车辆工程毕业设计论文-基于ug与ansys的大学生节能车hljit-3a型结构优化设计(编辑修改稿)

车辆工程毕业设计论文-基于ug与ansys的大学生节能车hljit-3a型结构优化设计(编辑修改稿)内容摘要：

、有限元软件 ANSYS 进行节油汽车的整体结构的强度、刚度、稳定性及动态特性等方面的计算机仿真研究与分析，为我国节油汽车产品的设计、技术开发方面提供更多的理论参考，进一步提高节油节能汽车的稳定性和可靠性。 研究采用的技术流程如图 所示。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 图 技术流程 收集相关资料及数据 软件接口 分析结果 总体方案的设计 UG 三维建模 手绘二维设计及建模 ANSYS 有限元分析 攥写说明书 轻量化设计 黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 第 2 章 节能车车架整体结构方案选定 节能车的工作原理与设计理念 节能竞技大赛是搭载 Honda 低油耗摩托车的 4 冲程 发动机 ，通过动手制作挑战节能极限的竞技赛事 ，在等油耗的行驶中让车手走有发挥走的更远。 该赛事任何人都可以轻松参与，队员们通过自我创意，设计出世界上独一无二的赛车参与角逐，人们不仅可以感受到 “ 创造 ” 与 “ 交流 ” 的乐趣，同时还可以体会到 “ 低油耗就是环保 ”。 为了把我们赖以生存的地球更完好地传递给下一代，让肩负着人类未来的年轻 人通过思考和实践，亲身体会如何利用有限资源的重大意义，一起动手共同感受制作车辆的乐趣。 大赛三个理念为： 节能减排 节能大赛是一项以注重能源，创造节约型社会为主体的活动，希望所有参赛者能够共享这种对地球环境保护的挑战精神。 现在的中国正面临着经济的快速发展，在工业化进程不断推进的同时，能源问题、环境问题变成我们迫切需要解决的课题。 自 1958 年起，拥有超前环保意识的 Honda 就开始思索起了环保课题，着手并开发了更节能更环保的发动机产品。 1981 年， Honda 在日本举行了首届节能竞技大赛，至今已 有 29届的历史。 在大赛中，选手们最大程度地有效利用能源，开拓思路，为创造全新的节能低碳生活，争相展示他们的智慧与信念。 超越家人、 朋友 、年龄、辈份和地域带来的各种限制， Honda 希望有更多的人们来参加比赛，在竞技中互相交流，尽情享受创意与惊奇的乐趣。 面对环保的挑战， Honda 不断自我超越， 从 50 年前， Honda 研发出轻便、节能的 Supercub引擎开始，从不间歇、挑战极限，在上世纪八十年代，成功地将 1 升汽油的行驶距离从 105 公里提升至 180 公里。 而节能竞技大赛于 20xx 年更是 创造了 3435公里 /升的记录，这是用崭新的创意和新技术所积累的成果，是不断挑战的结果。 节能竞技大赛正是提供给大家一个共同来实现梦想和挑战的舞台。 人人参与 简单的竞技规则，为每个人提供了一个参赛的机会。 通过体验比赛过程，培养人们丰富的创意和动手能力，体验学习和创造带来的乐趣。 如何保护我们赖以生存的地球，是目前急需解决的问题，需要社会每一成员贡献力量，而这恰好契黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 合了节能竞技大赛创始人本田宗一郎先生的初衷，让每一个普通人都能参与到环保事业中。 在日本，超越职业、地域、年龄各种限制，每年都有来自学 校、企业以及来自社会上共约 500 多支代表队参赛。 在提高节能环保意识的同时，更能培养动手能力与团队协作精神。 节能车的主要结构方案确定 减轻汽车车身重量，可以减少燃油消耗，装配更多的装备，提高汽车的性能。 为了减少汽车重量，工程师主要从材料、工艺和结构上想办法。 高强度钢已成为近年来车身制造的首选材料。 材料与加工工艺是密切相关的，新材料的应用伴随新工艺的产生， 现代 汽车制造技术得到新的发展。 汽车车身各结构的形状、受力不一样，对强度、刚度、拉延和塑性变形的要求各有不同，一般要根据构件的形式、要求和的使用材料来选择冲压工艺。 过去的冲压工艺首先把钢板剪裁成冲压板料，然后冲压成为冲压件，再将各个冲压件焊接成所需要的部件。 一种新的工艺方式则将这种顺序颠倒过来，它称为“拼焊”，就是将不同厚度和不同性能的钢板剪裁后拼焊起来的一种钢板，这种拼焊钢板可以冲压加工。 采用拼焊钢板可以按照汽车的不同部位对应采用不同的板材，更好地发挥其作用。 例如在负荷大的地方采用较厚的高强度 钢板，而在其他部位则使用较 薄 的 高 强 度 钢 板。 拼焊采用激光焊接，经过激光焊接的拼焊钢板允许进行冲压加工，经冲压成型而成为车身上的冲压件。 拼焊钢板的应用简化了生产工艺、改善了构件性能、减轻了重量。 汽车上采用 “拼焊”的部件常有侧面框架、车门内板、车身底板、立柱等。 采用轻质材料代替钢材是近年汽车制造常用的方法，铝材料已经广泛应用在发动机、轮圈、仪表板装饰及其它零部件上，但是大量用于车身制造上还是少见，主要是受到加工技术和成本的约束。 现在，还有一种镁合金已经出现在车坛上。 镁除了重量比铝轻以外，还具有比强度和比 刚度高、导热导电性能好、阻尼减震和电磁屏蔽性好、易于加工成形、可以回收等优点，是理想的金属结构材料。 汽车上有 60 多种零部件适合采用镁合金，例如发动机零件、变速器零件、仪表板、轮圈等。 据介绍，对于使用镁金的汽车而言，一般欧洲车用镁合金 9公斤至 20公斤，北美车用镁合金6 公斤至 26 公斤。 镁合金也在日本生产的汽车上采用，例如镁合金变速杆、变速箱体、车门内框、扶手等等。 由于镁是地球储量最丰富的金属元素，加上它的合金材料优点明显，越来越受到汽车业的重视。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 节能车车架设计要求 根据设计原则、目标和用户的需求特点 ，整车设计人员要提出被开发的车型的整车型式方案，主要包括以下几个部分： 设计参数要求： 驱动型式： 3 1；总质量： ；最高车速 55km/h；最大爬坡： 20%； 车身长小于 3m，自重小于 60kg，乘载 1人，驾驶员重量小于 40kg， 1公升汽油能行驶里程大于 300公里，行驶速度大于 50km/h，能够变速，要求零部件材质轻，车身外形设计要求风阻小，流线型好，即节油又要美观。 本设计几个方面主要包括； （ 1） 车架 的种类和型式 ； （ 2） 发动机布置 和驱动型式 ； （ 3）车头和驾驶室的型式及发动机与前轴的位置关系 ； （ 4）轮 胎的选择。 HLJIT3A 专用发动机。 既保持了发动机寿命长、动力强、声音轻、省油、环保等五大特点。 功能介绍： 单缸水冷 二 气门四冲程化油器发动机，具有前后轴传动输出，电和手拉两种起动方式，带发动机易起动减压功能，带下坡发动机制动，带停车变换的发动机体内一体化高档、低档、空档、停车档、倒档和档位显示，带车速里程输出，带汽车式易更换机油滤；还可以根据厂家需要选择配套 4x4 车、 4独立悬架的前后桥和所有传动轴，可以电控方式方便的进行 4x 4x前桥差速锁死的变换，ECU 点火器带 危险工况的保护功能，还可以选装空滤器、散热器、风扇。 发动机： HLJIT3A 型； 缸径 行程： 82； 最大功率： 24kW/6500r/min；点火方式： 无触点、 CDI 直流点火； 外形尺寸： 长 x 宽 x 高（ mm）： 610 519；发动机形式：单缸、四冲程、水冷、四气门、顶置式凸轮轴、单平衡轴 压缩比： :1； 最低燃油消耗率 (g/ )：≤ 340； 润滑方式：压力飞溅润滑 ； 启动方式： 电起动 /手拉起动。 如图 所示： 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 图 发动机特性曲线 驾驶室与发动机、前轴 的布置位置，可组成不同的布置结构，形成不同的整车外型，当然对使用性能也有一定的影响 方案一 发动机前置前轮驱动（ FF）。 优点分析：与后轮驱动的乘用车相比较，前轮驱动乘用车的前桥轴荷大，有明显的不足转向性能；因为前轮是驱动轮，所以越过障碍的能力高；主减速器和变速器装在同一个壳体内，动力总成结构紧凑，且不需要在变速器与主减速器之间设置传动轴，车内地板凸包高度降低，有利提高乘坐舒适性；发动机布置在轴距外时，汽车的轴距可以缩短，因而有利于提高汽车的机动性；汽车的散热器布置在汽车前部，散热条件好，发动机可以得到足够 的冷却；行李箱布置在汽车后部，固有足够大的行李箱空间；容易改装为客货两用车或救护车；供暖机构简单，且因管路短而供暖效率高；发动机、离合器、变速器与驾驶员位置近，所以操纵机构简单；发动机横置时能缩短汽车的总长，加上取消了传动轴等因素的影响，汽车消耗的材料明显减少，使整备质量减轻；发动机横置时，原主减速器的锥齿轮需要用圆柱齿轮取代，这又降低了制造难度，同时在装配和使用时也不必进行齿轮调整工作，此时，变速器和主减速器可以使用同一种润滑油。 缺点分析：前轮驱动并转向需要采用等速万向节，其结构和制造工艺均复杂；前桥负 荷较后轴重，并且前轮又是转向轮，故前轮工作条件恶劣，轮胎寿命短；上坡行驶时因驱动轮上的附着力减小，汽车爬坡能力降低，特别是在爬越泥泞的坡路时，驱动轮容易打滑并使汽车丧失操纵稳定性；由于后轴负荷小而且制动时轴荷要前移，后轮容易抱死并引起汽车侧滑；当发动横置时受空间限制，总体布置工作困难，维修与保养时的接近性变差；一旦发生正面碰撞事故，因发动机及其附件损失较大，维修费用高。 方案二 发动机中置后轮驱动（ RR） 优点分析：动力总成布置成一体而使机构紧凑，因为发动机后置，汽车前部高度有条件降低，改善驾驶员视野；同时 排气管不必从前部向后部延伸，加上可以省掉传动轴，故可向内地板凸包只需要有较低的高度用来容纳操纵机构的杆件和加强地板刚度即可，这就改善了后排座椅中间座位乘员出入的条件；整车整备质量小；乘客座椅能够布置在舒适区域；上坡行驶时，由于驱动轮上的附着力增加，爬坡能力提高；当发动机布置在轴距外时轴距短，汽车机动性能好。 缺点分析：后轴负荷重，使汽车具有过多转向倾向，操纵性变坏；前轮附着力小，高速行驶时转向不稳定，影响操纵稳定性；行李箱在前部，受转向轮转向黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 时要占据一定空间和改善驾驶视野的影响，行李箱体积不够大；因动力总成 在后部，距驾驶员较远，所以操纵机构复杂；驾驶员发现发动机故障不如发动机前置容易；发动机后置不仅对发动机冷却和前风挡玻璃除霜带来不利，而且发动机工作噪声容易传给驾驶员，一旦汽车发生追尾事故，又会对后排乘员构成危险；受发动机高度影响，改装为客货两用车或救护车困难。 难点分析：因车型的布置结构紧凑，选用此种布置发动机 规定赛车可装备如下两套轮胎： 干胎 —— 在检查时安装在赛车上的轮胎定义为干胎。 干胎尺寸任意，型号任意。 他们可以是光头胎，也可是有纹的 雨胎 —— 雨胎可以是如下规定的任何型号和尺寸的 有花纹和沟槽的样式： 节能车的整体结构形式及基本组成 车架是支撑赛车其他部件，构成赛车主体的重要部件。 本文叙述车架从最初设计到制造整个过程，其主要包含二大部分内容：车架设计、车架制作。 车架设计从车架的结构设计、材料选择、管件规格选择与力学分析方面进行了叙述。 车架制作部分详细阐述了车架制造基本要求。 汽车车身既是驾驶员的工作场所，也是承载整车机械及部件的场所。 车身应对驾驶员提供便利的工作条件，对乘员提供舒适的乘坐条件，保护他们免受汽车行驶时的振动、噪声，废气的侵袭以及外界恶劣气候的影响。 汽车车身上 的一些结构措施和设备还有助于安全行车和减轻事故的后果。 车身应保证汽车具有合理的外部形状，在汽车行驶时能有效地引导周围的气流，以减少空气阻力和燃料消耗。 此外，车身还应有助于提高汽车行驶稳定性和改善发动机的冷却条件，并保证车身内部良好的通风。 汽车车身是一件精致的综合艺术品，应以其明晰的雕塑形体、优雅的装饰件和内部覆饰材料以及悦目的色彩使人获得美的感受，点缀人们的生活环境。 汽车车身结构主要包括：车身壳体、车门、车窗、车前钣金制件、车身内外装饰件和车身附件、座椅以及通调节装置等等。 车身壳体是一切车身部件的安 装基础，通常是指纵、横梁和支柱等主要承力元件以及与它们相连接的钣金件共同组成的刚性空间结构。 客车车身多数具有明显的骨架，而轿车车身和货车驾驶室则没有明显的骨架。 车身壳体通常还包括在其上敷设的隔音、隔热、防振、防腐、密封等材料及涂层。 封闭制钣制制件形成了容纳人、发动机、车轮等部件的空间。 车身外部装饰件主要是指装饰条、车轮装饰罩、标志、浮雕式文字等等。 车几部装饰件包括仪表板、顶篷、侧壁、座椅等表面覆饰物。 在轿车上广泛采用天然纤维或合成纤维的纺织品、人造革或黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 多层复合材料、连皮泡沫塑料等表面覆饰材料；在客车上则 大量采用纤维板、纸板、工程塑料板、铝板、花纹橡胶板以及复合装饰板等覆饰材料。 车身内部的通风、暖气、冷气以及空气调节装置是维持车内正常环境、保证驾驶员和乘客安全舒适的重要装置。 座椅也是车身内部重要装置之一。 座椅由骨架、座垫、 背和调节机构等组成。 座垫和背应具有一定的弹性。 调节机构可使座位前后或上下移动以及调节座垫和背的倾斜角度。 某些座椅还有弹性悬架和减振器，可对其弹性悬架加以调节以便在驾驶员们不同的体重作用下仍能保证座垫离地板的高度适当。 保证行车安全，在现代汽车上广泛采用对乘员施加约束的安全带、头枕、 气囊以及汽车碰撞时防止乘员受。