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节能车设计第一阶段任务书（河北科技大学机械电子工程学院）1项目背景汽车领域的节能和减排，对保障国民经济健康持续发展、保护我们赖以生存的环境具有重要的现实意义。从技术方面来讲主要措施有轻量化和电子化，可以将汽车的燃料或能量消耗量、废气排放量减到最低。在这样的背景下，本田（Honda）科研工业（中国）投资有限公司主办的以“挑战一升、环保一生”为口号的Honda中国节能竞技大赛，在参与比赛的实践中，培养既知理论知识，又有实践的复合型人才。2工作思路本项目组立足于往届别的高校节能竞技大赛积累的技术和经验，以所具备的专业知识及理论，将符合“节能减排”要求的创意融进节能竞技大赛，通过调研、方案对比、优化，最终设计出合理、有效的“节能”参赛车的设计方案，为制作新型“节能车”提供依据。而此项目对于我们机械学院的学生来讲，因为是第一次参赛，无疑是一个挑战自我的机会，通过设计节能车不仅可以把课堂所学的理论知识和实际操作挂钩，还可以更多地体会设计创作带来的乐趣，充分发挥个人创作才能和团队合作精神。3基本做法通过自愿参加报名的方式组建了这次节能车设计团队，在学院段宏杰老师和王艳斌的指导下，车队确立较为合理的设计思路，广泛调研历届大赛中成熟的节能经验及技术，将其进行对比分析。对整个项目进行时间分配、任务分配、控制计划。为今年11月份在广州举行的HONDA杯全国节能竞技大赛准备着。汽车设计的内容包括整车总体设计和零件设计。整车总体设计又称为汽车的总布置设计，其任务是使所设计的产品达到设计任务书所规定的整车参数和性能指标的要求，并将这些指标分解为有关总成的参数和功能。这次节能车团队共分有11个小组，分别是总体布置、车架、转向系统、刹车系统、车身、发动机改动、电气、组织协调、传动、后勤、行驶系统。3.1整车总布置根据人机工程学的要求，对车手的体型和坐姿定下整车的初步控制尺寸进行各项数据的测量。车架的宽度一般能满足车手乘坐要求，并能排线（刹车线、油门线、电线），安装车身即可，尽量取小。这样，在保证车架用料少的同时，也利于车身设计的流线型。车身高度尽量低矮，一般可以取发动机竖直放置时的最高点，这个高度车手躺下时的视野一般是可以保证的。底盘高度要保证有尽量大的离地间隙，同时又不能使得重心太高，以免高速过弯时翻车。轮距轴距不必考虑太多。轮距轴距的计算、前后载荷分配等是为了保证有足够的地面附着力。我们的节能车的驱动力还没有能大到可能超过地面附着力的程度。所以只要保证不干涉即可。注：上图是借用本田官方车的模板3.2车架的设计计车架要先了解钢材和焊接，怎么对各种钢材加工，并把车架搭出来。同时，也是能用到有限元分析软件比较多的地方，通过最优的结构用最少的材料达到最大的刚度（车架的设计中减轻重量是比较关键的）。车架的作用主要是连接其他组件，并保证安装的稳定性。所以设计车架要了解转向、车身和后轴，思考怎么将他们可靠地定位。同时，车架的很多尺寸都来源于其他部分的设计。我们设计的节能车采用铝材焊接而成。车架初步成形3.3车身设计虽然在车速不到40KM/H时风阻可以说很少，可是比赛时最高车速甚至可以达到60KM/H，所以风阻还是会有一定影响。这要求车身要尽量符合空气动力学，设计得低矮、平顺，而且要保证车身的重量也较轻。首先，汽车行驶中所受到的空气的影响主要为气动阻力和力矩。气动阻力是空气阻碍汽车行驶的力，主要由形状阻力、摩擦阻力、诱导阻力、干扰阻力、内部阻力组成。其次，要尽量减少分离现象，减少气流涡旋。避免气流从凸起部分向凹陷部分流动的情况。即过度平顺。车身上表面要呈曲面，两边不要向上凸起，这样有利于气流流向两侧。另外，车身中部呈腰形，向后逐渐收缩。设计车尾时，设计车身侧面时，尽量减小汽车前部侧面的投影面积，使风压面积靠近后轴。风压中心C.P.在质心C.G.之后，有利于使汽车趋于稳定。头部呈向下尖角有利于降低风阻系数，但一般头部尖角小到30°以下效果就不明显了。中线平坦、负的迎角有利于降低气动升力。3.4转向系统转向总成包括了转向机构、车轮和车架的前桥部分，转向设计主要保证车手方便操作、方便调整车轮间的平行和决定离地间隙，大致设计无需变化。前桥高度决定底盘高度。转向横拉杆左右两端螺纹相反，这样方便调整车轮间的平行。转向横拉杆可以通过螺纹调节球头销的上下位置，使转向横拉杆在与转向三角板同一平面内。转向系统转弯分析3.5行驶系统利用汽车滑行进行省油。如何在发动机怠速时减小驱动轮的惯性力的损耗。这是节能车设计中的一大重点，也是难点。减小损耗也就是减小空转时带动的转动惯量，以及减小摩擦。同时，也要保证驱动时的传动效率。还要确保方便装配。采用链传动，也可用带传动，但要保证张紧，保证传动效率。传动系统设计也是节能的一大重点，因为发动机直接输出至驱动轮，发动机与驱动轮属于硬连接，当发动机不输出动力时，驱动轮就会反过来带动曲轴活塞，造成滑行动力的损失，影响节能车的经济性。若采用发动机自带离合器进行控制滑行，虽然有了一定的经济性，但是驱动轮还是会带动链条，还是造成了一定的动力损失。故我们设计了单向离合器总成，无需控制，利用单向离合器的特性进行驱动状态和滑行状态的自动转换，其传动可参考如图4所示：图44.初步时间表第一阶段：总体设计组别主要任务初步完成时间总布置组组织协调解决各组遇到的问题。做汽车燃油经济性分析。初步绘制总的明细表，综合考虑协调各部分的固定方式。包括（数量、材质和重量、价格）4月29日5月10日车架初步设计车架(还需不断的修改)，并进行有限元分析，初步（数量、材质和重量、价格）的选用5月17日车身符合动力学的设计，三维曲面造型，以及考虑如何固定到车架。初步确定（数量、材质和重量、价格）的选用5月17日转向转向系统，及车把的设计。以及考虑如何固定到车架。初步确定（数量、材质和重量、价格）的选用5月10日刹车两套独立的刹车系统及资料整理。以及考虑如何固定到车架。初步确定（数量、材质和重量、价格）的选用5月3日行驶三个轮子的选择，后轴的设计。以及考虑如何固定到车架。初步确定（数量、材质和重量、价格）的选用5月10日电气对发动机的点火及马表测速的电路设计以及考虑如何固定到车架。初步确定（数量、材质和重量、价格）的选用5月10日传动初步设计合适的传动比，以确保速度和发动启动。以及考虑如何固定到车架。初步确定（数量、材质和重量、价格）的选用5月10日发动机对发动机参数的初步估算及油箱的设计。以及考虑如何固定到车架。初步确定（数量、材质和重量、价格）的选用5月3日完成任务的关键是：互相之间要经常联系。有问题及时解决。