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1、湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业 论 文节能车整体优化设计摘要随着近年来能源的短缺，全球能源的危机，全球越来越重视对能源的利用和对新能源的开发，绿色环保已深入人们的生活之中，石油储备已越来越受到各国的重视。本论文以Honda第五届节能车竞技大赛为设计背景，对整车进行设计和优化。 围绕“挑战一升，环保一升”的大赛主题，目的在于开发大家的创新能力，将创新与实践结合起来，通过理论验证，认真研究大赛规则，在满足大赛规则的条件下，降低赛车的整备质量，提高济性，利用ANSYS有限元软件分析车架的受力情况，达到车架最优化设计，运用ADAMSE软件来模拟仿真整车的运动情况，设计最理想的转向机构，采用CA
2、TIA曲面建模建立车身的整体模型，以达到最小的风阻系数，合理布置车辆的各个部件，达到赛车的最优化设计，确定最佳的传动比，选择合适的驾驶方案，最终设计出最节油的比赛用车。关键词：节能；整备质量；有限元软件分析；模拟仿真；曲面建模AbstractWith the shortage of energy in recent years, global energy crisis, increasing global emphasis on energy use and development of new energy sources, green has penetrated peoples liv
3、es, oil reserves have been more and more national attention.In this thesis, the fifth Honda energy saving car competitive contest for the design of vehicle design and optimization. Around the challenge liters environmentally friendly one liters, the contest theme, aimed at the development of all the
4、 innovation, innovation and practice combine through theoretical validation, seriously study the competition rules, under the conditions meet the contest rules, reduce the car the whole prepared quality and economic nature, the use of finite element software of ANSYS frame to frame the optimal desig
5、n, use ADAMSE software to simulate the movement of the simulation vehicle steering mechanism design the best, CATIA surface modeling the establishment of the overall model of the body, in order to achieve the minimum drag coefficient, rational arrangement of the various components of the vehicle to
6、reach the car to optimize the design, final design of the most fuel-efficient race car.Keywords: energy;Curb Weight；Analysis of finite element software;Simulation; Surface Modeling目录节能车整体优化设计I摘要IAbstractII目录III1 绪论11.1 引言11.2 中国的能源状况11.2.1 汽车节能的重要意义21.2.2 汽车节能途径21.3 选题的背景21.4 Honda节能竞技大赛的宗旨31.4.1 节能
7、减排31.4.2 挑战与创造31.4.3 人人参与41.5 论文的主要内容及意义42 节能车整体方案确定62.1 车轮的配置62.2 车架的材料及结构方案72.3 驱动方案82.4 轮胎的选取102.5 转向机构方案112.6 车身材料123 节能车节能设计133.1 节能车车架节能设计133.1.1 车架设计条件133.1.2 车架的概念设计143.1.3 基于ANSYS的车架材料选取及强度分析163.1.4 车架横截面形状优化203.1.5 车架横截面尺寸优化213.1.6 车架的模态分析263.1.7 车架的焊接工艺283.1.8 本节总结293.2 节能车发动机的节能改进293.2.1
8、 大赛规则对发动机的要求293.2.2 发动机参数介绍293.2.3 发动机节能的理论293.2.4 节能技术的开发303.2.5进排气管catia建模343.2.6 燃烧363.2.7 保温373.2.8 新技术展望373.2.9 本节总结383.3 节能车车身的节能研究制作383.3.1 车身外形设计383.3.2 车身外部流场域的选取403.3.3 车身模型网格的划分413.3.4 边界条件423.3.5 结果分析阶段443.3.6 车身周围流场分析463.3.7 车身表面压力分析473.3.8 车身制作473.3.9 本节小结483.4 转向系统的设计及运动学仿真483.4.1 节能竞
9、技车转向机构的设计493.4.2 节能竞技车转向结构参数的匹配493.4.3 ADAMS软件介绍533.4.4 转向机构建模及运动仿真533.5 节能车动力传动系统的研究553.5.1离合器工作状态的确定553.5.2 带传动传动比的确定563.5.3 发动机档位选取及改造574 节能车试制试验585 结论595.1 总结595.2 展望工作59参考文献61V湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业 论 文1 绪论1.1 引言能源是人类活动的物质基础。在某种意义上讲，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。在当今世界，能源的发展，能源和环境，是全世界、全人类共同关心的问题，也是我
10、国社会经济发展的重要问题。能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。自工业革命以来，能源安全问题就开始出现。在全球经济高速发展的今天，国际能源安全已上升到了国家的高度，各国都制定了以能源供应安全为核心的能源政策。在此后的二十多年里，在稳定能源供应的支持下，世界经济规模取得了较大增长。但是，人类在享受能源带来的经济发展、科技进步等利益的同时，也遇到一系列无法避免的能源安全挑战，能源短缺、资源争夺以及过度使用能源造成的环境污染等问题威胁着人类的生存与发展。1.2 中国的能源状况 中国是当今世界上最大的发展中国家，发展经济，摆脱贫困，是中国政府和中国人民在相当长一段时期内的
11、主要任务。20世纪70年代末以来，中国作为世界上发展最快的发展中国家，经济社会发展取得了举世瞩目的辉煌成就，成功地开辟了中国特色社会主义道路，为世界的发展和繁荣做出了重大贡献。 中国是目前世界上第二位能源生产国和消费国。能源供应持续增长，为经济社会发展提供了重要的支撑。能源消费的快速增长，为世界能源市场创造了广阔的发展空间。中国已经成为世界能源市场不可或缺的重要组成部分，对维护全球能源安全，正在发挥着越来越重要的积极作用。 中国政府正在以科学发展观为指导，加快发展现代能源产业，坚持节约资源和保护环境的基本国策，把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置，努力增强可持续
12、发展能力，建设创新型国家，继续为世界经济发展和繁荣做出更大贡献。1.2.1 汽车节能的重要意义二氧化碳排放量的25%来自于汽车排放，因此，汽车节能减排对整个社会的节能减排有重要的意义。国资委所管的汽车企业和能源企业，在节能减排上承担了重要的企业责任和社会责任，包括我们对国际社会的承诺。不仅仅是生产汽车，还包括怎么样长期满足社会对清洁汽油、柴油的供应，这是节能减排的重要任务。今后20年到30年主要还是传统汽车，所以依靠技术进步把发动机水平提高上去意义非常重大。另外一方面就是我们要提供更多的清洁能源。我们不时会发现柴油加油排队现象。应该说我们国家从设备能力上可以满足现在的国内市场，包括汽车用油的市
13、场。短期出现的柴油紧张有临时性因素。应该说这方面是临时性的，另外一个问题是价格问题，要发挥市场机制的激励作用。1.2.2 汽车节能途径1） 轻量化 中国目前车型结构偏大、偏重的趋势十分明显，如果不加以控制，必然导致燃油消耗量的快速提高。因此推动汽车小型化、轻量化对于实现节能减排的目标有重要的意义。随着我国汽车工业的发展，车重的问题越来越凸显，轻量化的意义在全行业来讲是一个永恒的主题。刚才也讲到，轻量化的问题很复杂，涉及到设计、材料、制造方方面面。2） 高效化 运用一些新的技术降低燃油消耗量，将能量最大化利用，例如：废弃再循环、柴油机的高压共轨、增压中冷技术、微粒过滤器、采用代用燃料。1.3 选
14、题的背景Honda（本田）中国节能竞技大赛，一项能够让所有参赛者挑战并放飞梦想的舞台。所有参赛的车辆在规定的时间、规定的路程下完成比赛，最终换算出一升油的距离。挑战一升，环保一升，Honda在中国不遗余力地创造并服务低碳社会，保护有限的地球资源。Honda节能竞技大赛，作为一个拥有广泛参与者的活动，进入中国已是第五个年头了，影响力与日俱增。大赛号召大家使用Honda低油耗摩托车的4冲程发动机，动手设计制作节能赛车，在整个过程中表达各自的环保理念，我们也在此号召大家尽享创造与交流的乐趣，践行“低油耗，少排放”的环保行动，并呼吁更多的人参与到这项活动中来。2011年11月13日，111辆代表着对绿
15、色环保梦想不断追求的节能竞技车云集广东国际赛车场，共同参加“2011年第五届Honda中国节能竞技大赛”决赛，以实际行动向人们展示了Honda“挑战一升 环保一生”的理念，最终同济大学的志远车队以每升油行驶1762.932公里的成绩再次刷新比赛的最高纪录，蝉联大学专科冠军，湖北汽车工业学院“疾风”车队连续第二年参加，并取得了大学组骄人的成绩，该论文在此基础上对节能车的整体方案进行设计。1.4 Honda节能竞技大赛的宗旨1.4.1 节能减排节能大赛是一项以注重能源，创造节约型社会为主体的活动，希望所有参赛者能够共享这种对地球环境保护的挑战精神。现在的中国正面临着经济的快速发展，在工业化进程不断推进的同时，能源问题、环境问题变成我们迫切需要解决的课题。自1958年起，拥有超前环保意识的Honda就开始思索起了环保课题，着手并开发了更节能更环保的发动机产品。1981年，Honda在日本举行了首届节能竞技大赛，至今已有3
