本田节能车传动系统设计【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

购买设计文档后加 费领取图纸 开题报告 学生姓名 专 业 班 级 指导教师姓名 职 称 工作单位 课题来源 教室自拟课题 课题性质 应用设计 课题名称 节能小车传动系统的设计 购买设计文档后加 费领取图纸 本设计的科学依据 （科学意义和应用前景，国内外研究概况，目前技术现状、水平和发展趋势等） 我国汽车工业已经走过近百年的历史，进入 21世纪以来，我们的汽车工业更是迎来了大发展的时代，产量突破 2000万，国家政策的持续利好，民族品牌如雨后春笋般不断涌现，例如奇瑞、长城、吉利、比亚迪等等品牌，都不断升级换代自己的产品，逐步在市场站稳脚 跟，正让我们汽车工业成为我国的支柱型产业。 但是随着石油资源的开采，燃油资源正在逐渐减少，油价上涨，增加了我们的出行负担，加上有机化合物的燃烧产生的有害物质对地球的污染，所以人们急需能够更加节约能源的汽车。 进入 21世纪，人们的环保意识越来越强，所以汽车的节能技术的开发得到了政府和各大车企的高度重视，所以市面上也出现了许多节能减排的技术，目前重点开发推广的汽车节能技术主要有以下几种： 时下节能减排主要是增加发动机的工作效率和开发绿色能源的汽车两大类。 1、 传统内燃机，包括汽油机和柴油机，其能量利用 率只有 30%左右，还有很大的潜力可挖。汽油机技术包括，缸内燃油直喷，分层燃烧，贫燃技术，增压技术，可变进气歧管等都可以节能并减排，催化剂等的利用，可以减排。柴油机目前的新技术是高压共轨。 2、 新能源，主要包括相对洁净的天然气发动机，以及加上电机的混合动力技术，还有就是电驱动汽车。天然气技术很多城市的出租车都在采用，混合动力比亚迪的 据电动机的大小，有弱混、中混和强混之分。 3、 除了动力系统之外，新材料的应用，使得车辆的小型化与轻量化成为可能，也是节能减排的一条有效路径 ，现在主流的是新 材料碳纤维车壳，质量非常轻，但是强度比钢铁更强 . 汽车节能减排的重要性不言而喻 ,考虑到当前我国的汽车节能技术发展的实际情况 ,除了要积极推进以混合动力、燃料电池、先进柴油、醇类汽车等为代表的新能源汽车技术的发展外 ,另一个推进汽车节能减排工作的措施就是大力研究开发适合我国现阶段汽车行业技术现状 ,并适合大量在用汽车的高性能节能产品。 购买设计文档后加 费领取图纸 设计内容和预期成果 （具体设计内容和重点解决的技术问题、预期成果和提供的形式） 主要研究内容： 论文主要是对本田 125发动机节能小车的传动系统进行设计，要求提升燃油经济性，主要 内容是：分析现有的节能车辆，总结经验，借鉴现有的参数，并计算得出所需数据，设计传动系统零部件及总成，完成整套系统的设计。 汽车总质量为整备质量与装载质量之和，整备质量为汽车经整备后再完备状态下的自身质量，即指汽车在加满燃料、润滑油、工作油液（如制动液等）及发动机冷却液并装备（随车工具及备胎等）齐全后但未载人、载货时的总质量。装载质量为最大货运质量与最大客运质量之和。汽车总质量影响到汽车的滚动阻力、坡度阻力、惯性阻力和加速阻力，因此对汽车的燃油经济性影响最大。因此，在汽车上广泛采用轻质材料，减轻汽车自重，是提 高汽车燃油经济性的一个重要方向。 主要有三组因素影响汽车燃油消耗：发动机、传动系统和外部阻力因素。其中，发动机是最大的影响要素，但小车所用发动机已经给定，因而本文主要讨论的是影响油耗的外部因素。 汽车传动系对燃油消耗的影响，取决于传动效率、变速器档数与传动比。 传动效率越高，则损失于传动系的能量愈少，因而燃油经济性也愈好，变速器的档位与传动比对燃油经济性也有影响。随着变速器档位的增加，增加了选用合适档位使发动机处于经济工作状况的机会，从而保证汽车的经济性愈好。 因此，如何提高传动效率，计算出合适的传动比， 保证机械传动效率，是我们本次课题的主要目的。 购买设计文档后加 费领取图纸 拟采取设计方法和技术支持 （设计方案、技术要求、实验方法和步骤、可能遇到的问题和解决办法等） 技术要求： 1、 保证汽车有良好的行驶平顺性 2、 具有适合的衰减振动的能力 3、 保证汽车具有良好的操作稳定性 4、 小车制动或加速时，要保证车身稳定性，减少车身纵倾，转弯时车身倾斜角要适合 5、 有良好的隔声能力 6、 结构紧凑、占用空间尺寸要小 7、 可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩，在满足零部件质量要小的同时，还要保证有足够的强度和寿命 技术路线： 同步带 传动具有带传动、链传动和齿轮传动的优点。同步带传动由于带与带轮是靠 齿带 啮合传递运动和动力，故带与带轮之间无相对滑动，能保证准确的传动比。同步带通常以钢丝绳或玻璃纤维绳为抗拉体，氯丁橡胶或聚氨酯为基体，这种带薄而且轻，故可用于较高速度。传动时的线速度可达50m/s，传动比可达 10，效率可达 98%。传动噪声比带传动、链传动和齿轮传动小，耐磨性好，不需油润滑，寿命比摩擦带长。 因此我们选择齿带传动。 购买设计文档后加 费领取图纸 实现本项目预期目标和已具备的条件 （包括过去学习、研究工作基础，现有主要仪器设备、设 计环境及协作条件等） 预期目标： 论文主要是对本田 125发动机节能小车的传动系统进行设计，要求提升燃油经济性，主要内容是：分析现有的节能车辆，总结经验，借鉴现有的参数，并计算得出所需数据，设计传动系统零部件及总成，完成整套系统的设计。说明了轴传动，链传动，带传动，同步带传动等传动系统形式及各的优缺点。 已具备条件： 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 125油器四冲程发动机。与本题较为符合，因此借鉴往届大赛经验和比赛时记录的数据。 车辆运行的能量来源是由消耗石油做功求得的，它是行驶阻力与驶过位移的乘积，并需要考虑到总的机械效率。下面将要计算带有内燃机的汽车燃油消耗。 节能车除了要自主的设计及制作本田节能车以外，还需要考虑各种因素本质看、要用实际结果证明一切，还需要用理论分析来考量节能赛车的各个影响因素。从而有针对性地进行研究分析，得到更为合理的布局及整车的配置。最终确保合理的传动系统的运行。 购买设计文档后加 费领取图纸 各环节拟定阶段性工作进度 (以周为单位 ) 研究进度具体安排如下： 第 1：毕业实习，完成实习报告 第 3：总体结构设计，列出论文提纲 第 5：对小车传动系统的主要参数的校核 第 7：对小车传动系统设计计算 第 9：小车传动系统机构元件设计及减震器结构设计 第 11制小车传动系统结构零件图 第 13制装配图，检查修改图纸，并完成论文第一稿 第 15查修改图纸、论文、直至定稿，准备答辩 第 17 周：答辩 开 题 报 告 审 定 纪 要 时 间 地点 主持人 参 会 教 师 姓 名 职 务（职 称） 姓 名 职 务（职 称） 购买设计文档后加 费领取图纸 论 证 情 况 摘 要 记录人： 指 导 教 师 意 见 指导教师签名： 年 月 日 购买设计文档后加 费领取图纸 教 研 室 意 见 教研室主任签名： 年 月 日 购买设计文档后加 费领取图纸 摘 要 进入 21 世纪以来，中国汽车工业进入快速发展期，国人对于汽车的需求量急速上升，中国正式进入汽车工业文明时代。但是由于石油资源的日益减少，燃油价格水涨船高，人们的出行成本也在逐渐增加，加上有机化合物的燃烧产生的有害物质对地球的污染，所以人们需要能够更加节约能源的汽车。 2007年 是一个倡导节能减排的专业性赛事。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。其中参加比赛的车辆均搭载由本田技研工业投资有限公司开发的 25化油器低油耗四冲程发动机。 本文建立在对本田发动机性能进行分析，计算出合适的传动比，设计带传动系统、离合器、变速器等关键零部件，并对以上设计进行校核，以达到成功提高燃油经济性。 关键词： 节能小车 传动系统 本田发动机 X 1st of of to s of by of on so 2007 to is a of of in of a of a of of is to a in a 25 o., on of to to to of 目 录 摘 要 . I . X 第 1 章绪论 . 1 题的背景及意义 . 1 题背景 . 1 题的意义及目的 . 2 内外研究现状 . 2 内发展现状 . 2 外研究现状 . 4 文研究的主要内容及研究思路 . 6 第 2 章本田节能车总体设计方案确定 . 7 体布置形式的确定 . 7 一轮后两轮 . 7 两轮后两轮 . 8 两轮后一轮 . 8 驱动方案 . 9 传动如图 . 9 传动 . 9 步带传动 . 10 第 3 章 本田节能车油耗分析研究 . 11 传动效率为常数时的本田节能车油耗分析 . 11 影响燃油经济性的因素 . 13 第 4 章 本田节能车动力传动系统的研究 . 15 合器工作状态的确定 . 15 嵌离合器的控制与操纵 . 16 传动传动比的确定 . 17 定同步带传动各零件 . 18 致 谢 . 20 参考文献 . 21 1 第 1 章 绪论 题的背景及意义 题背景 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 125 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 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 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 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 国节能竞技大赛在上海国际赛车场胜利举办。常州机电职业技术学院 2013 年首次参加到这项赛事中来 ,在 2013 年第7 届 国节能竞技大赛中 ,的成绩。 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。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。” 2 节能、环保是 直致力解决的重要课题之一。在产品领域 ,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 ,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 排放。此外 ,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 ,望通过这项赛事 ,为社会节能、环保意识的提高做出贡献 。 题的意义及目的 自 2004 年起 ,中国超越了日本成为仅次于美国的世界第二大石油消耗国。2006 年 ,中国对进口石油的依赖增至年需求总量的 47%,2006 年中国的原油净进口量为 13884万吨。而在 1990年一 2003年的 13年里 ,中国汽车保有量年均增长率达到 12%,汽车燃油消耗在中国石油消耗中所占的比例日益增大。 2004 年 ,中国每一辆汽车的年均耗油是 中国进口的原油有 30%被汽车消耗 ,而这一比例在今后将升至 50%。从尾气排放方面 ,汽车排出的废气已成为城市空气的首要污染源。据国家环保总局测算 ,2005年中国汽车排放污染在城市大气污染中所占比例高达 79%。因此 ,汽车既是耗油大户 ,又是排放废气的大户 ,抓好了汽车的节能减排 ,就是抓住了重点。 汽车节能减排的重要性不言而喻 ,考虑到当前我国的汽车节能技术发展的实际情况 ,除了要积极推进以混合动力、燃料电池、先进 柴油、醇类汽车等为代表的新能源汽车技术的发展外 ,另一个推进汽车节能减排工作的措施就是大力研究开发适合我国现阶段汽车行业技术现状 ,并适合大量在用汽车的高性能节能产品。 内外研究现状 内发展现状 我国正式对节能汽车的研制始于 1981 年，当时全球对电动汽车的宣传和需求并不强烈，对电动汽车的研究也相当零散，投入很少。近年来，我国电动汽车的研究、开发进入了有组织。有领导的全面发展阶段，国家在电动汽车研制开发方面也采取了积极有效的宏观引导措施。 3 我国高度重视节能汽车技术的发展。“十五”期间，启动了 “ 863”计划电动汽车重大科技专项，确立了“三纵三横”（三纵：混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车；三横：电池、电动机、电控）的研究布局，取得了一大批电动汽车技术创新成果。“十一五”以来，中国提出“节能和新能源汽车”战略，政府高度关注新能源汽车的研发和产业化。 2006国新能源汽车产业取得了重大的发展，中国自助研制的纯电动、混合动力和燃料电池三类新能源汽车整车产品相继问世。 2008 年 7 月 11日，科技部和北京市举行了奥运新能源汽车示范运行交车仪式。交车仪式上，各类车型共计 595辆交付使用，为 官员、运动员、教练员、媒体记者以及社会观众等提供服务。 2010 年上海世博会期间，也有超过 1000辆新能源汽车在世博场馆和周边运行。 合肥工业大学张海宁首先基于整车基本参数，分析了动力性要求，确定电机的选型。然后传统纯电动汽车传动系统的布置形式，用两档变速器代替了固定速比减速器，设计了一种新的传动布置方案，在最后根据整车的动力性指标对传动系速比上限和下限进行了分析计算。 大连交通大学李律鸣在 计了一种永磁厂条只是永磁齿轮代替传统变速箱的新型传动系统，运用汽车相关知识进行了传动系统设计，参考国内外最新纯电动汽车参数配置，提出了模型参数设计过程，利用进行静态和动态仿真。利用 一分析了 对所设计方案进行参数优化。 姬芬竹等人考虑到电动机低速恒扭矩和高速恒功率的特性，分析了电动汽车的传动比与档位确定原则，同时提出了采用固定速比的电动汽车传动方案，通过重新设计并优化分配固定速比和主减速器速比，从而获得更好的电动汽车动力性能。王峰等人提出了双电机行星齿轮系电动汽车动力传动装置，省去了离合器，增加了车辆变速范围，减 轻了汽车质量和提高汽车动力性。对其电机和传动装置的参数进行合理选择和匹配计算，在 境下进行了整车动力性能的仿真，对传动系统的参数进行了优化。 重庆大学陈宗波提出了双驱电动汽车，对双驱电动汽车动力传动系统进行参数匹配与仿真研究。根据几种工作模式以及一些参数确定原则，最终确定两个电机的参数。通过对传动系速比进行优化，使电动汽车常态工况运行的速度区域落在电动汽车的高效区所对应的转速范围内，同时证明了经过改变速比，可以使电动机的工作点移向电动机经常工作的最佳效率区域内，合理的传动系速比 可以改善整车的经济性。长安大学张珍提出了主电机辅以轮毂电动机的传动系统结构形式。论文中分三种运行工况对该传动系统进行了分析，第一种是正常工况，只有 4 主电机工作；第二种工况是大负荷超负荷工况，主电机跟辅助电机同时工作，保护主电机，提高传动系统的效率；第三种工况是制动和下坡工况，主电机和辅助电机作为发电机同时工作，进行能量回收。这种主电机和轮边电机的有机结合，充分提高驱动效率的同时极大地提高了能量回收率。 外研究现状 2008 年以来，以美国、欧盟、日本为代表的国家和地区相继发布实施了新的电动汽车发展 战略，更加明确了产业的发展方向，进一步加大了研发投入与政府扶持力度。日本，以产业竞争力为第一目标，全面发展混合动力、纯电动、燃料电池三种电动汽车，研发和产业化均走在世界前列。美国，以能源安全为主要目标，强调插电式电动汽车发展。欧盟，以二氧化碳排放法规为主要驱动力，重视发展纯电动汽车。 世界上第一辆电动汽车是在 1834 年的美国诞生。美国在新能源汽车技术研发和政策上一直走在世界前列。 2012 年汽车产业报告，美国新能源汽车销售总量居世界首位。美国电动汽车联盟提出的电动汽车发展目标和行动计划，目标希望到 2018年全 美初步形成良好的电动汽车生态网络。 2012 年日本新能源汽车销量位居世界第二。日本新能源汽车产业化成果在全球范围内是最好的。以丰田普锐斯为代表的日本混合动力汽车，在世界低污染汽车开发销售领域已经占据了领头地位。丰田和本田汽车公司已成为当今世界燃料电池汽车市场上的重要企业。为推广新能源汽车以及环保汽车，日本从 2009年 4月 1日起实施“绿色税制”，他的适用对象包括纯电动汽车、混合动力汽车、清洁柴油汽车、天然气汽车以及获得认定的低排放且燃油消耗量低的车辆。 法国是石油资源缺少的国家，汽油昂贵，油价约为美国的四倍， 每年从国外进口大量的石油。在政府积极发展新能源汽车政策的带动下，各个汽车厂商也纷纷加大投资力度，雷诺 致 继推出了多款环保电动汽车。 德国在新能源汽车方面也做出了重要贡献。宝马也是氢动力发动机车型研究的先行者。在 2009 年德国政府批准的 500 亿欧元的经济刺激计划中，很大一部分资金用于电动汽车研发、“电动汽车充电站”网络建设和可再生能源的开发。 21 世纪以来，国外各大汽车厂商纷纷制订了新的新能源汽车发展规划。在这个“新能源环保竞技场”上，包括通用、奔驰、大众、宝马、 日产、本田、丰田、克莱斯勒、福特等先行者，更是争先恐后的扮演了新能源汽车开发的主角。 本田公司推出了百分之百纯电力驱动汽车，包括在 1997 年推出的 动汽车和 2009 年推出的 料电池汽车。奔着减少二氧化碳排放和提 5 高代替能源使用效率的目标，本田公司利用在电力驱动系统和能源管理技术方面的专业知识，设计师设计的小型电动汽车的电力驱动系统具有卓越的能源转换效率和极佳的动态性能。 2013 年，本田公司为电动汽车设计了一套新的动力系统。为了获得比原有的电动汽车更好的市场竞争力，这个动力系统兼具 有高功率和低损耗的特点，具备世界上最先进的能源转化效率和比同类电动汽车更卓越的动态性能。为了实现高的能源转换效率，这种动力系统还配备了新开发的电动伺服制动系统进行协同控制；为了实现高动态性能，电动马达装配了新形状的转子，动力控制单元也装配了具有高导热散热性能的部件。因为配备了三重并行模块组和一个制冷系统，电池系统虽结构紧凑，但支持大功率输出。这个创新的动力系统带来了优良的结果，汽车一次行驶里程数可以达到 82 英里，能源转化力达到世界先进水平 29千瓦时 /100英里，同时，它的加速性能相当于 由 E 公司联合开发的 两档变速器、驱动电机和差速器设计成一个整体。德国的达姆施塔特技术大学把高速感应电机和两档变速器组成的驱动系统，证明了该系统可以极大改善纯电动汽车的性能。 英国桑德兰大学通过仿真模拟对比了安装两档变速器和固定速比减速器的纯电动汽车，表明安装了两档变速器的纯电动汽车不仅可以减少能量消耗，还可以减少整个驱动链的尺寸和重量。美国印第安纳波利斯大学针对一款 5档手动变速器的纯电动公交车，研究了在换档过程中的电机控制问题， 该方案适合直接耦合集成动力系统的电动汽车。 韩国汉阳大学的 理地选择电动汽车的动力驱动系统的零部件及其有关参数，使其达到最优匹配，将对整车性能产生较大影响。 法国西布列塔尼大学 较了三种不同控制策略在计算整车动力性的条件下对纯电动汽车能耗经济性的影响，结果表明，基于空间矢量建模的直接转矩控制策略具有最好的控制效果。日本横滨大学的 要针对动力电机的转矩特性进行了研究，着重论述了电动汽车用动力电机的启动特性和过载特性。 英国谢菲尔德大学 比分析了多能源控制总成的设计方法，并对混合动力驱动系统中的能量流动进行深入分析，提出了混合动力汽车的能量管理方法。 德国瓦尔塔汽车工业公司的 能量管理定义为能量回馈、能量流动、能量存储和能量消耗的综合控制，同时给出了能量管理、电池管理和电池状态监测之间的层次关系，将电池管理和电池监测归结于能量管理的范畴，延长了电池的使用寿命。 6 美国田纳西大学 析了电动汽车 用各类型动力电池的充放电特性，提出了一种新的 建立 用汽车公司设计的放电电流进行检测，还具有六路温度检测、高压保险丝熔断保护、高压回流式继电器、电量显示和低压报警等功能。美国伊利诺伊大学的 提出了基于 能量回收最大化的再生制动控制方法，采用该方法回收的制动能量比传统再生制动控制方法提高了 20%。德克萨斯 A&：并联再生制动控制策略、理想再生制动 控制策略和最大能量回收控制策略，并对所提出的再生制动控制策略进行了仿真分析。 文研究的主要内容及研究思路 论文主要是对本田 125发动机节能小车的传动系统进行设计，要求提升燃油经济性，主要内容是：分析现有的节能车辆，总结经验，借鉴现有的参数，并计算得出所需数据，设计传动系统零部件及总成，完成整套系统的设计。 7 第 2 章 本田节能车 总体设计方案确定 体布置形式的确定 在本田节能车总体布置形式的确定中应该充分考虑到本田节能车制作的简易性、行驶稳定性和行驶阻力的大小。根据节能竞技大赛的比赛规则 ,参赛车辆的车轮必须为 3 轮以上 (包括 3 轮 ),并且要求其结构必须满足无论在竞技车辆停止时还是行驶时都能自行站立的条件 ,这样便有以下几种总体布置方案以供选择。 一轮后两轮 这种布置形式类似于在日常生活中见到的三轮车 ,在设计制作过程中 ,可以利用现成的自行车部件加以改装来实现 ,从而减低了制作难度 ,节省了制作时间 ,而且驾驶构造也比较简单。但是这种方案的行驶稳定性较差 ,尤其是转向行驶稳定性不好 ,在车速较快时转向容易翻车 ,这将大大降低本田节能车的行驶安全性。考虑到节能竞技大赛必须由一名车手驾驶进行比赛 ,而且由 于比赛规则中对行驶速度有一定明确要求 (平均时速不得低于 25km/h),因此放弃该方案。前一轮后两轮的具体布置形式如图 图 一轮后两轮的布置形式 8 两轮后两轮 此种布置形式与生活中常见的四轮轿车相似 ,其优点为有较好的行驶稳定性 ,但是在以节能为主要目的的竞技大赛中 ,这种布置方案的缺点却很多。首先 ,由于其四轮着地 ,相比三轮车来说接地面积大 ,这无疑就提高了车辆在行驶过程中的行驶阻力，前两轮后两轮具体布置形式如图 两轮后一轮 这种布置行驶在以往的节能竞技 大赛中应用最为广泛，其优点为在保证较小的行驶阻力的前提条件下，能够很好的保证行驶的稳定性，从而提高了本田节能车的安全性。 图 两轮后两轮的布置形式 图 两轮后一轮 的布置形式 9 综合上述几种结构的优缺点，在节能为主的前提条件下，又要同时保证良好的操稳性和行驶安全性，因此，确定本田节能车的车轮布置形式为前两轮后一轮的布置形式。 驱动方案 节能大赛使用的是五羊本田提供的 125缸四冲程汽油机。该机最大功率 低燃油消耗率 367g/千瓦时。压缩比 1，采用电启动、化油器供油、两气门、链条正时，润滑方式为曲轴飞溅式。传动方式主要有以 下几种： 传动 如图 轴传动是利用发动机输出轴直接连接后轮轴，该方式传动效率高，但使整车的重心偏离了车体中心线，降低了稳定性。 传动 节能小车 发动机不要求输出那么大的扭矩，且为了减少发动机的重量对其进行了切除，改变了原有的机械式离合器，故启动时链传动冲击力比较大，对后轴传动部件有很大的冲击力。防止脱链要保重很高的啮合度。增加了加工难度。 图 10 步带传动 相比而言，同步带可以缓和冲击，吸收震动，且传动效率也比较高。 综合以上传动方式 :同步带传动具有带传动、链传动和 齿轮传动的优点。同步带传动由于带与带轮是靠齿带啮合传递运动和动力，故带与带轮之间无相对滑动，能保证准确的传动比。同步带通常以钢丝绳或玻璃纤维绳为抗拉体，氯丁橡胶或聚氨酯为基体，这种带薄而且轻，故可用于较高速度。传动时的线速度可达50m/s，传动比可达 10，效率可达 98%。传动噪声比带传动、链传动和齿轮传动小，耐磨性好，不需油润滑，寿命比摩擦带长。因此我们选择齿带传动 . 图 图 11 第 3 章 本田节能车 油耗分析研究 节能车除了要自主的设计及制作本田节能车以外，还需要考虑各种因素 本质看、要用实际结果证明一切，还需要用理论分析来考量节能赛车的各个影响因素。从而有针对性地进行研究分析，得到更为合理的布局及整车的配置。 传动效率为常数时的 本田节能车 油耗分析 车辆运行的能量来源是由消耗石油做功求得的，它是行驶阻力与驶过位移的乘积，并需要考虑到总的机械效率。下面将要计算带有内燃机的汽车燃油消耗。 为了突出本质，我们做简化分析研究，假定在整个特性场内发动机和特性转换装置的效率是常数。先考虑匀速行驶的情况，再考虑变速行驶的情况。 驱动轮上的功 R 在 时间间隔 T 内的积分求得 由于单轴驱动时候，如果假定 r / R 1，即忽略了驱动滑的情况，静止空气中的速度 v，牵引力 z ，则有 如果低热值 的单位取为 J /l ，内燃机平均效率为 发动机飞轮到车轮的平均效率（即整个特性转换装置的效率）为 ；则功 位为 J ）和燃料消耗量 B （单位为 l）之间的关系式为 驱动的基本方程 其中 气阻力 F L， 坡阻力， （ 立，并把燃料消耗量 B 被驶过的路程 可求得燃料消耗（常用单位为 l /100 12 先考虑匀速行驶，有 v = L /T =常数， v=0， 加速阻力 。可得到一个简单关系式子 这就表明，只要发动机和特性转换装置的效率高，而同时滚动阻力，空气阻力和上坡阻力小，那么然后消耗是很低的，阻力低就意味着车重 G ，轮胎滚动阻力系数 ，空气阻力系数 以及横截面积 A 都应该小。只是最重要的一些要求。 在非匀速行驶时，由式 虑到加速和减速，平路行驶的关系式为 把积分式展开： 第一个积分等于平均行驶速 乘以时间 T 。第二个积分，如果有v(t=0)=v(t=T)，而且减速时能量能完全回储，那么应该为零。第三个积分可以改写，取 假定 对 成对称分布，则有 ， ，而有 式中为 标准差， 为方差，把它带入速度表达式。这样由式（ 得到 可见，尽管在制动时能量回储，但由于空气阻力和速度的关系是非线性的，但是速度的变化越大，燃料消耗增加就会越多。 按照节能的宗旨 ,设计上都是比较轻便的结构，加入回储备设备势必增加整车重量并且使小车结构变得更为复杂。为了简化分析，这里不考虑能量回储备对油耗的影响（即假定减速是能量完全回储）。 13 影响燃油经济性的因 素 从上面的分析结果可以看出来，主要有三组因素影响汽车燃油消耗：发动机、传动系统和外部阻力因素。其中，发动机是最大的影响要素，但赛车所用发动机由赛事主办方给定，因而本文主要讨论的是影响油耗的外部因素。 （ 1）发动机 发动机对燃油经济性的影响因素主要有压缩比、燃油供给、功率利用率等。发动机中的热损失与机械损耗占燃油化学能中的 65%左右，显然，发动机是对汽车燃油经济性最有影响的部。 （ 2）传动系 汽车传动系对燃油消耗的影响，取决于传动效率、变速器档数与传动比。 传动效率越高，则损失于传动系的能量愈少， 因而燃油经济性也愈好，变速器的档位与传动比对燃油经济性也有影响。随着变速器档位的增加，增加了选用合适档位使发动机处于经济工作状况的机会，从而保证汽车的经济性愈好。 外部阻力因素 (1）整车质量 汽车总质量为整备质量与装载质量之和，整备质量为汽车经整备后再完备状态下的自身质量，即指汽车在加满燃料、润滑油、工作油液（如制动液等）及发动机冷却液并装备（随车工具及备胎等）齐全后但未载人、载货时的总质量。装载质量为最大货运质量与最大客运质量之和。汽车总质量影响到汽车的滚动阻力、坡度阻力、惯性阻力和加速阻力，因此对汽 车的燃油经济性影响最大。因此，在汽车上广泛采用轻质材料，减轻汽车自重，是提高汽车燃油经济性的一个重要方向。 (2）气阻力 汽车的外观主要有在高速行驶时的影响力上的燃油经济性，空气阻力，因此，流线型的车身，降低了空气阻力系数，可以提高燃油经济性。 为克服空气阻力而消耗的发动机功率与汽车行驶速度的立方成正比，汽车速度不高时，空气阻力对汽车的燃油消耗影响不大，因此在城区，由于行驶车速低，对油耗影响较小。但是，当超过 50 公里每小时的速度，空气阻力对车辆的燃料经济性的影响逐渐减少，那么减少空气阻力主要是通过 汽车的空气阻力系数来实现，汽车制造厂通过正常的风洞试验研究使汽车外形接近最优化。 (3）动阻力 国外的实验研究表明：当滚动阻力减小 1N 时，燃油消耗量减少 00估算为 f 每减少 10 时，可节省燃油达 参照上 14 述的分析资料。节油性关键点就集中在了三个外部阻力因素上。在本田节能车的设计中，如果不考虑发动机及车手的重量的话，影响质量最主要的因素便是车架了；对于滚动阻力，在车速不高的情况下，影响其最大的因素是其整车质量。那么将三个外部因素集中起来考虑的话，本田节能 车的节油特性研究的重点主要就放在了车架轻量化及降低空气阻力这两个方面的。 15 第 4 章 本田节能车 动力传动系统的研究 合器工作状态的确定 本田节能车在行驶过程中是以加速滑行然后再加速的行驶方法进行运动的。因此，要保证在滑行过程中尽可能降低机械运动的能量损耗，采取离合器的动力结合方案。同时考虑到车辆在比赛过程中滑行的时间较加速时间更长，因此采用离合器常分离的方案，即加速过程通过执行机构使离合器结合，滑行时则处于自分离状态。离合器结构形式如图 图 示。 图 离合器三维模 型 图 离合器实物 16 嵌离合器的控制与操纵 在起步时，点火加速，离合器啮合，动力通过链传动，从发动机传递到链轮，在通过离合器传递到主动轴，提速，当达到 45km/h，熄火，离合脱离，开始滑行，在速度低于 20km/h,再通过拨叉是离合器啮合，点火加速，速度达到 45km/此循环往复，完成比赛。 下图 图 嵌式离合器 目前主流的离合器的操纵方法： （ 1） 手动机械控制 通过拉锁来控制离合器啮合分开，完全不需要另外付出电能，节约能源，而且对于突发状况可以人为及时控制，提高了可操控性 ，但是需要驾驶员一直用力握着，增加了操作的复杂性，而且与速度的配合不能达到精确。 （ 2） 电子控制 该控制系统主要由单片机，速度传感器，拨叉，电磁铁，弹簧，开关组成。车轮上安装速度传感器，由单片机下达指令，当达到预设速度时，单片机让电磁铁接通电源，产生吸引力，让拨叉将离合器分开，熄火滑行，当达到预设最低速度时，电磁铁断电，弹簧使离合器啮合，点火加速，并且设有总开关，用以人为控制。如图 17 图 合器控制系统 两方案相比，第二种可更加科学化控制离合器，但是对于突发状况，例如急弯，就不能应对自如，而且 增加了成本和设计难度。 所以可以在方案二的基础上，加设方案一的操控装置，当启用方案一的装置时，断开方案二的供电，这样既能精确控制，也能应对突发状况。 传动传动比的确定 本田节能车发动机运动方式的特点，不能根据发动机的最佳功率进行带传动比的计算，根据载荷经验确定传动比 8 之间，初步计算取 i=经实车测试将传动比改小为 i=体对比如表 表 传动比对照表 传动比对照 46 3 61 7 0 均值 nts