本田節(jié)能競(jìng)技賽車(chē)轉(zhuǎn)向及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含3張CAD圖】
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充 值 購(gòu) 買(mǎi) -下 載 設(shè) 計(jì) 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費(fèi) 領(lǐng) 取 圖 紙I本田節(jié)能競(jìng)技車(chē)轉(zhuǎn)向及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要隨著人們生活水平的提高，能源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)問(wèn)題日趨嚴(yán)重，人們的關(guān)注程度也越來(lái)越高。本文以中國(guó)節(jié)能競(jìng)技車(chē)大賽為背景，以本校已有的競(jìng)技車(chē)為基礎(chǔ)。同時(shí)整個(gè)設(shè)計(jì)在滿(mǎn)足大賽要求的基礎(chǔ)上，以省油為主要指導(dǎo)思想，減少競(jìng)技車(chē)復(fù)雜程度和輕量化。本次設(shè)計(jì)對(duì)競(jìng)技車(chē)的轉(zhuǎn)向系、傳動(dòng)系和離合器進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。論文首先對(duì)競(jìng)技車(chē)的總體方案進(jìn)行了確定。然后對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，運(yùn)用 CATIA 對(duì)其進(jìn)行實(shí)體建模，同時(shí)利用 CATIA 的運(yùn)動(dòng)仿真對(duì)轉(zhuǎn)向系進(jìn)行了仿真模擬運(yùn)動(dòng)，驗(yàn)證了轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的合理性。通過(guò)對(duì)相關(guān)期刊的研讀，通過(guò)其中大量的實(shí)車(chē)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定了傳動(dòng)系傳動(dòng)方案為鏈傳動(dòng)，也確定了離合器的改進(jìn)方案。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向系；傳動(dòng)系；離合器；CATIA 三維建模充 值 購(gòu) 買(mǎi) -下 載 設(shè) 計(jì) 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費(fèi) 領(lǐng) 取 圖 紙IIABSTRACTAs people's living standards improve, energy conservation and environmental protection are becoming more and more serious, and people are becoming more and more concerned. Energy saving in China based on competitive car competition as the background, on the basis of our existing sports car.At the same time, the whole design is on the basis of satisfying the requirements of the competition, which is the main guiding principle of oil saving, reducing the complexity and light weight of the competitive vehicle.This design is designed to improve the steering, transmission and clutch of competitive vehicles.The paper first identified the overall scheme of competitive vehicles.And then to design of steering mechanism, using CATIA to entity modeling, at the same time, using CATIA movement simulation of steering system has carried on the simulation, the rationality of the steering mechanism was verified.Through the study of related journals, through which a large number of real vehicle test data, determine the drivetrain transmission scheme for the chain, also identified the improvement scheme of the clutch.Key Words：Write Criterion; Typeset Format; Dissertation；CATIA 3 d modeling充 值 購(gòu) 買(mǎi) -下 載 設(shè) 計(jì) 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費(fèi) 領(lǐng) 取 圖 紙I目 錄摘 要 ..................................................................IABSTRACT .................................................................II1 緒論 ...................................................................11.1 課題研究背景及意義 ................................................................................................11.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況及趨勢(shì) ............................................................................................21.3 課題的主要研究?jī)?nèi)容 ................................................................................................22 節(jié)能競(jìng)技車(chē)的總體設(shè)計(jì)方案確定 ...........................................42.1 總體布置方案的選擇 ................................................................................................42.2 車(chē)架材料的確定 ........................................................................................................62.3 車(chē)輛驅(qū)動(dòng)方式的確定 ................................................................................................62.4 車(chē)輛轉(zhuǎn)向形式的確定 ................................................................................................62.5 車(chē)輛車(chē)輪的選擇 ........................................................................................................82.6 車(chē)架參數(shù)的確定和計(jì)算 ............................................................................................82.7 各總成的相關(guān)計(jì)算 ..................................................................................................122.8 整體參數(shù)的確定 ......................................................................................................142.9 本章小結(jié) ..................................................................................................................143 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ..........................................................163.1 汽車(chē)轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理論 ..................................................................................163.2 轉(zhuǎn)向梯形參數(shù)確定 ..................................................................................................183.3 轉(zhuǎn)向阻力距計(jì)算 ......................................................................................................193.4 轉(zhuǎn)向裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..............................................................................................203.4 轉(zhuǎn)向梯形的仿真 ......................................................................................................203.5 本章小結(jié) ..................................................................................................................214 傳動(dòng)系設(shè)計(jì) ............................................................224.1 設(shè)計(jì)理論 ..................................................................................................................224.2 實(shí)際傳動(dòng)比的確定 ..................................................................................................224.3 鏈傳動(dòng)的選取和設(shè)計(jì)計(jì)算 ......................................................................................234.4 本章小結(jié) ..................................................................................................................245 離合器的設(shè)計(jì) .........................................................255.1 離合器的重新設(shè)計(jì)和選擇 ......................................................................................255.2 離合器需要傳遞扭矩的計(jì)算 ..................................................................................25充 值 購(gòu) 買(mǎi) -下 載 設(shè) 計(jì) 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費(fèi) 領(lǐng) 取 圖 紙II5.3 摩擦片參數(shù)與尺寸計(jì)算 ..........................................................................................255.4 離合器彈簧與尺寸計(jì)算 ..........................................................................................265.5 離合器其他參數(shù)與尺寸的選用 ..............................................................................275.6 設(shè)計(jì)小結(jié) ..................................................................................................................276 結(jié) 論 ................................................................28參 考 文 獻(xiàn) ..............................................................29附錄 1：外文翻譯 ..........................................................30附錄 2：外文原文 ..........................................................34致 謝 .................................................................39本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 1 -1 緒論1.1 課題研究背景及意義本田節(jié)能競(jìng)技車(chē)大賽是將參賽團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制作的汽車(chē)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。其中參賽車(chē)輛俊需搭載本田開(kāi)發(fā)的 Honda 彎梁車(chē) 125cc 化油器低油耗發(fā)動(dòng)機(jī)。Honda 節(jié)能競(jìng)技大賽于 1981 年在日本創(chuàng)辦，至今已有 36 年的歷史。比賽要求參賽車(chē)輛使用統(tǒng)一的發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)以外的車(chē)架和車(chē)身等完全由各車(chē)隊(duì)自行創(chuàng)作，每支參賽隊(duì)帶來(lái)的都是世界上獨(dú)一無(wú)二的賽車(chē)。賽車(chē)在指定的賽道內(nèi)跑完賽程，比賽誰(shuí)消耗的燃油最少。由于有著極高的樂(lè)趣性和廣泛的參與性，在日本，每年都有來(lái)自初中、高中和大學(xué)的學(xué)校代表隊(duì)、企業(yè)代表隊(duì)，以及來(lái)自社會(huì)上的共約 500 支車(chē)隊(duì)，創(chuàng)作出具有新穎構(gòu)思的和創(chuàng)意的賽車(chē)參加比賽。迄今為止創(chuàng)下最高的記錄為 3435.325Km/h，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。中國(guó)作為繼日本泰國(guó)之后的第三個(gè)舉辦地，于 2006 年在上海舉行了試行大賽，2007 年 11 月 11 日，第一屆 Honda 中國(guó)節(jié)能競(jìng)技大賽在上海國(guó)際賽車(chē)場(chǎng)圓滿(mǎn)舉行。Honda 節(jié)能競(jìng)技大賽的目的是通過(guò)比賽提高社會(huì)的節(jié)能和環(huán)保意識(shí)，參賽車(chē)隊(duì)通過(guò)各項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)技術(shù)不斷發(fā)現(xiàn)一升汽油的無(wú)限潛能，從中體會(huì)節(jié)能的重要性。同時(shí)也提高了參賽選手的實(shí)踐能力。節(jié)能、環(huán)保一直是 Honda 致力解決的重要課題之一。在產(chǎn)品領(lǐng)域，Honda 通過(guò)電池、混合動(dòng)力、生物乙醇彈性燃料、清潔柴油等先進(jìn)的節(jié)能、環(huán)保型產(chǎn)品時(shí)刻走在行業(yè)前列。在生產(chǎn)領(lǐng)域，Honda 在全球推行“綠色工廠，制定獨(dú)自的企業(yè)目標(biāo)，努力降低產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能源消耗和污染物以及溫室氣體的排放。節(jié)能競(jìng)技大賽作為環(huán)保領(lǐng)域的社會(huì)活動(dòng)之一今后將繼續(xù)在中國(guó)舉辦，Honda 希望通過(guò)這項(xiàng)賽事，為節(jié)能環(huán)保做出貢獻(xiàn)。在石油資源日益枯竭，全球石油儲(chǔ)備急劇下降的背景下，我國(guó)汽車(chē)保有量卻平均每年 12.07%的速度增加，我國(guó)對(duì)燃油的消費(fèi)需求日益增長(zhǎng)，很大一部分依賴(lài)進(jìn)口。一方面，我國(guó)汽車(chē)節(jié)油技術(shù)的應(yīng)用有限，燃油利用率較低；另一方面，機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染已經(jīng)成為我國(guó)污染物的主要來(lái)源之一。因此，汽車(chē)節(jié)油環(huán)保問(wèn)題日益突出，面對(duì)有限的石油資源和國(guó)家能源戰(zhàn)略遇到的威脅與挑戰(zhàn)，汽車(chē)節(jié)能環(huán)保技術(shù)已成為汽車(chē)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)。節(jié)能競(jìng)技車(chē)與普通賽車(chē)的結(jié)構(gòu)布局相似，由發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)和車(chē)身三大部分組成。發(fā)動(dòng)機(jī)的改造無(wú)疑是各賽車(chē)隊(duì)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(pán)的本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 2 -設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于減少摩擦損失和提高機(jī)械的傳動(dòng)效率；車(chē)身的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于減少重量和降低空氣阻力系數(shù)。1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況及趨勢(shì)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(chē)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(chē)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(chē)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(guò)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)使所有車(chē)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(wú)法實(shí)現(xiàn)的。通常的做法是依靠經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)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(duì)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(lái)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(lái)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(lái)加以保證,通常研究者認(rèn)為,梯形機(jī)構(gòu)是無(wú)須進(jìn)行優(yōu)化的,左右車(chē)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(lái)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(xiě)了許多有效的計(jì)算軟件。在未來(lái)，節(jié)能競(jìng)技車(chē)的發(fā)展從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，必然是減小汽車(chē)在行駛過(guò)程中的自身消耗,通過(guò)以下途徑可以來(lái)實(shí)現(xiàn)：減少行駛阻力,通過(guò)改進(jìn)車(chē)身造型、改善車(chē)身結(jié)構(gòu)來(lái)減少空氣阻力通過(guò)改進(jìn)輪胎結(jié)構(gòu)減少滾動(dòng)阻力；底盤(pán)輕量化,采用新型輕質(zhì)材料,通過(guò)可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)使整車(chē)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(wú)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。1.3 課題的主要研究?jī)?nèi)容 首先在以往參賽賽車(chē)的基礎(chǔ)上對(duì)轉(zhuǎn)向系進(jìn)行各關(guān)鍵部件進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，然后根據(jù)大賽要求和發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)對(duì)傳動(dòng)系的各關(guān)鍵部件進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，最后設(shè)計(jì)匹配發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)系的離合器。（1）通過(guò)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(shì)；（2）對(duì)轉(zhuǎn)向系、傳動(dòng)系、離合器進(jìn)行設(shè)計(jì)（3）運(yùn)用 CATIA 對(duì)傳動(dòng)系、轉(zhuǎn)向系、離合器的各關(guān)鍵部件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)；（4）通過(guò)改進(jìn)后的參數(shù)得出結(jié)論。本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 3 -本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 4 -2 節(jié)能競(jìng)技車(chē)的總體設(shè)計(jì)方案確定2.1 總體布置方案的選擇在節(jié)能競(jìng)技車(chē)總體布置方案確定中應(yīng)充分考慮到節(jié)能競(jìng)技車(chē)的的行駛穩(wěn)定性，簡(jiǎn)易性和行駛阻力小。根據(jù)比賽規(guī)則，參賽車(chē)輛的車(chē)輪必須為 3 輪以上（包括 3 輪），并要求其結(jié)構(gòu)必須滿(mǎn)足無(wú)論競(jìng)技車(chē)輛停止時(shí)還是行駛時(shí)都能自行站立，這樣便有以下幾種總體布置方案供選擇：前面兩個(gè)輪后面兩個(gè)兩輪如圖 2.1 所示，這種布置下無(wú)論是前面兩個(gè)輪驅(qū)動(dòng)還是后面兩個(gè)輪驅(qū)動(dòng)都無(wú)法回避轉(zhuǎn)彎時(shí)兩個(gè)輪的速度差問(wèn)題，也就是說(shuō)需要設(shè)計(jì)一個(gè)非常小的差速器且滿(mǎn)足摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)變速后輸出的轉(zhuǎn)矩。需要銜接高精度的差速器和半軸。即使做出來(lái)它的傳動(dòng)效率的損失相比三輪來(lái)說(shuō)也是非常大的，同時(shí)四輪的轉(zhuǎn)向和行駛阻力也是比三輪車(chē)大的，總的來(lái)說(shuō)四輪布置除了穩(wěn)定性好之外沒(méi)有其他優(yōu)勢(shì)。圖 2.1 前兩輪后兩輪如圖 2.1 所示,這種布置形式類(lèi)似于平時(shí)所見(jiàn)的三輪車(chē)，其他隊(duì)伍也有使用并也取得比較好的成績(jī)。這種布置形式有如下優(yōu)點(diǎn)：（1） 轉(zhuǎn)向輕便；（2） 正因?yàn)楹驼蛉営泻芏嘞嗨疲栽跇?gòu)件的采購(gòu)和加工方面相對(duì)方便；（3） 不需要設(shè)置車(chē)輪定位方案如內(nèi)傾，外傾，前束，后傾等。缺點(diǎn)：（1） 在高速下容易翻車(chē)，穩(wěn)定性不好；（2） 在加工工藝上要求較高；本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 5 -（3） 如果發(fā)動(dòng)機(jī)前置前驅(qū)會(huì)影響駕駛員的視野，而且需要差速器等機(jī)構(gòu)；（4） 如果采用后輪驅(qū)動(dòng)會(huì)和兩輪前驅(qū)的問(wèn)題一樣；（5） 運(yùn)用空氣動(dòng)力學(xué)分析最好的風(fēng)阻系數(shù)應(yīng)該時(shí)仿水滴型這樣的前一輪布置方式很難實(shí)現(xiàn)。圖 2.2 前一輪后兩輪前面一個(gè)輪后面一個(gè)輪，外加兩個(gè)輔助輪，如圖 2.3。根據(jù)節(jié)能競(jìng)技大賽的賽規(guī)則，在車(chē)輛行駛時(shí)，必須要有三個(gè)以及三個(gè)車(chē)輪以上接觸地面，這種布置形式在比賽中極有可能是兩個(gè)車(chē)輪與地面接觸，有可能被判違規(guī)，所以放棄這一布置形式。圖 2.3 前一輪后一輪加倆輔助輪前面兩個(gè)輪后面一個(gè)輪，這種布置形式也被稱(chēng)為逆三輪布置，絕大多數(shù)參賽隊(duì)伍中選擇這種布置形式，也就是說(shuō)在實(shí)際比賽中已經(jīng)被證實(shí)最好的布置形式。在理論上它有如下的優(yōu)點(diǎn)：（1） 直線行駛平穩(wěn)；（2） 后輪驅(qū)動(dòng)不需要在設(shè)計(jì)差速器，傳動(dòng)效率高；（3） 行駛阻力與四輪布置相比較要小的多；（4） 轉(zhuǎn)彎時(shí)前軸所受側(cè)向力比單輪布置小的多；本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 6 -（5） 空氣動(dòng)力學(xué)外形可以得到保證。圖 2.4 前兩輪后一輪2.2 車(chē)架材料的確定車(chē)架的輕重對(duì)油料的消耗有直接的影響，但從安全和順利完成比賽的角度來(lái)說(shuō)強(qiáng)度越高越好。這樣就需要在這其中做出取舍，經(jīng)考察可供挑選的材料有：鋼管，鋁管，鈦合金管材，碳纖維等。但考慮到資金問(wèn)題，最后選擇鋁作為車(chē)架的主要材料，鋁型材料有如下優(yōu)點(diǎn)：（1） 鋁型材料的密度是鋼型材的二分之一，相同體積的材料比鋼材輕，同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的情況下車(chē)架的強(qiáng)度足夠；（2） 現(xiàn)鋁型材加工方便，可以用鋁焊，氬弧焊等；（3） 鋁材料的價(jià)格相對(duì)于其他高強(qiáng)度的復(fù)合材料要低，能大大降低制作成本。2.3 車(chē)輛驅(qū)動(dòng)方式的確定由于采用了前面兩個(gè)輪后面一個(gè)輪的整體布置形式，故驅(qū)動(dòng)方式定為發(fā)動(dòng)機(jī)后置后驅(qū)，這樣駕駛?cè)藛T的視野可以得到保障，也不需要安裝差速器同時(shí)也可以對(duì)質(zhì)心的位置進(jìn)行配重（駕駛?cè)藛T前置），制作難度也相對(duì)降低。2.4 車(chē)輛轉(zhuǎn)向形式的確定因?yàn)檐?chē)輛為比賽車(chē)輛，應(yīng)該同時(shí)考慮轉(zhuǎn)向形式的輕便性，靈活性，加工簡(jiǎn)易性和比賽場(chǎng)地的因素中央支撐式，如圖。這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但把整個(gè)車(chē)軸作為轉(zhuǎn)向裝置使得轉(zhuǎn)向笨重。本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 7 -圖 2.5 中央支撐式梯形結(jié)構(gòu)的阿卡曼式，如圖 2.6 所示。其中轉(zhuǎn)向臂的角度能在理想情況下能隨時(shí)使前輪的中心與后輪的中心連成線，此機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向相對(duì)輕便，靈活。比較兩種機(jī)構(gòu)，確定阿卡曼式為最終轉(zhuǎn)向形式。圖 2.6 阿卡曼式本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 8 -圖 2.7 阿卡曼式2.5 車(chē)輛車(chē)輪的選擇在競(jìng)技車(chē)設(shè)計(jì)中，車(chē)輪的選擇選擇至關(guān)重要，因?yàn)樗鼘?duì)車(chē)輛的滾動(dòng)阻力，迎風(fēng)面積，操作穩(wěn)定性等等都有一定的影響。首先選擇車(chē)輪尺寸，它直接影響到車(chē)輪的迎風(fēng)面積，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，接近角。大車(chē)輪穩(wěn)定性較高，但滾動(dòng)阻力大。小車(chē)輪滾動(dòng)阻力小，靈活，但穩(wěn)定性低。經(jīng)過(guò)比較選擇20 英寸自行車(chē)專(zhuān)用輪。圖 2.8 自行車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí)離心力，重力，合力示意圖從圖中我們可以看出，自行車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，重力與離心力的合力與車(chē)輪的旋轉(zhuǎn)面平行。而競(jìng)技車(chē)不可能傾斜，所以側(cè)向力會(huì)對(duì)車(chē)輪有影響，進(jìn)而影響到車(chē)軸，所以對(duì)三根車(chē)軸也要有強(qiáng)度上的考慮。2.6 車(chē)架參數(shù)的確定和計(jì)算2.6.1 參數(shù)的影響節(jié)能競(jìng)技車(chē)的總體布置的主要參數(shù)包括車(chē)的長(zhǎng)度、寬度、高度、離地間隙、輪距、軸距等，以及發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率，變速器的最大最小傳動(dòng)比。整車(chē)的主要尺寸對(duì)整車(chē)的性能有如下影響：本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 9 -軸距：對(duì)總長(zhǎng)、最小轉(zhuǎn)彎半徑、整備質(zhì)量以及每根軸的載荷分配有影響。假如輪距過(guò)短，這會(huì)使得車(chē)輛的軸荷在剎車(chē)、爬坡、加速時(shí)變化過(guò)大，進(jìn)而使得競(jìng)技車(chē)的操作性和制動(dòng)性變壞，縱向角振動(dòng)變大。輪距：對(duì)競(jìng)技車(chē)的寬度、總重量、側(cè)傾剛度、最小轉(zhuǎn)彎半徑有影響，輪距大對(duì)整車(chē)剛度的上升，橫向穩(wěn)定性的變好有利，但輪距不宜過(guò)大。技能競(jìng)技車(chē)對(duì)整車(chē)的設(shè)計(jì)有如下要求，如表 2.1 所示表 2.1 車(chē)身整體要求全高 1.8 以下 排氣管 超出車(chē)身 10com 以上軸距 1.0 以上 全長(zhǎng) 3.5 以下輪距 0.5 以上 倒視鏡 看到車(chē)尾其面積小于 40com全寬 2.5 以下 座椅 要求臀部和地面之間有隔板在明確了總體要求及原有競(jìng)技車(chē)的基礎(chǔ)上，對(duì)計(jì)算的總體思路有了大致的方向。在保證駕駛?cè)藛T安全性，舒適性的基礎(chǔ)上，對(duì)轉(zhuǎn)向系，傳動(dòng)系，離合器進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)保持整車(chē)的行駛性能。2.6.2 轉(zhuǎn)彎特性相關(guān)參數(shù)計(jì)算為了得到最好的輪距和軸距，對(duì)轉(zhuǎn)彎特性進(jìn)行計(jì)算。轉(zhuǎn)向梯形的作用是：車(chē)輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)，保證車(chē)輛的所有車(chē)輪能繞同一瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在不同半徑的圓周上做無(wú)滑動(dòng)的純滾動(dòng)。為了滿(mǎn)足兩軸車(chē)在轉(zhuǎn)向時(shí)車(chē)輪做純滾動(dòng)（不考慮輪胎的側(cè)向偏離），轉(zhuǎn)向梯形應(yīng)保證內(nèi)、外轉(zhuǎn)向車(chē)輪的理想轉(zhuǎn)角關(guān)系如圖 2.9 所示。表 2.2 記錄了競(jìng)技車(chē)寬度與內(nèi)偏角的關(guān)系。即轉(zhuǎn)彎空間隨內(nèi)偏角增大而增大。圖 2.9 轉(zhuǎn)彎特性簡(jiǎn)圖(2.1)cotKLab=-本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 10 -(2.2)minaxsLR=式中： —兩注銷(xiāo)間的距離K—軸距L—前輪內(nèi)偏角?—前輪外偏角?—最小轉(zhuǎn)彎半徑R表 2.2 內(nèi)偏角與軸距的關(guān)系 [1]L(mm)α 1500 1550 1600車(chē)輪前端掃過(guò)距離10° R=8640 R=8929 R=9217 M=4011° R=7640 R=8129 R=8385 M=4512° R=7210 R=7930 R=8123 M=5213° R=6880 R=7124 R=7455 M=5614° R=6200 R=6621 R=6812 M=6015° R=6100 R=6132 R=6322 M=62通過(guò)計(jì)算可知，當(dāng)外偏角變大，車(chē)輪與車(chē)架的距離就越遠(yuǎn)。而內(nèi)外偏角之差與的值相關(guān) [1]，所以初步將輪距定為 600mm。LK2.6.3 質(zhì)心幾何坐標(biāo)的測(cè)量 [2]為了精確的確定節(jié)能競(jìng)技車(chē)的各個(gè)尺寸，質(zhì)心測(cè)量必不可少。要測(cè)量的參量如下：——質(zhì)心距前軸的水平距離 1zL——質(zhì)心距后軸的水平距離2——質(zhì)心到左前輪接地點(diǎn)的水平距離 1?——質(zhì)心到右前輪的水平距離2——質(zhì)心到地面高度gH本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 11 -在水平面上，假設(shè)質(zhì)心到前軸的距離為 ɑ，到后軸為 b?？闪谐鱿旅娣匠瘫磉_(dá)其平衡關(guān)系：(2.3)?????????????2211Gba式中： —地面對(duì)前軸的反作用力1G?—地面對(duì)后軸的反作用力2—前軸載荷1—后軸載荷2測(cè)量原理：質(zhì)量反應(yīng)法。測(cè)量工具：磅秤或車(chē)輛負(fù)荷計(jì)，精度 ，卷尺精度 。%1.01.0測(cè)量步驟：（1）分別將前軸、后軸分別放到同一規(guī)格的臺(tái)秤上，并保持在同一水平面上。在前軸、后軸等高處分別確定記號(hào)點(diǎn) 。測(cè)后軸重 （或前軸重 ),值，每1h2G1個(gè)輪的靜載半徑 。（2）抬高前軸或后軸，在縱傾角 11°，18°，20°的位置測(cè)前軸sr或后軸重 和抬高高度 。質(zhì)心高度計(jì)算式：?1G??1h(2.4)121???????????hLrsg式中： —車(chē)輛被放置不同位置的質(zhì)心高度?gh—車(chē)輛各輪靜載半徑均值sr—汽車(chē)在特定 α 值處，未被抬高車(chē)軸重量增量?1G?—車(chē)輛總重—軸距L—車(chē)輛在特定 α 值處，前后軸記號(hào)點(diǎn)離地高度增量均值絕對(duì)值之和?h結(jié)合公式 2.5(2.5)31?gigh??經(jīng)過(guò)測(cè)量得出合理數(shù)據(jù)，質(zhì)心位置計(jì)算，由式（2.2）（2.3）可得：G=890+330N a+b=1550mm1502890a??150230b?所以：ɑ=1131mm b=419mm本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 12 -2.6.4 抗側(cè)翻計(jì)算側(cè)翻是指車(chē)輛在一定速度過(guò)彎時(shí)，在離心力的作用下，外側(cè)車(chē)輪附著力減少直至為零。當(dāng)離心力矩 時(shí)側(cè)翻， 時(shí)穩(wěn)定（A 為轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)側(cè)輪接地AGhF??GhF??點(diǎn)與中心的豎直線的距離）。其中 F 為離心力，公式如下：` （2.6）Rvm2?由于每個(gè)人的體態(tài)分布不均，我們不能準(zhǔn)確測(cè)出質(zhì)心位置。本次設(shè)計(jì)假設(shè)質(zhì)心位置不變，通過(guò)改變競(jìng)技車(chē)的輪距、軸距來(lái)增加抗側(cè)翻性。但輪距和軸距不能無(wú)限制增加，所以我們分析其關(guān)系，可以發(fā)現(xiàn)輪軸距、質(zhì)心與允許最大過(guò)彎速度的關(guān)系如表2.3。即提高抗側(cè)翻性的方法可以是：降低車(chē)速和質(zhì)心高度。表 2.3 允許最大過(guò)彎速度與質(zhì)心高度關(guān)系 [2]hhV（km／h）輪距 K600 650 700 750 80020 14.2 14.4 14.7 15.0 15.221 13.8 14.1 14.3 14.6 14.9注：v 為過(guò)彎速度 軸距 L=1500mm 單位（mm）hhV（km／h）輪距 K600 650 700 750 80020 14.5 14.7 14.9 15.1 15.321 14.1 14.3 14.5 14.7 14.9注：軸距 L=1550mm 單位（mm）hhV（km／h）600 650 700 750 800本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 13 -輪距 K20 16.0 16.8 15.2 15.5 15.721 15.6 14.4 14.8 15.1 15.3注：軸距 L=1600mm 單位（mm）2.7 各總成的相關(guān)計(jì)算2.7.1 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及其轉(zhuǎn)速因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)功率對(duì)后面的傳動(dòng)系，離合器的設(shè)計(jì)起著不可或缺的作用，雖然本田給出了額定功率，但由于比賽不需要高速，所以發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)達(dá)到原有功率。計(jì)算公式如下：????????3maxmaxmax76140301DTvACvGfP?（2.7）式中： —傳動(dòng)系效率T?G—車(chē)輛總重—滾動(dòng)阻力系數(shù)（由實(shí)驗(yàn)測(cè)定）f—風(fēng)阻系數(shù)DCA—迎風(fēng)面積—最高車(chē)速maxv根據(jù)目標(biāo)參數(shù)： G=1000N CD=0.2 A=0.28m2 95.0?T? hKmv/40?求得：P max=6.22kw2.7.2 傳動(dòng)比的選擇根據(jù)其他成績(jī)較好的比賽隊(duì)伍的競(jìng)技車(chē)對(duì)變速器的改進(jìn)和查閱資料，我們知道，發(fā)動(dòng)機(jī)油耗與檔位的關(guān)系。本次設(shè)計(jì)認(rèn)為拆除一檔二檔三檔，以減輕重量，變速機(jī)構(gòu)只采用四檔傳動(dòng)。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠運(yùn)行在 5000r／min 的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速，且平均車(chē)速為30km／h。重新計(jì)算傳動(dòng)比，公式如下:irna37.0??（2.8）式中： —車(chē)速（km／h）a?本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 14 -—發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r／min）n—車(chē)輪半徑（m）R—總傳動(dòng)比ir=0.25m。所以 。85.1302.57.???i為使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在 5000r／min，車(chē)速在 20-40km／ h 反向驗(yàn)證：此時(shí) i=11.85當(dāng) =20km／h 時(shí)，n=4000r／min；a?當(dāng) =30km／h 時(shí)，n=5000r／min；當(dāng) =40km／h 時(shí)，n=8000r／min，a由以上數(shù)據(jù)可以得出：車(chē)速范圍 ，轉(zhuǎn)速范圍 ，傳動(dòng)hKm/402?min/604r?比 11.85。2.7.3 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩發(fā)動(dòng)機(jī)的功率對(duì)以節(jié)油為本次設(shè)計(jì)為最終目的有著至關(guān)重要的作用，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩可用式 2.9 計(jì)算。（2.9） pnPMmaxmax950??式中：M max——發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩α——扭矩適應(yīng)系數(shù)Pmax——最大功率np——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速取 ɑ=1.2 解得 Mmax=6.45N·m2.8 整體參數(shù)的確定經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn) 155-160cm 的人躺下來(lái)，膝蓋高度在 250-270mm 之間，所以龍門(mén)高度設(shè)為 300mm，在前面的計(jì)算和以往競(jìng)技車(chē)的基礎(chǔ)上，本次設(shè)計(jì)整車(chē)關(guān)鍵尺寸重量參數(shù)如表 2.4 所示。最后的車(chē)架ＣＡＴＩＡ圖由圖２.１０ɑ、ｂ所示表 2.4 整體尺寸重量參數(shù)基本形式 單排單座驅(qū)動(dòng)形式 發(fā)動(dòng)機(jī)后置后驅(qū)長(zhǎng) 2700寬 400高 550本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 15 -前輪距/軸距 500/1550整備質(zhì)量 50滿(mǎn)載質(zhì)量 50空載前后軸荷 25.36（ 50.1%） 24.53（49.5%）滿(mǎn)載前后軸荷 45.6（ 54.3%） 45.6（45.6%）圖 2.10 車(chē)架 ɑ圖 2.10 車(chē)架 b本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 16 -2.9 本章小結(jié)（1） 確定了整體布置形式;（2） 確定了鋁型材作為車(chē)架材料;（3） 確定了自行車(chē)輪型號(hào);（4） 確定了轉(zhuǎn)向形式為阿卡曼式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu);（5） 確定了競(jìng)技車(chē)車(chē)架的布置尺寸；（6） 確定了最大扭矩，最大功率；初步確定了傳動(dòng)比；用 CATIA 繪制了競(jìng)技車(chē)的車(chē)架圖。本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 17 -3 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 汽車(chē)轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理論轉(zhuǎn)向梯形的作用是：車(chē)輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)，保證車(chē)輛的所有車(chē)輪能繞同一瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在不同半徑的圓周上做無(wú)滑動(dòng)的純滾動(dòng)。為了滿(mǎn)足兩軸車(chē)在轉(zhuǎn)向時(shí)車(chē)輪做純滾動(dòng)（不考慮輪胎的側(cè)向偏離），轉(zhuǎn)向梯形應(yīng)保證內(nèi)、外轉(zhuǎn)向車(chē)輪的理想轉(zhuǎn)角關(guān)系如圖 5.1 所示。圖 3.1 理想轉(zhuǎn)角關(guān)系由式 3.1 決定：（3.1）LKBDCO-ctg-10??式中： —外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角；0?—內(nèi)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角；1—兩主銷(xiāo)中心線與地面間的距離；K—軸距。L本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中采用的是整體式，因此只對(duì)整體式的轉(zhuǎn)向梯形進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。實(shí)際的設(shè)計(jì)中不能使得此機(jī)構(gòu)完全滿(mǎn)足（3.1）式，只能在工程上接近它。即（3.1)式本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 18 -中的 不在是汽車(chē)的軸距 ，而是 ，如圖 3.2。假設(shè) ，則該轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)LL?? 1??L就越能精確的滿(mǎn)足式（3.1），轉(zhuǎn)向也會(huì)越平順。（1） （2）圖 3.2內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪的理想轉(zhuǎn)角關(guān)系；（2）內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪的實(shí)際轉(zhuǎn)角關(guān)系在圖 3.2（2）中的三角形 OAB 可得（3.2）??????????? )sin(isn)i(s010101???LKLOA轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)有：—兩主銷(xiāo)中心線與地面間的距離；K—轉(zhuǎn)向橫拉桿兩端中心的距離；n—轉(zhuǎn)向臂長(zhǎng)；m—梯形底角。如圖 3.3 所示。?本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 19 -圖 3.3 轉(zhuǎn)向梯形簡(jiǎn)圖與 和 的關(guān)系 [3]xLK1： 2： 3：.0?y14.0y16.0?y根據(jù)已有競(jìng)技車(chē)的總體布置，可先找出競(jìng)技車(chē)的軸距 L 和主銷(xiāo)間距 k。在0.12,0.14，0.16 在圖 4.3 上找出 x，則有nm（3.3）????????????ynmK??cos215.0art當(dāng)轉(zhuǎn)向橫拉桿前置時(shí)，則 sK?在確定 和 后，根據(jù)圖 3.3 的所示的 的取值，由式（3.3）可得出轉(zhuǎn)向梯形的KL三種尺寸方案，然后用圖解法，每個(gè) 對(duì)應(yīng)一個(gè) ，進(jìn)而得出 值。接著在把三種梯1?0?形方案的 隨 的變化曲線及 =1 的直線繪制在同一圖紙上。最終使用最多的 下其?1?? 1?值最接近 =1 直線的方案為最佳方案。3.2 轉(zhuǎn)向梯形參數(shù)確定參照四輪車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)，假設(shè)把正常車(chē)輛的后倆輪合并為一輪，同時(shí)為了使橫拉桿不受壓縮力，所以本次設(shè)計(jì)把轉(zhuǎn)向梯形前置，如圖 3.4 所示本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 20 -圖 3.4 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖根據(jù)公式：（3.4）????????????ynmKxL??cos215.0artL=1550mm，給出 y 值，結(jié)合上訴方法和第二章參數(shù)，確定的最合理方案，利用公式（3.4）計(jì)算出節(jié)能表 3.1 轉(zhuǎn)向系各參數(shù)參數(shù) 最終設(shè)計(jì)參數(shù)值n 692mmm 90mmK 375mmα 60°x 2／33.3 轉(zhuǎn)向阻力距計(jì)算假定駕駛員的體重為 50ｋg，車(chē)重 50ｋg。對(duì)原地轉(zhuǎn)向力矩計(jì)算公式如下：（3.5）PGfMr31??式中： —輪胎與地面的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，取 0.7；f—轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷，近似取 100N；1G本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 21 -—胎壓，自行車(chē)胎壓范圍 ，為減小滾動(dòng)阻力，這里取P450KPa-28400KPa；帶入公式得：M r=368.9（ N·mm）。3.4 轉(zhuǎn)向裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算在以往大賽的參賽車(chē)的基礎(chǔ)上，從競(jìng)技車(chē)的操作輕便性、靈活性和整車(chē)的設(shè)計(jì)布局考慮，初設(shè)轉(zhuǎn)向裝置臂長(zhǎng) 160mm。作用在車(chē)把手上的力由現(xiàn)有方向盤(pán)的計(jì)算公式：（3.6）???swrDLMFh21式中：L 1 為轉(zhuǎn)向搖臂長(zhǎng)=90mm；L2 為轉(zhuǎn)向節(jié)臂長(zhǎng)=175mm；Dsw 為車(chē)把長(zhǎng)度=160mm；為轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比，在車(chē)上未使用轉(zhuǎn)向器故取 1。??帶入公式得：F h≈15N ，符合實(shí)際。如圖 3.5 所示。圖 3.5 轉(zhuǎn)向器3.4 轉(zhuǎn)向梯形的仿真仿真能直觀的發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)之間的位置關(guān)系。所以這里利用 CATIA 對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)進(jìn)三維行實(shí)體建模，得到的總裝圖如下圖 3.6 所示。然后對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真如圖 3.7 所示。本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 22 -圖 3.6 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)裝配圖圖 3.7 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)仿真通過(guò) CAITA 對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真，我們可以看到，本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向流暢，沒(méi)有出現(xiàn)機(jī)構(gòu)鎖死和運(yùn)動(dòng)干涉的問(wèn)題，這就驗(yàn)證了轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的合理性和可實(shí)現(xiàn)性。3.5 本章小結(jié)（1） 確定了轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的各個(gè)參數(shù)；（2） 繪制出了轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的 CATIA 裝配圖，并進(jìn)行了仿真。本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 23 -4 傳動(dòng)系設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)理論節(jié)能競(jìng)技車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)包括：發(fā)動(dòng)機(jī)，主動(dòng)輪，鏈條，從動(dòng)輪以及離合器。根據(jù)現(xiàn)有競(jìng)技車(chē)傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)。傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)要求工作可靠，兩軸距離相對(duì)較遠(yuǎn)。本次設(shè)計(jì)選用鏈傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：鏈傳動(dòng)與帶傳動(dòng)相比沒(méi)有彈性滑動(dòng)和整體打滑現(xiàn)象，因而使平均傳動(dòng)比的準(zhǔn)確性得到保證；鏈條不需要像帶那樣張的很緊，所以只有較小的徑向壓力作用在軸上；在同樣條件下，由于鏈條采用金屬材質(zhì)，其整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊；鏈傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)相比，成本也低。4.2 實(shí)際傳動(dòng)比的確定根據(jù)以往大賽比賽經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本次設(shè)計(jì)選用兩組鏈傳動(dòng)做對(duì)比試驗(yàn) [7]：第一組：發(fā)動(dòng)機(jī)配套原裝傳動(dòng)鏈，主動(dòng)鏈輪齒數(shù) 14，從動(dòng)鏈輪齒數(shù) 36。第二組：根據(jù)競(jìng)技車(chē)載荷和行駛狀況，主動(dòng)鏈輪齒數(shù) 14，從動(dòng)鏈輪齒數(shù) 29。試驗(yàn)結(jié)果如下表 4.1 所示表 4.1 試驗(yàn)結(jié)果 [7]主從齒數(shù)比 行駛方案（km／h）檔位 成績(jī)（km／h）18217920419014:3621125124324727014:2940（熄火）—15（啟動(dòng)）無(wú)車(chē)身四檔264本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 24 -表 4.2 變速機(jī)構(gòu)格擋傳動(dòng)比 [7]變速方式 四檔常嚙合循環(huán)變擋曲軸至主軸減速比 3.35（67／20）一檔 2.5（35／14）變速機(jī)構(gòu)主副軸減速比二檔 1.55（31／20）三檔 1.15（23／20）四檔 0.923（24／26）由試驗(yàn)結(jié)果明顯看出，后者成績(jī)更好。結(jié)合變速結(jié)構(gòu)各檔傳動(dòng)比表 4.1 所示，由此可以得出總傳動(dòng)比 3.35×0.923×29／14=6.4。4.3 鏈傳動(dòng)的選取和設(shè)計(jì)計(jì)算4.3.1 鏈傳動(dòng)種類(lèi)的選取由于傳遞功率在 100KW 以下，鏈速?zèng)]超過(guò) 15Km／h。所以選用滾子鏈傳動(dòng)。4.3.2 設(shè)計(jì)計(jì)算確定傳動(dòng)比：（4.1）07.21492?zi當(dāng)量的單排鏈計(jì)算功率 Pca 的計(jì)算（4.2）9.PKpzAca式中：K A—工況系數(shù)，這里取 KA=1.1；KZ—主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)，這里取 KZ=1.9；Kp—多排鏈系數(shù)，這里單排取 KP=1；P—傳遞功率（ Kw）4.3.3 確定鏈條型號(hào)和節(jié)距 p本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 25 -鏈條型號(hào)根據(jù)計(jì)算功率 、額定功率 以及主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速。在查表時(shí)應(yīng)該保證：caPc（4.3）aP?查表可知鏈條型號(hào)取 08B，節(jié)距為 12.7mm。鏈節(jié)數(shù)和中心距的計(jì)算初選中心距 ，由式 4.4 計(jì)算鏈節(jié)數(shù) Lp0。Pa)503(0??（4.4）7.3220110 ?????????apzzpaL?避免使用過(guò)度鏈節(jié)，鏈節(jié)數(shù)圓整為 74。鏈傳動(dòng)最大中心距為：（4.5）????1.357211max??zLfp式中： 為中心距計(jì)算系數(shù)，這里取 =0.249311f4.4 本章小結(jié)（1）確定了鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)形式，并得出了鏈接節(jié)距，鏈條型號(hào)，鏈輪等的相關(guān)參數(shù)；（2）繪制出了鏈傳動(dòng)的最終鏈條鏈輪裝配。如圖 4.1 所示。圖 4.1本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 26 -5 離合器的設(shè)計(jì)5.1 離合器的重新設(shè)計(jì)和選擇根據(jù)上述數(shù)據(jù)我們可以知道，競(jìng)技車(chē)的車(chē)速要求在 40Km/h 以下，競(jìng)技車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)在原有離合器的配合下不能達(dá)到最省油的狀態(tài)，所以這里對(duì)離合器進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)選取離合器為干式摩擦離合器，它的優(yōu)點(diǎn)如下：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，能減少競(jìng)技車(chē)的重量，有利于省油；（2）通風(fēng)散熱性能好；（3）此彈簧有較理想的非線性特性；（4）壓力分布均勻，磨損均勻。5.2 離合器需要傳遞扭矩的計(jì)算已知離合器的設(shè)計(jì)需要滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)的功率 6.22Kw。離合器需要傳遞的扭矩的計(jì)算公式如 6.1 所示（5.1）maxMf???式中： —扭矩儲(chǔ)備系數(shù)，這里取 ，結(jié)合第三章的數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算可得1??2Mf=98.5N·m。5.3 摩擦片參數(shù)與尺寸計(jì)算5.3.1 參數(shù)的選定摩擦盤(pán)的平均工作面積公式計(jì)算為 （d 為輸出軸直徑為 32mm）,工Dp)45.2(??作面外徑為 ，工作面內(nèi)徑 ，由經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)情況(系數(shù)取pD25.1?p703)計(jì)算的到 D1=120mm， D2=72mm。摩擦片寬度 =24mm， =96mm，摩擦片分開(kāi)時(shí)間隙取1b?21p??1mm5.3.2 參數(shù)計(jì)算（1）計(jì)算轉(zhuǎn)矩根據(jù)公式：(5.2)veKT??其中： —為最大轉(zhuǎn)矩T—離合器工況系數(shù)，由《機(jī)械手冊(cè)》查得=1.2K本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 27 -—離合器結(jié)合頻率系數(shù)，由《機(jī)械手冊(cè)》查得 =1?K ?K—離合器滑動(dòng)系數(shù)，由《機(jī)械手冊(cè)》查得 =0.924v v代入公式可得 Te=102.6N·m。壓緊力計(jì)算（5.3）mDTQpe?2?其中： —摩擦面系數(shù)，本次設(shè)計(jì)采用黃銅為材料，故 =0.25?—摩擦面對(duì)數(shù)，m=3m代入后 Q=5689N參數(shù)校核①許用傳遞轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿(mǎn)足公式：（5.4）??epep TKPmDT???1218??其中： —摩擦片修正系數(shù)取1KK代入?yún)?shù)可得 Tep=112.01N·m≧T e。設(shè)計(jì)滿(mǎn)足條件②摩擦面壓強(qiáng)應(yīng)滿(mǎn)足公式：（5.5）??pPDQP???214?代入?yún)?shù)可得 P=38.09N·cm-2，查手冊(cè)可知黃銅需用壓強(qiáng) 20~40N·cm-2.，因此滿(mǎn)足校核條件。5.4 離合器彈簧與尺寸計(jì)算5.4.1 原始條件工作載荷 ，工作行程 ，端部并緊，磨平，兩端各一支撐圈，碳素N56890?m8彈簧鋼絲 C 級(jí)。5.4.2 參數(shù)計(jì)算彈簧剛度： （5.6）hP/3.7560???極限載荷 Pf 取 5689N，根據(jù)有關(guān)參數(shù)可查的表 5.1。表 5.1d D Pf f P10mm 40mm 6432N 2.991 1543本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 28 -有效圈數(shù)： =3.22 圈，這里取標(biāo)準(zhǔn)值 3.25。pn??總?cè)?shù)：n 總 =n+2=5.25彈簧剛度： mNnP/7.4?最大變形量： fFf29?節(jié)距： dtf8.1??自由高度： ，這里取標(biāo)準(zhǔn)值 H=58mmntH.57彈簧外徑： mD02?彈簧內(nèi)徑： d3?螺旋角： °897.5arctn??展開(kāi)長(zhǎng)度： L24.63os?5.5 離合器其他參數(shù)與尺寸的選用軸端面螺栓選 M6墊片：平墊圈 C 級(jí)5.6 設(shè)計(jì)小結(jié)結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)，利用 CATIA 繪制出離合器裝配圖如下圖 5.1 所示。本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 29 -圖 5.1 離合器裝配圖本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 30 -6 結(jié) 論本文在本田節(jié)能競(jìng)技大賽和現(xiàn)有節(jié)能競(jìng)技車(chē)的基礎(chǔ)上，通過(guò)廣泛的查閱文獻(xiàn)，對(duì)本校的節(jié)能競(jìng)技車(chē)的轉(zhuǎn)向系，傳動(dòng)系，離合器進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。利用ＣＡＴＩＡ對(duì)這幾部分進(jìn)行了三維建模，繪制出了整個(gè)節(jié)能競(jìng)技車(chē)的總裝圖。同時(shí)利用ＣＡＴＩＡ對(duì)轉(zhuǎn)向系進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，通過(guò)不斷修改設(shè)計(jì)參數(shù)，使得轉(zhuǎn)向系運(yùn)動(dòng)沒(méi)有干涉，運(yùn)行流暢。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，深刻的體會(huì)到ＣＡＴＩＡ三維建模和仿真相結(jié)合解決工程問(wèn)題優(yōu)勢(shì)。本次設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)結(jié)果如下：（1） 得出了前兩輪后一輪，發(fā)動(dòng)機(jī)后置后驅(qū)的布置形式,鋁型材作為車(chē)架材料,自行車(chē)輪 20 英寸,轉(zhuǎn)向形式為阿卡曼式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。（2） 得出了了競(jìng)技車(chē)車(chē)架的布置尺寸，確定了最大扭矩 ，最mNM??45.6max大功率 ；用 CATIA 繪制了競(jìng)技車(chē)的車(chē)架圖。kwP.6?（3） 得出了轉(zhuǎn)向系的各參數(shù)值和裝配圖。得出了鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)形式，型號(hào)為08B 并繪制出了鏈傳動(dòng)的裝配圖。（4） 得出了離合器為干式摩擦離合器并繪制了裝配圖。結(jié)論分析：本次設(shè)計(jì)各部件均能在保證競(jìng)技車(chē)復(fù)合大賽要求和行駛安全的前提下，對(duì)競(jìng)技車(chē)的省油效果有很大改觀。本次設(shè)計(jì)的欠缺：由于本人對(duì)ＣＡＴＩＡ的運(yùn)用不是那么熟練，在三維建模和仿真上花了太多時(shí)間，沒(méi)能把傳動(dòng)系的仿真做出來(lái)。本 田 節(jié) 能 競(jìng) 技 賽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 及 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)- 31 -參 考 文 獻(xiàn)[1]張建雄. 競(jìng)技車(chē)轉(zhuǎn)向系的工作原理及故障分析[J]. 民營(yíng)科技,2015,11:45-46.[2]馮帆,劉優(yōu). 競(jìng)技車(chē)轉(zhuǎn)向系硬點(diǎn)布置[J]. 科技風(fēng),2016,08:175-177.[3]趙寶平,劉曉雪,鄧飛虎. 電子助力轉(zhuǎn)向系及四輪轉(zhuǎn)向系淺析(一)[J]. 汽車(chē)維修與保養(yǎng),2016,08:103-105.[4]趙國(guó)才. 汽車(chē)節(jié)能技術(shù)路徑分析[J]. 西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,12:117-121.[5]徐青龍,禚寶國(guó),林歡,王偉. 基于 MATLAB 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