新型节能车结构设计(含CAD图纸和三维SW三维)
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本科毕业论文(设计)开题报告论 文 题 目:新型节能车结构设计学 院 : 专 业 、 班 级 学 生 姓 名: 指导教师(职称):毕业论文(设计)开题报告要求开题报告既是规范本科生毕业论文工作的重要环节,又是完成高质量毕业论文(设计)的有效保证。为了使这项工作规范化和制度化,特制定本要求。一、选题依据1. 论文(设计)题目及研究领域;2. 论文(设计)工作的理论意义和应用价值;3. 目前研究的概况和发展趋势。二、论文(设计)研究的内容1.重点解决的问题;2. 拟开展研究的几个主要方面(论文写作大纲或设计思路);3. 本论文(设计)预期取得的成果。三、论文(设计)工作安排1. 拟采用的主要研究方法(技术路线或设计参数);2. 论文(设计)进度计划。四、文献查阅及文献综述学生应根据所在学院及指导教师的要求阅读一定量的文献资料,并在此基础上通过分析、研究、综合,形成文献综述。必要时应在调研、实验或实习的基础上递交相关的报告。综述或报告作为开题报告的一部分附在后面,要求思路清晰,文理通顺, 较全面地反映出本课题的研究背景或前期工作基础。五、其他要求1. 开题报告应在毕业论文(设计)工作开始后的前四周内完成;2. 开题报告必须经学院教学指导委员会审查通过;3. 开题报告不合格或没有做开题报告的学生,须重做或补做合格后,方能继续论文(设计)工作,否则不允许参加答辩;4. 开题报告通过后,原则上不允许更换论文题目或指导教师;5. 开题报告的内容,要求打印并装订成册(部分专业可根据需要手写在统一纸张上,但封面需按统一格式打印)。一、选题依据1. 论文(设计)题目新型节能车结构设计2. 研究领域WH125-6 发动机的改装与测试、车架结构和受力分析、离合和刹车设计3. 论文(设计)工作的理论意义和应用价值理论意义:(1) 在发动机电喷的基础上,在喷油嘴处加设了超声波雾化片,如果实验成功,能够很好的实现对燃油的充分雾化,提高了燃油效率。(2) 由于大多数的参赛车辆的油门调节都是通过油门拉线手动调节,人们在调节过程中存在速度抖动,输出轴速度衰减,由于惯性会导致驱动轮减速, 发动机做负功,如果在输出轴加装超越离合器,则发动机不做负功,但是由于驱动轮的速度超越了发动机的速度,发动机不做功,浪费燃油,通过电子伺服系统控制油门,能够保证很好的油门与速度的关联曲线,自动化控制,降低了车手操控的难度,同时,减少了耗油量。(3) 赛车在滑行时,碟刹片与车轴的相关配合精度要求很高,精度低了就会导致碟刹片摩擦到碟刹器,造成不必要的摩擦损失,加大碟刹器间距可以避免此现象发生,但由于手动刹车位移有限,又会出现刹车力不足,在遇到意外时,无法有效刹车,产生危险,通过加装动滑轮微型滑轨缩小手控刹车行程,可以降低配合精度,使此无摩擦,刹车有力。(4) 大多数赛车在滑行时使用了滑行轮、自行车飞轮、离合,其中,离合效果最好,使用的方法有电磁控制,手动控制,离心式控制。三者皆有缺陷, 电磁控制和手动控制在离合旋转时,拨叉给离合一个轴向力,这导致在旋转运动过程中,拨叉与离合发生摩擦,而离心式离合克服了这个问题,但同时离心式离合对速度要求苛刻,速度衰减,会产生脱开,速度增加,会迅速啮合,这导致赛车在行驶过程中,离合时脱开时啮合,有较大的冲击力,同时又耗费大量的燃油。我在磁悬浮轴承中产生了灵感,设计了一款磁悬浮式离合器,能够保证啮合迅速稳定,并且运转时无摩擦,加长了滑行距离。(5) 赛车在行驶的的过程中必不可少有震动,为了减少震动车身设计为空间桁架的结构,减少数震动对动能的损失,并且通过 ansys 软件进行受力分析达到车架的轻量化处理。4. 目前研究的概况和发展趋势本田节能竞技大赛是将参赛团队设计制作的汽车在规定时间、规定路线下,行驶一定距离,并由此换算出一升油能够行驶的公里数,耗油量少则胜出的一项赛事。其中要求参加比赛的车辆均搭载由五羊本田提供的 125CC 化油器四冲程发动机。Honda 节能竞技大赛于 1981 年在日本创办,至今已有 35 年的历史。比赛要求参赛车辆使用统一的 Honda 低油耗汽油发动机,发动机以外的车架和车身等完全由各车队独自创作,每支参赛队带来的都是世界上独一无二的赛车。赛车在指定的赛道内跑完赛程,比赛谁消耗的燃油最少。由于有着极高的乐趣性和广泛的参与性,在日本,每年都有来自初中、高中和大学等的学校代表队、企业代表队,以及来自社会上的共约 500支车队,创作出具有新颖构思和创意的赛车参加比赛。在迄今为止的 33 届比赛中创下的最高记录为 3779.638km/L 相当于北京到重庆的直线往返距离还要多。同时,这项比赛也逐渐向海外扩展,泰国、巴基斯坦、俄罗斯、韩国等的参赛者相继参加了日本的比赛,上海同济大学也从 2000 年开始制作赛车去日本参赛。中国作为继日本泰国之后的第三个举办地, 于 2006 年在上海举行了试行大赛,2007 年 11 月 11 日,第 1 届 Honda 中国节能竞技大赛在上海国际赛车场圆满举行,2008 年 11 月 16 日,第 2 届 Honda 中国节能竞技大赛在上海国际赛车场胜利举办。大连大学 2008 年首次参加到这项赛事中来,在 2015 年第 9 届 Honda 中国节能竞技大赛中,大连大学领航号跑出了 137.47km/L 的成绩。Honda 节能竞技大赛的目的是通过比赛提高社会的节能和环保意识,参赛车队通过各项独创技术不断挖掘一升汽油的无限潜能,从中体会到节能的重要性。同时,比赛也为参赛者提供体验亲手制作赛车的乐趣的机会,提高实践能力。Honda 创始人本田宗一郎曾说:“节能竞技大赛的宗旨在于,让肩负着人类未来的年轻人通过思考和实践来体会如何更有效地利用资源,如何把我们生存的这个星球更完好地传递给下一代。”节能、环保是 Honda 一直致力解决的重要课题之一。在产品领域,Honda 通过燃料电池、混合动力、生物乙醇弹性燃料、清洁柴油等先进的节能、环保型产品时刻走在行业的前列。在生产领域,Honda 在全球推行“绿色工厂”体系,制定独自的企业目标, 努力降低产品生产环节的能源消耗和污染物以及温室气体 CO:的排放。此外,Honda 还积极开展植树造林等社会活动。节能竞技大赛作为节能环保领域的社会活动之一今后将继续在中国举办,Honda 希望通过这项赛事,为社会节能、环保意识的提高做出贡献。二、论文(设计)研究的内容1. 重点解决的问题(1) 发动机电控喷油优化及动态点火控制(2) 发动机的变速箱传动比设计(3) 发动机的输出磁悬浮式锯齿形牙嵌式离合器设计(4) 发动机的双火花塞点火设计(5) 发动机的空间布置方式设计(立式/卧式)(6) 发动机的超声波雾化喷油设计(7) 车架轻量化设计(8) 外置离合器设计2. 拟开展研究的几个主要方面(论文写作大纲或设计思路)(1) 确定发动机空间布局,并保证发动机的振动尽量少的传到车架设计减震器,并制作出相应的发动机减震器及支撑实验台(2) 安装购买的益科电喷系统,通过相应的传感器及测试软件测试曲轴转速、进气压力、节气门开度、发动机温度、进气温度、排气管氧浓度、点火提前角、喷油脉宽、电源电压,录制相应的实验数据,熟悉发动机各个参数对发动机性能的相关性。(3) 设计超声波雾化喷嘴,并制作和市面上的雾化喷嘴进行实验对比(4) 上述全部成功后,轻量化发动机,加装双火花塞并且重置润滑系统(5) 测试发动机的最佳转速(什么转速,耗油最少,同样空载下,转速大小即可代表功率大小,即找出输出功率和耗油量商的最大值)(6) 根据(5)所测得的数据,设计传动比、磁悬浮式牙嵌式离合器、自动控油门电路(7) 测试发动机,找到最经济的的油门-速度曲线(8) 整车设计及制作(9) 操场试跑,不断调试直至参赛3. 本论文(设计)预期取得的成果(1) 电喷系统工作流程图及实物(2) 发动机动态点火系统原理图及实物(3) 重置后的润滑系统油路图及实物(5) 发动机减震器的 3 维图纸及实物(6) 超声波雾化喷嘴的电气原理图(7) 磁悬浮离合器的 3 维设计图纸和 2 维加工图纸及实物(8) 发动机测试参数日记一本(9) 发动机变速箱设计 3 维设计图纸和 2 维及实物(10) 优化过的点火电气原理图及实物(11) 发动机自动化伺服油门系统电气图纸及实物(12) 成品赛车及完整设计图纸三、论文(设计)工作安排1.拟采用的主要研究方法(技术路线或设计参数);(1) 查阅相关文献资料并完成完成外文文献翻译,明确节能车优化设计方案制定与参考往年设计车辆的工作任务,撰写开题报告。(2) 绘制车架三维建模并进行受力分析。(3) 对发动机进行轻量化处理,选择最优传动比,设计行之有效的外置离合器。(4) 设计发动机台架,模拟实验,实现发动机电控喷油优化及动态点火控制。(5) 使用 ansys 或 solidworks 受力分析,使发动机和车架达到三点最佳减震设计。(6) 整车操场实验,达到最佳燃油消耗。(8)撰写并提交节能车结构优化方案制定说明书,提交包含整个设计过程和内容的电子文档。2. 论文(设计)进度计划(1)节能车总体构想并完成开题报告第 14 周(2)总体结构方案设计确定各部分尺寸第 5 周(3)节能车完成构图第 6 周(4)发动机布置及减震和电喷系统安装并搞懂第 7-8 周(5)发动机润滑、双火花塞、超声波雾化喷嘴实验完成第 9-11 周(6)发动机自动伺服控油制作完成第 12 周(7)传动比设计及加工完成第 13 周(8)整车设计第 14 周四、需要阅读的参考文献1谭正平. 基于 FSC 赛车行驶工况的发动机匹配标定研究D.成都:西华大学,2014. 2涂鑫阳. 单缸摩托车发动机电喷控制策略研究D.长沙:湖南大学,2014.3 吉立云. 单缸四冲程汽油机电喷系统的实验与仿真研究D.秦皇岛:燕山大学,2011.4 王鑫,勾志彬,郑思哲,闫世明. 节能车发动机性能的提升J. 十堰:湖北汽车工业学院学报,2011,02:75-77+80.5周巧玲. 浅谈汽车发动机的轻量化J. 科技资讯,2011,35:128-129.6 陈庆平,孙培峰. 电喷摩托车中电磁干扰的防范措施J. 杭州:浙江水利水电专科学校学报,2002,03:62-63.7 赵磊. 摩托车用数字点火系统的研究D.天津:天津大学,2007.8 李志军. 摩托车用汽油机数字点火系统的研究D.天津:天津大学,2004. 9彭浩. 电喷摩托车怠速控制策略的研究D.武汉:华中科技大学,2012.10刘德新,余小红,王龙. 一种新型的摩托车数字点火系统火花点火调试仪的设计与实验研究J. 小型内燃机与摩托车,2007,04:17-20.11冯欣. 向 300 公里进发发动机改造篇J. 世界汽车,2009,08:106-107.12 夏奇松,陈朝晖,邵毅敏,刘阳. 摩托车发动机振动测试及试验台架改进(一)J. 内燃机,2009,05:34-37+42.13 池奕承. 关于 honda 中国节能竞技大赛节能车的创新设计J. 科协论坛(下半月),2012,09:53-54.14 唐宇,王克强,刘传菊,李国元. 基于 SCT89C52 单片机的无线超声波雾化系统的设计J. 农机化研究,2012,09:146-149.15 童练达. 发动机扭振减震器的选择A. 中国汽车工程学会.2013 中国汽车工程学会年会论文集C.中国汽车工程学会:,2013:5.16 王桂群,崔战国,王现武. HNSAE08032 扭转减震器在汽车发动机中的应用A. 河南省汽车工程学会.第五届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集C.河南省汽车工程学会:,2008:3.17孙晓霞. 超声波雾化喷嘴的研究进展J. 工业炉,2004,01:19-23+32.18梁荣,党新安,赵小娟. 超声波雾化喷嘴的设计J. 上海有色金属,2006,04:14-17. 19沈曙文,陈国珍,杨芳. 影响超声波雾化吸入效果的因素分析及对策J. 现代临床护理,2010,06:27-28.20 潘斯宁,黄传刚,杨双华,于笋. 发动机轻量化技术研究J. 汽车工艺与材料,2013,05:58-61.21 高波,朱先民,姜丁,李明喜,王天颖. 一种可动态接合的牙嵌式离合器牙形设计方法J. 机械设计,2001,09:30-31+45.22 张亚男. 摩托车点火控制和喷油脉谱仿真标定的研究D.广州:华南理工大学,2013.23 侯建军. 摩托车发动机动态台架试验方法研究D.重庆:重庆大学,2011. 24雷浩. 节能车车架有限元强度分析A.渭南:渭南高级中学,2017.25E. Elgendy,J. Schmidt. Optimum utilization of recovered heat of a gas engine heat pump used for water heating at low air temperatureJ. Energy & Buildings,2014,:. 26Gangyoung Lee,Cha-Lee Myung,Simsoo Park,Youngjin Cho. Sensitivity of hot film flow meter in four stroke gasoline engineJ. KSME International Journal,2004,182:. 27Hui-fu Zhang,Wei Kang. Design of the Data Acquisition System Based on STM32J. Procedia Computer Science,2013,17:.附:文献综述或报告文献综述随着经济的发展,汽车已经成为现代人生活中必不可少的交通工具了。人类赞扬机动车辆的广泛应用对社会的经济发展作出了重要贡献的同时,也对它所带来的环境污染而感到头痛。创痛内燃急汽车燃烧的是宝贵的不可再生资源;同时汽车造成的污染日益严重尾气、噪声对环境造成的破坏,已经到了必须加以控制和治理的程度。现在保护环境、节约能源的呼声日益高涨,节能与环保是当今世界各国所极力追求的, 也是我国重点扶持、大力发展的行业领域。21 世界汽车的发展趋势将是朝着节能低公害、高可靠性、安全性、舒适性和操作方便性的方向发展,也必将使一个可持续发展过程,汽车与人、汽车与自然都应该和谐共处。人们已经开始更多地关注如何消除对矿物燃料的依赖,一直渴望着新的绿色汽车能源的出现。优先发展城市公交是实现城市环保与节约资源的重要途径之一。研究表面:同样的客运量,公共交通所需的道路面积仅是其他交通方式的几分之一。乃至几十分之一,公共交通的比重越大,道路上的车流量就越少,交通问题越好解决。因此世界各大城市,几乎无不把优先发展公共交通作为解决城市交通问题的重要措 施,把“公交优先”作为发展城市交通的重要原则。城市轨道交通、公交汽车的特点是起步、制动频繁,汽车频繁启动会使汽车发动机燃料燃烧不充分,废弃排放量增大。所以将汽车制动能回收再利用能够有效降低汽车油耗,减少尾气排放带来的污染,并可延长汽车制动装置的寿命,具有重要的使用价值。1. 国内外相关技术的发展现状本课题研究的节能汽车是传统内燃机和高压气体储能相结合的混合动力汽车。本课题的立意新颖、方向明确、针对性强,因此目前尚未发现与本课题相的研究。在国内外其他制动能回收的混合动力汽车已经研制出来了,下面介绍一下国内外制动能回收的混合动力汽车。1.1 国内的研究现状在国内,混和动力电动汽车正处于起步阶段,詹迅,秦大同等分析了轻度混合动力汽车在典型城市驱动循环工况下的工作特点,在传统汽车制动理论的基础上,基于制动安全性和高效制动能量回收,提出了一种简单有效的混合动力汽车制动力分配控制策略。原吉林工业大学在 80 年代中期也开展了高速飞轮储能的复合传动系统的研究。1996 年原吉林工业大学和哈尔滨工业大学利用二次调节静液传动技术设计一种液压储能的传动系统,试验表明比常规液压传动能量转化效率提高将近一倍 n 羽。1997 年,青岛大学一中国重型汽车集团公司车辆电子技术研究所研制的 ZKl41A 公共汽车用飞轮蓄能器与液压机械无级变速器,通过仿真和台架试验证明燃油消耗可节约达351n 引。1999 年,湛江海洋大学以 EQl401L 型东风 5 吨自卸载重货车为实验研究对象,设计制造了一套车辆制动能量回收实验装置,并对其进行了初步的实验, 实验的初步结果证明能量回收式车辆制动装置能有效提高车辆的制动效率,增加车辆行驶时的安全性;该装置能根据车辆工作的不同状况,自动完成吸收或释放车辆能量的工作过程,因而该装置工作时发热少,制动过程平稳,工作可靠性高;该装置可使车辆达到节省燃料,降低维修和运输成本,减少环境污染的目的。1.2 国外的研究现状日本丰田公司开发了用于混合动力汽车“Prius的再生制动系统,该系统根据车辆制动过程中的能量控制策略,通过电液比例控制调节液压制动力,实现再生制动与摩擦制动的综合控制,提高了整车燃油经济性,对整车能量效率的提升达到了 20以上口 51,同时也确保了制动安全。1979 年,丹麦 PBuchwald,GChristensen 等比较详细地研究了制动能量回收理论,同时针对 Ford Escort Van 车研制出液压储能的制动能量再生系统,节省燃油可达 30n71。瑞典沃尔沃公司 1984 年进行了制动能量回收实验 n 引。他们是在总质量为 16t 的城市客车上装了具有双动无级变速及液压容积式传动的飞轮式蓄能器。飞轮总质量 328kg,转速 1000rpm,在发动机功率 105kW 情况下,该装置可储能 225kWh。在蓄能器工作的情况下,此客车最高车速为 80kmh, 加速度 16ms2,节省燃料 15205,而制造成本仅增加 2025。沃尔沃公司从 1985 年起已有 20 多部客车在伦敦、斯德哥尔摩和哥本哈根进行了实验。这些客车上装有 154kW 柴油机和容积式液力传动装置,即使在柴油机不工作及在蓄电池完全放电情况下,蓄能器所储存的能量也足够使客车加速到 30kmh。装有该种蓄能器的公共汽车,可节省燃料 2830,减少有害气体排放 50。虽然车辆质量增加 600kg,但是制造成本仅提高 15。1986 年英国列依安特公司研制出一种与制动能量回收联动工作的无级变速传动装置,可节油 30-40,其中无级传动节油22,能量回收装置节油 818。该传动系由无级变速器和行星齿轮机构组成, 由微型计算机控制,借助于液压执行机构变换导轮斜度可改变无级变速器的传动比。无级变速器无保养行驶里程可达 300 000km,传动系质量仅为 300kg。丰田的 PRIUS混合动力汽车在搭载丰田 THSII 混合系统后,能通过再生制动提高整车能量利用率达 20以上。目前国内对汽车制动能量再生的研究,在以下方面还有待深入研究:汽车制动能量再生系统动力释放转矩合成机构的数学模型;汽车制动能量再生系统的能量逆变与控制策略;基于能量再生系统与摩擦制动系统的汽车制动动力学的动态建模与仿真; 制动能量再生系统与整车主制动系统匹配技术;装有制动能量再生系统的整车制动性能分析方法;汽车制动能量再生系统的优化设计理论与系统匹配方法等。2. 课题研究的内容城市公交汽车行驶的特点是启动、制动频繁。当公交车具有了一定的速度时就具有了一定的动能,目前的制动方法一般是经摩擦生热使公交车减速或停车。这不仅造成极大的能源浪费,而且摩擦件的消耗也很大。本课题在公交车上加装一种装置, 该装置主要由 34 个空气压缩机、储气桶、电磁阀、电磁离合器以及单片机控制电路等组成的机电一体化集成系统。在单片机的控制下,将汽车巨大的动能转化成高压气体的势能实现汽车减速或停车,同时自动实现将汽车巨大的动能保存起来,当汽车需要再加速时,用储存在储气桶中的高压气体势能驱动汽车。从而实现了公交车能量回收再利用,达到节能的效果。众所周知,汽车在启动或加速时单位距离耗能最大, 此时燃油燃烧效果最不好而且噪音最大。当汽车加装了本课题设计的汽车节能系统 后,在汽车加速或重新启动初期,利用存储的高压气驱动汽车,此时不需要燃烧燃料, 这对于降低汽车尾气对环境的污染、减小环境噪声有十分明显的效果,说明该装置同时还是一个环保装置。通过发动机电喷改良,对发动机的各项性能都有了显著的提升,利用自制的简易台架实验台对发动机的各项参数进行监测和调整,包括汽缸温度监测、进气压力监测、进气温度监测、曲轴转速监测、节气门开度监测、点火提前角监测、排气管氧浓度监测和喷油量及初始点火角、怠速加浓调整,总结了对发动机各个工况最优参数库,通过存储在 ECU 中,可以达到对发动机最优化的实时控制,实现运转过程中空燃比保持在 14.715 之间,略微稀薄燃烧,更加充分。发动机的轻量化,对整车的重量有了很明显的减轻,重心更偏向车子的几何中心, 行驶起来更加稳定。对散热鳞片的切割,降低了散热效果,汽缸外增加包围的多层锡纸,可靠的降低了热量的散失,使汽缸内部能够实现较理想的点火效果,降低了汽缸内部淬冷层的厚度。发动机改变汽缸压缩后的容积,提高压缩比至 9.6,在 95 标号汽油汽油下,获得了更大的动力性及燃油经济性,发动机内部的离合器改造及外部脱开离合的设计提升了发动机到车轮的传动效率和降低了车子滑行时的滑行阻力,改良后的进气歧管,能够实现在行驶时有小的进气阻力并且能够随着车速自动增加进气量,提高了充气效率。指导教师评阅意见(对选题情况、研究内容、工作安排、文献综述等方面进行评阅)审核签字:年月日意见教研室主任意见签字:年月日学院教学指导委员会意见签字:年月日公章:
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