本田節(jié)能競技賽車轉(zhuǎn)向及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)含3張CAD圖
本田節(jié)能競技賽車轉(zhuǎn)向及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)含3張CAD圖,本田,節(jié)能,競技,賽車,轉(zhuǎn)向,傳動(dòng)系統(tǒng),設(shè)計(jì),cad
附錄1:外文翻譯
使用可變阻力的轉(zhuǎn)向扭矩控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的模型
D.陳鑒林議員及K. NAM
摘要 本文提出了一種新型無傳感器轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩控制方法,適用于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沒有任何機(jī)械連接來連接方向盤和齒條和小齒輪模塊。代替機(jī)械裝置,每側(cè)使用兩個(gè)電動(dòng)馬達(dá)。一個(gè)電動(dòng)機(jī)連接到方向盤,另一個(gè)安裝在齒條和小齒輪上。方向盤上的電機(jī)作為轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩和來自道路的負(fù)載扭矩之間的輸送機(jī)起作用。在本文中,我們關(guān)注基于阻抗控制的與轉(zhuǎn)向感相關(guān)的運(yùn)動(dòng)控制。因此,本工作中不考慮齒條齒輪的型號(hào)。 在大多數(shù)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中,使用扭矩傳感器來設(shè)置對駕駛員轉(zhuǎn)向感覺的阻抗影響。在本文中,我們提出了一種不使用任何扭矩傳感器的新型轉(zhuǎn)向控制方法。提出的方法的有效性由實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)。
關(guān)鍵詞:無傳感器力控制;擾動(dòng)觀測器;線控轉(zhuǎn)向;阻抗控制
1.介紹
自從汽車成為流行的交通工具,開發(fā)了車輛系統(tǒng)的技術(shù)改進(jìn)。車輛系統(tǒng)有很多部分組成的機(jī)械連接。因?yàn)檐囕v系統(tǒng)近年來變得更加復(fù)雜,增加了部分占用的空間。增加空間,前面的車輛上的重量和體積也增加。它會(huì)影響車輛的加速度和加速度克服這種負(fù)面影響,發(fā)動(dòng)機(jī)也大。一種新技術(shù)叫做X-by-wire被廣泛研究克服這種惡性循環(huán)。X-by-wire系統(tǒng)應(yīng)用于剎車和引導(dǎo)車。
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是與司機(jī)和車輛的一部分,已經(jīng)漸漸影響司機(jī)的安全了。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的開發(fā)是根據(jù)操作方法分類。第一類是傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。這種類型的優(yōu)勢,司機(jī)的轉(zhuǎn)向感覺很好,但它需要一個(gè)大操舵力。第二種類型是液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(黃,2001)。它使用更少的轉(zhuǎn)向力比較傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。然而,它有一個(gè)可憐的燃油效率因?yàn)橛捅靡簤合到y(tǒng)需求。第三個(gè)方法是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(楊,2015;張成澤et al .,2016)。使用電力的系統(tǒng)可以做到比液壓系統(tǒng)更加靈活的控制。燃油效率也會(huì)增加。第四個(gè)是一個(gè)steer-by-wire系統(tǒng)(吳et al .,2016)。近年來它已經(jīng)被研究。
steer-by-wire系統(tǒng)由兩個(gè)電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的轉(zhuǎn)向柱設(shè)備連接齒條和小齒輪的方向盤。這部小說系統(tǒng)有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先是節(jié)省空間和成本。由于零件的重量減少,影響燃油效率和生產(chǎn)成本。第二個(gè)是安全,轉(zhuǎn)向柱伸出它可以保護(hù)司機(jī)的安全,當(dāng)?shù)能囕v發(fā)生事故時(shí)。
轉(zhuǎn)向柱不可用,是不容易的模擬轉(zhuǎn)向感覺的,傳統(tǒng)的系統(tǒng)。根據(jù)先前的研究,主要功能steer-by-wire系統(tǒng)被定義為一些點(diǎn)(Parmar和約翰,2004年,上海一中院2006;Yih格迪斯;2004;Amberkar et al .,2004)。第一個(gè)是方向控制。它是汽車的一個(gè)基本要求條件穩(wěn)定沒有抵消和之間的時(shí)間延遲電機(jī)與方向盤上部和底部電機(jī)在齒條和小齒輪。第二個(gè)是恢復(fù)能力。方向盤和車輛應(yīng)該回到原來的位置沒有人類的力量。由于系統(tǒng)沒有物理連接的轉(zhuǎn)向柱,它需要實(shí)現(xiàn)恢復(fù)力。第三是可變轉(zhuǎn)向的感覺。提供的轉(zhuǎn)向手感等駕駛條件的轉(zhuǎn)彎力和車輛速度??紤]駕駛環(huán)境,道路條件是一種估計(jì)方法研究(Bajcinca et al .,2006)。機(jī)動(dòng)車輛的運(yùn)動(dòng)控制使用自適應(yīng)估計(jì)方法(埃姆雷et al .,2010)。研究對司機(jī)的轉(zhuǎn)向感覺找到一個(gè)影響因素研究(山口和村上,2009)。
在本文中,我們專注于問題轉(zhuǎn)向感覺沒有扭矩傳感器基于阻抗控制?;谀P托畔⒌膫鞲衅鞑环椒ū粡V泛使用,因?yàn)閭鞲衅鞯娜觞c(diǎn)的影響,傳感器的昂貴價(jià)格(村上et al .,1993;小笠原群島和船長,1991;日本田島Hori,1993)。讓司機(jī)的轉(zhuǎn)向扭矩實(shí)時(shí)信息,使用基于擾動(dòng)觀測器技術(shù)系統(tǒng)模型。此外,使用一個(gè)阻抗控制技術(shù)在一些機(jī)電一體化領(lǐng)域需要與人類和設(shè)備交互。特別是,它用于機(jī)器人(榮格et al .,2004;Ikeura Inooka,1995)和恢復(fù)應(yīng)用程序(楊et al .,2006)。用于通過使用阻抗控制駕駛舒適的感覺。
本文由五個(gè)部分組成。轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)模型和模型識(shí)別實(shí)驗(yàn)第二部分所示。一個(gè)力矩傳感器不轉(zhuǎn)向控制方法提出了第三節(jié),其控制性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了在第四節(jié)。結(jié)論在第五節(jié)總結(jié)。
2系統(tǒng)建模
在本節(jié)中,一個(gè)方向盤steer-by-wire系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型。steer-by-wire系統(tǒng)如圖1所示。與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)向列,steer-by-wire系統(tǒng)有兩個(gè)馬達(dá)連接和控制每一個(gè)部分由方向盤和齒條和小齒輪。一般轉(zhuǎn)向系統(tǒng),如電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制器收集一些信息,包括車輛速度,轉(zhuǎn)向扭矩、和轉(zhuǎn)向角傳感器。系統(tǒng)是根據(jù)輸入的命令生成的控制器。底部電機(jī)相連齒條和小齒輪需要交付負(fù)載擾動(dòng)的司機(jī)。同時(shí),電機(jī)底部是必要的控制車輛的運(yùn)動(dòng),我們想要的。上面的汽車方向盤之間充當(dāng)一個(gè)耦合器負(fù)載感覺和司機(jī)。此外,它的功能作為輔助力量馬達(dá)。本文側(cè)重于從轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輪上汽車。
2.1動(dòng)態(tài)模型
一個(gè)交互式steer-by-wire系統(tǒng)的模塊在圖2中描述。它可以建模為一個(gè)two-inertia系統(tǒng)之間的方向盤,方向盤電動(dòng)機(jī)通過轉(zhuǎn)向軸連接。建模的兩個(gè)-慣性系統(tǒng)已經(jīng)在一些紙(Zhang和學(xué)習(xí)Furusho,2000;Yun et al .,2013)。根據(jù)論文,方向盤的動(dòng)態(tài)方程表示為。
如果一個(gè)司機(jī)的轉(zhuǎn)向力矩應(yīng)用于指導(dǎo)輪,方向盤一個(gè)慣性矩摩擦系數(shù)在一定的轉(zhuǎn)向角。轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向軸產(chǎn)生反應(yīng)。反應(yīng)力矩作用在轉(zhuǎn)向軸表示為。
反應(yīng)轉(zhuǎn)矩是阻尼系數(shù)的轉(zhuǎn)向軸。方向盤電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)方程表示為。
方程(3)是由轉(zhuǎn)向電機(jī)轉(zhuǎn)矩,電動(dòng)機(jī)系統(tǒng),轉(zhuǎn)向軸的反作用力和摩擦力。摩擦力是一個(gè)典型的非線性因素作用相反的方向轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向軸的反作用力。盡量減少摩擦的影響,介紹了摩擦模型和補(bǔ)償器在2.2節(jié)。通過拉普拉斯變換,方程(1)~(3)表示為。
框圖基于方程(4)~(6)呈現(xiàn)在圖3中。在此系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)向電機(jī)扭矩和司機(jī)的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩輸入。的角度方向盤電動(dòng)機(jī)可以直接測量。但是一個(gè)轉(zhuǎn)向角不是用這個(gè)系統(tǒng)。轉(zhuǎn)移函數(shù)從方向盤電機(jī)轉(zhuǎn)矩的電機(jī)角表示為
2.2摩擦模型
方程(3),即轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程輪電機(jī),包括一個(gè)摩擦力阻礙運(yùn)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)。摩擦力是一個(gè)典型的非線性因素。由于摩擦,一個(gè)系統(tǒng)不移動(dòng)一個(gè)小轉(zhuǎn)矩輸入。一般來說,摩擦分為三種類型:靜態(tài)的摩擦,庫侖摩擦和粘性摩擦。靜態(tài)摩擦是一個(gè)根據(jù)表面阻力的邊緣移動(dòng)。庫侖摩擦阻力阻止移動(dòng)對象。粘滯摩擦是由流體引起的。在這個(gè)系統(tǒng),我們只是考慮的影響靜態(tài)摩擦和庫侖摩擦。方程的摩擦模型表示如下,
方程(9)目前摩擦方程,系統(tǒng)開始移動(dòng),方程(10)摩擦方程而系統(tǒng)是移動(dòng)。方程由變量因素。使用速度系數(shù)的近似靜態(tài)和庫侖摩擦之間的過渡。速度閾值確定邊坡從零到靜態(tài)摩擦。過小的值速度閾值導(dǎo)致喋喋不休接近零速度。發(fā)現(xiàn)參數(shù)值方程(9)和(10),在不同的操作條件下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。通過逐漸增加一個(gè)輸入的力在停止?fàn)顟B(tài),我們檢查了力瞬間移動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)移動(dòng),我們檢查了力量阻止即時(shí)通過減少輸入的力。通過這些實(shí)驗(yàn),我們第一個(gè)檢查力定義靜態(tài)摩擦和第二個(gè)檢查力是庫侖摩擦,分別。參數(shù)值的方程(9)和(10)f = 0.8636、Fs = 0.5397(Nm)的正方向和Fs =?0.7556,Fc =?0.4858(Nm)負(fù)方向。摩擦模型如圖4所示。使用這種摩擦模型中,摩擦補(bǔ)償器設(shè)計(jì)為方向盤電機(jī)的速度的函數(shù)。摩擦補(bǔ)償器的性能如圖5所示。虛線代表的摩擦補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果。它指出,速度和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系變得幾乎線性的。摩擦的效果卻降低了采用摩擦補(bǔ)償器
2.3模型辨識(shí)
在本節(jié)中,提出了模式識(shí)別的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來識(shí)別動(dòng)態(tài)模型。我們注入了線性調(diào)頻信號(hào)頻率范圍從低到高,方向盤的汽車和測量角速度的汽車在同一時(shí)間。注入的線性調(diào)頻信號(hào)的扭矩信號(hào)表示為一個(gè)電壓在以上結(jié)果。單位轉(zhuǎn)換常數(shù)電壓和轉(zhuǎn)矩是0.239 N·m /伏特。結(jié)果如圖6所示。實(shí)線代表響應(yīng)在低輸入激勵(lì)和虛線代表了高輸入激勵(lì)的響應(yīng),分別。從圖6中,我們可以看到,系統(tǒng)有一個(gè)并聯(lián)諧振點(diǎn)大約12赫茲和一個(gè)諧振點(diǎn)16赫茲。從這個(gè)結(jié)果和方程(7),同時(shí),它是指出,傳遞函數(shù)的分母,零,由兩個(gè)虛構(gòu)的根源。傳遞函數(shù)的提名者,桿,由0,一個(gè)真正的根,和兩個(gè)虛構(gòu)的根源。
之前的另一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)P妥R(shí)別測試應(yīng)用摩擦補(bǔ)償器如圖7所示。非線性因素在低頻范圍和大小的差異也發(fā)現(xiàn)在諧振點(diǎn)相比圖6。
為了定義名義模型,我們需要關(guān)注一個(gè)頻率范圍。我們假定一個(gè)人駕駛一輛可以操作方向盤下5赫茲在實(shí)際駕駛情況。在這個(gè)合理的假設(shè)下,我們可以忽略名義模型的高頻振動(dòng)。名義模型,我們設(shè)計(jì)了一個(gè)二階系統(tǒng)下5赫茲,陰影區(qū)域在圖6所示。參數(shù)值在標(biāo)稱系統(tǒng)分別得到約J= 0.0173公斤·m2和Bn = 0.2173 m·N·秒/ rad。
3.轉(zhuǎn)矩傳感器不阻抗控制設(shè)計(jì)
提出了轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖8所示。它由四個(gè)部分組成:(a)在2.2節(jié)介紹的摩擦補(bǔ)償器,(b)是擾動(dòng)觀測器。(a)和(b)有助于使可預(yù)見的線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)還用于估計(jì)干擾,(c)是阻抗模型做一個(gè)舒適的交互式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過控制數(shù)量的協(xié)助,(d)的反饋和前饋控制器。
3.1擾動(dòng)觀測器
提出了一種擾動(dòng)觀測器的一般框架如圖9所示。它是由一個(gè)逆名義模型和一個(gè)一階低通濾波器稱為問過濾器。兩個(gè)傳輸函數(shù)相關(guān)的控制性能分析。
自從問過濾器是一個(gè)低通濾波器,我們可以假設(shè)過濾輸出幾乎是一個(gè)當(dāng)擾動(dòng)頻率范圍是低于截止頻率。也就是說,如果擾動(dòng)的頻率范圍是以下問濾波器帶寬。
附錄2:外文原文
任務(wù)書
論文(設(shè)計(jì))題目:本田節(jié)能競技賽車轉(zhuǎn)向及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
工作日期:2016年12月12日 ~ 2017年05月19日
1.選題依據(jù):
本田節(jié)能競技大賽是將參賽團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制作的汽車在規(guī)定時(shí)間、規(guī)定路線下,行駛 一定距離,并由此換算出一升油能夠行駛的公里數(shù),耗油量少則勝出的一項(xiàng)賽事。其中要求 參加比賽的車輛均搭載由五羊本田提供的125CC化油器四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。
2.論文要求(設(shè)計(jì)參數(shù)):
車輛必須為3輪以上(包括3輪),要求其結(jié)構(gòu)無論在停止時(shí)還是行駛都為 3輪 以上(包括3輪)結(jié)構(gòu)且能自行站立,全高1.8m 以下,軸距1.0米以上,全長3.5米以下,輪 距0.5米以上,全寬1.7米以下,排氣管副泵超出車身后面及側(cè)面10cm以上,剎車配線等結(jié) 構(gòu)需要從車內(nèi)穿過,以免與地面接觸造成摩擦。
3.個(gè)人工作重點(diǎn):
要求完成轉(zhuǎn)向、傳動(dòng)、剎車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。完成設(shè)計(jì)圖紙的繪制(A0三張
),設(shè)計(jì)說明書10000字,外文翻譯2000字。
4.時(shí)間安排及應(yīng)完成的工作:
第1周:理解設(shè)計(jì)任務(wù)
第2周:查閱相關(guān)文獻(xiàn),英文文獻(xiàn)不少于5篇第3周:閱讀文獻(xiàn),撰寫開題報(bào)告
第4周:撰寫ppt,進(jìn)行開題報(bào)告答辯。完成外文資料的翻譯。 第5周:轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第6周:轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第7周:驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)第8周:驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)第9周:驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第10周:離合器設(shè)計(jì)準(zhǔn)備4月10日-14日之間的中期檢查,要求有ppt. 第14周:整理設(shè)計(jì)資料。撰寫設(shè)計(jì)說明書。
第15周:總結(jié)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備答辯
5.應(yīng)閱讀的基本文獻(xiàn):
[1]尤曉萍,胥布工,郭國坤.四沖程汽油機(jī)點(diǎn)火裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車
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[2]吳正權(quán).現(xiàn)代摩托車電噴系統(tǒng)的發(fā)展新動(dòng)向(2)[J].摩托車技術(shù),2012(03):59-62.
[3]王存磊,殷承良,王磊.BOOST發(fā)動(dòng)機(jī)建模及其在混合動(dòng)力仿真中的應(yīng)用[J].上海交通大學(xué)
學(xué)報(bào),2011(06):53-55.
[4]張蕾,王偉。基于有限元法的自卸車車架分析[J].公路與汽運(yùn),2011(3):12-14.
[5]張恩慧.微型客車白車身有限元建模及靜動(dòng)態(tài)特性分析[D].包頭:內(nèi)蒙古科技大學(xué),2011.
[6]神會(huì)存,汪友剛.基于workbench的電動(dòng)三輪車懸掛系統(tǒng)板簧強(qiáng)度的分析[J].中原工學(xué)院
學(xué)報(bào),2012(1):17-22
[7]楊沖.節(jié)能賽車的車架輕量化與車身動(dòng)力學(xué)[D].太原:太原科技大學(xué),2011.
[8]梁棟,陳幸波.節(jié)能競技車轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析軟件的開發(fā)[J].機(jī)械制造與設(shè)計(jì)
,2014(6):8-11.
[9]LEE H S. A structural analysis and topology optimization on cylinderblock of heavy duty
diesel engine[J]. International Journal of ModernPhysic B,2010,24( 15) : 2676-2681.
[10]GEROLD F,BEUCKE K,SEIBLE F, et al. Integrative Structural
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[11]AMSTUTZAMSTUTZ S. Analysis of a level set method for topology optimization[J].
Optimization Methods & Software,2011,26( 4) : 555-573.
指導(dǎo)教師簽字:
XX
教研室主任意見:
同意
簽字:XX 2016年12月16日
教學(xué)指導(dǎo)分委會(huì)意見:
同意
簽字:XX 2016年12月17日 學(xué)院公章
進(jìn)度檢查表
第
-4
周
工作進(jìn)展情況
本次設(shè)計(jì)任務(wù)是對競技車傳動(dòng)和轉(zhuǎn)向系進(jìn)行設(shè)計(jì),主要是對競技車的傳動(dòng)系,轉(zhuǎn)向系,剎車系統(tǒng),離合器等進(jìn)行改進(jìn),同時(shí)也用CATIA進(jìn)行三維繪制
2017年01月03日
指導(dǎo)教師意見
進(jìn)一步理解設(shè)計(jì)任務(wù)。注意文獻(xiàn)要查比較新的。閱讀的文獻(xiàn)要進(jìn)行整理和歸類。
指導(dǎo)教師(簽字):XX 2016年12月19日
第
-3
周
工作進(jìn)展情況
查閱了相關(guān)的5篇關(guān)于傳動(dòng)系中文文獻(xiàn),3篇關(guān)于轉(zhuǎn)向系的中文文獻(xiàn)
,2篇關(guān)于離合器的中文文獻(xiàn),5篇英文文獻(xiàn)。
2017年01月03日
指導(dǎo)教師意見
盡快上網(wǎng)把設(shè)計(jì)的完成情況填上!必須按照設(shè)置的節(jié)點(diǎn)要求填寫!
指導(dǎo)教師(簽字):XX 2017年01月01日
第
-2
周
工作進(jìn)展情況
充分閱讀并理解了相關(guān)文獻(xiàn),對要設(shè)計(jì)的任務(wù)有了直觀的理解,在心中形成了大致的設(shè)計(jì)方案,寫出了文獻(xiàn)綜述和開題報(bào)告
2017年01月03日
指導(dǎo)教師意見
盡快上網(wǎng)把設(shè)計(jì)的完成情況填上!必須按照設(shè)置的節(jié)點(diǎn)要求填寫!
指導(dǎo)教師(簽字):XX 2017年01月01日
第
-1
周
工作進(jìn)展情況
在寫完文獻(xiàn)綜述和開題報(bào)告后,交給老師進(jìn)行了多次的修改,基本掌握了寫開題報(bào)告的格式與方法,在2號(hào)進(jìn)行了開題報(bào)告答辯,并通過。
2017年01月03日
指導(dǎo)教師意見
利用本周和假期完成外文翻譯,要求字?jǐn)?shù)是2000漢字以上。
指導(dǎo)教師(簽字):XX 2017年01月07日
第 1
周
工作進(jìn)展情況
結(jié)合文獻(xiàn)和網(wǎng)上查閱的資料,對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì),完成了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各數(shù)據(jù)初步計(jì)算和確定。
2017年03月12日
指導(dǎo)教師意見
盡快到實(shí)驗(yàn)室去看看已經(jīng)有的賽車的結(jié)構(gòu),初步完成自己的設(shè)計(jì)思路。
指導(dǎo)教師(簽字):XX 2017年03月22日
第 2
周
工作進(jìn)展情況
廣泛查閱資料并咨詢指導(dǎo)老師,對轉(zhuǎn)向系各數(shù)據(jù)進(jìn)行該進(jìn),并繪制轉(zhuǎn)向系的CAD圖。
2017年03月12日
指導(dǎo)教師意見
一定認(rèn)真分析現(xiàn)有的車輛的轉(zhuǎn)向系的優(yōu)缺點(diǎn)。提出自己的設(shè)計(jì)想法。
指導(dǎo)教師(簽字):XX 2017年03月22日
第 3
周
工作進(jìn)展情況
結(jié)合文獻(xiàn)和網(wǎng)上查閱的資料,對驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系進(jìn)行了初步設(shè)計(jì),完成了驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系各數(shù)據(jù)初步計(jì)算和確定
2017年03月19日
指導(dǎo)教師意見
對設(shè)計(jì)的要求要認(rèn)真理解。確定各個(gè)參數(shù)的時(shí)候要有依據(jù)!
指導(dǎo)教師(簽字):XX 2017年03月22日
第 4
周
工作進(jìn)展情況
車身結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)方案的確定,車輪型號(hào)確定,轉(zhuǎn)向方案的確定.
2017年04月12日
指導(dǎo)教師意見
結(jié)合當(dāng)面指導(dǎo)的布置,認(rèn)真完成每一步畢業(yè)設(shè)計(jì)要求的任務(wù)。
指導(dǎo)教師(簽字):XX 2017年04月18日
第 5
周
工作進(jìn)展情況
對轉(zhuǎn)向梯形進(jìn)行了相關(guān)參數(shù)計(jì)算,發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及扭矩計(jì)算,
2017年04月12日
指導(dǎo)教師意見
對于關(guān)鍵部件要進(jìn)行計(jì)算,非關(guān)鍵的部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
指導(dǎo)教師(簽字):XX 2017年04月18日
第 6
周
工作進(jìn)展情況
變速器檔位數(shù)傳動(dòng)比的選擇,進(jìn)行了競技車各結(jié)構(gòu)的初步繪制
2017年04月12日
指導(dǎo)教師意見
變速器是已經(jīng)給定的了。這個(gè)理解有點(diǎn)問題!當(dāng)面說一下這個(gè)問題。
指導(dǎo)教師(簽字):XX 2017年04月18日
第 7
周
工作進(jìn)展情況
對鏈輪鏈條,離合器進(jìn)行繪制,撰寫論文,對關(guān)鍵部件進(jìn)行校核
2017年05月06日
指導(dǎo)教師意見
及時(shí)填寫完成情況。以便掌握你的進(jìn)度情況。一定要按時(shí)在網(wǎng)上填寫進(jìn)度情況。
指導(dǎo)教師(簽字):XX 2017年04月18日
第 8
周
工作進(jìn)展情況
結(jié)合離合器尺寸和125發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)用CATIA繪制發(fā)動(dòng)機(jī),并完善論文。
2017年05月23日
指導(dǎo)教師意見
各個(gè)部分的參數(shù)是如何確定的要仔細(xì)分析。對于關(guān)鍵部件的計(jì)算和圖紙都要完成。
指導(dǎo)教師(簽字):XX 2017年05月23日
第 9
周
工作進(jìn)展情況
對轉(zhuǎn)向系利用CATIA進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真,并根據(jù)仿真結(jié)果完善轉(zhuǎn)向系各尺寸
2017年05月23日
指導(dǎo)教師意見
對轉(zhuǎn)向系方向盤的轉(zhuǎn)角與車輪轉(zhuǎn)交的對應(yīng)關(guān)系要求仿真。
指導(dǎo)教師(簽字):XX 2017年05月23日
第 10
周
工作進(jìn)展情況
結(jié)合離合器尺寸和125發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)用CATIA繪制發(fā)動(dòng)機(jī),并完善論文。
2017年05月23日
指導(dǎo)教師意見
離合器出一張圖紙。注意設(shè)計(jì)資料的整合總結(jié),準(zhǔn)備說明書。
指導(dǎo)教師(簽字):XX 2017年05月23日
第 11
周
工作進(jìn)展情況
利用CATIA的三維圖制作CAD的工程圖,并在老師的指導(dǎo)下完善論文
。
2017年05月23日
指導(dǎo)教師意見
說明書的撰寫要注意規(guī)范化的要求,一定要自己完成,避免大段的摘錄
。
指導(dǎo)教師(簽字):XX 2017年05月23日
第 12
周
工作進(jìn)展情況
利用CATIA的三維圖制作CAD的工程圖,并在老師的指導(dǎo)下完善論文
。
2017年05月23日
指導(dǎo)教師意見
整理全部設(shè)計(jì)資料。撰寫設(shè)計(jì)說明書。準(zhǔn)備答辯。注意格式要求。
指導(dǎo)教師(簽字):XX 2017年05月23日
過程管理評價(jià)表
評價(jià)內(nèi)容
具體要求
總分
評分
工作態(tài)度
態(tài)度認(rèn)真,刻苦努力,作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)
3
2
遵守紀(jì)律
自覺遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定,主動(dòng)聯(lián)系指導(dǎo)教師,接受指導(dǎo)
3
2
開題報(bào)告
內(nèi)容詳實(shí),符合規(guī)范要求
5
4
任務(wù)完成
按時(shí)、圓滿完成各項(xiàng)工作任務(wù)
4
3
過程管理評分合計(jì)
11
過程管 理評語
XX同學(xué)能夠認(rèn)真對待畢業(yè)設(shè)計(jì)工作,態(tài)度認(rèn)真端正,學(xué)習(xí)十分刻苦努力,工作作風(fēng)非常嚴(yán)謹(jǐn),一絲不茍。能夠自覺地遵守學(xué)校的有關(guān)規(guī)定,主動(dòng)聯(lián)系指導(dǎo)老師,虛心接受指導(dǎo)老師的知道意見和建議,并能夠積極思考,提出自己的意見和想法,并于老師有效地溝通,開題報(bào)告完成很好,內(nèi)容詳實(shí),符合規(guī)范化的要求,能改概括總結(jié)出與畢業(yè)設(shè)計(jì)題目相關(guān)領(lǐng)域的國內(nèi)外發(fā)展概況,體現(xiàn)出了很強(qiáng)的文獻(xiàn)綜合能力和較好的外語運(yùn)用能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)工作完成較好
,基本上能夠按時(shí)、圓滿地完成任務(wù)書中規(guī)定的任務(wù)。
指導(dǎo)教師簽字:XX 日期:2017-05-23
指導(dǎo)教師評價(jià)表
評價(jià)內(nèi)容
具體要求
總分
評分
選題質(zhì)量
符合培養(yǎng)目標(biāo)要求,有一定的研究價(jià)值和實(shí)踐意義,有一定的開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿
5
4
能力水平
有較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識(shí)能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表達(dá)與外語能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力
5
4
完成質(zhì)量
文題相符,概念準(zhǔn)確,分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確合理,結(jié)論明確;論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī)
10
9
指導(dǎo)教師評分合計(jì)
17
指導(dǎo)教 師評語
和孟同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是本田節(jié)能競技賽車轉(zhuǎn)向及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),選題具有一定的挑戰(zhàn)性,看似簡單,年年有新意。難度適宜
,工作量飽滿。設(shè)計(jì)過程中體現(xiàn)出了校審厚的基礎(chǔ)知識(shí)能力和和較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識(shí)的能力,設(shè)計(jì)的方案合理,分析、設(shè)計(jì)、計(jì)算正確合理,體現(xiàn)出了較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力和文獻(xiàn)資料的檢索能力。設(shè)計(jì)說明書攥寫的層次結(jié)構(gòu)清晰,具有較好的語言表達(dá)能力,撰寫格式、圖表等符合基本規(guī)范要求。外語翻譯中體現(xiàn)出了囧好的外語表達(dá)能力。綜上該生按時(shí)完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書中規(guī)定的任務(wù),達(dá)到了本科畢業(yè)設(shè)計(jì)要求的水平,同意答辯。
指導(dǎo)教師簽字:XX 日期:2017-05-23
評閱人評價(jià)表
評價(jià)內(nèi)容
具體要求
總分
評分
選題質(zhì)量
符合培養(yǎng)目標(biāo)要求,有一定的研究價(jià)值和實(shí)踐意義,有一定的
開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿
5
4
能力水平
有較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識(shí)能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表
達(dá)與外語能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力
5
4
完成質(zhì)量
文題相符,概念準(zhǔn)確,分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確
合理,結(jié)論明確;論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī)
10
7
評閱人評分合計(jì)
15
評閱人 評語
論文選題結(jié)合了專業(yè)課程,有一定的研究價(jià)值和實(shí)踐意義,符合培養(yǎng)方案的要求,有一定的開拓性和創(chuàng)新性,深度、難度適中
,工作量飽滿。論文在確定節(jié)能競技車的總體設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上,對轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和離合器進(jìn)行了設(shè)計(jì),并對轉(zhuǎn)向梯形進(jìn)行了仿真。論文體現(xiàn)出學(xué)生具有一定的綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。中文表達(dá)與英文應(yīng)用能力、文獻(xiàn)資料檢索能力等基本符合要求,論文文體相符
,概念準(zhǔn)確,分析、計(jì)算等正確合理,結(jié)論明確。結(jié)構(gòu)及撰寫格式基本符合規(guī)范要求。該生能綜合運(yùn)用基本知識(shí),按時(shí)完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)工作,同意參加答辯。
評閱人簽字:王邦國 評閱人工作單位:機(jī)械工程學(xué)院日期:2017-05-24
答辯紀(jì)錄
學(xué)生姓名:XX 專業(yè)班級(jí):XX
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目: 本田節(jié)能競技賽車轉(zhuǎn)向及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)答辯時(shí)間:2017年05月26日 時(shí) 分 ~ 時(shí) 分
答辯委員會(huì)(答 辯小組)成員
主任委員(組長): XX XX
委 員(組 員): XX XX
答辯委員會(huì)(答辯小組)提出的問題和答辯情況
問題1:為什么選當(dāng)前形式的轉(zhuǎn)向器?
回 答: 當(dāng)前的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)構(gòu)成簡單且能夠很好的達(dá)到轉(zhuǎn)向的目的,簡單的機(jī)構(gòu)重量輕,便于省油,而且對后期零件的維護(hù)與更換都非常方便。
問題2:轉(zhuǎn)向器的組成及轉(zhuǎn)彎時(shí)可能發(fā)生的問題?
回 答: 轉(zhuǎn)向器由橫拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向手柄等組成。對于轉(zhuǎn)彎時(shí)的問題,經(jīng)過運(yùn)動(dòng)仿真不存在死點(diǎn)及干涉。
問題3:發(fā)動(dòng)機(jī)的布置形式及驅(qū)動(dòng)形式。 回 答: 發(fā)動(dòng)機(jī)后置后驅(qū),通過鏈條傳動(dòng)。
問題4:離合器和轎車離合器有何區(qū)別,如何實(shí)現(xiàn)省油的
回 答: 本次設(shè)計(jì)的是摩托車離合器,它用的是圓柱彈簧,而轎車用的是 膜片彈簧。通過對發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工況(功率和扭矩)的計(jì)算,使用重新計(jì)算的離合 器與之匹配達(dá)到省油的目的。
問題5:選用的車輪和車身材質(zhì)?
回 答: 車輪用的是20英寸的自行車輪,車身材料用的是鋁型材。問題6:比賽對輪距是否有要求?
回 答: 并無規(guī)定,只是對整車的長寬高有要求,只要在長度要求的范圍內(nèi)都是允許的。
問題7:此處用鏈條傳動(dòng)的原因?
回 答: 鏈傳動(dòng)無彈性滑動(dòng),且能夠進(jìn)行長距離傳動(dòng)。
記錄人: XX 2017年05月26日
答辯委員會(huì)評價(jià)表
評價(jià)內(nèi)容
具體要求
總分
評分
自述總結(jié)
思路清晰,語言表達(dá)準(zhǔn)確,概念清楚,論點(diǎn)正確,分析歸納合理
10
8
答辯過程
能夠正確回答所提出的問題,基本概念清楚,有理論根據(jù)
10
7
選題質(zhì)量
符合培養(yǎng)目標(biāo)要求,有一定的研究價(jià)值和實(shí)踐意義,有一定的
開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿
5
4
完成質(zhì)量
文題相符,概念準(zhǔn)確,分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確
合理,結(jié)論明確;論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī)
10
7
能力水平
有較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識(shí)能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表
達(dá)與外語應(yīng)用能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力
10
8
答辯委員會(huì)評分合計(jì)
34
答辯委員會(huì)評語
XX同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作期間,工作努力,態(tài)度比較認(rèn)真,能遵守各項(xiàng)紀(jì)律,表現(xiàn)一般。
能按時(shí)、全面、獨(dú)立地完成與畢業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)的各環(huán)節(jié)工作,具有一定的綜合分析問題和解決問題的能力。
論文立論正確,理論分析無原則性的錯(cuò)誤,解決問題方案比較實(shí)用,結(jié)論正確。
論文使用的概念正確,語句通順,條理比較清楚。
論文中使用的圖表,設(shè)計(jì)中的圖紙?jiān)跁鴮懞椭谱鲿r(shí),能夠執(zhí)行國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),基本規(guī)范。
能夠獨(dú)立查閱文獻(xiàn),外語應(yīng)用能力一般,原始數(shù)據(jù)搜集得當(dāng),實(shí)驗(yàn)或計(jì)算結(jié)論準(zhǔn)確可靠。
答辯過程中,能夠簡明地闡述論文的主要內(nèi)容,回答問題基本正確,但缺乏深入地分析。
答辯成績: 34 答辯委員會(huì)主任: XX 2017年05月29日
成績評定
項(xiàng)目分類
成績評定
過程管理評分
11
指導(dǎo)教師評分
17
評閱人評分
15
答辯委員會(huì)評分
34
總分
77
成績等級(jí)
C
成績等級(jí)按“A、B、C、D、F”記載
成績審核人簽章: XX
學(xué)院審核人簽章: XX
一、選題依據(jù)
1、研究領(lǐng)域
車輛工程-競技車傳動(dòng)及轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)
2、論文(設(shè)計(jì))工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
節(jié)能競技賽車與普通汽車的結(jié)構(gòu)布局相似,由發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤和車身三大部分組成。發(fā)動(dòng)機(jī)的改造無疑是各賽車隊(duì)攻關(guān)的重點(diǎn),也是節(jié)能減排技術(shù)發(fā)展的主導(dǎo)性方向底盤的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于減小摩擦損失和提高機(jī)械傳動(dòng)的效率車身設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于外形美觀、輕重量和較低的空氣阻力系數(shù)。
本田節(jié)能競技大賽適時(shí)迎合了時(shí)代提高社會(huì)節(jié)能和環(huán)保意識(shí)的要求,激發(fā)各參賽車隊(duì)通過各項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)技術(shù)不斷挖掘一升汽油的無限潛能,使其從中體會(huì)到節(jié)能重要性的同時(shí),提高參賽者的思考和實(shí)踐能力,更為將來汽車節(jié)能方面的實(shí)際應(yīng)用帶來了無限新的可能。
3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢
動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)即發(fā)動(dòng)機(jī)一變速器一驅(qū)動(dòng)橋一驅(qū)動(dòng)輪系統(tǒng),它是汽車重要組成部分。選擇動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的方法有兩種:一種是整車主要參數(shù)和傳動(dòng)系參數(shù)含輪胎確定后,選擇合適的發(fā)動(dòng)機(jī);另一種是整車參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)確定后,選擇合適的傳動(dòng)系。能與發(fā)動(dòng)機(jī)合理匹配的傳動(dòng)系可以使發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常在其理想工作區(qū)附近工作。這樣不僅可以減少燃油消耗,減輕發(fā)動(dòng)機(jī)磨損,提高發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命,而且可以取得良好的排放效果。
在實(shí)際設(shè)計(jì)中,要想通過轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)使所有車輪在每一個(gè)轉(zhuǎn)向角度都能繞同一個(gè)瞬心轉(zhuǎn)動(dòng)是無法實(shí)現(xiàn)的。通常的做法是依靠經(jīng)驗(yàn)公式來設(shè)計(jì)。在研究中,則采用優(yōu)化算法,建立目標(biāo)函數(shù),求解出最優(yōu)值。眾多的優(yōu)化研究方法都認(rèn)為,對于特定轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu),可以將整個(gè)系統(tǒng)拆分成幾個(gè)小系統(tǒng)來考慮,即每一個(gè)轉(zhuǎn)向橋均可由一個(gè)轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)來保證左右轉(zhuǎn)向輪按轉(zhuǎn)向規(guī)律偏轉(zhuǎn),而兩前橋之間的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)關(guān)系則需要根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)搖臂機(jī)構(gòu)來加以保證,通常研究者認(rèn)為,梯形機(jī)構(gòu)是無須進(jìn)行優(yōu)化的,左右車輪的關(guān)系完全可以由獨(dú)立設(shè)計(jì)的梯形機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。主要影響多軸轉(zhuǎn)向特性的是搖臂機(jī)構(gòu)。因此大多數(shù)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的研究將搖臂機(jī)構(gòu)作為優(yōu)化設(shè)計(jì)研究的重點(diǎn),并根據(jù)優(yōu)化理論編寫了許多有效的計(jì)算軟件。
在未來,節(jié)能競技車的發(fā)展從結(jié)構(gòu)上來說,必然是減小汽車在行駛過程中的自身消耗,通過以下途徑可以來實(shí)現(xiàn):減少行駛阻力,通過改進(jìn)車身造型、改善車身結(jié)構(gòu)來減少空氣阻力通過改進(jìn)輪胎結(jié)構(gòu)減少滾動(dòng)阻力;底盤輕量化,采用新型輕質(zhì)材料,通過可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)使整車輕量化,使各總成部件、附件緊湊;提高驅(qū)動(dòng)效率,采用自動(dòng)或無級(jí)變速系統(tǒng),減少軸承和齒輪的摩擦損失,提高傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率。
8
二、論文(設(shè)計(jì))研究的內(nèi)容
1.重點(diǎn)解決的問題
完成轉(zhuǎn)向、傳動(dòng)、剎車系統(tǒng)、離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算。
2.擬開展研究的幾個(gè)主要方面(論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路)
(1)通過查閱各種資料,了解本設(shè)計(jì)的意義、研究概況和發(fā)展趨勢;
(2)對轉(zhuǎn)向系、傳動(dòng)系、剎車系統(tǒng)、離合器進(jìn)行設(shè)計(jì)
(3)運(yùn)用 CATIA 對傳動(dòng)系、轉(zhuǎn)向系、剎車系統(tǒng)、離合器的各關(guān)鍵部件進(jìn)行三維設(shè)計(jì);
(4)通過改進(jìn)后的參數(shù)得出結(jié)論; 3.本論文(設(shè)計(jì))預(yù)期取得的成果
通過對競技車轉(zhuǎn)向及傳動(dòng)系的學(xué)習(xí)了解深入,加深對汽車轉(zhuǎn)向及傳動(dòng)系的優(yōu)化意識(shí),設(shè)計(jì)出更節(jié)能更安全的競技車。
(1)完成 10000 字左右的畢業(yè)論文;
(2)完成 3000 字左右的外文文獻(xiàn)翻譯;
(3)使用 CATIA 建模和三維設(shè)計(jì);
(4)繪制 3 張 A0 圖紙。
三、論文(設(shè)計(jì))工作安排
1.擬采用的主要研究方法(技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù));
車輛必須為 3 輪以上(包括 3 輪),要求其結(jié)構(gòu)無論在停止時(shí)還是行駛都為 3 輪 以上(包
括 3 輪)結(jié)構(gòu)且能自行站立,全高 1.8m 以下,軸距 1.0 米以上,全長 3.5 米以下,輪距 0.5 米以上,全寬 1.7 米以下,排氣管副泵超出車身后面及側(cè)面 10cm 以上,剎車配線等結(jié)構(gòu)需要從車內(nèi)穿過,以免與地面接觸造成摩擦。
2.論文(設(shè)計(jì))進(jìn)度計(jì)劃
第 1 周:理解設(shè)計(jì)任務(wù)
第 2 周:查閱相關(guān)文獻(xiàn),英文文獻(xiàn)不少于 5 篇
第 3 周:閱讀文獻(xiàn),撰寫開題報(bào)告
第 4 周:進(jìn)行開題報(bào)告答辯。完成外文資料的翻譯。第 5~6 周:轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第 7~9 周:驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第 10 周:離合器設(shè)計(jì)準(zhǔn)備 4 月 10 日-14 日之間的中期檢查,要求有 ppt.
第 14 周:整理設(shè)計(jì)資料。撰寫設(shè)計(jì)說明書。
第 15 周:總結(jié)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備答辯
四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
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附:文獻(xiàn)綜述
文獻(xiàn)綜述
本田節(jié)能競技大賽是將參賽團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制作的汽車在規(guī)定時(shí)間、規(guī)定路線下,行駛一定距離,并由此換算出一升油能夠行駛的公里數(shù),耗油量少則勝出的一項(xiàng)賽事。其中參加比賽的車輛均搭載由本田技研工業(yè)投資有限公司開發(fā)的彎梁車的125cc 化油器低油耗四沖程發(fā)動(dòng)機(jī),Honda 節(jié)能競技大賽于1981 年在日本創(chuàng)辦,至今已有35 年的歷史。比賽要求參賽車輛使用統(tǒng)一的 Honda 低油耗汽油發(fā)動(dòng)機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)以外的車架和車身等完全由各車隊(duì)獨(dú)自創(chuàng)作,每支參賽隊(duì)帶來的都是世界上獨(dú)一無二的賽車。賽車在指定的賽道內(nèi)跑完賽程,比賽誰消耗的燃油最少。由于有著極高的樂趣性和廣泛的參與性, 在日本,每年都有來自初中、高中和大學(xué)等的學(xué)校代表隊(duì)、企業(yè)代表隊(duì),以及來自社會(huì)上的共約 500 支車隊(duì),創(chuàng)作出具有新穎構(gòu)思和創(chuàng)意的賽車參加比賽。在迄今為止的 35 屆比賽中創(chuàng)下的最高記錄為 3435.325 Km / L ,相當(dāng)于北京到重慶的直線往返距離。同時(shí),這項(xiàng)比賽也逐漸向海外擴(kuò)展,泰國、巴基斯坦、俄羅斯、韓國等的參賽者相繼參加了日本的比賽,上海同濟(jì)大學(xué)也從 2000 年開始制作賽車去日本參賽,節(jié)能競技賽車與普通汽車的結(jié)構(gòu)布局相似,由發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤和車身三大部分組成。發(fā)動(dòng)機(jī)的改造無疑是各賽車隊(duì)攻關(guān)的重點(diǎn),也是節(jié)能減排技術(shù)發(fā)展的主導(dǎo)性方向底盤的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于減小摩擦損失和提高機(jī)械傳動(dòng)的效率車身設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于外形美觀、輕重量和較低的空氣阻力系數(shù)。
汽車動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性的好壞,在很大程度上取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和傳動(dòng)系型式及參數(shù)的選擇[8],即取決于汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)合理匹配的程度。動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)即發(fā)動(dòng)機(jī)一變速器一驅(qū)動(dòng)橋一驅(qū)動(dòng)輪系統(tǒng),它是汽車重要組成部分。選擇動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的方法有兩種:一種是整車主要參數(shù)和傳動(dòng)系參數(shù)含輪胎確定后,選擇合適的發(fā)動(dòng)機(jī); 另一種是整車參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)確定后,選擇合適的傳動(dòng)系。能與發(fā)動(dòng)機(jī)合理匹配的傳動(dòng)系可以使發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常在其理想工作區(qū)附近工作。這樣不僅可以減少燃油消耗,減輕發(fā)動(dòng)機(jī)磨損,提高發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命,而且可以取得良好的排放效果。
早在 80 年代初期,國外就對汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了探索,提出了多種行之有效的設(shè)計(jì)方法。早期的設(shè)計(jì)方法以平面投影設(shè)計(jì)方法為主,因?yàn)槿狈χ苯釉诳臻g中建立機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程的數(shù)學(xué)理論,所以通常將空間問題轉(zhuǎn)化為平面問題來解決。通過這種方法不僅可以簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),同時(shí)也可以建立便于實(shí)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算的系統(tǒng)模型。在實(shí)際設(shè)計(jì)中,要想通過轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)使所有車輪在每一個(gè)轉(zhuǎn)向角度都能繞同一個(gè)瞬心轉(zhuǎn)動(dòng)是無法實(shí)現(xiàn)的。通常的做法是依靠經(jīng)驗(yàn)公式來設(shè)計(jì)。在研究中,則采用優(yōu)化算法,建立目標(biāo)函數(shù),求解出最優(yōu)值。眾多的優(yōu)化研究方法都認(rèn)為,對于特定轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu),可以將整個(gè)系統(tǒng)拆分成幾個(gè)小系統(tǒng)來考慮,即每一個(gè)轉(zhuǎn)向橋均可由一個(gè)轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)來保證左右轉(zhuǎn)向輪按轉(zhuǎn)向規(guī)律偏轉(zhuǎn),而轉(zhuǎn)向橋零部件之間的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)關(guān)系則需要根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)搖臂機(jī)構(gòu)來加以保證,通常研究者認(rèn)為,梯形機(jī)構(gòu)是無須進(jìn)行優(yōu)化的,左右車輪的關(guān)系完全可以由獨(dú)立設(shè)計(jì)的梯形機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。主要影響多軸轉(zhuǎn)向特性的是搖臂機(jī)構(gòu),因此。大多數(shù)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的研究將搖臂機(jī)構(gòu)作為優(yōu)化設(shè)計(jì)研究的重點(diǎn),并根據(jù)優(yōu)化理論編寫了許多有效的計(jì)算軟件。
在國內(nèi),隨著計(jì)算機(jī)性能的不斷提高,出現(xiàn)了許多用于工程計(jì)算的專用軟件,為工程技術(shù)人員的研究工作帶來了方便,減少了工程開發(fā)中自己編程的麻煩同時(shí)也使得許多優(yōu)秀的數(shù)學(xué)理論得到了推廣應(yīng)用。在眾多計(jì)算軟件中,MATLAB[5]是應(yīng)用最為廣泛的數(shù)值計(jì)算軟件之一。MATLAB 原是矩陣實(shí)驗(yàn)室 20 年 80 代用來提供 LINPACK 和軟件包EISPACK 的接口程序,采用 FORTRIN 語言編寫的。20 世紀(jì) 90 年代,MATLAB 己經(jīng)成為國際控制界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件,而且在國際上 30 多個(gè)數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中,MATLAB 在數(shù)值計(jì)算方面獨(dú)占鰲頭。
汽車傳動(dòng)系這方面的研究國外開展得比較早,1972 年,美國通用汽車公司首先開發(fā)了汽車動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性的通用預(yù)測程序 GPSIM 系統(tǒng)[15],該系統(tǒng)可以模擬汽車在任何形式工況下的瞬時(shí)油耗、累計(jì)油耗、行駛時(shí)間和距離,預(yù)測汽車設(shè)計(jì)參數(shù)如重量、傳動(dòng)系傳動(dòng)比、空氣阻力系數(shù)等的變化對汽車性能的影響。電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用和測試手段的提高,使通過模擬計(jì)算與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法來研究汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配問題成為可能。目前,國外各大汽車公司在這方面作了大量的研究工作,并開發(fā)了各自的模擬程序,除美國通用汽車公司的 GPSIM 外,還有福特汽車公司的 TOEFP、美國康明斯公司的 VMS,日本日產(chǎn)汽車公司的 CSVFEP,德國奔馳汽車公司的 TRASCO 等。這些程序的使用在樣車制造前就能準(zhǔn)確的對汽車動(dòng)力性燃料經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行預(yù)測,并可以根據(jù)幾種傳動(dòng)系速比的變化引起整車性能的變化,找到這種變化間的關(guān)系,形成“最佳動(dòng)力性、燃料經(jīng)濟(jì)性曲線”,從而找到能與所選發(fā)動(dòng)機(jī)合理匹配的傳動(dòng)系,節(jié)省了大量的試驗(yàn)費(fèi)用, 大大縮短了設(shè)計(jì)周期一。我國在這方面研究起步較晚,進(jìn)入年代后,吉林工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、長春汽車研究所等單位開展了一些工作,取得了一些成果。如吉林大學(xué)的《載貨汽車燃料經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算機(jī)模擬》,清華大學(xué)的《動(dòng)力性燃料經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算機(jī)模擬程序》,長安大學(xué)的《汽車動(dòng)力性燃料經(jīng)濟(jì)性模擬與主減速器速比優(yōu)化的研究》,長春汽車研究所的《汽車動(dòng)力性燃料經(jīng)濟(jì)性模擬程序及動(dòng)力系統(tǒng)合理匹配的研究》等。目前, 國內(nèi)主要圍繞以下幾個(gè)方面開展工作的:(1)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系數(shù)學(xué)模型的研究;(2) 按給定工況模式的模擬研究;(3)按實(shí)際道路條件隨機(jī)模擬的研究;(4)模擬程序的應(yīng)用研究。
近些年來,國內(nèi)在對汽車動(dòng)力性、燃料經(jīng)濟(jì)性模擬程序研究的基礎(chǔ)上,開始對發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系的最優(yōu)匹配[7]進(jìn)行探討,主要內(nèi)容包括:(1)發(fā)動(dòng)機(jī)給定,對傳動(dòng)系速比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),依此進(jìn)行調(diào)整,達(dá)到改進(jìn)目的;(2)傳動(dòng)系給定,優(yōu)選發(fā)動(dòng)機(jī)。前者又包括以動(dòng)力性為設(shè)計(jì)目標(biāo)、以燃料經(jīng)濟(jì)性為約束條件和以燃料經(jīng)濟(jì)性為設(shè)計(jì)目標(biāo)、以動(dòng)力性為約束條件兩種方法。以動(dòng)力性為設(shè)計(jì)目標(biāo)的方法一般取加速時(shí)間為動(dòng)力性指標(biāo)以燃料經(jīng)濟(jì)性為設(shè)計(jì)目標(biāo)的方法,一般以六工況和某一車速下等速工況兩者加權(quán)油耗作為燃油經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)。另外江蘇理工大學(xué)的何仁老師提出的以能量利用率為設(shè)計(jì)目標(biāo)的汽車動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化設(shè)計(jì),這些研究和成果使我國在這個(gè)領(lǐng)域的研究水平提高到一個(gè)新的階段,也有力地推動(dòng)了汽車節(jié)能工作。但這些研究往往是建立在犧牲汽車某一性能燃油經(jīng)濟(jì)性或動(dòng)力性的前提下來提高另一個(gè)性能動(dòng)力性或燃油經(jīng)濟(jì)性, 因此本文提出了汽車動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性綜合優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),通過加權(quán)的方法來達(dá)到不同側(cè)重點(diǎn)的優(yōu)化目的。本文基于這種思想編制的優(yōu)化軟件可以通過輸入不同的權(quán)值來達(dá)到不同重要度的優(yōu)化,如城市出租車更注重汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性,而越野車則更注重汽車的動(dòng)力性。
本田節(jié)能競技大賽適時(shí)迎合了時(shí)代提高社會(huì)節(jié)能和環(huán)保意識(shí)的要求,激發(fā)各參賽車隊(duì)通過各項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)技術(shù)不斷挖掘一升汽油的無限潛能,使其從中體會(huì)到節(jié)能重要性的同時(shí),提高參賽者的思考和實(shí)踐能力,更為將來汽車節(jié)能方面的實(shí)際應(yīng)用帶來了無限新的可能。提高汽車行駛效率主要是通過改善結(jié)構(gòu)來減小汽車在行駛過程中的自身消耗,可以通過以下途徑[4]來實(shí)現(xiàn):減少行駛阻力,通過改進(jìn)車身造型、改善車身結(jié)構(gòu)來減少空氣阻力通過改進(jìn)輪胎結(jié)構(gòu)減少滾動(dòng)阻力;底盤輕量化,采用新型輕質(zhì)材料,通過可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)使整車輕量化,使各總成部件、附件緊湊;提高驅(qū)動(dòng)效率,采用自動(dòng)或無級(jí)變速系統(tǒng),減少軸承和齒輪的摩擦損失,提高傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率。
本次選題擬展開的工作是,首先根據(jù)大賽要求和發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)對傳動(dòng)系的各關(guān)鍵部件進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì),同時(shí)設(shè)計(jì)匹配發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)系的離合器,然后在以往參賽賽車的基礎(chǔ)上對轉(zhuǎn)向系進(jìn)行各關(guān)鍵部件進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì),最后為保證安全設(shè)計(jì)可靠的剎車系統(tǒng).
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