前置前驅(qū)乘用車(chē)總體設(shè)計(jì)cad圖紙+說(shuō)明書(shū)
前置前驅(qū)乘用車(chē)總體設(shè)計(jì)cad圖紙+說(shuō)明書(shū),前置,前驅(qū),先驅(qū),乘用車(chē),總體,整體,設(shè)計(jì),cad,圖紙,說(shuō)明書(shū),仿單
機(jī)電工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
設(shè)計(jì)題目: 前置前驅(qū)乘用車(chē)總體設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
學(xué) 號(hào)：
專(zhuān)業(yè)班級(jí)：
指導(dǎo)教師：
目次
1 引言……………………………………………………………………………… 1
2 汽車(chē)主要形式的選擇…………………………………………………………… 1
2.1汽車(chē)的軸數(shù)……………………………………………………………… 1
2.2汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)形式………………………………………………………… 1
2.3汽車(chē)的布置形式………………………………………………………… 1
3 汽車(chē)主要參數(shù)的選擇…………………………………………………………… 2
3.1汽車(chē)的主要尺寸參數(shù)…………………………………………………… 2
3.2汽車(chē)的主要質(zhì)量參數(shù)…………………………………………………… 3
3.3汽車(chē)的主要性能參數(shù)…………………………………………………… 4
4 汽車(chē)主要總成部件的選擇……………………………………………………… 7
4.1發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇…………………………………………………………… 7
4.2輪胎的選擇……………………………………………………………… 9
4.3變速器的選擇…………………………………………………………… 10
4.4其它總成的選擇………………………………………………………… 12
5 汽車(chē)的總體布置設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 14
5.1汽車(chē)總布置圖基準(zhǔn)線(xiàn)的確定…………………………………………… 14
5.2汽車(chē)主要總成部件的布置……………………………………………… 14
5.3車(chē)身的布置設(shè)計(jì)………………………………………………………… 15
5.4運(yùn)動(dòng)校核………………………………………………………………… 15
設(shè)計(jì)總結(jié)…………………………………………………………………………… 17
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………… 18
致謝………………………………………………………………………………… 17
1引言
本設(shè)計(jì)——HG7164乘用車(chē)總體設(shè)計(jì)作為整個(gè)汽車(chē)設(shè)計(jì)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，在整個(gè)汽車(chē)的設(shè)計(jì)中有著十分重要的統(tǒng)領(lǐng)全局設(shè)計(jì)的作用，本文將從整車(chē)設(shè)計(jì)方案、各總成的配合與協(xié)調(diào)、總體布置、設(shè)計(jì)計(jì)算等各個(gè)方面闡述該車(chē)的總體設(shè)計(jì)。
2汽車(chē)主要形式的選擇
2.1汽車(chē)的軸數(shù)
本設(shè)計(jì)車(chē)輛為質(zhì)量較輕的緊湊型乘用車(chē)，設(shè)計(jì)目的僅為滿(mǎn)足客戶(hù)最基本的出行需要，因此對(duì)軸荷的要求不高，一般常見(jiàn)的兩軸便可滿(mǎn)足要求，本設(shè)計(jì)便采用結(jié)構(gòu)、制造簡(jiǎn)單，成本較低的兩軸式。
2.2汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)形式
本設(shè)計(jì)采用市面上最常見(jiàn)的4X2驅(qū)動(dòng)形式。
2.3汽車(chē)的布置形式
本設(shè)計(jì)采用前置前驅(qū)的布置形式,良好的轉(zhuǎn)向不足特性使整車(chē)的操作穩(wěn)定性、舒適性都能得到保證。由于沒(méi)有很長(zhǎng)的傳動(dòng)軸，較短的傳動(dòng)路線(xiàn)使整車(chē)的總質(zhì)量比較輕，有利于提高汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也降低了制造成本，良好的發(fā)動(dòng)機(jī)接近性也有利于日后的維修。
圖1 不同形式的布置形式
圖2 前置后驅(qū)的驅(qū)動(dòng)形式
3汽車(chē)主要參數(shù)的選擇
3.1汽車(chē)的主要尺寸參數(shù)
3.1.1軸距L
轎車(chē)的軸距與其市場(chǎng)定位、總體長(zhǎng)度和用途有關(guān)，轎車(chē)的軸距與總長(zhǎng)之間要有適當(dāng)?shù)谋壤?，軸距一般為總長(zhǎng)的54%—60%。本次設(shè)計(jì)的HG7164乘用車(chē)作為一款定位于家用、緊湊型的中級(jí)汽車(chē)，要達(dá)到機(jī)動(dòng)性好、成本低的目的，因此軸距不宜過(guò)長(zhǎng)，參考表1提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，本次設(shè)計(jì)軸距采用2600mm。
3.1.2前輪距B1、后輪距B2
輪距的大小對(duì)汽車(chē)的橫向穩(wěn)定性、整車(chē)總體寬度和總質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生影響。轎車(chē)一般的輪距可按照經(jīng)驗(yàn)公式初步選定：
B=0.75Ba+100?80或B=kL
其中，B——轎車(chē)的輪距，mm；
Ba——轎車(chē)總寬，mm；
L——轎車(chē)軸距，mm；
k——系數(shù)，轎車(chē)一般取0.5—0.54。
參考表1中各級(jí)別轎車(chē)的輪距，本次設(shè)計(jì)的汽車(chē)輪距?。呵拜喚?475mm，后輪距1476mm.
表1 各級(jí)別轎車(chē)的軸距和輪距
車(chē)型
類(lèi)別
軸距L/mm
輪距B/mm
轎車(chē)
微型
2000～2200
1100～1380
普通
2100～2540
1150～1500
中級(jí)
2500～2860
1300～1500
中高級(jí)
2580～3400
1400～1580
高級(jí)
2900～3900
1560～1620
3.1.3前懸LF和后懸LR
汽車(chē)前懸的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度應(yīng)考慮到在此長(zhǎng)度內(nèi)能否布置下發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向器、水箱等部件，過(guò)短會(huì)導(dǎo)致上述部件無(wú)法安裝下，過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致汽車(chē)的接近角變小從而影響通過(guò)能力。轎車(chē)后懸長(zhǎng)度主要影響汽車(chē)后備行李箱的大小和軸核分配的要求，過(guò)短過(guò)長(zhǎng)分別會(huì)影響整車(chē)攜帶貨物能力和離去角大小。本設(shè)計(jì)選取前懸LF=905mm，后懸LR=1010mm。
3.1.4外廓尺寸
轎車(chē)總長(zhǎng)可根據(jù)下述經(jīng)驗(yàn)公式選?。?
La=L+LF+LR或La=LC
其中：L——軸距，mm；
LF——前懸，mm；
LR——后懸，mm；
C——比例系數(shù)，對(duì)于前置前驅(qū)的汽車(chē)，取0.62～0.66。
轎車(chē)總寬可按經(jīng)驗(yàn)公式取值：
Ba=La3+(195?60)
其中：Ba——汽車(chē)總寬，mm；
La——汽車(chē)總長(zhǎng)，mm。
本設(shè)計(jì)車(chē)輛總長(zhǎng)取4515mm，總寬取1725mm，總高取1445mm。
3.2汽車(chē)的主要質(zhì)量參數(shù)
3.2.1汽車(chē)的裝載量
轎車(chē)一般情況下主要用于載送乘客人員，因此其裝載量就是可承載的最多人數(shù)，本車(chē)作為中級(jí)車(chē)最大載客量一般為5。
3.2.2汽車(chē)的整備質(zhì)量
作為一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)，汽車(chē)的整備質(zhì)量的大小可以粗略評(píng)估一輛車(chē)整體的使用油耗與設(shè)計(jì)成本。本車(chē)整備質(zhì)量取1250kg。
3.2.3汽車(chē)的總質(zhì)量
轎車(chē)的總質(zhì)量可由下式確定：
ma=m0+mf+mp
其中：ma——汽車(chē)總質(zhì)量，kg；
m0——汽車(chē)整備質(zhì)量，為1250kg；
mf——附加設(shè)備質(zhì)量，取55kg；
mp——乘客和駕駛員質(zhì)量，每人以65kg計(jì)算，取325kg。
根據(jù)上式便可得出該車(chē)的總質(zhì)量，為1630kg。
3.2.4汽車(chē)的軸荷分配
汽車(chē)的軸荷分配即前后軸所承載重量占整車(chē)的比重。參考表2，本車(chē)軸荷分配為：
空載時(shí)：前軸58%～62%，后軸38%～42%；
滿(mǎn)載時(shí)：前軸50%～55%，后軸45%～50%。
表2各類(lèi)轎車(chē)的軸荷分配范圍
車(chē)型
空載
滿(mǎn)載
前軸
后軸
前軸
后軸
轎車(chē)
前置前驅(qū)FF
56%～66%
34%～44%
47%～60%
40%～53%
前置后驅(qū)FR
50%～55%
45%～50%
45%～50%
50%～55%
后置后驅(qū)RR
42%～50%
50%～58%
40%～45%
55%～60%
3.3汽車(chē)的主要性能參數(shù)
3.3.1動(dòng)力性參數(shù)
⑴直接檔和Ι檔最大動(dòng)力因數(shù)D0max和DΙmax
D0max的選擇主要考慮對(duì)汽車(chē)加速性、經(jīng)濟(jì)性的要求，DΙmax標(biāo)志著汽車(chē)的爬坡能力和通過(guò)能力的好壞，該兩項(xiàng)參數(shù)的值均要求在表3所規(guī)定的范圍內(nèi)，隨后的計(jì)算中會(huì)對(duì)這兩項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行校核。
⑵最高車(chē)速u(mài)amax
參考表3的相關(guān)數(shù)據(jù)，本車(chē)設(shè)計(jì)最高車(chē)速為180km/h。
⑶比功率和比轉(zhuǎn)矩
各國(guó)均對(duì)這兩項(xiàng)指標(biāo)有所規(guī)定，參照表3，本車(chē)比功率擬定范圍45—50kW/t，比轉(zhuǎn)矩?cái)M定范圍為90—100N·m/t。
表3 轎車(chē)動(dòng)力性參數(shù)取值范圍
汽車(chē)類(lèi)別
直接檔最大動(dòng)力因數(shù)
D0max
Ι檔最大動(dòng)力因數(shù)
DΙmax
最高車(chē)速
uamax
/（km/h）
比功率/（kW/t）
比轉(zhuǎn)矩/（N·m/t）
轎
車(chē)
微型
發(fā)
動(dòng)
機(jī)
排
量
≤1.0L
0.07～0.11
0.30～0.40
90～120
18～50
40～60
普通級(jí)
>1.0～1.6L
0.09～0.12
0.30～0.45
120～160
36～64
80～99
中級(jí)
>1.6～2.5L
0.11～0.13
0.30～0.50
160～200
43～68
90～110
中高級(jí)
>2.5～4.0L
0.13～0.15
0.30～0.50
180～220
50～72
95～125
高級(jí)
>4.0L
0.15～0.20
0.30～0.50
200～260
60～110
100～160
⑷加速時(shí)間
本設(shè)計(jì)汽車(chē)采用0到100km/h的百公里加速時(shí)間，設(shè)計(jì)值定為13s。
⑸上坡能力
汽車(chē)的上坡能力一般用最大爬坡度來(lái)表示。轎車(chē)的工作環(huán)境大部分在城市地區(qū)，路況通常較好，因此所要求能達(dá)到的坡度要求不高，本設(shè)計(jì)最大爬坡度30%，即16.7°。
3.3.2機(jī)動(dòng)性參數(shù)
汽車(chē)機(jī)動(dòng)性參數(shù)主要指汽車(chē)的最小轉(zhuǎn)彎半徑Rmin，即當(dāng)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)至極限位置時(shí)由轉(zhuǎn)向中心至前外輪接地中心的距離，其值與汽車(chē)的軸距、輪距及車(chē)輪的最大轉(zhuǎn)向角有關(guān)。轎車(chē)的通常為軸距的2—2.5倍，參照表4，該車(chē)的為5.2m。
表4 各級(jí)轎車(chē)的最小轉(zhuǎn)彎半徑
級(jí)別
Rmin/m
微型
3.5～5.0
普通級(jí)
4.5～6.0
中級(jí)
5.0～6.5
中高級(jí)
5.0～7.0
高級(jí)
5.5～7.5
3.3.3操縱穩(wěn)定性參數(shù)
⑴前、后輪側(cè)偏角絕對(duì)值之差
本車(chē)設(shè)計(jì)值為2°。
⑵車(chē)身側(cè)傾角
本車(chē)設(shè)計(jì)值為2°。
⑶制動(dòng)點(diǎn)頭角
為了減小汽車(chē)在通過(guò)凹凸路面時(shí)對(duì)乘客造成的不適感，汽車(chē)以0.4g的減速度制動(dòng)時(shí)，車(chē)身的點(diǎn)頭角不應(yīng)大于1.5°，本車(chē)設(shè)計(jì)值為1°。
3.3.4行駛平順性參數(shù)
汽車(chē)的行駛平順性一般以垂直震動(dòng)參數(shù)來(lái)表示，本設(shè)計(jì)以前后懸架的靜、動(dòng)撓度或偏頻及車(chē)身振動(dòng)加速度等參數(shù)值作為設(shè)計(jì)要求。表5給出了相關(guān)參數(shù)的取值范圍，通常情況下，n1與n2要接近且n2略大于n1。
表5 汽車(chē)懸架的偏頻、靜撓度和動(dòng)撓度
車(chē)型
滿(mǎn)載時(shí)偏頻n/Hz
滿(mǎn)載時(shí)靜撓度f(wàn)c/cm
滿(mǎn)載時(shí)動(dòng)撓度f(wàn)d/cm
前懸架n1
后懸架n2
前懸架fc1
后懸架fc2
前懸架fd1
后懸架fd2
轎
車(chē)
普通級(jí)、中級(jí)
1.02～1.44
1.18～1.58
12～14
10～18
8～11
10～14
高級(jí)
0.91～1.12
0.98～1.29
20～30
15～26
8～11
10～14
3.3.5制動(dòng)性參數(shù)
我國(guó)通常以車(chē)速30km/h的最小制動(dòng)距離來(lái)評(píng)價(jià)汽車(chē)的制動(dòng)效能，表6給出了相關(guān)參數(shù)范圍。
表6 汽車(chē)制動(dòng)距離的統(tǒng)計(jì)值范圍
車(chē)型
va=30km/h時(shí)的制動(dòng)距離/m
va=50km/h時(shí)的制動(dòng)距離/m
轎
車(chē)
微型
5.0～6.0
普通級(jí)
5.5～6.5
中級(jí)
5.5～6.5
中高級(jí)、高級(jí)
5.2～8.0
14～19
3.3.6通過(guò)性參數(shù)
在總體設(shè)計(jì)中需要確定的有：最小離地間隙hmin、接近角α、離去角β及縱向通過(guò)半徑ρ，參照表7的取值范圍，本設(shè)計(jì)汽車(chē)hmin取180mm，α取27°，β取25°，ρ取6m。
表7 汽車(chē)通過(guò)性的幾何參數(shù)
車(chē)型
最小離地間隙hmin/m
接近角
α/（°）
離去角
β/（°）
縱向通過(guò)半徑
ρ/m
轎車(chē)
微型、普通級(jí)
0.12～0.18
20～30
15～25
3～5
中、中高、高級(jí)
0.13～0.20
5～8
4汽車(chē)主要總成部件的選擇
4.1發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇
4.1.1發(fā)動(dòng)機(jī)形式的選擇
就目前整個(gè)汽車(chē)市場(chǎng)而言，絕大部分的汽車(chē)均采用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其分為柴油機(jī)和汽油機(jī)兩大類(lèi)。從市場(chǎng)現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)可挑選性、質(zhì)量、成本、震動(dòng)、噪聲和可互換性等角度考慮，本設(shè)計(jì)汽車(chē)采用直列往復(fù)活塞式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。
4.1.2發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速
發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率可由汽車(chē)的最高車(chē)速來(lái)確定：
Pemax=1ηT（magf3600uamax+CDA76140uamx3）
式中，Pemax——發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率，kW；
ηT——傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率，轎車(chē)一般取0.9；
ma——汽車(chē)總質(zhì)量，取1630kg；
g——重力加速度，取9.8g；
uamax——最高車(chē)速，km/h，本車(chē)取180km/h；
f——滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)轎車(chē)而言，f=0.0165+0.0001（ua-50），其中ua為車(chē)速（km/h），本車(chē)f計(jì)算得0.0295；
A——汽車(chē)正面投影面積，m2。對(duì)于轎車(chē)而言，可按前輪距、汽車(chē)總高 等尺寸近似計(jì)算，即，對(duì)于本車(chē)而言，A計(jì)算得1.66；
CD——空氣阻力系數(shù)，轎車(chē)一般取0.28—0.4，本車(chē)取0.3。
將相關(guān)參數(shù)帶入式中，計(jì)算得：
Pemax=10.91630×9.8×0.02953600×180+0.3×1.6676140×1803=68.56kW
由該式計(jì)算出的功率為發(fā)動(dòng)機(jī)的凈功率，即有效功率，而發(fā)動(dòng)機(jī)最大額定功率通常比有效功率高12%~20%，所以可選擇的發(fā)動(dòng)機(jī)最大額定功率區(qū)間值為76.79～82.28kW。轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的相應(yīng)轉(zhuǎn)速np一般比較大，多在4000以上，參考其他同級(jí)車(chē)輛，本車(chē)擬定np=6000。
4.1.3發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速
Temax=KMTP=9549KMPemaxnp
式中，Temax——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，N·m；
KM——轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)，參考同級(jí)別發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)值選取，一般汽油機(jī)取1.1—1.3，本車(chē)取1.15；
TP——最大功率點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩，N·m；
np——最大功率點(diǎn)轉(zhuǎn)速，r/min；
Pemax——發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率，kW。
將上述參數(shù)帶入式中，可得：
Temax=9549×1.15×（76.79～82.28）6000=（140.54～150.59）N·m
np和nT之間要求滿(mǎn)足關(guān)系式：
npnT=1.4~2.0
由此，nT可得取值區(qū)間為3000～4285r/min，本設(shè)計(jì)取3600。
根據(jù)上述計(jì)算與選擇的相關(guān)主要參數(shù)，本次設(shè)計(jì)車(chē)輛決定選用F16D3型發(fā)動(dòng)機(jī)，其相關(guān)性能參數(shù)如下表所示：
表8 F16D3型發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)
發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)
F16D3
氣缸排列型式
L型
進(jìn)氣類(lèi)型
自然吸氣
型式
MT/AT
排氣量（ml）
1598
壓縮比
9.5
供油方式
多點(diǎn)電噴
氣門(mén)結(jié)構(gòu)
雙頂置凸輪（DOHC）
最大功率（kW/rpm）
78/6000
最大扭矩（N·m/rpm）
146/3600
排放法規(guī)
國(guó)四
缸蓋材料
鋁合金
缸體材料
鑄鐵
燃料類(lèi)型
汽油
從參數(shù)中可以看出，該發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率為78 kW在設(shè)計(jì)計(jì)算中所規(guī)定的區(qū)間76.79～82.28kW范圍內(nèi)，最大扭矩為146 N·m，同樣在（140.54～150.59）N·m
的設(shè)計(jì)范圍，均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
4.2輪胎的選擇
輪胎的型號(hào)和尺寸是一項(xiàng)十分重要的計(jì)算參數(shù)，其在制動(dòng)系、轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)計(jì)算中對(duì)結(jié)果的影響甚大，需謹(jǐn)慎選取。
圖3 CINTURATO P1型輪胎
由于子午線(xiàn)輪胎比起普通斜線(xiàn)輪胎和帶束斜交輪胎有如耐磨性好、使用壽命長(zhǎng)、附著性能好等眾多優(yōu)點(diǎn)，綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用倍耐力CINTURATO P1（185/65 R14）型輪胎：該輪胎的生產(chǎn)過(guò)程中使用環(huán)保的材料以降低工廠(chǎng)對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)在保證長(zhǎng)使用周期的前提下能最大限度地降低汽車(chē)油耗和二氧化碳的排放，并保持高性能和安全性、提高駕駛舒適性。
4.3變速器的選擇
4.3.1最小總傳動(dòng)比imin
最小總傳動(dòng)比imin可由最高車(chē)速來(lái)確定：
imin=0.377nprruamax
式中，rr——車(chē)輪滾動(dòng)半徑，計(jì)算得0.289m；
np——發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，為6000r/min；
uamax——汽車(chē)最高車(chē)速，為180km/h。
帶入相關(guān)數(shù)據(jù)，得：
imin=0.377×6000×0.289180=3.632
用下式對(duì)直接檔最大動(dòng)力因數(shù)D0max進(jìn)行校核：
D0max=Ft-FwG≈0.113
查表3知該值在直接檔最大動(dòng)力因數(shù)D0max要求的范圍內(nèi)，因此最小傳動(dòng)比imin可取該計(jì)算值。
4.3.2主減速器傳動(dòng)比i0
本設(shè)計(jì)采用帶有直接檔的三軸式變速器，則主減速器傳動(dòng)比i0就等于傳動(dòng)系最小總傳動(dòng)比imin，即i0=3.632。
4.3.3最大傳動(dòng)比imax
由
Ftmax=Ff+Fimax
或
Ttq maxig1i0ηTr=Gfcosαmax+Gsinαmax
即
ig1≥G(fcosαmax+sinαmax)rrTtq maxi0ηT
式中, Ttq max——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，為146N·m；
ig1——1檔傳動(dòng)比；
i0——主減速器傳動(dòng)比，為3.632；
ηT——傳動(dòng)系效率，取0.9；
rr——車(chē)輪滾動(dòng)半徑，為0.289m；
f——滾動(dòng)阻力系數(shù)，取0.0295；
αmax——最大爬坡度，取16.7°。
將上述數(shù)據(jù)帶入式中，可得：
ig1≥1630×9.8×(0.0295×cos16.7°+sin16.7°)×0.289146×0.9×3.632=3.05
用下式中對(duì)DΙmax進(jìn)行校核：
DΙmax=fcosαmax+sinαmax=0.3156
根據(jù)表3提供的檔最大動(dòng)力因素范圍，該值滿(mǎn)足要求，因此可取計(jì)算值范圍。
同時(shí)，汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪仍需滿(mǎn)足路面附著條件：
Temaxig1i0ηTrr≤G2φ
即
ig1≤rrG2φTemaxi0ηT
其中，φ——路面附著系數(shù)，干燥、良好的瀝青或混凝土路面一般為0.7—0.8，這里取0.75。
帶入相關(guān)參數(shù)可得：
ig1≤0.289×0.52×0.75×1630×9.8146×3.632×0.9≈3.773
綜上可知Ι檔傳動(dòng)比取值范圍為3.05≤ig1≤3.773，本設(shè)計(jì)ig1取3.5。
4.3.4檔位數(shù)與各檔傳動(dòng)比的選擇
本車(chē)選用5檔變速器。各檔分配的傳動(dòng)比可按等比級(jí)數(shù)分配，即：
ig1ig2=ig2ig3=ig3ig4=ig4ig5=q
因5檔為直接檔，即ig5=1，則由ig1=3.5，得
ig4=q，ig3=q2，ig2=q3，ig1=q4
即：
ig4=4ig1=1.368
ig3=4ig12=1.871
ig2=4ig13=2.559
但實(shí)際上各檔傳動(dòng)比滿(mǎn)足下式關(guān)系：
ig1ig2≥ig2ig3≥ig3ig4≥ig4ig5
但各檔位間的比值一般不超過(guò)，綜合考慮，本設(shè)計(jì)變速器各檔位傳動(dòng)比的分配如下表所示：
表9 變速器各檔位傳動(dòng)比的分配
檔位
1檔
2檔
3檔
4檔
5檔
倒檔
傳動(dòng)比
3.5
2.5
1.8
1.32
1
3.3
4.4其它總成的選擇
離合器、主減速器、懸架、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、車(chē)架與車(chē)身等剩余總成或結(jié)構(gòu)的選擇均從成本、性能、質(zhì)量等角度出發(fā)進(jìn)行，本著減輕質(zhì)量、節(jié)約油耗、對(duì)汽車(chē)有良好適應(yīng)性、滿(mǎn)足合理的人機(jī)工程學(xué)等原則，選擇出最可靠、安全、經(jīng)濟(jì)的相關(guān)部件，現(xiàn)將選擇的結(jié)構(gòu)匯總于下表：
表10 部分總成部件或結(jié)構(gòu)的選擇
離 合 器
類(lèi)型
摩擦式離合器
從動(dòng)盤(pán)類(lèi)型
單盤(pán)
壓緊機(jī)構(gòu)
膜片彈簧
從動(dòng)盤(pán)外徑尺寸
180mm
工作環(huán)境
干式
分離指向
拉式
操縱機(jī)構(gòu)
人力機(jī)械式
主 減 速 器
類(lèi)別
單級(jí)式
齒輪副結(jié)構(gòu)、輪齒類(lèi)型
斜齒圓柱式
傳動(dòng)比
3.632
懸 架 系 統(tǒng)
前懸架
類(lèi)型
麥克弗森式獨(dú)立懸架
結(jié)構(gòu)
滑動(dòng)立柱、橫擺臂、減震器
后懸架
類(lèi)型
扭轉(zhuǎn)梁隨動(dòng)臂式半獨(dú)立懸架
結(jié)構(gòu)
無(wú)需橫向穩(wěn)定器
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
轉(zhuǎn)向類(lèi)型
液壓動(dòng)力輔助
轉(zhuǎn)向盤(pán)
三輻條式、皮革套、位置可調(diào)
轉(zhuǎn)向軸
裝配吸能裝置、萬(wàn)向節(jié)，可鎖止
轉(zhuǎn)向盤(pán)極限圈數(shù)
3圈
轉(zhuǎn)向器類(lèi)型
齒輪齒條式、可逆式
轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比
20
最小轉(zhuǎn)彎半徑
5.2m
制 動(dòng) 系 統(tǒng)
行車(chē)制動(dòng)形式
真空助力、ABS
助力比
5
雙回路類(lèi)型
型
駐車(chē)制動(dòng)形式
機(jī)械式、可鎖止
前后制動(dòng)器
類(lèi)型
盤(pán)式
制動(dòng)盤(pán)直徑
250mm
鉗盤(pán)類(lèi)型
浮鉗盤(pán)式
驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
簡(jiǎn)單制動(dòng)
制動(dòng)缸
主缸活塞直徑
38mm
輪缸活塞直徑
28mm
車(chē) 身
殼體形式
承載式
材料
鋁合金
車(chē)門(mén)
開(kāi)啟方法
順開(kāi)式
數(shù)量
4
車(chē)窗
風(fēng)窗
前、后均為曲面玻璃
升降玻璃
圓柱面、按鈕式調(diào)節(jié)
附屬裝置及安全防護(hù)裝置
座椅
前后位置、傾斜度可調(diào)
前、后保險(xiǎn)杠及護(hù)條
安全氣囊
三點(diǎn)固定式安全帶
5汽車(chē)的總體布置設(shè)計(jì)
5.1汽車(chē)總體布置圖基準(zhǔn)線(xiàn)的確定
繪制汽車(chē)的總布置圖，首先要確定各視圖的基準(zhǔn)線(xiàn)：地面線(xiàn)、前輪中心線(xiàn)、車(chē)架上平面線(xiàn)、汽車(chē)中心線(xiàn)、前輪垂直線(xiàn)。這些基準(zhǔn)線(xiàn)是繪圖設(shè)計(jì)的參考基準(zhǔn)，對(duì)汽車(chē)的總體布置和制圖有重大影響。
5.2汽車(chē)主要總成部件的布置
5.2.1動(dòng)力總成的布置
發(fā)動(dòng)機(jī)上下位置的布置要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼到路面的距離應(yīng)滿(mǎn)足汽車(chē)在滿(mǎn)載情況下對(duì)最小離地間隙的要求；發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)高容易出現(xiàn)下面達(dá)到離地間隙極限、上面碰到發(fā)動(dòng)機(jī)罩的的現(xiàn)象，此時(shí)需要協(xié)調(diào)整車(chē)總布置和車(chē)身布置；發(fā)動(dòng)機(jī)前后位置的布置也應(yīng)考慮軸荷分配與前排乘坐空間等因素以提高汽車(chē)的性能與乘坐舒適性；前置前驅(qū)發(fā)動(dòng)機(jī)的乘用車(chē)曲軸中心線(xiàn)與水平線(xiàn)常形成的夾角。
5.2.2傳動(dòng)系的布置
傳動(dòng)系的布置形狀從側(cè)面看去一般為U形，這樣可有效降低汽車(chē)地板高度，增大后排座椅到前排座椅的距離。
5.3.3轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的布置
轉(zhuǎn)向盤(pán)的布置以保證駕駛員有充足外部視野和內(nèi)部?jī)x表視野為原則，使方向盤(pán)與水平面呈一定夾角。轉(zhuǎn)向桿件和轉(zhuǎn)向器的布置要保證在極限運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)無(wú)死角或死點(diǎn)，并且不能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，以保證轉(zhuǎn)向系與整車(chē)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)。
5.3.4制動(dòng)系統(tǒng)的布置
操作方便是對(duì)制動(dòng)踏板和手制動(dòng)桿件的首要要求，其次操縱桿件位移時(shí)應(yīng)無(wú)死角和干擾，以保證車(chē)身震動(dòng)時(shí)不會(huì)發(fā)生自行制動(dòng)的現(xiàn)象。
5.3.5懸架的布置
轎車(chē)懸架的布置要滿(mǎn)足汽車(chē)具有一定運(yùn)動(dòng)性的要求，減震器盡可能直立布置以充分利用有效行程。前懸架要留出足夠空間滿(mǎn)足轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向需求。
5.3.6其他部件的布置
⑴備胎的布置
布置在行李箱下以方便取出。
⑵油箱的布置
布置在行李箱內(nèi)，并遠(yuǎn)離消音器和排氣管。
⑶蓄電池的布置
為縮短線(xiàn)路與起動(dòng)機(jī)同側(cè)并要求距離達(dá)到最小。
⑷聲器的布置
消聲器應(yīng)盡量靠近剛性橫梁并與地板間要留有足夠間隙。
5.3車(chē)身的布置設(shè)計(jì)
車(chē)身的布置設(shè)計(jì)首先應(yīng)確定各總成、構(gòu)件的主要控制點(diǎn)和主要中心線(xiàn)以作為后續(xù)設(shè)計(jì)的依據(jù)點(diǎn)。然后進(jìn)行車(chē)身內(nèi)部的布置，在必要時(shí)，布置設(shè)計(jì)中應(yīng)采用人體模型以保證結(jié)構(gòu)的合理性。
5.4運(yùn)動(dòng)校核
本設(shè)計(jì)需要確定前輪轉(zhuǎn)向輪的跳動(dòng)、傳動(dòng)軸跳動(dòng)、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置與懸架共同運(yùn)動(dòng)。
圖4 轉(zhuǎn)向拉桿與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)校核圖
圖5 轉(zhuǎn)向輪跳動(dòng)圖
圖6 傳動(dòng)軸跳動(dòng)圖
設(shè)計(jì)總結(jié)
本次的HG7164乘用車(chē)總體設(shè)計(jì)在發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器的選擇計(jì)算上都嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行，在結(jié)果上取得了令人滿(mǎn)意的結(jié)果，達(dá)到了設(shè)計(jì)之初的期望，但是在其余總成的選擇、總體布置和運(yùn)動(dòng)校核上存在著很多的不足與缺陷，由于參考文獻(xiàn)上對(duì)這部分描述的不詳細(xì)，沒(méi)有很權(quán)威的內(nèi)容供參考，以及在課堂學(xué)習(xí)上的缺失使得這部分內(nèi)容沒(méi)有達(dá)到期望，希望能在今后的學(xué)習(xí)中對(duì)這部分內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)足。在繪圖方面，整車(chē)的圖紙繪制都能按照制圖規(guī)范進(jìn)行，在外形設(shè)計(jì)上增加了個(gè)性?xún)?nèi)容，但同時(shí)也暴露出了很多問(wèn)題，比如比例選擇、線(xiàn)型調(diào)整等問(wèn)題。由于長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有使用繪圖軟件導(dǎo)致本設(shè)計(jì)在制圖開(kāi)始就舉步維艱，繪圖的不熟練使自己花費(fèi)了很多的時(shí)間去適應(yīng)，這也提醒自己在今后的學(xué)習(xí)、工作上對(duì)繪圖應(yīng)引起足夠的重視。
總的來(lái)說(shuō)，本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅將大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)重新梳理了一遍，同時(shí)在應(yīng)用中又有了新的認(rèn)識(shí)與收獲，在與同組人員的溝通中也學(xué)習(xí)到了團(tuán)隊(duì)合作的意識(shí)，這些都會(huì)對(duì)自己今后的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，幫助自己更好、更快到成長(zhǎng)。
參考文獻(xiàn)
[1] 唐新蓬.汽車(chē)總體設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，2010
[2] 王望予.汽車(chē)設(shè)計(jì)（第四版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004
[3] 陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造上冊(cè)（第五版）.北京：人民交通出版社，2006
[4] 陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造下冊(cè)（第五版）.北京：人民交通出版社，2006
[5] 余志生. 汽車(chē)?yán)碚摚ǖ谖灏妫?北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009
[6] 國(guó)忠.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在汽車(chē)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用. 沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社, 2002
[7] 諸文農(nóng).底盤(pán)設(shè)計(jì)（上冊(cè)）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981
[8] 劉茂光.汽車(chē)輪胎手冊(cè).北京：人民交通出版社，1987
[9] 張君媛、楊陽(yáng).汽車(chē)總布置的設(shè)計(jì)參數(shù). 1997
[10]郭秀榮、馬雷.汽車(chē)造型設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012
[11]王國(guó)權(quán)、龔國(guó)慶.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009
[12]徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第4卷).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991
[13]汽車(chē)工程手冊(cè)編輯委員會(huì).汽車(chē)工程手冊(cè)[M]：設(shè)計(jì)篇.北京：人民交通出版社，2001.
[14]濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)北京：高等教育出版社，2006
[15]黎亞洲.汽車(chē)底盤(pán)構(gòu)造與維修圖解．北京:電子工業(yè)出版社，2009
[16]黃金陵．汽車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)．第一版．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007
致謝
本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是在很多人的幫助下完成的，在這里我要首先感謝我的畢業(yè)導(dǎo)師賈振華老師對(duì)我的幫助。作為一名總體設(shè)計(jì)人員，我需要對(duì)各總成設(shè)計(jì)人員保持聯(lián)系，而賈老師能在出差的路上能抽出時(shí)間把每個(gè)設(shè)計(jì)人員的聯(lián)系方式以短信的方式編輯發(fā)送給我讓我很感動(dòng)，也因此讓我能很順利地統(tǒng)領(lǐng)全局，完成了本次的總體設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)遇到苦難，說(shuō)明書(shū)和圖紙中出現(xiàn)很多錯(cuò)誤與不規(guī)范的地方時(shí)賈老師也總能及時(shí)指出我的錯(cuò)誤并悉心對(duì)我進(jìn)行輔導(dǎo)，令我非常受益。同時(shí)我也要感謝整個(gè)汽車(chē)教研室對(duì)我的幫助，教研室里的每一位老師都非常熱情、耐心地在我的設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)我進(jìn)行指導(dǎo)，提供了很多寶貴的建議,避免了我走彎路。最后，我要感謝我們小組里每一位設(shè)計(jì)人員，平時(shí)與他們的相互交流為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了很多的幫助與支持，每一個(gè)人都很積極地為我的設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)并提出自己的想法，讓我的畢業(yè)設(shè)計(jì)變得充實(shí)而飽滿(mǎn)?？梢哉f(shuō)，沒(méi)有賈振華老師、汽車(chē)教研室與同組人員的幫助，我就不會(huì)順利完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在這里我要再次感謝他們，謝謝！
機(jī)電工程學(xué)院
畢業(yè)論文外文資料翻譯
論文題目: HG7164乘用車(chē)總體設(shè)計(jì)
譯文題目： 現(xiàn)代電動(dòng),混合動(dòng)力和
燃料電池汽車(chē)基礎(chǔ),理論和設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
學(xué) 號(hào)：
專(zhuān)業(yè)班級(jí)：
指導(dǎo)教師：
正文：外文資料譯文 附 件：外文資料原文
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：
簽名： 年 月 日
正文：外文資料譯文
文獻(xiàn)出處：《現(xiàn)代電動(dòng),混合動(dòng)力和燃料電池汽車(chē)基礎(chǔ),理論和設(shè)計(jì)》第一章第一至第四節(jié)，作者：Mehrdad Ehsani教授；Yimin Gao教授；Ali Emadi教授。
環(huán)境影響和現(xiàn)代運(yùn)輸史
內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)輛的發(fā)展，特別是汽車(chē)，是現(xiàn)代科技最偉大的成就之一。汽車(chē)通過(guò)滿(mǎn)足人們?cè)谌粘Ｉ钪袑?duì)不同移動(dòng)性的要求，對(duì)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展，不同于其它行業(yè)，促使人類(lèi)的進(jìn)步從原始的安全性發(fā)展到了高度發(fā)達(dá)的工業(yè)體。汽車(chē)行業(yè)和服務(wù)于該行業(yè)的行業(yè)構(gòu)成了世界經(jīng)濟(jì)的支柱，并且占了雇傭勞動(dòng)人口的最大份額。然而，世界各地大量汽車(chē)的使用已經(jīng)造成并將繼續(xù)造成對(duì)環(huán)境和人類(lèi)生活的嚴(yán)重問(wèn)題?？諝馕廴?，全球變暖和地球石油資源的快速耗竭是現(xiàn)在最關(guān)心的問(wèn)題。在最近的幾十年中，對(duì)運(yùn)輸?shù)南嚓P(guān)研究和開(kāi)發(fā)活動(dòng)已經(jīng)強(qiáng)調(diào)了高效，清潔和安全運(yùn)輸發(fā)展的必要。通常情況下，電動(dòng)汽車(chē)（EV），混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)（HEV），和燃料電池汽車(chē)已提出在不久的將來(lái)取代傳統(tǒng)的車(chē)輛。本章回顧了空氣污染，氣體排放引起的全球變暖和石油資源枯竭的問(wèn)題。并且也給出了電動(dòng)汽車(chē)，混合動(dòng)力汽車(chē)歷史和燃料電池技術(shù)的簡(jiǎn)要回顧。
1空氣污染
目前，所有的汽車(chē)都是通過(guò)碳?xì)浠衔锶剂系娜紵@得其推動(dòng)力所需的能量。燃燒是燃料和空氣所產(chǎn)生的反應(yīng)，并釋放出熱量和燃燒產(chǎn)物。熱量通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化成機(jī)械能并且燃燒產(chǎn)物排放到了大氣中。HC是一種其分子由碳原子和氫原子組成的化合物。理想情況下，碳?xì)涞娜紵粫?huì)產(chǎn)生不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害的二氧化碳和水。事實(shí)上，綠色植物通過(guò)光合作用吸收二氧化碳。二氧化碳是植物生命所需的必要成分。除非是空氣中氧氣幾乎不存在，動(dòng)物的呼吸并不受吸入二氧化碳的影響。
事實(shí)上，在燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)中，HC的燃燒從來(lái)都不是理想的。除了二氧化碳和水，燃燒產(chǎn)物中包含了一定量對(duì)人體健康有毒的氮氧化合物（NOx）, 一氧化碳（CO），和未燃燒的碳?xì)浠衔铩?
1.1氮氧化物
氮氧化物產(chǎn)生于空氣中氮?dú)夂脱鯕庵g的反應(yīng)。理論上講，氮?dú)馐且环N惰性氣體。然而，發(fā)動(dòng)機(jī)中的高溫高壓環(huán)境卻為氮氧化物的產(chǎn)生創(chuàng)造了有利的條件。溫度是迄今為止氮氧化物形成的最重要的參數(shù)。最常見(jiàn)的氮氧化物是一氧化氮（NO），少量的二氧化氮（NO2）和微量的氧化亞氮（N2O）。一旦釋放到空氣中，一氧化氮就會(huì)和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮。而二氧化氮接著又會(huì)在太陽(yáng)紫外線(xiàn)的作用下分解為一氧化氮和會(huì)對(duì)生物活細(xì)胞膜產(chǎn)生攻擊的高活性氧原子。氮氧化物對(duì)煙塵的產(chǎn)生負(fù)有一定的責(zé)任，其呈褐色的顏色可以使煙霧可見(jiàn)，它也會(huì)和大氣中的水分反應(yīng)形成可溶于雨水的硝酸（HNO3）。這種現(xiàn)象被稱(chēng)為“酸雨”，酸雨對(duì)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家森林的破壞負(fù)有責(zé)任，酸雨也會(huì)對(duì)由大理石制成的歷史遺跡造成破壞。
1.2一氧化碳
一氧化碳是在缺氧環(huán)境下，由于HC的不完全燃燒而產(chǎn)生的。對(duì)于吸入一氧化碳的人和動(dòng)物而言，它是一種有毒物質(zhì)。一旦一氧化碳到達(dá)血細(xì)胞，它就會(huì)取代血紅蛋白中的氧，從而減少了到達(dá)各個(gè)器官的氧的數(shù)量并降低了影響生物的生理，心理能力。頭暈是一氧化碳中毒的首發(fā)癥狀，并且可迅速導(dǎo)致死亡。一氧化碳與血紅蛋白的結(jié)合力比氧更強(qiáng)烈。這種結(jié)合物的性質(zhì)十分穩(wěn)定，身體正常的代謝無(wú)法分解破壞它們。因此一氧化碳中毒的人必須在加壓室中治療，其中的壓力使它更容易打破該一氧化碳血紅蛋白結(jié)合物。
1.3未燃燒的碳?xì)浠衔?
未燃燒的碳?xì)浠衔锸怯捎谔細(xì)浠衔锏牟煌耆紵傻?。根?jù)其性質(zhì)，未燃燒的碳?xì)浠衔飳?duì)生物可能是有害的。這些未燃燒的碳?xì)浠衔锟芍苯映蔀橛卸疚镔|(zhì)或致癌的化學(xué)物質(zhì)，如顆粒物，苯或其他物質(zhì)。未燃燒的碳?xì)浠衔镆矊?duì)煙霧的產(chǎn)生負(fù)有一定的責(zé)任：紫外線(xiàn)與大氣中的未燃燒的碳?xì)浠衔锖鸵谎趸嗷プ饔脮?huì)生成臭氧和其他物質(zhì)。臭氧分子由3個(gè)氧原子組成。它是無(wú)色的但卻十分危險(xiǎn)，它自身的有毒性能攻擊活細(xì)胞的細(xì)胞膜，導(dǎo)致他們提前成熟或死亡。幼兒，老年人和哮喘病人如果處于濃度較高的臭氧環(huán)境中，就會(huì)遭受到很大的傷害與痛苦。每年，在污染嚴(yán)重的城市，由于高濃度臭氧而導(dǎo)致死亡的事件已經(jīng)被報(bào)道。
1.4其他污染物
燃料中雜質(zhì)的存在導(dǎo)致了排放物的污染。雜質(zhì)中主要的成分是硫：它主要存在于柴油和噴氣燃料中，但同時(shí)也存在于汽油和天然氣中。硫（或如硫化氫等硫化物）與氧燃燒釋放硫氧化物（SOx）。二氧化硫（SO2）是這燃燒的主要產(chǎn)物。二氧化硫與空氣接觸后形成三氧化硫，接著與水反應(yīng)生成硫酸（酸雨的主要成分）。也應(yīng)當(dāng)指出的是，硫氧化物的排放來(lái)自于交通，但也同樣大量來(lái)自于火力發(fā)電廠(chǎng)和鋼鐵廠(chǎng)。此外，有爭(zhēng)論表明火山噴發(fā)是硫化物排放的自然來(lái)源。
石油公司在他們生產(chǎn)的燃料中加入了一定的化學(xué)化合物以提高燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的性能與壽命。四乙基鉛，被稱(chēng)作為“鉛”，是用來(lái)提高汽油的抗爆震性能，因此發(fā)動(dòng)機(jī)能發(fā)揮更好的性能。然而，這種化學(xué)物質(zhì)會(huì)釋放回轉(zhuǎn)金屬鉛，這種物質(zhì)會(huì)引起被稱(chēng)為“鉛中毒”的神經(jīng)性疾病?，F(xiàn)在在大多數(shù)的發(fā)達(dá)國(guó)家，這種含鉛汽油已經(jīng)被禁止使用，并且它已經(jīng)被其他的化學(xué)物質(zhì)所替代。
2全球變暖
全球變暖是由于空氣中的二氧化碳和其他大氣中的氣體如甲烷等氣體導(dǎo)致的“溫室效應(yīng)”所引起的。這些氣體吸收地球表面反射的紅外輻射，從而在大氣中儲(chǔ)存能量，進(jìn)而導(dǎo)致了溫度的升高。全球氣溫的升高造成了對(duì)生態(tài)系統(tǒng)巨大的生態(tài)危害，并導(dǎo)致了很多自然災(zāi)難的發(fā)生，從而影響了整個(gè)人類(lèi)。
考慮到包括全球變暖在內(nèi)的生態(tài)破壞，一些瀕危物種的消失開(kāi)始成為人們所擔(dān)憂(yōu)的問(wèn)題因?yàn)橐恍┤祟?lèi)賴(lài)以生存的自然資源遭到了破壞，變得越發(fā)的不穩(wěn)定。也有人擔(dān)心一些來(lái)自海洋溫暖區(qū)域的生物遷移至前寒冷的北部海域會(huì)潛在的導(dǎo)致該地區(qū)自身的物種和經(jīng)濟(jì)遭到這些外來(lái)物種的破壞。這樣的現(xiàn)象可能已經(jīng)在地中海地區(qū)發(fā)生了：在這里已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了紅海梭魚(yú)。
因?yàn)樽匀粸?zāi)害所帶來(lái)的大幅度的傷害使得自然災(zāi)害吸引我們的關(guān)注要超過(guò)生態(tài)災(zāi)難。全球變暖已被認(rèn)為會(huì)導(dǎo)致“厄爾尼諾”氣象的發(fā)生，這樣的氣象擾亂了整個(gè)南太平洋地區(qū)正常的氣象，經(jīng)常發(fā)生龍卷風(fēng)，洪水泛濫或者干燥大旱。全球變暖的另一個(gè)后果就是北極冰蓋的融化，這種現(xiàn)象的發(fā)生導(dǎo)致海平面上升，進(jìn)而致使沿海地區(qū)甚至整個(gè)國(guó)家都被永久淹沒(méi)。
二氧化碳是碳?xì)浠衔锖腿济喝紵漠a(chǎn)物，交通運(yùn)輸產(chǎn)生的二氧化碳量占到了二氧化碳排放總量的很大的比例（1980到1999占了32%）圖1.1顯示了1980到1999年二氧化碳排放的總體分布情況。
圖1.2顯示了在二氧化碳排放的趨勢(shì)。交通運(yùn)輸部門(mén)現(xiàn)在顯然是二氧化碳排放的主要來(lái)源。應(yīng)當(dāng)指出的是，發(fā)展中國(guó)家正在迅速加大其運(yùn)輸部門(mén)的規(guī)模，而這些國(guó)家的人口占了世界人口的很大一部分。進(jìn)一步的討論將在下一節(jié)提供。
根據(jù)在過(guò)去幾十年中所觀察到的數(shù)據(jù)來(lái)看，由于人類(lèi)活動(dòng)放排到大氣中大量的二氧化碳是全球氣溫升高的主要原因。（圖1.3）值得注意的是，二氧化碳確實(shí)能被植物所吸收，能以碳酸鹽的形式被大海吸收而被存儲(chǔ)在大海中。
圖1.1 1980—1999年二氧化碳排放分布
圖1.2 CO2排放的演變
圖1.3 全球地球大氣溫度（來(lái)源：政府氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（1995）更新。）
然而這些自然吸收的過(guò)程是有限的，這些吸收作用不能吸收全部的二氧化碳從而導(dǎo)致大氣中的二氧化碳逐漸積累。
3石油資源
交通運(yùn)輸中所需的大量的燃料絕大部分都是源自于石油的液體燃料。石油是一種化石燃料，它的形成源自于數(shù)百萬(wàn)年前（奧陶紀(jì)時(shí)期，約400—600萬(wàn)年前），生物分解后存在于地質(zhì)穩(wěn)定層中，經(jīng)過(guò)數(shù)百萬(wàn)年的變化最終變成了石油。石油形成的過(guò)程大致如下：生物（主要是植物）死亡后，慢慢地被沉積物所覆蓋。隨著時(shí)間的推移，這些沉積物就形成了很厚的地質(zhì)層并轉(zhuǎn)換成了巖石。這些生物分解物被積壓在一個(gè)封閉的空間里，在高溫高壓下，根據(jù)他們自身性質(zhì)的不同，分別轉(zhuǎn)換成為了碳?xì)浠衔锘蛎?。這個(gè)過(guò)程通常要花數(shù)百萬(wàn)年的時(shí)間來(lái)完成。這就是為什么地球的化石資源是一種有限的資源。
已探明的礦藏含量是：在現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)和與操作條件下，已知的礦藏含量與地質(zhì)和工程信息相結(jié)合而合理推測(cè)出的在未來(lái)能夠恢復(fù)的礦藏含量。因此，這項(xiàng)信息并不能作為衡量全球礦藏儲(chǔ)存量的一個(gè)指標(biāo)。表1.1給出了英國(guó)石油公司在2001年估計(jì)的探明礦藏量。R/P比是在現(xiàn)有的生產(chǎn)水平上探明儲(chǔ)量能夠持續(xù)的年數(shù)。這項(xiàng)數(shù)據(jù)同樣也在表1.1中列出了。
如今的石油開(kāi)采通常是近地表易于開(kāi)采的石油，在開(kāi)采的地方區(qū)域氣候不會(huì)帶來(lái)很大的問(wèn)題。據(jù)了解，更多的石油位于地殼以下的部分像西伯利亞，美國(guó)或加拿大的北極地區(qū)。在這些地區(qū)，氣候和生態(tài)是石油勘探和開(kāi)采的主要障礙。由于政治和技術(shù)的原因，整個(gè)地球礦藏含量的估計(jì)是一個(gè)非常苦難的任務(wù)。表1.2給出了2000年美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局估計(jì)的未探明的石油資源。
R/P比并未將未來(lái)會(huì)探明的礦藏儲(chǔ)量包含在內(nèi)考慮，但是它仍是一項(xiàng)十分重要的指標(biāo)。事實(shí)上，它是基于如今很容易知道的現(xiàn)有已探明的礦藏儲(chǔ)量而得出的。未來(lái)礦藏發(fā)現(xiàn)的含量只是一個(gè)假設(shè)，并且最新探明的含量并不是很容易獲知，R/P比同樣也基于生產(chǎn)力將保持不變這一假設(shè)。然而，很明顯的是礦藏消費(fèi)（也就是生產(chǎn)）逐年都在隨著發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)而加大。礦藏消費(fèi)很可能在一些人口十分密集的地區(qū)迅速增長(zhǎng)，特別是在亞太地區(qū)。圖1.4顯示了在過(guò)去的20年里，每日石油消費(fèi)的變化趨勢(shì)（單位：天/千桶，一桶約合8噸）。
表1.1
表1.2
就像圖1.5所顯示的，盡管東歐和前蘇聯(lián)的石油消耗在下降，但全球整體的石油消耗的趨勢(shì)是上升的。石油消耗增長(zhǎng)最快的地方是生活著地球上大部分人的亞太地區(qū)。
圖1.4各地區(qū)的石油消費(fèi)量
圖1.5 世界石油消費(fèi)量
我們可以預(yù)期到石油消耗會(huì)產(chǎn)生一個(gè)爆炸式的增長(zhǎng)，同時(shí)這樣的增長(zhǎng)會(huì)伴隨著污染物和二氧化碳排放含量比例的增加。
4成本代價(jià)
伴隨著化石燃料燃燒帶來(lái)的問(wèn)題有許多：污染，全球變暖，可預(yù)見(jiàn)的資源枯竭等等問(wèn)題。雖然很難估計(jì)，但是它所帶來(lái)的相關(guān)問(wèn)題確實(shí)是巨大的，間接的，可能是財(cái)務(wù)的，可能是人力的，也可能兩者都包括。
由污染所帶來(lái)的成本代價(jià)包括了醫(yī)療費(fèi)用，酸雨破壞森林而需要重新種植的成本，酸雨侵蝕紀(jì)念碑而需要清理和修復(fù)的成本，還有很多并不限于上述的一些代價(jià)。醫(yī)療費(fèi)用可能占了這些費(fèi)用的最大份額，尤其是在發(fā)達(dá)國(guó)家公費(fèi)醫(yī)療或醫(yī)療保險(xiǎn)的人群。
與全球變暖有關(guān)的成本是難以評(píng)估的。他們可能包括颶風(fēng)所造成的損害，因?yàn)楦珊刀廊サ那f稼，因?yàn)楹樗獾狡茐牡呢?cái)產(chǎn)以及為了去幫助那些感染的人們所提供的國(guó)際醫(yī)療救援，這些花銷(xiāo)的數(shù)額十分巨大。
大多數(shù)的石油生產(chǎn)國(guó)并不是最到的石油消費(fèi)國(guó)，大多數(shù)的石油產(chǎn)地都位于中東，但是大多數(shù)的石油消費(fèi)地卻位于歐洲，北美洲，和亞太地區(qū)。因此，消費(fèi)者很依賴(lài)進(jìn)口石油和石油生產(chǎn)國(guó)。這個(gè)問(wèn)題在中東地區(qū)十分敏感，在1973和1977年，由于政治動(dòng)亂而影響了石油出口歐洲的數(shù)量。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)，是伊朗-伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)，美國(guó)及其同盟勢(shì)力在地區(qū)內(nèi)不斷進(jìn)行的監(jiān)視行動(dòng)花費(fèi)了大量的物力和財(cái)力。西方經(jīng)濟(jì)對(duì)于波動(dòng)的石油供應(yīng)的依賴(lài)潛在里所需要的花費(fèi)是巨大的.事實(shí)上,一次石油供應(yīng)的短缺就會(huì)造成經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的嚴(yán)重放緩,進(jìn)而導(dǎo)致貨物的損壞,失去商業(yè)機(jī)遇,并最終無(wú)法進(jìn)行商業(yè)運(yùn)作。
在尋找與石油消費(fèi)相關(guān)問(wèn)題的解決方法時(shí)，必須考慮那些成本問(wèn)題。但這項(xiàng)工作是非常困難的，因?yàn)樵S多的花費(fèi)并不能在它產(chǎn)生的地方直接被認(rèn)定。許多的誘導(dǎo)成本不能被記入認(rèn)定的最終方案的益處里。為了能在長(zhǎng)期的運(yùn)作中維持，這些問(wèn)題的解決必須在沒(méi)有政府補(bǔ)貼的情況下具有經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性和商業(yè)可行性。然而，很清晰的是即便是部分的解決方案，任何的解決方法都將會(huì)有利于納稅人，帶來(lái)成本的節(jié)約。
附件：外文資料原文
Environmental Impact and History of Modern Transportation
The development of internal combustion (IC) engine vehicles, and especially automobiles, is one of the greatest achievements of modern technology. Automobiles have made great contributions to the growth of modern society by satisfying many of the needs for mobility in everyday life. The rapid development of the automotive industry, unlike that of any other industry, has prompted the progress of human beings from a primitive security to a highly developed industrial one. The automobile industry and the other industries that serve it constitute the backbone of the world’s economy and employ the greatest share of the working population.
However, the large number of automobiles in use around the world has caused and continues to cause serious problems for environment and human life. Air pollution, global warming, and the rapid depletion of the Earth’s petroleum resources are now problems of paramount concern.
In recent decades, the research and development activities related to transportation have emphasized the development of high-efficiency, clean, and safe transportation. Electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs),and fuel cell vehicles have been typically proposed to replace conventional vehicles in the near future.
This chapter reviews the problems of air pollution, gas emissions causing global warming, and petroleum resource depletion. It also gives a brief review of the history of EVs, HEVs, and fuel cell technology.
1 Air Pollution
At present, all vehicles rely on the combustion of hydrocarbon (HC) fuels to derive the energy necessary for their propulsion. Combustion is a reaction between the fuel and the air that releases heat and combustion products.The heat is converted to mechanical power by an engine and the combustion. products are released to the atmosphere. An HC is a chemical compound with molecules made up of carbon and hydrogen atoms. Ideally, the combustion of an HC yields only carbon dioxide and water, which do not harm the environment. Indeed, green plants “digest” carbon dioxide by photosynthesis. Carbon dioxide is a necessary ingredient in vegetal life. Animals do not suffer from breathing carbon dioxide unless its concentration in air is such that oxygen is almost absent.
Actually, the combustion of HC fuel in combustion engines is never ideal.Besides carbon dioxide and water, the combustion products contain a certain amount of nitrogen oxides (NOx), carbon monoxides (CO), and unburned HCs, all of which are toxic to human health.
1.1Nitrogen Oxides
Nitrogen oxides (NOx) result from the reaction between nitrogen in the air and oxygen. Theoretically, nitrogen is an inert gas. However, the high temperatures and pressures in engines create favorable conditions for the formation of nitrogen oxides. Temperature is by far the most important parameter in nitrogen oxide formation. The most commonly found nitrogen oxide is nitric oxide (NO), although small amounts of nitric dioxide (NO2) and traces of nitrous oxide (N2O) are present. Once released into the atmosphere, NO reacts with the oxygen to form NO2. This is later decomposed by the Sun’s ultraviolet radiation back to NO and highly reactive oxygen atoms that attack the membranes of living cells. Nitrogen dioxide is partly responsible for smog; its brownish color makes smog visible. It also reacts with atmospheric water to form nitric acid (HNO3), which dilutes in rain. This phenomenon is referred to as “acid rain” and is responsible for the destruction of forests in industrialized countries.Acid rain also contributes to the degradation of historical monuments made of marble.1
1.2Carbon Monoxide
Carbon monoxide results from the incomplete combustion of HCs due
to a lack of oxygen.It is a poison to human beings and animals who inhale/breathe it. Once carbon monoxide reaches the blood cells, it fixes to the hemoglobin in place of oxygen, thus diminishing the quantity of oxy-gen that reaches the organs and reducing the physical and mental abilities of affected living beings.Dizziness is the first symptom of carbon monoxide poisoning, which can rapidly lead to death. Carbon monoxide binds more strongly to hemoglobin than oxygen. The bonds are so strong that normal body functions cannot break them. People intoxicated by carbon monoxide must be treated in pressurized chambers, where the pressure makes it easier to break the carbon monoxide–hemoglobin bonds.Environmental Impact and History of Modern Transportation.
1.3 Unburned HCs
Unburned HCs are a result of the incomplete combustion of HCs.1,2
Depending on their nature, unburned HCs may be harmful to living beings.
Some of these unburned HCs may be direct poisons or carcinogenic chemicals such as particulates, benzene, or others. Unburned HCs are also responsible for smog:the Sun’s ultraviolet radiations interact with the unburned HCs and NO in the atmosphere to form ozone and other products. Ozone is a molecule formed of three oxygen atoms. It is colorless but very dangerous, and is poisonous because as it attacks the membranes of living cells, causing them to age pre-maturely or die. Toddlers, older people, and asthmatics suffer greatly from exposure to high ozone concentrations. Annually, deaths from high ozone peaks in polluted cities have been reported.
1.4Other Pollutants
Impurities in fuels result in the emission of pollutants. The major impurity is sulfur: mostly found in diesel and jet fuel, but also in gasoline and natural gas. The combustion of sulfur (or sulfur compounds such as hydrogen sulfide) with oxygen releases sulfur oxides (SOx). Sulfur dioxide (SO2)is the major product of this combustion. On contact with air, it forms sulfur trioxide,which later reacts with water to form sulfuric acid, a major component of acid rain. It should be noted that sulfur oxide emissions originate from transportation sources but also largely from the combustion of coal in power plants and steel factories. In addition, there is debate over the exact contribution of natural sources such as volcanoes.
Petroleum companies add chemical compounds to their fuels in orderto improve the performance or lifetime of engines.Tetraethyl lead, often referred to simply as “l(fā)ead,” was used to improve the knock resistance of gasoline and therefore allow better engine performance. However, the combustion of this chemical releases lead metal, which is responsible for a neurological disease called “saturnism.” Its use is now forbidden in most developed countriesand it has been replaced by other chemicals.
2 Global Warming
Global warming is a result of the “greenhouse effect” induced by the presence of carbon dioxide and other gases, such as methane, in the atmosphere. These gases trap the Sun’s infrared radiation reflected by the ground, thus retaining the energy in the atmosphere and increasing the temperature. An increased Earth temperature results in major ecological damages to its ecosystems and in many natural disasters that affect human populations.
Considering the ecological damages induced by global warming, the
disappearance of some endangered species is a concern because this destabilizes the natural resources that feed some populations. There are also concerns about the migration of some species from warm seas to previously colder northern seas, where they can potentially destroy indigenous species and the economies that live off those species. This may be happening in the Mediterranean Sea, where barracudas from the Red Sea have been observed.
Natural disasters command our attention more than ecological disasters because of the amplitude of the damages they cause. Global warming is believed to have induced meteorological phenomena such as “El Ni?o,”which disturbs the South Pacific region and regularly causes tornadoes, inundations, and dryness. The melting of the polar icecaps, another major result of global warming, raises the sea level and can cause the permanent inundation of coastal regions and sometimes of entire countries.
Carbon dioxide is the result of the combustion of HCs and coal. Transportation accounts for a large share (32% from 1980 to 1999) of carbon dioxide emissions. The distribution of carbon dioxide emissions is shown in Figure 1.1.
Figure 1.2 shows the trend in carbon dioxide emissions. The transportation sector is clearly now the major contributor to carbon dioxide emissions. It should be noted that developing countries are rapidly increasing their transportation sector, and these countries represent a very large share of the world population. Further discussion is provided in the next subsection.
The large amounts of carbon dioxide released into the atmosphere by human activities are believed to be largely responsible for the increase in the global Earth temperature observed during the last decades (Figure 1.3). It is important to note that carbon dioxide is indeed digested by plants and sequestrated by oceans in the form of carbonates. However, these natural Residential assimilation processes are limited and cannot assimilate all of the emitted carbon dioxide, resulting in an accumulation
FIGURE 1.1 Carbon dioxide emission distribution from 1980 to 1999.
FIGURE 1.2 Evolution of CO2 emission.
FIGURE 1.3 Global Earth atmospheric temperature. (Source:IPCC (1995) updated.)
of carbon dioxide in the atmosphere.
3 Petroleum Resources
The vast majority of fuels for transportation are liquid fuels originating from petroleum. Petroleum is a fossil fuel, resulting from the decomposition of living matters that were imprisoned millions of years ago (Ordovician, 600–400 million years ago) in geologically stable layers. The process is roughly the following: living matters (mostly plants) die and are slowly covered by sediments. Over time, these accumulating sediments form thick layers and transform to rock. The living matters are trapped in a closed space, where they encounter high pressures and temperatures and slowly transform into either HCs or coal, depending on their nature. This process takes millions of years to accomplish. This is what makes the Earth’s resources in fossil fuels finite.
Proved reserves are “those quantities that geological and engineering information indicates with reasonable certainty can be recovered in the future from known reservoirs under existing economic and operating conditions.” Therefore, they do not constitute an indicator of the Earth’s total reserves. The proved reserves, as they are given in the British Petroleum 2001 estimate,are given in billion tons in Table 1.1. TheR/Pratio is the number of years that the proved reserves would last if the production were to continue at its current level. This ratio is also given in Table 1.1 for each region.
The oil extracted nowadays is the easily extractable oil that lies close to the surface, in regions where the climate does not pose major problems. It is believed that far more oil lies underneath the Earth’s crust in regions such as Siberia, or the American and Canadian Arctic. In these regions, the climate and ecological concerns are major obstacles to extracting or prospecting for oil. The estimation of the total Earth’s reserves is a difficult task for political and technical reasons. A 2000 estimation of the undiscovered oil resources by the US Geological Survey is given in Table 1.2.
Although theR/Pratio does not include future discoveries, it is significant. Indeed, it is based on proved reserves, which are easily accessible to this day. The amount of future oil discoveries is hypothetical, and the newly discovered oil will not be easily accessible. TheR/Pratio is also based on the hypothesis that the production will remain constant. It is obvious, however,that consumption (and therefore production) is increasing yearly to keep up with the growth of developed and developing economies. Consumption is likely to increase in gigantic proportions with the rapid development of some largely populated
countries, particularly in the Asia-Pacific region. Figure 1.4 shows the trend in oil consumption over the last 20 years.Oil consumption is given in thousand barrels per day (one barrel is about 8 metric tons).
Despite the drop in oil consumption for Eastern Europe and the former
USSR, the world trend is clearly increasing, as shown in Figure 1.5. The fastest-growing region is Asia Pacific, where most of the world’s population lives. An explosion in oil consumption is to be expected, with
FIGURE 1.4 Oil consumption per region.
a proportional increase in pollutant emissions and CO2emissions.
4 Induced Costs
The problems associated with the frenetic combustion of fossil fuels are many:pollution, global warming, and foreseeable exhaustion of resources, among others. Although difficult to estimate, the costs associated with these problems are huge and indirect,and may be financial, human, or both.
Costs induced by pollution include, but are not limited to, health expenses,the cost of replanting forests devastated by acid rain, and the cost of cleaning and fixing monuments corroded by acid rain. Health expenses probably represent the largest share of these costs, especially in developed countries with socialized medicine or health-insured populations.
Costs associated with global warming are difficult to assess. They may include the cost of the damages caused by hurricanes, lost crops due to dryness, damaged properties due to floods, and international aid to relieve the affected populations. The amount is potentially huge.
Most of the petroleum-producing countries are not the largest petroleum-consuming countries. Most of the production is located in the Middle East,while most of the consumption is located in Europe, North America, and Asia Pacific. As a result, consumers have to import their oil and depend on the producing countries. This issue is particularly sensitive in the Middle Environmental Impact and History of Modern Transportation East, where political turmoil affected the oil delivery to Western countries in 1973 and 1977. The Gulf War, the Iran–Iraq war, and the constant surveillance of the area by the United States and allied forces come at a cost that is both human and financial. The dependency of Western economies on a fluctuating oil supply is potentially expensive. Indeed, a shortage in oil supply causes a serious slowdown of the economy, resulting in damaged perishable goods, lost business opportunities, and the eventual impossibility to run businesses.
In searching for a solution to the problems associated with oil consumption,one has to take into account those induced costs. This is difficult because the cost is not necessarily asserted where it is generated. Many of the induced costs cannot be counted in asserting the benefits of an eventual solution. The solution to these problems will have to be economically sus
收藏