汽车尾气检测仪设计

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1、汽车尾气检测仪设计1、相关定义1.1、定义实常数 在上一节中单元类型定义选择了 SOLID186 单元,所以就无需再进行厚度实 常数的设置了。第二章中有作介绍,在模态分析中必须给定的材料属性包括: 弹性模量 EX,泊松比 PRXY 以及密度 DENS。在整个装置中总共包括四种材料, 分别是黄铜(气箱材料)、铝(冷却水箱材料)、钢(压紧杠材料)以及热电模 块的材料,它们的属性定义如表 3-1 所示。 26 表 3-1 材料属性 材料类型 弹性模量EX(Pa) 泊松比PRXY 密度DENS(Kg/m3) 黄铜 1.06e11 0.3 8500 铝 7e10 0.3 2700 钢 2e11 0.3

2、7800 热电材料 9e10 0.3 5600 对于表格中热电材料的属性处理:热电材料是由陶瓷绝缘体、金属导电体、 N型及P型半导体材料所组成,将其近似看成各向同性的均匀性材料后密度取了 绝缘体陶瓷、导体铜以及半导体硅的平均密度;热电材料在弹性限度内的抗拉 或抗压的能力强于铝的但又比铜的弱,所以热电材料的杨氏弹性模量取为 9e11Pa。在ANSYS中给不同的部件赋予不同的材料属性,如图3-8所示。 图3-8 材料属性定义 1.2、环境影响的概念 环境影响是指人类的关于经济、政治以及社会的活动,会导致一系列的环境 变化,同时也会造成人类活动影响。人类的活动会对环境造成影响的同时,环境 也会反作用

3、于人类。人对于环境的作用是评价环境影响一个方面,即为通过活动 对环境产生的变化进行分析评价,同时还需要对环境变化反作用于人类进行分 析,即为反作用产生变化的评价及分析。通过对于环境影响进行研究分析,可以 找出对于不利影响的对策及措施,有利于我们生活质量的改善,有效地保护环境, 促进人类健康,使我国不断持续健康发展49。 针对建设中的工程项目、开发计划以及相关政策实施后会对环境产生的影响 进行评价、预测及分析可以在项目及规划的实施前针对环境因素进行考虑及进行 改进,使我国社会发展做到环境友好型发展。 1.3、环境系统分析的定义 应用系统分析针对环境领域的问题进行分析可以有效地解决环境问题。对于

4、环境中工程控制部分同环境的影响关系,美国 Rich 教授进行了相关研究。日本 专家对于环境系统的治理以及规划进行了相关探索。清华大学对于水污染模型化 利用最优化的观点进行分析。在过去的三十年时间内,国内外发表了大量的相关 文献和专著,使系统分析方法在环境系统中的应用出现了空前繁荣的局面50。 1.4、两相流基本概念 相的概念通常指某一系统中具有相同成分及相同物理、化学性质的均匀物质部分, 各相间有明显可分的界面18。在气固两相流中,为研究问题的方便,引入了浓相和稀相 的概念。所谓浓相、稀相是以气相中颗粒含量多少来划分的19,但实际上,要确切地给 出浓相和稀相的界限值是很困难的。般是以固体颗粒的

5、存在对气相流动尚未形成很大 影响时的颗粒浓度为界限值。例如,按气固两相中固体颗粒质量含量来划分20:凡每千 克气体中颗粒的质量小于 l 千克的气固混合物称为稀相,大于 1 千克则称为浓相;也有 按气固混台物中固体颗粒的容积百分含量来划分:凡固体颗粒的密积百分含量低于 5% 的气固混合物称为稀相,而大于 5%的则称为浓相。另外,还有从固体颗粒群运动的机 理来划分21。 对于稀相流动,由于固体颗粒相对很少,可以假设固体颗粒不占有体积,固体颗粒 对气相运动的影响不是太大,固体颗粒间的相互作用基本可以略去不计。固体颗粒的运 动规律基本与气相一致。因此,对于稀相流动其性质类似于单相流动,只需把气体和固

6、体颗粒运动的相互影响加以修正可得到稀相流动规律,这样可使问题大大简化,便于研 究气固两相运动的规律。但必须明确的是,在稀相流动中只是固体颗粒的存在对气相运 动的影响不很大,而气相的存在对固体颗粒运动的影响却非常大。 对于浓相流动,颗粒的浓度较大,颗粒间的相互作用不可忽视。颗粒的存在已经对 气相运动形成了不可忽视的影响。因此,对于浓相流动,需要考虑的影响因素远比稀相 流动更多,更复杂。 1.5、汽车类复杂产品定义 复杂产品是指客户需求复杂、产品组成复杂、产品技术复杂、制造过程复杂、 项目管理复杂的一类产品1。汽车类复杂产品是复杂产品体系中的一类产品,也 是多种复杂因素共同作用的产物,主要由交通工

7、具和工程机械类产品组成,如汽 车、客车、轨道交通车辆、游艇、工程机械产品等,如图 1.1。 图 1.1 复杂产品与汽车类复杂产品的关系及组成 图片来源:作者自绘 汽车类复杂产品是由众多的部件高度集成组成,实现移动、运载、建造等功 能。产品设计涉及造型美学、工程结构、电子、控制等多个领域,在不同领域设 计者相互协调、沟通和合作完成产品的设计任务。该类产品由于受到多种设计条 件的影响和制约,汽车类复杂产品本身的复杂性决定了设计过程中信息的不确定 性、模糊性,如汽车的开发设计过程中,开发初期不能够完全确定开发车型的准 确尺寸,更多的以参考标杆车和竞品车型制定大致的长、宽、高的尺寸,造型设 计和工程结

8、构设计需要在设计进程中不断根据具体的需要进行协同调整,在较为 动态的过程中逐渐趋向一个确定的、合理的设计结果。 汽车类复杂产品中各个门类产品的研发已经发展成为各自独立的体系,造型 设计也成为汽车类复杂产品研发过程中的核心环节。本文从宏观角度上,将此类 产品作为一个整体进行综合分析和研究,探索适用于此类产品的造型设计方法。 1.6、汽车的概念 汽车的概念在2004年10月1日实施的中华人民共和国家标准GB 72582004 中定义是如下: 由动力驱动,具有四个或四个以上车轮的非轨道承载的车辆,主要用于: 载运人员和/或货物; 牵引载运货物的车辆或特殊用途的车辆; 特殊用途。 4 表 1.2 乘用

9、车的分类(按用途)及重庆典型的生产(或有生产能力/资格)的厂家 Table 1.2 Classification of Passenger Vehicle(categorize according to the use)and the company of typical model or with the ability of producing in Chongqing 说 明 分 类 车身 车顶 座位 门车 车窗 图 例 重庆典型的生 产(或有生产能 力/资格)的厂家 普通乘用 车 封闭 硬顶 4 42 重庆长安集团 活顶乘用 车 可 开启 硬顶 软顶 4 24 4 重马庆自长达安公福司

10、 特 高级乘用 车 封闭 硬顶 4 46 6 小型乘用 车 封闭 硬顶 2 2 2 重庆长安铃木 敞篷车 开可 启 硬软顶顶 2 42 2 重马庆自长达安公福司 特 轿 车 仓背乘用 车 封闭 硬顶 4 42 2 车身后部有一仓门 汽重车庆长有安限铃公木司 旅 行 车 封闭 硬顶 4 42 4 多用途乘用车 座位数超过7个,多用途 重汽庆车长有限安公铃木司 短头乘用车 短头 重庆长安集团 越野乘用车 可在非道路上行驶 重庆长安铃木 汽车有限公司 乘 用 车 专用乘用车 专门用途(救护殡车仪、车旅) 居车、防弹车、 业重庆股市份司 迪有限马实公 资料来源:根据蔡兴旺.汽车概论M. 北京:机械工业

11、出版社;国家发展与改革委员会历次车 辆生产企业及产品公告以及相关企业产品目录整理形成。 表 1.3 商用车的分类(按用途)及重庆典型的生产(或有生产能力/资格)的厂家 Table 1.3 Classification of Commercial Vehicle(categorize according to the usea)nd the company of typical model or with the ability of producing in Chongqing 说 明 分 类 车身 车顶 座位 门车 车窗 图 例 重庆典型的生 产(或有生产能 力/资格)的厂家 小型客车 载客

12、,16座(除驾驶员座) 重庆恒通客车 有限公司 商 客 城市客车 城市用公共汽车 重庆恒通客车 有限公司 短头乘用车:指一半以上的发动机长度位于车辆前风窗玻璃最前点以后,并且方向盘的中心位于车辆总长的 前四分之一部分内。 越野车:在其设计上所有车轮同时驱动(包括一个驱动轴可以脱开的车辆),或其几何特性(接近角、离去 角、纵向通过角,最小离地间隙)、技术特性(驱动轴数、差速锁止机构或其他型式机构)和它的性能(爬坡 度)允许在非道路上行驶的一种乘用车。 5 说 明 分 类 车身 车顶 座位 门车 车窗 图 例 重庆典型的生 产(或有生产能 力/资格)的厂家 长途客车 长途客车 重庆恒通客车 有限公

13、司 旅游客车 旅游用车 重庆有限恒公通司客 车 铰接客车 由两节刚性车厢铰接组成的客车 重庆恒通客车 有限公司 无轨电车 经架线由电力驱动的客车 原重庆山花汽 车厂 越野客车 可在非道路上行驶的客车 车 专用客车 专门用途的客车 半 挂 牵 引 车 牵引半挂车的商用车 重庆铁马工业 集团 普通货车 敞开或封闭的载货车 重庆铁马工业 集团 多用途货 车 驾驶座后可载3人以上的货车 重庆长安集团 全挂牵引 车 牵引杆式挂车的货车 越野货车 可在非道路上行驶 专用作业 车 特殊工作的货车(消防车、救险车,垃 圾车、应急车、街道清扫车、扫雪车、 清洁车等) 重庆红岩专用 汽车制造厂 用 车 货 车 专

14、用货车 运输特运殊输物车品、的集货装车箱(运罐输式车车等、) 乘用车 重汽庆车红制岩造专厂 用 资料来源:根据蔡兴旺.汽车概论M. 北京:机械工业出版社;国家发展与改革委员会历次车 辆生产企业及产品公告以及相关企业产品目录整理形成。 本术语还包括: 与电力线相联的车辆,如无轨电车; 整车整备质量超过 400kg 的三轮车辆。 本文在研究过程中,将采用这一标准对汽车的定义,以达到和各种国家统计 数据及各级政府的统计数据口径相一致的目的。由于重庆汽车和摩托车两个产业 在技术、人员、销售网络等方面都有比较紧密的联系,因此,本文在分析问题、 引用数据时会涉及到一些摩托车产业的整车和零配件产业的数据。在

15、引用时这些 数据时,本文会做出特别的标识。若无特别说明,则不涉及摩托车产业的数据。 1.7、汽车主题公园的定义 汽车主题公园的概念是伴随着汽车工业的发展以及汽车旅游市场的逐渐扩大而产 生的,它是在当今经济环境条件下引发的、具有未来运做空间的产业项目。提出这样一 个概念的理由如下:汽车工业迅猛发展,有车族数量增多,对运动、休闲场所有需求 汽车旅游的多元化引发了会展、商贸和文化传播,需要一定的媒介。 关于汽车主题公园目前还没有明确的定义,作者根据对相关文献的研究,总结出汽 车主题公园是以汽车为主题,集汽车运动与文化、汽车娱乐与科普、汽车贸易与服务为 一体的综合性现代化大型主题园区。园区里可以有专业

16、的汽车赛道、汽车博物馆、汽车 销售中心、酒店服务区,并可以举行汽车展会和开展汽车竞赛。 2、相关背景2.1、选题背景及意义业发展现状1.1.1 我国汽车行业发展现状 20 世纪 50 年代我国汽车行业开始发展,但是由于我国当时经济技术手段的 落后,汽车行业发展相对缓慢,落后于其他国家。从 1979 年开始,我国汽车行 业在改革开放政策的不断推动下,有了长足的发展,目前已成为我国国民经济发 展的重要支柱,推动着能源、钢铁、电子等多个行业的发展。我国汽车产业在 90 年代首次突破 100 万辆,自从 2001 年加入 WTO 后,中国汽车产业的发展更 加快速,20022004 年汽车年产量相继突破 300 万、400 万和 500 万辆,在 2010 年更是达到了 7802 万辆,如表 1-1 所示。 汽车产业现在已成为我国支柱产业,但是在汽车产业不断发展的同时,也消 耗了大量的能源、资