合不同部分設(shè)計的矛盾，以求整體輕量化并能在規(guī)定的行駛路程中消耗最少量的燃油。另一方面，賽車必須符合比賽規(guī)則。以下是 比賽規(guī)則 要求列表。 14 圖 車俯視側(cè)視圖 a)全高 ...................m 以下 b)軸距 ...................m 以上 c)全長 ...................m 以下 d)輪距 ...................m 以上 e)全寬 ...................m 以下 f)排氣管不 可以 超出車身后面以及側(cè)面 10上 g)制動系統(tǒng)有兩套以上 h)有效的底盤設(shè)計 i)輕 重量 低油耗 j)方便 加工 k)人體 工程學(xué) m)成本低 n)傾斜制動 角為 20° o)可 見 范圍 q)載重量 不能 超過 100Kg r)空氣動 力學(xué) s)5 秒 內(nèi)可以 逃生 t)必須有防火板 裝置 輪的設(shè)計 節(jié)能賽車是前面兩個輪胎，后面是一個和輪胎并且也靠它帶動。這種設(shè)計使車輛簡 15 便，較穩(wěn)當，阻力也不大。車輪一般使用自行車輪胎，輪胎通常由合金材料制成，更多以鋁為基礎(chǔ)材料，質(zhì)量小，轉(zhuǎn)速高時變形小，散熱好，在輪胎壓力范圍內(nèi)盡可能高，以便能夠與地面接觸。 三輪車輪胎的布置有前 2 輪 、前 1 輪 輪和偏置式。側(cè)車用于使用自行車車架制造賽車，在感覺和施工方面相當頭疼。 1 輪前。經(jīng)過 2 輪的形式，反過來他們側(cè)滑，制動難度較大，需要兩輪制動力相同，如果后輪 驅(qū)動，當兩個不平衡車輪制動力在車內(nèi)偏轉(zhuǎn)時，甚至發(fā)生事故。以前兩輪的形式，后輪的形式是最新的形式，具有能夠簡化結(jié)構(gòu)并更加穩(wěn)定的優(yōu)點。 如圖 示為本小組采用的車輪： 圖 小組采用的車輪 架的設(shè)計 車架的 可以運用在頂住 、 銜接 、 穩(wěn)定各種 系統(tǒng)。 出于 人體工程學(xué)， 車架 必須具有足夠的尺寸以保持騎手處于舒適的位置。 對于空氣動力學(xué)，框架應(yīng)設(shè)計得盡可能緊湊 ; 輕量化可以有效提高汽車節(jié)能環(huán)保的性能，所以車架 應(yīng)盡可能輕便，直接節(jié)省油量。 總而言之， 車架 是一個矛盾的統(tǒng)一，必須加以考慮 。 如何保證框架的可靠性是本章的主要內(nèi)容。 架的類型 下圖列出了常見車架： 16 圖 形車架 圖 骨式車架 圖 體式車架 圖 間式車架 架建模 整個車架設(shè)計過程是在三維設(shè)計軟件中完成的。因為考慮到車架加工 時各個桿件需要單獨加工，因此整個設(shè)計過程是在組件環(huán)境中完成的。 設(shè)計必須考慮各 桿件 的連接，加工的可行性和便利性。該設(shè)計試圖避 免幾個小角度，這可以在處理時易于處理，而不影響框架的整體性能。 整個框架應(yīng)使焊點最小化，不要將焊點置于框架的主軸承區(qū)域，以防止焊接引起的剛度和熱應(yīng)力。焊接部件的設(shè)計應(yīng)具有足夠的連接面積，即使在焊接技術(shù)的情況下，一般也可以確保車輛的剛度和強度要求。 其結(jié)構(gòu)簡圖如 示 ： 圖 架結(jié)構(gòu)建模簡圖 17 能賽車轉(zhuǎn)向系 為了降低汽車在轉(zhuǎn)彎過程中的節(jié)能能耗，并由阿克曼的原理決定了節(jié)能車方向盤與轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)理論計算幾何尺寸之間的關(guān)系。應(yīng)用 據(jù)優(yōu)化和 維模擬優(yōu)化， 并最大限度地減少誤差，得出結(jié)論，轉(zhuǎn)向梯形臂的最佳參數(shù)長 m 和θ的值的基數(shù)。 轉(zhuǎn)向系提出的要求 1） 操縱輕便。 2） 輪和盤旋轉(zhuǎn)方向必須保持一致 。 如圖 科技大學(xué)采用的轉(zhuǎn)向系設(shè)計： 圖 技大學(xué)轉(zhuǎn)向系設(shè)計 能賽車轉(zhuǎn)向布置方案 節(jié)能賽車可配置方式主要有以下三種： 前二后一運用后輪驅(qū)動轉(zhuǎn)向，見圖 18 圖 輪轉(zhuǎn)向布置圖 前一后二運用后輪驅(qū)動轉(zhuǎn)向，見圖 圖 兩輪后置驅(qū)動布置 前二后二 運用后輪驅(qū)動轉(zhuǎn)向，見圖 圖 后兩輪的四輪設(shè)計 當輪胎滾動阻力增加，節(jié)能效果不理想 ; 為了使組織簡單，提高傳動效率，放棄上輪后輪驅(qū)動的方案。 經(jīng)過前兩輪考慮了圖形設(shè)計圓周計劃，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)方便，穩(wěn) 19 定性好，阻力小的優(yōu)點，總結(jié)如圖 示，重點關(guān)注車輪定位精度，便攜式操縱輕便研究。 如圖 示。 車輛轉(zhuǎn)向，為了減少阻力，必須沿著圓弧軌跡行駛，方向盤在 延伸繩索輪后，在內(nèi)輪延伸的角度上比外輪大，使用這種操作，以便使車輪轉(zhuǎn)向 只 需配置 轉(zhuǎn)向臂結(jié)構(gòu)即可。 圖 克曼原理圖 輪定位參數(shù)的選擇 通常來說，我們需要測試前輪的五個定位參數(shù)：主銷，車輪的度數(shù)，車輪，轉(zhuǎn)向軸的傾角度，以及車削度數(shù)。 車輪的尖端，車輪的角部以及車輪本身的尖端的角度將導(dǎo)致輪胎磨損。由于轉(zhuǎn)向軸的外傾和傾斜，變化方向軸承的傾斜度一定與輪胎摩擦有關(guān)。主銷的延遲角度不會增加輪胎的摩擦，但是如果它們嚴重離開規(guī)范參數(shù)，這就造成影響汽車的轉(zhuǎn)向特性和方向了。 1） 主銷后傾 如果轉(zhuǎn)向軸向后傾斜，則球接頭或支撐桿的上端安裝在球窩接頭的下端， 斜坡為正。 如果 方向變化軸承 向前傾 倒 ，則斜 倒 率為負 ， 后輪不需檢測后角。（示） 20 圖 主銷后傾 2） 外傾 傾斜是指從外側(cè)角度測量的從鉛垂線偏轉(zhuǎn)的車前視角（與后方相同），如圖 示。 圖 傾 3） 車輪前束 車輪前面的梁是兩個車輪的方向（見圖 指向車輪 前面 的一對前輪。 車輪或后梁的前部可以以 角度表示。 圖 輪前束 4） 轉(zhuǎn)向軸內(nèi)傾 軸是從前面看過去的擋板，啟動軸在垂直方向，這是支持低和高桿的球頭中心線云。（如圖 示）。 大轉(zhuǎn)向軸可以保證主銷后下懸掛架 的重定向和穩(wěn)定性。 21 圖 向軸內(nèi)傾 5） 車輪外傾 如果外部傾斜度為負，則總角度的總角度小于轉(zhuǎn)向軸的傾斜度。 知道轉(zhuǎn)向 軸的傾角，前輪的外傾角和內(nèi)外傾角可以幫助我們診斷轉(zhuǎn)向部分和懸架的故障（. 圖 輪外傾 選擇參數(shù)如表 4 所示： 表 4 選定的參數(shù) 主銷后傾 2° 主銷內(nèi)傾 7° 前輪外傾角 0° 前輪前束 5向主銷的設(shè)計簡圖如圖 示： 22 圖 向主銷 動系統(tǒng) 比賽要求必須配備兩套剎車。因為賽車前面是兩個輪，要制 動前輪，穩(wěn)定性比較難把握，如果兩輪制動力不一樣，就容易偏轉(zhuǎn)。而如果只制動前輪，高速下就容易翻跟斗，造成事故。所以一般只制動后輪。 23 4 制作低風(fēng)阻的車身 考慮到實際節(jié)能，啟動加速時，速度太快，無法使發(fā)動機熄火刨削，低速加速，此操作需要重復(fù)循環(huán)。 由于競爭規(guī)則要求，汽車不低于 25 公里 /小時的平均速度，在這種情況下，以一定的速度運行，肯定會對抗風(fēng)， 同時產(chǎn)生大量的空氣阻力，使得汽車加速過程緩慢，同時在車速過程中滑動速度明顯下降。 顯然這對車子來說是不好的。 根據(jù)以往的經(jīng)驗，借鑒其他優(yōu)秀團隊 的實例，為節(jié)能競賽安裝公平競爭是絕對有效的。 從技術(shù)和資金方面對完全封閉的整流罩進行競賽困難，所以整流罩的第一部分也可以被認為是有效的節(jié)油方式。 下圖 我們的車身 模和太原科技大學(xué)的車身模型： 圖 身 圖 原科技大學(xué)車身 24 5 結(jié)論 21 世紀的主題是使用高端技術(shù)，通過汽車生產(chǎn)才是學(xué)習(xí)的捷徑。作為車輛工學(xué)生，我有很多的樂趣，在畢業(yè)之前可以制作賽車。 在總結(jié)過去兩年的經(jīng)驗教訓(xùn)的過程中，聽取老師的意見，從圖書館和互聯(lián)網(wǎng)上收集到的數(shù)據(jù)，并采取有效的數(shù) 據(jù)，使設(shè)計更加合理。以 件為平臺，針對節(jié)能設(shè)計原則，配套優(yōu)化傳輸系統(tǒng)，輪胎和道路阻力，汽車重量輕，車輪定位合理的底盤節(jié)能技術(shù)。機箱設(shè)計是一個系統(tǒng)工程，需要根據(jù)汽車工程，人體工程，空氣動力學(xué)，結(jié)構(gòu)力學(xué)，材料科學(xué)等綜合考慮，在設(shè)計中按照國內(nèi)外優(yōu)秀賽車的原則參考，結(jié)構(gòu)設(shè)計使整體達到最佳效果。 25 參 考 文 獻 [1] 2012 第 6 屆 國節(jié)能競技大賽網(wǎng)站 [2] 2012 第 6 屆 國節(jié)能競技大賽大賽規(guī)則 (燃油組 )3] 本田 賽參賽車輛制作基礎(chǔ)知識 4] 蔡興旺，付曉光主編 汽車構(gòu)造與原理：機械工業(yè)出版社 5] 離合分哪幾種？賽車的雙離合分哪幾種？ — 百度知道 [6] 離合器 — 汽車百科 [7] 余志生 第 4 版 . 北京：機械工業(yè)出版社 [8] 楊巧絨 程制圖 版 . 北京：中國林業(yè)出版社 . 9] 清華大學(xué)汽車工程系編寫組編著 京：人民郵電出版社， 2000 [10] 齊志鵬主編．汽車制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理與檢修．北京：人民郵電出版社， 2016 [11] 李尹熙主． 金屬篇） 津科學(xué)技術(shù)出版社 [12] 柳作民主編．最新國際汽車制動法規(guī)匯編．中國汽車工程學(xué)會制動專業(yè)委員會全國汽車標準化技術(shù)委員會制動分會， 2015 [13] 汽車制動系結(jié)構(gòu)、性能和試驗方法． 267614] 委員會制動分會， 2015 [15] 劉惟信編著 北京 :清華大學(xué)出版社 ,2004 [16] 張展 離合器與制動器設(shè)計選用手冊 版 械工業(yè)出版社 . 26 致 謝 我覺得這次的畢業(yè)設(shè)計讓我能為自己的大學(xué)畫一個圓滿的句號，大學(xué)生活過程雖有坎坷磨難，但結(jié)果卻讓我欣慰。我始終堅信，我不比別人差，我也始終堅定，我的未來一定比別人更好。 站在答辯的講臺上，我感慨萬分。 首先，我 要謝謝我 的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師 尉老師 。是他的一步一步教導(dǎo)，讓我從無限的迷霧中走出來，就像為我點亮一盞燈塔，沒有老師，我要完成畢業(yè)設(shè)計何其困難 。 其次， 在完成畢業(yè)設(shè)計的 過 程中， 我要謝謝我的組員，我們從沒有這么團結(jié)過，我們互幫互助，能夠互相指出錯誤卻不會覺得不好意思，我們把自己的拿手活都用在了這次設(shè)計中，也從對方汲取了自己的不足。 最后，感謝所有課程的授課老師。在 大學(xué)的學(xué)習(xí)中 ，是他們的教導(dǎo)才 讓我對自己的專業(yè)有了豐富的認識，沒有他們就沒有我們的設(shè)計，沒有他們我們就沒有完整的大學(xué)生活，再次對所有的授課老師表示由衷的感謝。 27 附 錄 A 車架三維圖