本田节能大赛节能车设计Word文件下载.doc
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吴翔
评阅者：
2015年4月
毕业设计（论文）中文摘要
随着近年来社会环境越来越差，污染越来越严重。
能源节约，环境保护问题也就经渐渐受到人们越来越多的关注。
自然资源日渐减少尤其是石油资源这些都预示着当今的汽车发招必须以节能为主题。
根据Honda中国节能竞技大赛的大赛规则，我们在满足大赛技术要求的基础上要对发动机底盘进行优化设计，要对整车进行轻量化设计，同时减小车辆行驶的阻力。
这就需要对节能车的行驶系统、转向系统、动力系统等各系统以及车身、车架、驾驶员作合理的设计选择。
关键词：
节能、轻量化、底盘
目录
第一章绪论 1
1.1选题的背景及意义 1
1.1.1选题背景 1
1.1.2选题的意义及目的 2
1.2论文的主要研究内容 3
第二章节能竞技车总体设计方案确定 4
2.1总体布置形式的确定 4
2.1.1前一轮后两轮 4
2.1.2前两轮后两轮 5
2.1.3前两轮后一轮 5
2.2车架的材料及结构方案 6
2.3驱动方案 7
2.3.1轴传动如图 7
2．3.2链传动 8
2.3.3同步带传动 8
2.4轮胎 9
2.5转向方案 11
2.6车身材料 13
第三章节能车油耗分析研究 14
3.1传动效率为常数时的节能车油耗分析 14
3.2影响燃油经济性的因素 16
第四章节能车节能设计 18
4.1节能车车架节能设计 18
4.2关于车架材料的选择 21
4.2.1车架载荷工况的确定及受力分析 21
4.2.2车架载荷工况的确定 21
4.3车架的焊接工艺 25
4.4节能车车架制作 25
4.5.1大赛规则对发动机的要求 26
4.5.2发动机参数介绍 26
4.5.3发动机节能的理论 26
4.5.4节能技术的开发 27
4.5.5进气部分 28
4.5.6燃烧部分的节能技术 29
4.5.7保温对油耗的研究 29
4.5.8新技术的应用 29
4.6节能车车身的节能研究制作 30
4.6.1节能车车身设计与制作 30
4.6.2车身外形设计 30
4.6.3车身制作 31
第五章节能车动力传动系统的研究 32
5.1离合器工作状态的确定 32
5.2带传动传动比的确定 33
5.3发动机档位选取及改造 34
第六章节能车试制试验 35
第七章总结 36
7.1总结 36
7.2展望 36
致谢 37
参考文献 38
第一章绪论
1.1选题的背景及意义
1.1.1选题背景
本田节能竞技大赛是将参赛团队设计制作的汽车在规定时间、规定路线下,行驶一定距离,并由此换算出一升油能够行驶的公里数,耗油量少则胜出的一项赛事。
其中要求参加比赛的车辆均搭载由五羊本田提供的125CC化油器四冲程发动机。
Honda节能竞技大赛于1981年在日本创办,至今已有35年的历史。
比赛要求参赛车辆使用统一的Honda低油耗汽油发动机,发动机以外的车架和车身等完全由各车队独自创作,每支参赛队带来的都是世界上独一无二的赛车。
赛车在指定的赛道内跑完赛程,比赛谁消耗的燃油最少。
由于有着极高的乐趣性和广泛的参与性,在日本,每年都有来自初中、高中和大学等的学校代表队、企业代表队,以及来自社会上的共约500支车队,创作出具有新颖构思和创意的赛车参加比赛。
在迄今为止的33届比赛中创下的最高记录为3779.638km/L相当于北京到重庆的直线往返距离还要多。
同时,这项比赛也逐渐向海外扩展,泰国、巴基斯坦、俄罗斯、韩国等的参赛者相继参加了日本的比赛,上海同济大学也从2000年开始制作赛车去日本参赛。
中国作为继日本泰国之后的第三个举办地,于2006年在上海举行了试行大赛,2007年11月11日,第1届Honda中国节能竞技大赛在上海国际赛车场圆满举行,2008年11月16日,第2届Honda中国节能竞技大赛在上海国际赛车场胜利举办。
常州机电职业技术学院2013年首次参加到这项赛事中来,在2013年第7届Honda中国节能竞技大赛中,常州机电职业技术学院锋帆号跑出了81.551km/L的成绩。
Honda节能竞技大赛的目的是通过比赛提高社会的节能和环保意识,参赛车队通过各项独创技术不断挖掘一升汽油的无限潜能,从中体会到节能的重要性。
同时,比赛也为参赛者提供体验亲手制作赛车的乐趣的机会,提高实践能力。
Honda创始人本田宗一郎曾说：
“节能竞技大赛的宗旨在于，让肩负着人类未来的年轻人通过思考和实践来体会如何更有效地利用资源,如何把我们生存的这个星球更完好地传递给下一代。
”
节能、环保是Honda一直致力解决的重要课题之一。
在产品领域,Honda通过燃料电池、混合动力、生物乙醇弹性燃料、清洁柴油等先进的节能、环保型产品时刻走在行业的前列。
在生产领域,Honda在全球推行“绿色工厂”体系,制定独自的企业目标,努力降低产品生产环节的能源消耗和污染物以及温室气体CO:
的排放。
此外,Honda还积极开展植树造林等社会活动。
节能竞技大赛作为节能环保领域的社会活动之一今后将继续在中国举办,Honda希望通过这项赛事,为社会节能、环保意识的提高做出贡献。
1.1.2选题的意义及目的
自2004年起,中国超越了日本成为仅次于美国的世界第二大石油消耗国。
2006年,中国对进口石油的依赖增至年需求总量的47%,2006年中国的原油净进口量为13884万吨。
而在1990年一2003年的13年里,中国汽车保有量年均增长率达到12%,汽车燃油消耗在中国石油消耗中所占的比例日益增大。
2004年,中国每一辆汽车的年均耗油是2.1吨,中国进口的原油有30%被汽车消耗,而这一比例在今后将升至50%。
从尾气排放方面,汽车排出的废气已成为城市空气的首要污染源。
据国家环保总局测算,2005年中国汽车排放污染在城市大气污染中所占比例高达79%。
因此,汽车既是耗油大户,又是排放废气的大户,抓好了汽车的节能减排,就是抓住了重点。
汽车节能减排的重要性不言而喻,考虑到当前我国的汽车节能技术发展的实际情况,除了要积极推进以混合动力、燃料电池、先进柴油、醇类汽车等为代表的新能源汽车技术的发展外,另一个推进汽车节能减排工作的措施就是大力研究开发适合我国现阶段汽车行业技术现状,并适合大量在用汽车的高性能节能产品。
节能竞技赛车与普通汽车的结构布局相似,由发动机、底盘和车身三大部分组成。
发动机的改造无疑是各赛车队攻关的重点,也是节能减排技术发展的主导性方向;
底盘的设计关键在于减小摩擦损失和提高机械传动的效率;
车身设计的重点在于外形美观、轻重量和较低的空气阻力系数。
本田节能竞技大赛适时迎合了时代提高社会节能和环保意识的要求,激发各参赛车队通过各项独创技术不断挖掘一升汽油的无限潜能,使其从中体会到节能重要性的同时,提高参赛者的思考和实践能力,更为将来汽车节能方面的实际应用带来了无限新的可能。
本文选题的目的就是在本田节能竞技大赛的背景与第七届参赛节能竞技车的基础下,研发一款节能竞技车。
1.2论文的主要研究内容
1.确定所研发节能竞技车的总体设计方案；
2.节能竞技车转向机构的改进设计与制作；
3．按照设计方案进行了节能竞技车辆的实际制作；
4．通过实车试验确定合理的节能竞技车驾驶方案。
第二章节能竞技车总体设计方案确定
2.1总体布置形式的确定
在节能竞技车总体布置形式的确定中应该充分考虑到节能竞技车制作的简易性、行驶稳定性和行驶阻力的大小。
根据节能竞技大赛的比赛规则,参赛车辆的车轮必须为3轮以上（包括3轮）,并且要求其结构必须满足无论在竞技车辆停止时还是行驶时都能自行站立的条件,这样便有以下几种总体布置方案以供选择:
2.1.1前一轮后两轮
这种布置形式类似于在日常生活中见到的三轮车,在设计制作过程中,可以利用现成的自行车部件加以改装来实现,从而减低了制作难度,节省了制作时间,而且驾驶构造也比较简单。
但是这种方案的行驶稳定性较差,尤其是转向行驶稳定性不好,在车速较快时转向容易翻车,这将大大降低节能竞技车的行驶安全性。
考虑到节能竞技大赛必须由一名车手驾驶进行比赛,而且由于比赛规则中对行驶速度有一定明确要求（平均时速不得低于25km/h）,因此放弃该方案。
前一轮后两轮的具体布置形式如图2.1所示。
图2.1前一轮后两轮的布置形式
2.1.2前两轮后两轮
此种布置形式与生活中常见的四轮轿车相似,其优点为有较好的行驶稳定性,但是在以节能为主要目的的竞技大赛中,这种布置方案的缺点却很多。
首先,由于其四轮着地,相比三轮车来说接地面积大,这无疑就提高了车辆在行驶过程中的行驶阻力，前两轮后两轮具体布置形式如图2.2所示。
图2.2前两轮后两轮的布置形式
2.1.3前两轮后一轮
图2.3前两轮后一轮的布置形式
这种布置行驶在以往的节能竞技大赛中应用最为广泛，其优点为在保证较小的行驶阻力的前提条件下，能够很好的保证行驶的稳定性，从而提高了节能车的安全性。
综合上述几种结构的优缺点，在节能为主的前提条件下，又要同时保证良好的操稳性和行驶安全性，因此，确定节能竞技车的车轮布置形式为前两轮后一轮的布置形式。
2.2车架的材料及结构方案
节能车大赛的规则中对车架有明确的要求，参赛车辆必须为三轮以上（包括三轮），要求其结构无论在停止时还是在行驶时都为三轮以上（包括三轮）结构且能自行站立，车手的身体不能超出车架等等。
因此在车架的设计制造上的要求只涉及到安全方面，可以放手去做，在车架的制造阶段最终要的是结构力学，用最少的材料制造出符合要求的车架，长、宽、高必须在规定的尺寸内尽量满足，还要对车手的安全性有保障。
为了满足车架轻量化的要求，首先是材料选择其次是结构设计。
根据车轮的布置方式车架主要有以下几种结构。
1）钢管梯形车架。
图2.4钢管梯形结构
图2.6铝制梯形车架
2）铝制梯形车架。
图2.7高级材料无骨架结构车架
3）高级材料无骨架结构车架，如图2.7
在制作过程中，综合考虑到材料的强度要求，制作方案的可操作性，制作成本以及制作周期等多方面因素，最终决定选取铝制梯形结构车架作为本次设计车辆的车架方案。
其优点主要为：
1）铝制材料这里主要选取铝合金，其质量较钢材较轻，而且在设计合理的前提条件下能让车架保持足够的强度。
2）铝制材料加工方便，材料的结合可以通过铝焊或者铆接等方法来实现。
3）铝制材料价格便宜，与碳纤维等一些高级材料相比虽然在强度和重量方面具有一定的差距，但在价格方面却无疑有着明显的优势，从而降低了车辆的制作成本。
2.3驱动方案
节能大赛使用的是五羊本田提供的125ml单缸四冲程汽油机。
该机最大功率6.6kw，最低燃油消耗率367g/千瓦时。
压缩比9.0：
1，采用电启动、化油器供油、两气门、链条正时，润滑方式为曲轴飞溅式。
传动方式主要有以下几种：
2.3.1轴传动如图
轴传动是利用发动机输出轴直接连接后轮轴，该方式传动效率高，但使整车的重心偏离了车体中心线，降低了稳定性。
图2.8轴传动
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