车辆工程毕业设计论文-节油竞技车h3总布置设计(编辑修改稿)

车辆工程毕业设计论文-节油竞技车h3总布置设计(编辑修改稿)内容摘要：

用发动机后置后轮驱动，这样驾驶员的视线可以得到保障也不需要安装差速结构同时也可以对质心的位置进行配重（驾驶员在前）且降低了制作的难度。 （ 1）发动机由于采用了统一标准配置所以不存在选型问题但可以对其变速器和箱体进行改造和轻量化。 （ 2） 变速机构决定拆掉原有变速器以一排行星齿轮代替，其优点是去掉了多余的重量提供了一个更优的传动比同时行星齿轮的传动更稳定占用空间也比较小缺点是重量比较大、可能需要再加 工。 （ 3） 档位决定以一个传动比行驶主要考虑结构的复杂性和加工能力的局限。  图 碳纤维无骨架符合车身 转向形式 的选择 转向形式以使驾驶员操纵方便，转弯灵活加工难度小为目标。 可选的方案有中央支撑式和阿卡曼式，其中中央支撑式有转弯费力操纵不灵活的弊端。 阿卡曼式转向机构的特点就是在该车全程转弯过程中瞬时圆心始终保持不变且圆心在后轴的延长线上。 由于 前轮载荷不是很大且附着力非常的小，所以过弯时地面阻力不会很大 不需要 10 助力装置，只需要适当延长转向臂就可以达到要求。 但是在这里也要考虑传动比的大小因为这影响到驾驶员的操纵习惯反省时间即闭环控制的精确程度。 通过汽车理论的学习可以确定不转向对驾驶员的操纵需求是最舒服的。 图 铝制箱型车架 图 钢管梯形车架  11 图 衍架式车身  制动系统的选择 制 动系统由大赛规则确定要求即在 的斜坡上能保证停留，而且制动系统对平时训练整车的操纵安全性都有很高的保证。 经过调查研究决定采用 两套高效 V 闸其价格性对便宜质量与其它制动件相比较轻， 因为前轴的定位尺寸控制严格所以决定采用后刹系统。 车轮型号与轮胎的选择 在技能经济车的研发过程当中，车轮的型号的选取也是非常重要的环节，因为它关系到滚动阻力的大小，迎风面积的大小，操纵稳定性的保证等等。 首先要选择车轮的的尺寸，这和迎风面积，转动惯量，接近角有直接关系。 大车轮滚动阻力大稳定性好，小车轮滚动阻力小操纵灵活但稳定性差。 轮胎的选择遵循滚动阻力小可承受高压，高载荷，测偏刚度大的轮胎。 经过论证决定选择 20inch 自行车轮圈轮胎采用米其林宽面高压光胎。 需要注意的是自行车轮胎和车轴是不受侧向力的而节能竞技车的车轮和车轴是要受侧向力的。 根据车辆类型、总质量、道路条件、车速及其他特殊要求，合理地选择轮胎。 轮胎选择的好坏直接影响整车的使用性能，如动力性、经济性、通过性、安全性 12 等。 因此必须按使用要求、道路条 件和国家标准进行合理的选择。 一般在汽车满载时，轮胎所受的静负荷应等于小于它的额定负荷（约 —）。 这主要根据车辆的使用情况和道路条件而定，在条件比较好的情况下－不超载、道路条件好，轮胎的静负荷可与额定负荷相等或相近，气压也可选高一点，这样会提高整车的经济性能。 由于是节油车大赛所以经济性非常的重要，这样胎压的要求就会很高正常的乘用轿车胎压一般夏季 ，冬季偏高一点儿，而 H2 号车的胎压 在 ~ 以上这是因为自行车轮胎可承受高压的特性，其中高级的米其林告诉光胎可以承受更高的胎压据资料上显示可达到 这就为经济型节油能力提供了很好的数据。 轮胎选择的另一个关键因素是车速。 随着高速公路的发展和道路条件的改善，现代汽车的车速越来越高，对于轮胎来说，车速越高，轮胎的发热量也越大，致使轮胎的磨损和寿命都受到影响。 轮胎的额定负荷能力是在一定车速下给定的，超过该车速长期使用合适轮胎的寿命急剧下降。 但比赛是的车速不会很高因为要熄火滑行最高车速是跟据最低车速制定的所以对轮胎的影响很小。 本章小结 本章对 H3 号节能车的布置形式、驱动形式、材料的选型、转向方式的确定都做了论证和对比并根据自身的 要求进行了选择，为接下来的后续计算奠定了基础和确定了方向。 13 第 3 章 参数的收集和计算 参数的影响 H3 号车的总布置主要参数包括整车的长、宽、高、离地间隙、轴距、轮距以及车架的最长最宽尺寸。 以及发动机的额定功率，变速器的最大最大最小传动比等等。 在设计之初可以确定几个设计硬点，其他尺寸在保证设计硬点的基础上可以有所变化。 硬点尺寸直接关系到整车的性能。 整车的主要尺寸对整车的性能有如下影响： 轴距 L： 对整备质量、总长、最小转弯半径、纵向通过半径有影响， 还对轴荷分配有影响。 过短时会使 制动 、上坡、加速时轴荷转移过大，使汽车制动性和操纵性变坏，纵向角振动大。 轮距：对整车的整宽、总质量、侧倾刚度、最小转弯半径有关。 轮距大有利于刚度上升，横向稳定性变好，但轮距不宜过大。 前悬：（因为本车为了节油尽可能的提高了整车的刚度所以取消了悬架机构，这样前悬就被用来定义前轴到整车最前端的部分。 ） 通过性、碰撞安全性、视野 范围、接近角等。 质量系数 y轴荷分配：质量系数反映了汽车的设计工艺水平，轴荷分配对轮胎的磨损均匀和寿命相近，要保证驱动的符合，从动轴的负荷减小，有利提高通过性和减小滚动阻力。 设计参数的 要求和目标 本次比赛有本田公司承办大赛委员会对整车参数的设计有 的要求 如表 所示：由于 H3 号 车的结构保留了大部分的原有 H2 的结构设计，所以我们可以在原有尺寸上对其进行优化。 H2 号车的尺寸 、 全高 —— 、轴距 —— 、全长 —— 、轮距 ——。 在确定尺寸前要明确优化的前提条件即如何优化，如果把总体设计分为两个指标即性能指标和节油指标则对明确整车的设计侧重点有很大的帮助。 完成比赛性能指标： 14 （ 1） 刹车制动性 （ 1） 行驶稳定性：转弯特性：侧倾、侧偏、 侧翻 （ 2） 加速和起步时的平顺性 （ 3） 故障率：驱动部分，制动部分 （ 4） 车架：刚度和挠度 （ 5） 车轴的强度 节油性能指标： （ 1）车轮：左右车轮主销内倾角、前束、后倾的参数一致性。 各轴载荷的平均分配。 轮胎测偏刚度的确定。 （ 2）车架：轻量化 （ 3） 车身：空气阻力系数 Cd值、迎风面积、车身总体质量。 （ 4）发动机：最优传动比的选择、机体的轻量化、传动形式的选择。 （ 5）驾驶员：体重、身高、操纵能力。 参数的计算 及思路 明确了几项参数指标后可以对计算的总体思路有了大略的方向即在满足驾驶员操纵性舒 适性的基础上，尽可能的缩短轮距和轴距并降低整车高度，同时还要保证整车的行驶性能。 如图。 图 总布置尺寸示意图 人机工程参数的 计算 人机参数的计算方向应该是头高下降在发动机卧高和立高平面内并保持视线高度 15 与龙门高度成 的关系。 这样既能保持车身能降低最低的距离而且可以最大限度的保证可以看到 （比赛要求）。 经过对九名驾驶员进行质心测量和坐姿高度与其他尺寸的测量，可以得到图表进行分析。 下表为驾驶员躺卧驾驶姿势是随头高的下降个关键尺寸的变化。 图 描述了驾驶员眼高的变化曲线， 附图 描述了驾驶员大腿宽度的变化曲， 图 描绘了所收集的驾驶员数据的膝宽曲线。 前轴的位置应该在膝盖前后位置选择。 通过对上表的计算分析对随人身坐高的下降对其它其它尺寸的影响有如下结论。 驾驶员高度每下降 60mm,质心降低 10mm,高度降低 30mm,视线降低 20mm,前悬伸长 10mm，龙门前身 20mm(龙门位置在髋部 )。 为了保证驾驶员操纵的舒适性和轴距设置的合理性前轴（龙门的位置）应该在膝盖和髋部之间选择。 表 后备驾驶员 尺寸图表 （单位： mm） 号码 1 号 2 号 3 号 4 号 5 号 头 高 450 400 450 400 450 400 450 400 450 400 眼 高 355 330 380 330 360 305 385 290 360 310 膝 高 250 250 220 220 210 190 160 160 150 150 脚尖高 220 220 245 245 235 235 250 250 260 260 背至脚尖 1444 1520 1500 1520 1460 1520 1340 1430 250 1440 手至膝 340 320 300 320 260 280 240 270 142 300 拳前伸 长 501 508 522 512 498 480 520 518 510 510 膝宽 200 200 201 201 230 230 220 220 210 210 小腿宽 220 220 230 230 220 220 230 230 230 230 大腿宽 250 250 250 250 240 240 250 250 250 250 髋宽 340 340 320 320 335 335 340 340 350 350 膝 至脚底 460 460 440 450 460 460 470 470 440 440 体重 60kg 50kg 45kg 身高 1550 1580 1610 1500 1580 号码 6 号 7 号 8 号 9 号 头 高 450 400 450 400 450 400 450 400 眼 高 350 330 380 330 360 305 385 290 膝 高 150 150 120 200 200 170 170 170 脚尖高 250 250 260 260 220 220 255 255 背至脚尖 1444 1520 1500 1520 1460 1520 1340 1430 手至膝 340 320 300 320 260 280 240 270 拳前伸 长 501 508 522 512 498 480 520 518 膝宽 200 200 201 201 230 230 220 220 小腿宽 220 220 230 230 220 220 230 230 大腿宽 250 250 250 250 240 240 250 250 髋宽 340 340 320 320 335 335 340 340 膝至脚底 460 460 440 450 460 460 470 470 体重 51kg 身高 1550 1580 1610 1500 16 图 描述了驾驶员眼高的变化曲线，附图 描述了驾驶员大腿宽度的变化曲，附表 描绘了所收集的驾驶员数据的膝宽曲线。 前轴的位置应该在膝盖前后位置选择。 通过对上表的计算分析对随人身坐高的下降对其它其它尺寸的影响有如下结论。 驾驶员高度每下降 60mm,质心降低 10mm,高度降低 30mm,视线降低 20mm,前悬伸长10mm，龙门前身 20mm(龙门位置在髋部 )。 为了保证驾驶员操纵的舒适性和轴距设置的合理性前轴（龙门的位置）应该在膝盖和髋部之间选择。 图 眼高变化折线图 图 髋部宽度变化图  17 图 膝宽变化图  图 高 155cmCATIA人偶 转弯特性相关参数计算 转弯特性的计算主要是为了选择最优的轮轴距而引用的，有第二章总体布置的形式转向机构选择了阿卡曼是转向机构，而阿卡曼是机构来自于阿卡曼定理即全部车轮绕同一瞬心 O 回转，瞬时中心始终在后轴的延长 线上。 转向特性公式 和转弯半径与转向角公式 可以很好的解释轮轴距的关系。 主销倾角轴线与地面相接点间距离与轮距尺寸接近，这里还有一段尺寸 c 为接地点与轮胎接地点距离。 c 值不能太小因为太小的话主销旋转过程中会使轮胎与路面产生较大的摩擦。 表 描述了内偏角与整车宽度的关系。 即内偏角越大需要预留的转弯空间也相应的增大。 18 图 转弯特性简图 （ ） （ ） 式中： B—— 主销倾角延长线间的距离； L—— 轴距 ； A—— 前轮内偏角 ； —— 前轮外偏角 ； R—— 最小转弯半径。 表 内偏角与整车宽度的关系表  1500 1550 1600 车轮前端横向扫过距离  R=8640 R=8929 R=9217 M=40 R=7640 R=8123 R=8385 M=45 R=7210 R=7455 R=7659 M=52 19 R=6860 R=6890 R=7112 M=56 R=6200 R=6510 R=6614 M=60 R=6100 R=5918 R=6812 M=65 经 过计算发现在设计最小转弯半径 8800mm的情况下内偏角 随轴距 L 的增加而增加而内外偏角的差之和 B/L的值有关，同时如果希望将车轮纳入车身中的话我们会发现轮距增加会增大外偏角 而其角度越大车身和车轮的距离就会越大这样才能 保证其最大偏角。 经过计算发现偏角每增加 距离 d相应增加。 初步将轮距 B 定为 600mm 质心几何坐标的测量 质心的位置对整车各个尺寸的确定是不可或缺重要的参量。 需要测量的参量有： —— 质心距前轴的。