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畢業(yè)論文（設(shè)計）
題目名稱： 新型節(jié)能車結(jié)構(gòu)設(shè)計
所在學(xué)院：
機械工程學(xué)院
專業(yè)（班級）：
機械設(shè)計制造及其自動化英語5班
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
評閱人：
院 長 ：
新型節(jié)能車結(jié)構(gòu)設(shè)計
總計：畢業(yè)論文：
摘要
本次課程設(shè)計圍繞這節(jié)能為目的展開，眾所周知，能源的消耗已經(jīng)成為當(dāng)今社會最頭疼的問題之一，并且石油能源又是一種不可再生的能源之一，石油的保有量對國家的戰(zhàn)略意義有著不可磨滅的影響。
這篇論文以“Honda節(jié)能競賽大賽”為背景，制作出適合比賽，并達(dá)到節(jié)油的目的的車。以“挑戰(zhàn)一升、環(huán)保一生”的主題，其目的是為了提升大學(xué)生對節(jié)能和環(huán)保的意識，并在比賽過程中學(xué)習(xí)到汽車節(jié)能技術(shù)，并作出創(chuàng)新，用自己的力量對環(huán)境做出貢獻(xiàn)。在我們設(shè)計車的過程中，先用solidworks軟件對車輛做出整體設(shè)計，并用CAD對零件繪圖加工，通過simulation做受力分析，同時使用procal、ecocal等電子然后噴射裝置對發(fā)動機的燃油噴射量、點火角等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并設(shè)計最合理的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)，同時對發(fā)動機內(nèi)部進(jìn)行改造，切除不需要的部分，使車身質(zhì)量盡可能輕。最后制作一個外置離合器，以達(dá)到滑行使更節(jié)油的目的。
關(guān)鍵詞：Honda、節(jié)能車、發(fā)動機、離合器、益科電子燃油噴射裝置
ABSTACT
The design of this course is centered around this purpose of energy conservation. As we all know, the consumption of energy has become one of the most troublesome problems in today’s society, and petroleum energy is also one of the non-renewable energy sources. The strategic importance of petroleum’s possession to the country Has an indelible influence.
This paper uses the "Honda Energy Contest Competition" as a background to create a car that is suitable for racing and achieves fuel-saving goals. The theme of "Challenge one litre, environmental protection for a lifetime" aims to promote college students' awareness of energy conservation and environmental protection, learn the energy-saving technologies of automobiles during the competition, and make innovations to contribute to the environment with their own strength. In the process of designing the vehicle, we first used solidworks software to make an overall design of the vehicle, and used CAD to draw the parts, perform force analysis through simulation, and use procal, ecocal, and other electronic injection devices to inject fuel to the engine. The ignition angle and other parameters are adjusted, and the most reasonable steering structure is designed. At the same time, the interior of the engine is modified to remove unnecessary parts so as to make the body mass as light as possible. Finally, an external clutch is made to achieve the purpose of achieving greater fuel economy.
Keyword：Honda、Energy saving vehicle、engine、clutch、EcoEFI
53
目錄
摘要 I
ABSTACT II
1緒論 1
1.1國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.2相關(guān)賽事介紹 1
1.3總體設(shè)計方案 1
2電噴系統(tǒng)設(shè)計 2
2.1電噴系統(tǒng)簡介 2
2.2電噴系統(tǒng)安裝步驟 3
2.3 ECU線束安裝 4
2.4曲軸位置傳感器 4
2.5 CDI點火系統(tǒng) 5
2.6 ProCAL發(fā)動機電噴系統(tǒng)軟件的標(biāo)定和調(diào)試 6
2.7發(fā)動機壓縮比改造 10
3傳動系統(tǒng)設(shè)計 11
3.1常規(guī)傳動分析 11
3.2離合器支撐部件設(shè)計 12
3.3傳動比設(shè)計 16
3.4離合器控制機構(gòu)設(shè)計 20
4車架設(shè)計 23
4.1車架材料選擇 23
4.2車架尺寸設(shè)計 23
5操作系統(tǒng)設(shè)計 25
5.1轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計 25
5.2轉(zhuǎn)向手把設(shè)計 25
5.3操縱按鈕設(shè)計 25
5.4油門離合混控機構(gòu)設(shè)計 26
6 試車效果分析 26
6.1 離合效果 26
6.2 電子燃油噴射裝置效果分析 26
6.3剎車效果分析 27
6.4油耗分析 27
參考文獻(xiàn) 28
附錄1. 30
附錄A 后軸有限元分析 30
附錄B 后軸圖紙（舊） 30
附錄C 發(fā)動機外觀圖紙 30
附錄D 后軸圖紙（新） 30
外文文獻(xiàn)翻譯 31
致謝 37
新型節(jié)能車結(jié)構(gòu)設(shè)計
1 緒論
1.1國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
國家相關(guān)部門于2016年公布的《綠色能源車輛展望》一文中曾提出，延續(xù)到2020年之前汽油發(fā)動機的平均油耗需要下降到6.9L / 100KM，并且在2020年之前更需減至5L / 100KM。國外的汽車節(jié)能性能相對于國內(nèi)還是處于領(lǐng)先，國內(nèi)需要先向國外學(xué)習(xí)最新的技術(shù)，并在其中尋找突破，得到創(chuàng)新。
目前國際的汽車最新形式，混合動力汽車是國內(nèi)外汽車生產(chǎn)廠家競爭最為激烈的項目，同時國內(nèi)要求在20年內(nèi)完全使用電動汽車代替?zhèn)鹘y(tǒng)的汽油車，就目前的發(fā)展形式而言，中國很有希望，也很有決心做到這一點。
1.2相關(guān)賽事介紹
截止目前，Honda節(jié)能技巧大賽在中國已經(jīng)成功舉辦11次了，起初有本田公司創(chuàng)始人本田一郎先生舉辦，目的是為全球的大氣變暖做出貢獻(xiàn)。在日本舉辦時每年都會有五百多支隊伍參賽。直到2007年首次在中國舉辦，每年也會超過兩百支隊伍加入到其中，同時每年的成績都會有可人的突破。比賽的動力是由本田公司提供一個WH-125CC的發(fā)動機，每支參賽隊伍通過自己的設(shè)計車身、車架、轉(zhuǎn)向等結(jié)構(gòu)達(dá)到最佳的節(jié)能效果。
WH125-6發(fā)動機，是現(xiàn)如今國內(nèi)外摩托車發(fā)動機的典型代表，它的內(nèi)部有兩個離合器，五檔變速箱。如今許多發(fā)動機都與其原理相同。眾所周知，石油是不可再生的能源，現(xiàn)在汽車的能源絕大部分依然是使用汽油，所以節(jié)能將是未來各國重大的課題。
1.3總體設(shè)計方案
1.1
1.2
1.3
1.
1.1.
1.2.
1.3.
1.3.1發(fā)動機改造
1) 不破壞發(fā)動機潤滑系統(tǒng)的條件下，對發(fā)動機進(jìn)行最深度的輕量化；
2) 參考最經(jīng)濟轉(zhuǎn)速的前提下，保留一個檔位駕駛；
3) 在確?；钊敳抗ぷ鞑慌c氣缸蓋相干涉，增強發(fā)動機做功功率，減少能源損耗；
4) 發(fā)動機內(nèi)部工作模式由化油器更改為EFI模式；
5) EFI的油量單位時間的供給量、隨著曲軸位置信號變化的打火角度、發(fā)動機啟動時的打火角度、發(fā)動機待機時的油量損耗指標(biāo)、待機及不同時間段的的數(shù)據(jù)調(diào)整；
6）設(shè)計臺架，對傳動系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行計算校核。
1.3.2傳動系統(tǒng)設(shè)計
1) 實現(xiàn)車子非發(fā)動機提供動力時的狀態(tài)中由于發(fā)動機做負(fù)功，增設(shè)發(fā)動機與驅(qū)動輪的動力分割裝置
2) 發(fā)動機與驅(qū)動輪的動力分割裝置的非工作區(qū)間段距離設(shè)計
3) 加大后軸直徑，提高抗沖擊能力，增加花鍵的設(shè)計；
4) 設(shè)計齒輪齒條機構(gòu)幫助撥叉控制外置離合器的脫開和嚙合。
1.3.3車架設(shè)計
1) 車架的材料成本是考慮的主要因素之一，在保證強度和剛度的同時還需要考慮價格因素；
2) ，車架的尺寸大小在滿足放置發(fā)動機、駕駛員乘坐、操作性、空間布局等因素的前提下盡可能?。?
3) 車架的整體結(jié)構(gòu)也需要考慮，在盡可能減少用料的同時，保證車架的整體強度；
4) 在必要的位置加裝減震系統(tǒng)，保證車架整體的穩(wěn)定性。
1.3.4操作系統(tǒng)設(shè)計
1） 駕駛員操作的方便性、安全性、可靠性是首先需要考慮的；
2） 剎車系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能夠提高必要的減速效果，設(shè)計兩套剎車系統(tǒng)，緊急情況保證車手安全的和駕駛過程中盡可能少減少動能的特殊剎車系統(tǒng)；
3） 離合、油門統(tǒng)一操作控制系統(tǒng)；
4） 方向控制機構(gòu)方案、轉(zhuǎn)向操作機構(gòu)設(shè)計、四連桿轉(zhuǎn)向機構(gòu)設(shè)計。
2 EFI系統(tǒng)設(shè)計
1
2.1 EFI系統(tǒng)概述
EFI系統(tǒng)是被使用在由于賽事而進(jìn)行改造的燃油發(fā)動機，為了更好的滿足對燃油噴射系統(tǒng)的改進(jìn)，不需要做大幅度的調(diào)整，可以通過人為改進(jìn)電噴系統(tǒng)的靈敏度以及對點火裝置的位置修正或者對其化油器輸送燃油的效率就行提高便可以完成這一設(shè)計。對于小排量的汽油驅(qū)動汽車，通過駐車怠速數(shù)據(jù)的檢測，便可以通過優(yōu)化軟件，將之前默認(rèn)的數(shù)據(jù)微小的調(diào)整，以便更好的提高電噴系統(tǒng)的工作效率。另外，供油系統(tǒng)應(yīng)處于工作表面溫度較低的位置，目的是保證能夠正常持續(xù)穩(wěn)定的輸送汽油。
本系統(tǒng)具有以下特性：
1）可以根據(jù)個人使用習(xí)慣自行改變運行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
2）比傳統(tǒng)更良好的點燃汽油混合氣體
3）駐車時停止燃油輸送
4）由于精確的點火檢測，可以提高發(fā)動機工作性能
5）可以根據(jù)車自身的運行數(shù)據(jù)狀況自行調(diào)整基礎(chǔ)參數(shù)
6）在冬天可以照常啟動，不存在啟動困難
7）控制系統(tǒng)控制噴油量
配件：
1） 接線若干，用于連接控制系統(tǒng)，傳感器以及發(fā)動機執(zhí)行器的連接。
2） 燃油控制器，目的是控制燃油以一定的量輸送到發(fā)送機缸體腔內(nèi)，然后高效率運行。
3） 各個傳感器及相關(guān)部件，包括節(jié)氣門口的溫度檢測，壓強檢測，排放物濃度，燃油不充分燃燒濃度等。
4） 改造后的燃油部分配件，包括節(jié)氣門控制器，氣門頂柱，彈簧等。
5） 汽油凈化裝置，包括沉淀微小殘渣與排氣二次利用裝置。
6） 發(fā)動機主軸轉(zhuǎn)速傳感器，目的是判斷當(dāng)前的發(fā)動機工作狀況。
2.2電噴系統(tǒng)安裝步驟
1)安裝新設(shè)計的霧化器配件
2)安裝相關(guān)傳感器，包括溫度，壓力，排放物濃度等傳感
3)安裝新設(shè)計的燃油供給系統(tǒng)
4）安裝燃油控制系統(tǒng)
5）安裝火花塞等點火系統(tǒng)，包括電啟動與機械啟動
6）安裝升壓模塊
7）將所有油管和線路分別進(jìn)行分類布置，線路之間互不干涉
8）接入整車保險模塊
9）將市面常見的12v鉛酸車用電池進(jìn)入整車總電源，負(fù)極搭鐵，正極接升壓模塊
10）開啟鑰匙鎖，檢測電路系統(tǒng)是否無故障
11）進(jìn)行電啟動點火測試，如果沒有油路問題則證明安裝完成，如有問題，則立馬關(guān)閉鑰匙開關(guān)，同時切斷電路系統(tǒng)總電源
2.3 ECU線束安裝
圖2.3.1
表2.3.1
2.4曲軸位置傳感器
CKP——曲軸位置傳感器
曲軸位置傳感器能夠幫助測量裝置在曲軸旋轉(zhuǎn)時記錄下每個做功沖程的氣缸運行數(shù)據(jù)，包括曲軸正常工作時的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而可以將檢測信號傳輸?shù)诫娐房刂葡到y(tǒng)及時對運行狀況進(jìn)行調(diào)整，使發(fā)動機始終能夠在控制系統(tǒng)的作用下保持高效率運行。
電噴系統(tǒng)可以檢測到多種信號：
對本設(shè)計的點火系統(tǒng)，需要相關(guān)傳感器檢測出脈沖信號，具體如下：
2.5 CDI點火系統(tǒng)
CDI——電容式點火系統(tǒng)
相比較傳統(tǒng)的定圈式點火系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)動機工作時，點火系統(tǒng)會按提前設(shè)定好的工作參數(shù)進(jìn)行工作，本設(shè)計的點火系統(tǒng)是動圈式感應(yīng)信號觸發(fā)脈沖信號，相比較與傳統(tǒng)的點火系統(tǒng)，新設(shè)計的特點是能夠準(zhǔn)確精確提供點火時間，因此點火脈沖是與曲軸旋轉(zhuǎn)的角度是相互重合的，通過曲軸的旋轉(zhuǎn)提供及時的工作信號。實際工作時，只需要將點火系統(tǒng)的接線與曲軸位置傳感器接線接在一起。
圖2.5.1
2.6 ProCAL發(fā)動機電噴系統(tǒng)軟件的標(biāo)定和調(diào)試
1) 簡介
啟動電噴系統(tǒng)軟件，在電腦USB口接入檢測總線，則看到的界面為當(dāng)下發(fā)動機的運行工況數(shù)據(jù)，為了讀數(shù)和比較起來的直觀特性，我們將看到的數(shù)據(jù)顯示和調(diào)配到我們常見的汽車內(nèi)駕駛艙儀表盤顯示汽車運行數(shù)據(jù)的效果是一樣的，紅色的指針，綠色的數(shù)據(jù)顯示，一個界面可以檢測到9個運行工況數(shù)據(jù)。
圖2.6.1
2) 使用ProCAL軟件
① 打開檢測完后的文件
S系列文件：這是可以在特定手機端運行的文件；
A系列文件：這是集所有發(fā)動機運行數(shù)據(jù)于一體的，只有相關(guān)軟件才可以讀取的文件；
C系列文件：這是自定義數(shù)據(jù)文件，可以根據(jù)用戶個人習(xí)慣進(jìn)行調(diào)整的數(shù)據(jù)文件。
圖2.6.2
② 聯(lián)機前通信配置
點擊通信設(shè)置目錄，可以找到相關(guān)設(shè)置按鈕，點擊進(jìn)行確認(rèn)，具體如下圖：
圖2.6.3
③ 選擇數(shù)據(jù)傳輸方式
所有可以使用的模式如下圖，由于USB3.0可以串行通信，可以快速傳送數(shù)據(jù)，因此這里選擇此種數(shù)據(jù)傳輸方式。
圖2.6.4
④ 連接發(fā)動機與測試軟件
通過正確的連接燃油控制系統(tǒng)與測試軟件，實時檢測顯示器檢測到的數(shù)據(jù)。務(wù)必注意異常數(shù)據(jù)。
⑤ 建立通信
通訊連接完成過后，軟件將會將需要改變的數(shù)據(jù)和電子控制單元當(dāng)中的存檔的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，其工作原理是將電子控制單元中已經(jīng)有的數(shù)據(jù)上傳至計算機中，將計算機中已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若是兩組數(shù)據(jù)不一致，將會有警告窗口出現(xiàn)，這時，可以根據(jù)自己的實際需求將電子控制單元中的數(shù)據(jù)保存為新的數(shù)據(jù)。
圖2.6.5
若是在軟件中的數(shù)據(jù)和電子控制單元中的數(shù)據(jù)是一致的話，系統(tǒng)將會自動運行，并將數(shù)據(jù)保存。
圖2.6.6
1) data的錄制和回放
① 數(shù)據(jù)的錄入
在軟件的菜單中，進(jìn)入Start Measuring界面后，選擇Run，將其目錄展現(xiàn)出來后選擇Start Recording，系統(tǒng)將會開始將數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入，便于記錄和查看。
圖2.6.7
② 停止錄制數(shù)據(jù)
同樣的在軟件的菜單中，進(jìn)入Start Measuring界面后，選擇Run，將其目錄展現(xiàn)出來后選擇Stop Measuring，系統(tǒng)會停止數(shù)據(jù)的錄入。
系統(tǒng)在運行的時候采用的是時間軸和變量采集的方式，也就是隨時間的改變，參數(shù)也會隨著改變，所呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)可以保存為三種格式，分別是syn、20ms、100ms，之后將數(shù)據(jù)保存在需要的文件中即可。
③ 數(shù)據(jù)回放分析
在數(shù)據(jù)的錄入完成之后，可以將錄入的數(shù)據(jù)進(jìn)行播放，在軟件的菜單中，進(jìn)入Start Measuring界面后，選擇Run，將其目錄展現(xiàn)出來后選擇Play，系統(tǒng)將會播放之前保存過的數(shù)據(jù)，便于記錄和查看。
圖2.6.1
如圖2.6.1為設(shè)計的電子燃油噴射裝置的臺架
2.7發(fā)動機壓縮比改造
壓縮比作為內(nèi)燃機發(fā)動機的一個關(guān)鍵性工作指標(biāo)，影響著缸筒使用壽命，發(fā)動機熱效率，如果發(fā)動機壓縮比過低，則會造成燃油不能夠充分燃燒，造成能量轉(zhuǎn)化能力較差，直接體現(xiàn)就是裝有該發(fā)動機的機車實際經(jīng)濟性和實用性較差。如果壓縮比過大，則需要渦輪增壓技術(shù)滿足這一條件，相對來說，會增加額外的配套設(shè)施的成本，對于使用經(jīng)濟性有待考量。
另外，作為發(fā)動機的工作燃料，汽油由于存在辛烷這個特殊的化學(xué)成分，會影響汽油在發(fā)動機曲軸在做工時活塞在腔內(nèi)的震動，從常規(guī)經(jīng)驗來看應(yīng)當(dāng)使用辛烷含量越多的燃油。
下面為常見標(biāo)號的汽油標(biāo)號與對應(yīng)的壓縮比：
表2.7
由表可知，我們在使用中應(yīng)該使用93#號以上的汽油，減少對發(fā)動機的損傷。
而我們使用的WH125-6發(fā)動機相關(guān)的參數(shù)如圖2.7所示：
圖2.7
由壓縮比可知，當(dāng)氣缸內(nèi)的活塞從下止點運行到上止點時，缸筒內(nèi)的汽油混合氣的體積為：
即
最后為了在原來設(shè)計的基礎(chǔ)上提高缸筒的經(jīng)濟性和合理性性，我們用加工中心的工藝對缸筒就行適當(dāng)改進(jìn)，包括去掉多余的，增加需要加強缸筒強度需要加強的地方。
這樣最終的壓縮比為：9.46
最終缸徑：
3 傳動系統(tǒng)設(shè)計
2
3.1常規(guī)傳動分析
圖3.1.1
圖3.1.2
通過對發(fā)動機內(nèi)部進(jìn)行了改裝，首先將腳踏式打火的啟動部件拆除，啟動電機不變，并將檔位齒輪處的圓柱形凸輪、除二檔的齒輪外其他齒輪、手動離合器摩擦片摘除，同時用焊接的方式將手動離合器中的軸和手動離合器外部連接，達(dá)到動力傳送的目的。
3.2離合器支撐部件設(shè)計
1
2
3
3.1
3.2
1
2
3
3.1
3.2
1.4
1.5
2.
3.
3.1.
3.2.
3.2.1后軸設(shè)計
圖3.2.3
1) 軸距與徑向尺寸查手冊和計算后分別選取21和10：安裝具有自定心作用的滾動軸承；
2) 21~矩形多路鍵槽：作為從動鏈輪與軸之間的動力傳輸，增設(shè)連接法蘭使用矩形多路鍵槽，便于鏈輪軸向快速定位；
3) 軸距與徑向尺寸查手冊和計算后分別選取10和15：輪轂法蘭體承重潤滑結(jié)構(gòu)；
4) 軸距與徑向尺寸查手冊和計算后分別選取60和16
5) 軸距與徑向尺寸查手冊和計算后分別選取10和15：輪轂法蘭體承重潤滑結(jié)構(gòu)；
6) 右側(cè)矩形多路鍵槽：外部使用的發(fā)動機與鏈輪動力分割裝置；
7) 長度21直徑10：安裝具有自定心作用的滾動軸承
3.2.2軸承選擇
61902軸承（輪轂法蘭體承重潤滑結(jié)構(gòu)）：
軸承的選取依據(jù)尺寸要求和所處環(huán)境，首先，這是連接在車輪法蘭盤上，能夠與大氣相接觸，轉(zhuǎn)速不高，根據(jù)防灰等級與加工后有無加設(shè)降低其摩擦系數(shù)的油狀液體來分有以下幾類：
1) 裸露式軸承：裸露式軸承被廣泛應(yīng)用在較為潔凈的場所，不需加設(shè)潤滑；
2) 一級噪音型軸承：一側(cè)帶有防塵蓋，沒有油脂；
圖3.2.4
3) 二級噪音型軸承：有防塵蓋，有油脂；
4) 二級噪音-有護蓋型軸承：有橡膠材質(zhì)防塵蓋，有油脂；
5) 具有止動作用型軸承：軸承的外側(cè)面設(shè)有制動機構(gòu)。
l KP000立式調(diào)心球軸承軸承座
圖3.2.5
3.2.3鋸齒形牙嵌式離合器設(shè)計
1) 牙嵌式離合器的分類：
圖3.2.6
2) 選擇發(fā)動機動力分割離合器
鋸齒離合器大都時成套使用，需要咬合時具有所需指定的傳遞精度及一定的扭矩要求，兩側(cè)離合工作在同一根鋼材棒料上，牙型共軛，齒形嚙合角度相同。
優(yōu)點是：具有極強的吸合能力，在由于排斥力的作用下，反作用力帶來切向扭矩，在鋸齒上的所設(shè)斜面互相摩擦，由于斥力，離合沿著軸向分開。
動力分離裝置的大致安裝結(jié)構(gòu)見圖3.2.3.1，利用慢絲電火花機床加工出帶有花鍵的法蘭盤與離合器電焊成型。
離合器參數(shù)：
牙型角：60度
齒數(shù)：18個
花鍵槽：14x11x 3
圖3.2.7
圖3.2.8
裝配方式如圖3.2.3.2所示，離合器上方防止盤式制動器，并使用六個M5的高強度螺釘進(jìn)行連接，最后連接在花鼓上方。
3.3傳動比設(shè)計
3.3
4
4.1
4.2
4.3
3.3.
3.3.1原裝傳動比
表3.2.4.1
更利于比賽成績的平均速度需要控制在二十五邁左右，根據(jù)經(jīng)驗滑行的啟動速度設(shè)定為二十五邁，以及加速啟動速度需要控制在十五邁，和發(fā)動機最經(jīng)濟的轉(zhuǎn)速區(qū)間的控制，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，發(fā)動機二檔時的參數(shù)：
表3.2.4.2
在為改裝原廠發(fā)動機變速箱時，根據(jù)多次實際測試，我們的發(fā)動機在二擋情況下會有一個最經(jīng)濟的轉(zhuǎn)速值，因此我們采用二檔傳動。并且當(dāng)汽車在起步時需要較大的發(fā)動機扭矩，所以二檔可以滿足需求。
3.3.2主鏈輪選擇
發(fā)動機原裝鏈輪為十四個齒，八號A型，加裝超越離合器，特性如下：
其工作原理和機械中的滑行輪類似。
圖3.3.2.1
降低油耗，減少有害氣體的排放。 可以防止出現(xiàn)爆缸事故，提高安全指數(shù)。當(dāng)車體發(fā)動機無法啟動或者需要推動時，可以節(jié)省力氣。 不僅如此，還能使摩托車低速氣動，快速離合，減小阻力，加速度高。
3.2.3從動鏈輪選擇
圖3.3.1
3.4離合器控制機構(gòu)設(shè)計
3.5撥叉的設(shè)計
圖3.4.1
撥叉是利用線切割機對2.5mm鋼板進(jìn)行切割，然后采用焊接的方式焊接而成。
3.5.1方案一：設(shè)計結(jié)構(gòu)——齒條齒輪
圖3.5.1.1
如圖3.5.1.1所示，剎車器上安裝動力脫開裝置，再將剎車片固定在法蘭上，并在鋼軸上套入另一側(cè)的脫開離合器，脫開離合器上有焊接的法蘭盤，通過自制的撥叉撥動，撥叉和脫開離合器的法蘭盤為點接觸，嚙合是靠脫開離合器外側(cè)的強力磁鐵，齒條與齒輪作為動力傳遞，通過齒輪上同軸配置的定滑輪，在操控桿上通過推拉式快速夾具進(jìn)行控制，與花鍵軸外側(cè)的另一個強力磁鐵互斥產(chǎn)生的強大斥力從而嚙合，如此可以減少摩擦，達(dá)到省油的目的。如圖3.5.1.2：
圖3.5.1.2 3.5.2方案二：設(shè)計結(jié)構(gòu)——氣動離合裝置
原理和方案一相似，只不過其控制元件采用電磁閥，而執(zhí)行元件換成了氣動雙聯(lián)氣缸，如圖3.5.2.1
圖 3.5.1.1
其氣路結(jié)構(gòu)如圖3.5.1.2，采用二位五通閥去控制氣缸，AB口接氣缸，M口接氣源，MS口連接消音器。
圖 3.5.1.2
具有直線運動的撥動機構(gòu)，我們使用了日本IKO微型滑軌，如圖3.4.2.4所示：
圖3.4.2.4
直線型齒輪和撥動機構(gòu)同樣通過焊接連接，這樣可以使撥叉只存在線性運動，并在把手上連接繞線輪帶動齒條即可使撥叉形成前后固定行程的往復(fù)運動。
圖3.4.2.5
如圖3.4.2.5所示，離合器實體圖，右上方的彈簧作為復(fù)位彈簧的效果，離合器右側(cè)的即是撥動機構(gòu)和直線型齒條。
4 車架設(shè)計
3
4.1車體結(jié)構(gòu)材料
車體結(jié)構(gòu)材料，鍍鋅方管是我們選用的關(guān)鍵材料，優(yōu)點在于價格低，焊接方便，最終用了4根做完整車，但是該材料的缺點顯而易見，首先是材料偏重，其次強度也并不符合要求，在車手上車后，車體明顯下垂。但是勉強可以達(dá)到實驗車的要求了。
在做成品車的時候，我們會選用鋁合金管作為車架材料，首先鋁合金材料比鍍鋅材料輕很多，其次強度也會提高很多。同時也存在缺點，在焊接的時候并不能使用常見的電焊，需要用氬弧焊焊接，同時焊接時間也比較長。
4.2車體結(jié)構(gòu)設(shè)計
第一次設(shè)計車架比其他參賽車輛稍長是因為，首先考慮進(jìn)氣歧管的加工原因?qū)е逻^長，導(dǎo)致發(fā)動機上方要預(yù)留的空間過大，并且座椅需要前移，同時我們的車手選擇了一位男生，相對于其他車隊選擇女生需要更多的空間。但是優(yōu)點是車體稍長轉(zhuǎn)向時更穩(wěn)阻力也會相對較小。車體的最大尺寸為長2360mm、寬725mm、高400mm。
圖4.2.1
圖4.2.2
圖4.2.3為發(fā)動機安裝結(jié)構(gòu)圖。
圖4.2.3
圖4.2.4為EFI、點火模塊、油泵電子開關(guān)、電子整流裝置。
圖4.2.4
5 人機交互設(shè)計
4
5.1四連桿機構(gòu)設(shè)計
車子在彎道行駛中，動力輪在跑道上可看作一個質(zhì)點，當(dāng)彎道的路徑變化時，轉(zhuǎn)向幾何圓心也會有差異，為保證兩個轉(zhuǎn)向輪都為純滾動狀態(tài)，如此才能提高轉(zhuǎn)向時效率。降低轉(zhuǎn)向輪在轉(zhuǎn)向時發(fā)生橫向滑行，如此才能增大發(fā)動機性能最大化利用。這是對理想狀態(tài)下的假設(shè)，但是實際情況下并非如此，甚至一些更高級的車輛也不能完全實現(xiàn)，只能盡量改變由于橫向摩擦帶來的阻力，通過數(shù)據(jù)分析軟件矩陣實驗室可以對轉(zhuǎn)向所需要的四桿機構(gòu)進(jìn)行建模，在加工能力的前提下，角度細(xì)化疊加，找出盡量貼合理論上數(shù)值的模型。找到能耗最小的值，設(shè)計出最完美的轉(zhuǎn)向四桿機構(gòu)。
5.1.1整體式轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)理論分析
在彎道行駛中，考慮到柔性輪胎側(cè)扁角，車輪不全是圍著后軸延長線上的點運行，而是圍著前軸和后軸之間內(nèi)側(cè)的一位置發(fā)生轉(zhuǎn)動。該點位置與前后輪的側(cè)扁角數(shù)值有聯(lián)系。由于導(dǎo)致側(cè)扁角的原因繁雜，且不易精確找出，導(dǎo)致全部猜想都是在不考慮車輪側(cè)扁角帶來的影響下分析兩軸的轉(zhuǎn)向問題。當(dāng)忽略側(cè)偏角影響時，方向輪軸線的延長線應(yīng)與后軸的延長線相交。
轉(zhuǎn)向梯形的作用是在汽車轉(zhuǎn)向時保證全部車輪繞同一個瞬時轉(zhuǎn)向中心行駛，使在不同圓周上運動的車輪，作無側(cè)滑的純滾動
（5-1）
假定外側(cè)輪變化角度α為子變量，而另一個隨著自變量變化的轉(zhuǎn)向角β可以稱為α的函數(shù)，即轉(zhuǎn)向艾克曼曲線
（5-2）
式中，M/L為轉(zhuǎn)向特性參數(shù)；M為兩轉(zhuǎn)向主銷的軸線延長線與地面交點之間的距離；L為汽車的軸距。
注意到，在實際轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)中，當(dāng)外側(cè)車輪實際轉(zhuǎn)角為α?xí)r，通過轉(zhuǎn)向梯形所能得到的內(nèi)測轉(zhuǎn)向輪實際轉(zhuǎn)角β如圖5.1.1。
圖5.1.1
圖5.1.1中梯形AEFB為汽車直線行駛時的位置，而AE1F1B則為外側(cè)車輪轉(zhuǎn)過α?xí)r的位置，內(nèi)測車輪相應(yīng)地轉(zhuǎn)過β0其中，γ0為轉(zhuǎn)向梯形的布置角，即汽車在直線行駛時轉(zhuǎn)角梯形臂與車輛縱向平面之間的夾角；稱γ0的余角90°-γ0為梯形底角；m為轉(zhuǎn)向形臂在水平面的投影長度，即轉(zhuǎn)向梯形的腰長；b為轉(zhuǎn)向橫拉桿長度。
為方便進(jìn)行分析計算，在圖5.1.1中連接E1B，同時過點E1作AB的垂線E1C。由此可知
(5-3)
(5-4)
(5-5)
由余弦定理有
(5-6)
又有(5-7)
整理5-7，得出由轉(zhuǎn)向梯形決定的實際內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)角β的表達(dá)式
(5-8)
將式5-4~5-6代入5-8，即可計算出由轉(zhuǎn)向梯形決定的實際內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)角β的具體公式為
(5-9)
仔細(xì)觀察（5-9），注意到當(dāng)汽車前輪距M一定時，實際內(nèi)測轉(zhuǎn)角β主要與梯形臂長度m及轉(zhuǎn)向梯形布置角γ0有關(guān)。所以，在設(shè)計時一般可選取梯形臂長度m及轉(zhuǎn)向梯形布置角γ0這兩個參數(shù)作為設(shè)計變量進(jìn)行優(yōu)化。
5.1.2整體式轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)優(yōu)化分析
5.1.2.1設(shè)計變量
設(shè)計變量為
由于轉(zhuǎn)向梯形在機構(gòu)學(xué)中實質(zhì)上是一個雙搖臂四連桿機構(gòu)，在運動時，必須考慮傳動角的變化。由機械原理可知，一般要求θ≥40°，所以在轉(zhuǎn)向梯形優(yōu)化時，最小傳動角必須作為一個硬性的約束條件。
4
5
5.1
5.2
5
6
6.1
5.2方向盤設(shè)計
5.3
轉(zhuǎn)向機構(gòu)大體有以下結(jié)構(gòu)：方向盤式、握把式。
方向盤式的轉(zhuǎn)向裝置對駕駛室的空間要求高，需要仿照方程式賽車脫開式才能使車手上下車，但是在需要用到線式傳輸信號控制點火計時等功能，不易分離，所以我們選擇握把式，占用空間小，可操控性強。
握把上的控制原理：
左控制端：剎車、點火按鍵
右控制端：油門及離合、滅火按鍵
為保護車手安全，在設(shè)計剎車系統(tǒng)時，設(shè)計兩種剎車方案，一套是在行駛時，為提供必要的減速，但不使車輛完全失去動力的特殊剎車體統(tǒng)，第二套為駐車制動或緊急制動系統(tǒng)，可以在緊急情況下抱死車胎。
5.3操縱按鈕設(shè)計
在行駛過程中，使駕駛員可以輕松控制車輛的啟停，在設(shè)計的時候設(shè)計了兩個開關(guān)，分別控制點火和熄火，因為發(fā)動機啟動時是使用起動電機帶動，并不需要很高的轉(zhuǎn)速，可以將發(fā)動機自帶的啟動繼電器拆除，只需要使用一個自動回位的開關(guān)控制點火即可，點火開關(guān)和熄火開關(guān)的分別控制可以令車手的可操作性更強。
5.4油門離合混控機構(gòu)設(shè)計
為了使駕駛員更方便的操控車輛，我們設(shè)計一個可同時控制離合器嚙合和發(fā)動機加油的控制握把，當(dāng)車輛要停車時，驅(qū)動輪又可以和發(fā)動機曲軸斷開聯(lián)系，這樣可以讓駕駛員操作更簡單，在滑行過程中又可以除去發(fā)動機內(nèi)部的阻尼。
外置離合器的控制是通過拉線使卷盤旋轉(zhuǎn)，撥叉內(nèi)側(cè)頂在外置離合器外側(cè)法蘭盤上，同時齒條和撥叉上端連接通過把手拉線，控制卷盤下部的齒輪旋轉(zhuǎn)，達(dá)到控制離合嚙合脫開，并根據(jù)進(jìn)氣量的多少控制節(jié)氣門的開度，這兩者可以通過同一根鋼絲拉線進(jìn)行控制，通過一個微型滑塊將二者連接至一起，最后連接上駕駛者的把手上，進(jìn)行控制。如圖5.4.1所示：
圖5.4.1
6 試車效果分析
6.1 離合效果
離合器閉合快捷，在分離的時候不干涉車輪的運行，車架的強度達(dá)到設(shè)計要求，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不同和離合器在開合時產(chǎn)生的相反方向的力會影響離合器的正常工作。
6.2 電子燃油噴射裝置效果分析
本次實驗過程中，電子燃油噴射裝置由于可以在很小的轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍內(nèi)調(diào)整空氣和燃油的比值，可以做到在發(fā)動機每次做工燃燒時，油氣混合物被充分消耗，達(dá)到排放的標(biāo)準(zhǔn)，同時由于完全燃燒，排氣管尾氣不會冒出藍(lán)色煙霧（燃燒不完全帶來的副作用）以及噪聲，在車輛無負(fù)載的時候，因為電子燃油噴射裝置的實時控制性，導(dǎo)致加速響應(yīng)效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過化油器，圍繞這個特點，可以更好的控制車輛的加速。
6.3剎車效果分析
因為在車輛的末尾，沒有形成閉合空間，在車輛的尾端部分造成了超靜定現(xiàn)象，從而引起了制動盤的震動，在車輛前進(jìn)的過程中，由于制動盤和卡鉗之間出現(xiàn)碰撞和摩擦，使得前進(jìn)的動能和慣性在此處被消耗，本次實驗雖然制動并不如人意，但在未來的實驗中會對車架進(jìn)行改良，避免出現(xiàn)以上問題。
6.4油耗分析
本實驗車輛實驗場所選擇在大連大學(xué)的運動場，場中擁有標(biāo)準(zhǔn)的400米塑膠環(huán)形跑道，并設(shè)定10公里的測試?yán)锍?，再?jīng)過了10公里的運行之后，根據(jù)電子燃油噴射裝置的反饋，以及從實際油箱上測量來看，一共消耗了93號汽油共98毫升，計算為比賽成績的話，可以達(dá)到102.5公里每升，雖然較于前次實驗中的化油器和雙火花塞的改造，成績有所下降，但那是因為，電子燃油噴射裝置的調(diào)節(jié)僅僅在實驗臺上完成，實際的著車效果并沒有如實驗臺上那樣表現(xiàn)出來，實際著車中有各種各樣的影響因素，在之后的調(diào)教中，會更著重于實際著車調(diào)試。
7 結(jié)論
本次設(shè)計的主要內(nèi)容是，設(shè)計空間桁架式車架，盡可能減輕車身重量，并對發(fā)動機內(nèi)部改造，最終目的都以節(jié)能為目標(biāo)。在設(shè)計階段我們通過CAD、SolidWorks等制圖軟件對車子的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，并且在制作階段親手制作，最后的試車階段也不斷調(diào)試參數(shù)。
我們的這次設(shè)計主要有一下幾點內(nèi)容：
1）車身的輕量化
2）發(fā)動機內(nèi)部改造
3）化油器改電噴
4）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計
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附錄1：外文翻譯
未來汽車——汽車工程師合作以提高節(jié)能技術(shù)
2006年十月一號-戴姆勒-克萊斯勒、通用汽車和寶馬的機械和電氣工程師合作研制出了一種在車輛停止時讓內(nèi)燃機停止工作的混合動力車輛技術(shù)。 同時，工程師們正努力用便宜的材料取代燃料電池中的鉑,這將導(dǎo)致氫能汽車的出現(xiàn)成為可能。
AUBURN HILLS, Mich.說混合動力的高消費讓普通民眾遠(yuǎn)離了綠色生活,并且一份最新的Edmonds.com研究結(jié)果表明由汽油消費結(jié)合抵值稅一起，只需要三年就能達(dá)到收支平衡。
現(xiàn)在出現(xiàn)的一種最新的混合動力將使用這時間變得更少。這是戴姆勒-克萊斯勒、通用汽車和寶馬汽車公司相互合作的結(jié)果，工程師們相互合作創(chuàng)造出了未來汽車。
由于汽油價格的持續(xù)上升，這將給如何制造耗油少的汽車巨大的壓力。
“我們正在研制的混合動力系統(tǒng)能夠適用于我們所擁有的任何一輛車”，戴姆勒-克萊斯勒分部的混合動力系統(tǒng)的項目總工程師Glenn Denomme在密歇根Auburn 山告訴DBIS。
和傳統(tǒng)SUV相比，它不僅可以提高性能，在燃油經(jīng)濟性上也提高了20％，Denomme說，“你還可以繼續(xù)拖著您的貨物，但是這并不會讓您對環(huán)境造成損害?！?
今天的混合動力只能用在這跌跌撞撞的交通上，未來的混合動力系統(tǒng)將會給你更好的燃油經(jīng)濟性，不僅是在城市里，同樣也在高速公路上。當(dāng)新的混合動力系統(tǒng)停止工作，先進(jìn)的系統(tǒng)讓內(nèi)燃機也同時停止來節(jié)約燃料。當(dāng)車子重新啟動，儲存的電源作為發(fā)動機的補充動力。
當(dāng)為了讓汽車獲得更高的速度時，從發(fā)動機和電動馬達(dá)所獲得的電力將會按照指定的路線傳遞到輪子上以獲得更大的加速度。
這項新技術(shù)并不僅僅止于此!燃料電池汽車可以稱得上是百分百的電器。
“這項技術(shù)的工作原理就是通過氫氣和氧氣相互反應(yīng)，最終生成水，同時能夠產(chǎn)生電”，戴姆勒克萊斯勒的燃料電池車及技術(shù)先進(jìn)汽車工程師Doanh Tran說。
氫氣可以通過任何含有氫元素分子的材料制造出來，而且通過汽車排氣管派出的除了水蒸氣沒有任何其他的污染物。
現(xiàn)在，鉑作為燃料電池的組成部分，是一種非常昂貴的材料。但是材料工程師的主要任務(wù)就是尋找新的可替代金屬。同時對于行駛歷程來說，一加侖的汽油只能走56公里，而一點點的鉑就能夠做到。
根據(jù)計劃，這種燃料電池車在2012年前不會出售而出現(xiàn)在市場上，但是新戴姆勒-克萊斯勒的混合動力汽車將會在2008年進(jìn)入市場，預(yù)計它的售價將高于傳統(tǒng)的汽車，但是至于具體的價格至今還沒有決定。
背景：德國和美國的財團寶馬,戴姆勒-克萊斯勒和通用汽車公司正在開發(fā)一種新型的可應(yīng)用于汽車，卡車和SUV等廣泛車型的雙?；旌蟿恿ο到y(tǒng)，從2007年秋季到2008年的雪佛蘭，目前的混合動力汽車能很好完成市區(qū)走走停停的行車駕駛方式，但是在告訴公路上卻不能得到好的里程數(shù)。最新的混合動力版本在城市和告訴公路之間的方式駕駛能夠獲得多于傳統(tǒng)形式車25％的里程數(shù)。
優(yōu)點：對于在城市和告訴公路上行駛，目前的混合動力引擎系統(tǒng)都有一個單一的運行模式，利用一套齒輪傳動將發(fā)動機的能量分到兩個系統(tǒng)-用它來驅(qū)動輪子或者給電池充電。像其他混合動力汽車，從汽油機和電動馬達(dá)獲得能量的雙重模式同時草哦沒那個制動上獲得能量可能會拋錨或者引擎不能啟動，這是電池可以在較低的速度下肚子維持汽車的行駛。這項新技術(shù)由于電動馬達(dá)的存在，使其在更好運作告訴行駛時有更大的提升，進(jìn)而提升汽油行駛里程。這種新雙重模式運行的元件使汽車車身變得更輕也更緊湊，使得它們他別適合減少總油耗。
電池基本組成：每當(dāng)物質(zhì)有一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式，比如在化學(xué)反應(yīng)中，一種形式的能量轉(zhuǎn)化成另一種能量。電池有兩個末端，稱為終端，一段帶負(fù)電荷，一端帶正電荷，電子聚集在負(fù)面終端，將這兩個終端用導(dǎo)線連接，電子將會從負(fù)端以最快的速度流到正端。連接電池開始電子的流動，突然變化的一系列的化學(xué)反應(yīng)將會產(chǎn)生更過的電子。
燃料電池如何工作：就像電池一樣，燃料電池是一種利用氫和氧化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)換成水的過程中產(chǎn)生電力的一種裝置。一塊電池在內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)用光時意味著它的最終死亡，但是在按了電池中，有一種化學(xué)物質(zhì)源源不斷的進(jìn)入其中，其產(chǎn)生的電壓產(chǎn)生的可用于電力燈光、電器產(chǎn)品,筆記本電腦,以及汽車和卡車。燃料電池是一種光，它比內(nèi)燃機還要有效率，而且不會產(chǎn)生任何廢氣排放，因而即使現(xiàn)在很昂貴也在繼續(xù)生產(chǎn)。
附錄2：外文原文
致 謝
時光飛逝，一晃眼四年時間如白駒過隙般一閃而過，四年里不僅在學(xué)校里學(xué)到了很多可以實際應(yīng)用的知識，這次的畢業(yè)設(shè)計，不僅僅是對大學(xué)四年里學(xué)到知識的檢測，更是對老師辛勤教育的回饋。
在這次畢業(yè)設(shè)計的制作過程中，我遇到了大大小小的問題，雖然克服難關(guān)的過程十分艱難但是我還是堅持了下來。首先要感謝的人是我的畢設(shè)老師，劉明科老師，他平時課務(wù)繁重，但還會在休息時間里抽空為我解答一些相關(guān)的知識，在老師的悉心指導(dǎo)下，順利的解決一個接一個的問題。其次要感謝我的同學(xué)，在制作車子的過程中，他們對我的幫助，在設(shè)計階段制圖的改動，制作階段幫助我制作，一點點的焊接，使用線切割，沒有他們的幫助可能也不會有落地試車的結(jié)果。最后我要感謝的是我自己，在我自己一次次想放棄的時候，都會有一個聲音讓我繼續(xù)堅持，感謝努力的自己。