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1、上海工程技术大学毕业设计（论文） FSAE赛车进气系统设计与分析目 录摘 要1ABSTRACT20 引言41 绪论41.1 大学生方程式汽车大赛简介41.2 汽车发动机进气系统的简介61.2.1 定义61.2.2 基本构成61.2.3 进气形式71.3 汽车发动机进气系统发展趋势81.4 FSAE赛车进气系统与量产车比较111.4.1 FSAE规则对进气系统限制111.4.2 FSAE赛车进气系统主要构成131.5 国内外FSAE赛车进气系统现状与发展142 进气系统方案设计162.1 进气系统设计流程162.2 确定进气形式182.3 确定进气系统材料与制造工艺222.4 节气门体类型选择2
2、33 设定进气系统各部件基本参数253.1 系统参数253.2 空气滤清器253.3 限流阀开口263.4 限流阀263.5 限流阀扩散器273.6 稳压腔283.7 进气道293.8.1 进气管方案一293.8.2 进气管方案二303.8.3 进气管方案三313.9 方案的论证与选择313.10 利用赫尔姆霍兹（Helmholtz）进气谐振原理验算334 进气系统做流体动力学分析354.1 分析软件介绍354.2 模型网格划分与边界条件初步定义374.3 整体分析384.3.1 进气管方案二整体分析384.3.2 进气管方案三整体分析404.4 确定进气系统方案424.5 扩散器理想锥角的C
3、FD模拟424.5.1 6锥角扩散器分析424.5.2 7锥角扩散器分析444.5.3 8锥角扩散器分析464.5.4 扩散器对比论证474.6 燃油雾化效果模拟485 进气系统制造工艺及装配485.1 零件制造485.2 装配与安装506 结论与展望526.1 结论526.2 展望53参考文献54译文56原文说明7171摘 要本毕业设计课题来自我校第二届FSAE赛车项目课题。FSAE赛事中文名称为大学生方程式赛，是上世纪70年代由美国汽车工程师协会发起，三十一年以来发展至世界各地，致力于培养汽车方向的大学生各方面综合能力。此项赛事结合了专业知识与工程实践能力，有利于提高大学生的汽车和零部件的
4、自主研发能力。本文以2011年全国第二届FSAE大学生方程式赛为背景，设计研发一辆符合参赛规则的方程式赛车。FSAE赛车进气系统以减少进气阻力，增强发动机充气效率，增强动力的同时要使赛车手便于操控为目标，对进气系统进行合理的设计。通过调研国外资料并结合发动机特性确定进气形式，论文确定了赛车的进气设计方案，并对其进行详细阐述，再利用进气管设计公式计算所需工况的进气歧管参数，使用CATIA对进气管三维建模，根据建模后的几何参数，利用赫尔姆霍兹进气谐振原理对其进行验算，最后使用Fluent进行仿真分析，结果表明，所设计的进气系统能够满足FSAE赛车的要求，并根据仿真分析结果，进行几何形状优化。本文的
5、主要工作是初步实现了在理论上对FSAE赛车的进气系统做设计与分析，进一步了解FSAE赛车发动机进气的设计要求和特点。这对FSAE赛车发动机性能改进有着实际意义。关键词：发动机进气，设计，流体力学分析，Fluent，文氏管Intake Design of FSAE CarABSTRACTThis graduation project topic comes from the self-school second session of FSAE vehicle race project topic. The sports event FSAE in Chinese name the univers
6、ity student formula match, was initiated in the 1970s by American automobile Engineer, since 31 years have developed to the world, devote in raise automotive university student various aspects synthesizing capacity. This sports event unified the specialized knowledge and the project practical abilit
7、y, is advantageous in enhancing university students self independent research and development ability in automobile and parts. This article take 2011 national second session of FSAE the university student formula match as the background, the design researches and develops one to conform to the parti
8、cipative rule formula car. The goal of FSAE racing car intake system is reducing the intake resistance, strengthen the engine charge efficiency, enhance the power at the same time must make the racing driver to be advantageous for the control, carries on the reasonable design to the intake system. T
9、he paper had determined racing cars intake design proposal, and unifies the engine performance determination intake form through the investigation and study overseas material, and carries on the detailed elaboration to it, needs the operating mode again using the intake tube design formula computati
10、on the intake manifold parameter, uses CATIA for the intake manifold modeling, after the modeling geometric parameter, this intake resonance principle carries on the checking calculation using Helmholtz resonance principle to it, finally uses Fluent to carry on the simulation. The result said that t
11、his design is accord with the demand of FSAE,and the comparative analysis results and makes the optimization for its geometrical shape. The prime task of the article was realizes initially has made the design and the analysis theoretically to the FSAE race cars intake system, further understood the
12、FSAE racing car engines intake design requirements and the characteristic. This has the practical significance to the FSAE racing car engine performance improvement Key Words： engine intake, design, CFD, Fluent，Venturi.FSAE赛车进气系统设计与分析邹瑜辰 0611071160 引言 赛车，一个熟悉而又陌生的名字。众所周知，赛车运动是流行于世界各地汽车工业发达国家的热门运动，不同
13、于一般的体育运动，赛车研发的尖端科技往往被逐步引入民用车中，造福于整个汽车工业的发展。FSAE赛事则是致力于从培养汽车工程方向的在校大学生，研究生的创造力，实践能力。对于大学生而言，使用8至12个月去自助设计并制造一辆方程式赛车是个巨大的挑战，是理论与实践相结合的充分体现。本文正是结合上海工程技术大学2011届FSAE车队的实际工作，完成了一套FSAE赛车发动机进气系统的设计。1 绪论1.1 大学生方程式汽车大赛简介大学生方程式赛车(Formula SAE)在国际上被视为“学界的F1方程式赛车”。该赛事不单单是一项赛车竞技，更是一项赛车设计与团队运作的综合竞赛。作为美国汽车工程师协会于1979
14、年创办的赛事，FSAE已经有三十一年的历史了，目前举办该赛事的国家除美、英、德、意、澳及巴西，日本也于几年前加入推广这项比赛，此赛事致力于培养及训练车辆工程研发设计人才。该赛事于2010年正式进入中国，由中国汽车工程师协会承办，第一年便得到广大具有汽车工程特色的学校响应，超过20支车队参加了第一届比赛的报名。然而，在此之前，湖南大学 HNU车队已作为国内首支车队于 2007年6月参加了在美国加州举行的 SAE 方程式赛车比赛，并取得了比较好的成绩，随后同济、厦门理工、上海交大也相继远赴海外参加到这项赛事中。图1.1 首次代表中国出征的湖南大学HNU车队FSAE赛事能进入中国是件值得高兴的事。这
15、不仅能够提供大学生们亲自参与设计制造的机会，更促进了与其他院校的学生交流的机会，并更深入地接触社会，培养了学生的综合能力，同时也能通过FSAE赛车来展示我校汽车学院的风采，这无疑是一件双赢的事。1.2 汽车发动机进气系统的简介1.2.1 定义汽车的进气系统是把空气或混合气导入发动机气缸的零部件集合体。发动机是工程机械的心脏，而进气系统则是发动机的动脉，进气系统的合理性直接影响发动机的性能、寿命，从而影响整机的性能、寿命及环保性。进气系统的功能是为发动机提供清洁、干燥、充足的空气，系统中主要组件空滤器、管路及其设计安装将直接影响发动机功能的发挥、工作的稳定性、可靠性，甚至大大缩短其寿命。1.2.2 基本构成进气系统包含了空气滤清器、进气歧管、进气门机构。空气经空气滤清器过滤掉杂质后，流过空气流量计，经由进气道进入进气歧管，与喷油嘴喷出的汽油混合后形成适当比例的油气，由进气门送入气缸内点火燃烧，产生动力。1- 节气门体；2-进气管后段；3-空气流量计；4-空气滤清器 5-进气管前段图1.2 发动机进气系统构成1.
