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畢業(yè)論文（設計）
題目名稱： 新型節(jié)能車結構設計
所在學院：
機械工程學院
專業(yè)（班級）：
機械設計制造及其自動化英語5班
學生姓名：
指導教師：
評閱人：
院 長 ：
新型節(jié)能車結構設計
總計：畢業(yè)論文：
摘要
本次課程設計圍繞這節(jié)能為目的展開，眾所周知，能源的消耗已經成為當今社會最頭疼的問題之一，并且石油能源又是一種不可再生的能源之一，石油的保有量對國家的戰(zhàn)略意義有著不可磨滅的影響。
這篇論文以“Honda節(jié)能競賽大賽”為背景，制作出適合比賽，并達到節(jié)油的目的的車。以“挑戰(zhàn)一升、環(huán)保一生”的主題，其目的是為了提升大學生對節(jié)能和環(huán)保的意識，并在比賽過程中學習到汽車節(jié)能技術，并作出創(chuàng)新，用自己的力量對環(huán)境做出貢獻。在我們設計車的過程中，先用solidworks軟件對車輛做出整體設計，并用CAD對零件繪圖加工，通過simulation做受力分析，同時使用procal、ecocal等電子然后噴射裝置對發(fā)動機的燃油噴射量、點火角等參數進行調整，并設計最合理的轉向結構，同時對發(fā)動機內部進行改造，切除不需要的部分，使車身質量盡可能輕。最后制作一個外置離合器，以達到滑行使更節(jié)油的目的。
關鍵詞：Honda、節(jié)能車、發(fā)動機、離合器、益科電子燃油噴射裝置
ABSTACT
The design of this course is centered around this purpose of energy conservation. As we all know, the consumption of energy has become one of the most troublesome problems in today’s society, and petroleum energy is also one of the non-renewable energy sources. The strategic importance of petroleum’s possession to the country Has an indelible influence.
This paper uses the "Honda Energy Contest Competition" as a background to create a car that is suitable for racing and achieves fuel-saving goals. The theme of "Challenge one litre, environmental protection for a lifetime" aims to promote college students' awareness of energy conservation and environmental protection, learn the energy-saving technologies of automobiles during the competition, and make innovations to contribute to the environment with their own strength. In the process of designing the vehicle, we first used solidworks software to make an overall design of the vehicle, and used CAD to draw the parts, perform force analysis through simulation, and use procal, ecocal, and other electronic injection devices to inject fuel to the engine. The ignition angle and other parameters are adjusted, and the most reasonable steering structure is designed. At the same time, the interior of the engine is modified to remove unnecessary parts so as to make the body mass as light as possible. Finally, an external clutch is made to achieve the purpose of achieving greater fuel economy.
Keyword：Honda、Energy saving vehicle、engine、clutch、EcoEFI
53
目錄
摘要 I
ABSTACT II
1緒論 1
1.1國內外發(fā)展現狀 1
1.2相關賽事介紹 1
1.3總體設計方案 1
2電噴系統設計 2
2.1電噴系統簡介 2
2.2電噴系統安裝步驟 3
2.3 ECU線束安裝 4
2.4曲軸位置傳感器 4
2.5 CDI點火系統 5
2.6 ProCAL發(fā)動機電噴系統軟件的標定和調試 6
2.7發(fā)動機壓縮比改造 10
3傳動系統設計 11
3.1常規(guī)傳動分析 11
3.2離合器支撐部件設計 12
3.3傳動比設計 16
3.4離合器控制機構設計 20
4車架設計 23
4.1車架材料選擇 23
4.2車架尺寸設計 23
5操作系統設計 25
5.1轉向梯形設計 25
5.2轉向手把設計 25
5.3操縱按鈕設計 25
5.4油門離合混控機構設計 26
6 試車效果分析 26
6.1 離合效果 26
6.2 電子燃油噴射裝置效果分析 26
6.3剎車效果分析 27
6.4油耗分析 27
參考文獻 28
附錄1. 30
附錄A 后軸有限元分析 30
附錄B 后軸圖紙（舊） 30
附錄C 發(fā)動機外觀圖紙 30
附錄D 后軸圖紙（新） 30
外文文獻翻譯 31
致謝 37
新型節(jié)能車結構設計
1 緒論
1.1國內外發(fā)展現狀
國家相關部門于2016年公布的《綠色能源車輛展望》一文中曾提出，延續(xù)到2020年之前汽油發(fā)動機的平均油耗需要下降到6.9L / 100KM，并且在2020年之前更需減至5L / 100KM。國外的汽車節(jié)能性能相對于國內還是處于領先，國內需要先向國外學習最新的技術，并在其中尋找突破，得到創(chuàng)新。
目前國際的汽車最新形式，混合動力汽車是國內外汽車生產廠家競爭最為激烈的項目，同時國內要求在20年內完全使用電動汽車代替?zhèn)鹘y的汽油車，就目前的發(fā)展形式而言，中國很有希望，也很有決心做到這一點。
1.2相關賽事介紹
截止目前，Honda節(jié)能技巧大賽在中國已經成功舉辦11次了，起初有本田公司創(chuàng)始人本田一郎先生舉辦，目的是為全球的大氣變暖做出貢獻。在日本舉辦時每年都會有五百多支隊伍參賽。直到2007年首次在中國舉辦，每年也會超過兩百支隊伍加入到其中，同時每年的成績都會有可人的突破。比賽的動力是由本田公司提供一個WH-125CC的發(fā)動機，每支參賽隊伍通過自己的設計車身、車架、轉向等結構達到最佳的節(jié)能效果。
WH125-6發(fā)動機，是現如今國內外摩托車發(fā)動機的典型代表，它的內部有兩個離合器，五檔變速箱。如今許多發(fā)動機都與其原理相同。眾所周知，石油是不可再生的能源，現在汽車的能源絕大部分依然是使用汽油，所以節(jié)能將是未來各國重大的課題。
1.3總體設計方案
1.1
1.2
1.3
1.
1.1.
1.2.
1.3.
1.3.1發(fā)動機改造
1) 不破壞發(fā)動機潤滑系統的條件下，對發(fā)動機進行最深度的輕量化；
2) 參考最經濟轉速的前提下，保留一個檔位駕駛；
3) 在確?；钊敳抗ぷ鞑慌c氣缸蓋相干涉，增強發(fā)動機做功功率，減少能源損耗；
4) 發(fā)動機內部工作模式由化油器更改為EFI模式；
5) EFI的油量單位時間的供給量、隨著曲軸位置信號變化的打火角度、發(fā)動機啟動時的打火角度、發(fā)動機待機時的油量損耗指標、待機及不同時間段的的數據調整；
6）設計臺架，對傳動系統的參數進行計算校核。
1.3.2傳動系統設計
1) 實現車子非發(fā)動機提供動力時的狀態(tài)中由于發(fā)動機做負功，增設發(fā)動機與驅動輪的動力分割裝置
2) 發(fā)動機與驅動輪的動力分割裝置的非工作區(qū)間段距離設計
3) 加大后軸直徑，提高抗沖擊能力，增加花鍵的設計；
4) 設計齒輪齒條機構幫助撥叉控制外置離合器的脫開和嚙合。
1.3.3車架設計
1) 車架的材料成本是考慮的主要因素之一，在保證強度和剛度的同時還需要考慮價格因素；
2) ，車架的尺寸大小在滿足放置發(fā)動機、駕駛員乘坐、操作性、空間布局等因素的前提下盡可能??；
3) 車架的整體結構也需要考慮，在盡可能減少用料的同時，保證車架的整體強度；
4) 在必要的位置加裝減震系統，保證車架整體的穩(wěn)定性。
1.3.4操作系統設計
1） 駕駛員操作的方便性、安全性、可靠性是首先需要考慮的；
2） 剎車系統穩(wěn)定可靠，能夠提高必要的減速效果，設計兩套剎車系統，緊急情況保證車手安全的和駕駛過程中盡可能少減少動能的特殊剎車系統；
3） 離合、油門統一操作控制系統；
4） 方向控制機構方案、轉向操作機構設計、四連桿轉向機構設計。
2 EFI系統設計
1
2.1 EFI系統概述
EFI系統是被使用在由于賽事而進行改造的燃油發(fā)動機，為了更好的滿足對燃油噴射系統的改進，不需要做大幅度的調整，可以通過人為改進電噴系統的靈敏度以及對點火裝置的位置修正或者對其化油器輸送燃油的效率就行提高便可以完成這一設計。對于小排量的汽油驅動汽車，通過駐車怠速數據的檢測，便可以通過優(yōu)化軟件，將之前默認的數據微小的調整，以便更好的提高電噴系統的工作效率。另外，供油系統應處于工作表面溫度較低的位置，目的是保證能夠正常持續(xù)穩(wěn)定的輸送汽油。
本系統具有以下特性：
1）可以根據個人使用習慣自行改變運行基礎數據
2）比傳統更良好的點燃汽油混合氣體
3）駐車時停止燃油輸送
4）由于精確的點火檢測，可以提高發(fā)動機工作性能
5）可以根據車自身的運行數據狀況自行調整基礎參數
6）在冬天可以照常啟動，不存在啟動困難
7）控制系統控制噴油量
配件：
1） 接線若干，用于連接控制系統，傳感器以及發(fā)動機執(zhí)行器的連接。
2） 燃油控制器，目的是控制燃油以一定的量輸送到發(fā)送機缸體腔內，然后高效率運行。
3） 各個傳感器及相關部件，包括節(jié)氣門口的溫度檢測，壓強檢測，排放物濃度，燃油不充分燃燒濃度等。
4） 改造后的燃油部分配件，包括節(jié)氣門控制器，氣門頂柱，彈簧等。
5） 汽油凈化裝置，包括沉淀微小殘渣與排氣二次利用裝置。
6） 發(fā)動機主軸轉速傳感器，目的是判斷當前的發(fā)動機工作狀況。
2.2電噴系統安裝步驟
1)安裝新設計的霧化器配件
2)安裝相關傳感器，包括溫度，壓力，排放物濃度等傳感
3)安裝新設計的燃油供給系統
4）安裝燃油控制系統
5）安裝火花塞等點火系統，包括電啟動與機械啟動
6）安裝升壓模塊
7）將所有油管和線路分別進行分類布置，線路之間互不干涉
8）接入整車保險模塊
9）將市面常見的12v鉛酸車用電池進入整車總電源，負極搭鐵，正極接升壓模塊
10）開啟鑰匙鎖，檢測電路系統是否無故障
11）進行電啟動點火測試，如果沒有油路問題則證明安裝完成，如有問題，則立馬關閉鑰匙開關，同時切斷電路系統總電源
2.3 ECU線束安裝
圖2.3.1
表2.3.1
2.4曲軸位置傳感器
CKP——曲軸位置傳感器
曲軸位置傳感器能夠幫助測量裝置在曲軸旋轉時記錄下每個做功沖程的氣缸運行數據，包括曲軸正常工作時的轉速，進而可以將檢測信號傳輸到電路控制系統及時對運行狀況進行調整，使發(fā)動機始終能夠在控制系統的作用下保持高效率運行。
電噴系統可以檢測到多種信號：
對本設計的點火系統，需要相關傳感器檢測出脈沖信號，具體如下：
2.5 CDI點火系統
CDI——電容式點火系統
相比較傳統的定圈式點火系統，當發(fā)動機工作時，點火系統會按提前設定好的工作參數進行工作，本設計的點火系統是動圈式感應信號觸發(fā)脈沖信號，相比較與傳統的點火系統，新設計的特點是能夠準確精確提供點火時間，因此點火脈沖是與曲軸旋轉的角度是相互重合的，通過曲軸的旋轉提供及時的工作信號。實際工作時，只需要將點火系統的接線與曲軸位置傳感器接線接在一起。
圖2.5.1
2.6 ProCAL發(fā)動機電噴系統軟件的標定和調試
1) 簡介
啟動電噴系統軟件，在電腦USB口接入檢測總線，則看到的界面為當下發(fā)動機的運行工況數據，為了讀數和比較起來的直觀特性，我們將看到的數據顯示和調配到我們常見的汽車內駕駛艙儀表盤顯示汽車運行數據的效果是一樣的，紅色的指針，綠色的數據顯示，一個界面可以檢測到9個運行工況數據。
圖2.6.1
2) 使用ProCAL軟件
① 打開檢測完后的文件
S系列文件：這是可以在特定手機端運行的文件；
A系列文件：這是集所有發(fā)動機運行數據于一體的，只有相關軟件才可以讀取的文件；
C系列文件：這是自定義數據文件，可以根據用戶個人習慣進行調整的數據文件。
圖2.6.2
② 聯機前通信配置
點擊通信設置目錄，可以找到相關設置按鈕，點擊進行確認，具體如下圖：
圖2.6.3
③ 選擇數據傳輸方式
所有可以使用的模式如下圖，由于USB3.0可以串行通信，可以快速傳送數據，因此這里選擇此種數據傳輸方式。
圖2.6.4
④ 連接發(fā)動機與測試軟件
通過正確的連接燃油控制系統與測試軟件，實時檢測顯示器檢測到的數據。務必注意異常數據。
⑤ 建立通信
通訊連接完成過后，軟件將會將需要改變的數據和電子控制單元當中的存檔的數據進行比對，其工作原理是將電子控制單元中已經有的數據上傳至計算機中，將計算機中已經存在的數據進行比較，若是兩組數據不一致，將會有警告窗口出現，這時，可以根據自己的實際需求將電子控制單元中的數據保存為新的數據。
圖2.6.5
若是在軟件中的數據和電子控制單元中的數據是一致的話，系統將會自動運行，并將數據保存。
圖2.6.6
1) data的錄制和回放
① 數據的錄入
在軟件的菜單中，進入Start Measuring界面后，選擇Run，將其目錄展現出來后選擇Start Recording，系統將會開始將數據進行錄入，便于記錄和查看。
圖2.6.7
② 停止錄制數據
同樣的在軟件的菜單中，進入Start Measuring界面后，選擇Run，將其目錄展現出來后選擇Stop Measuring，系統會停止數據的錄入。
系統在運行的時候采用的是時間軸和變量采集的方式，也就是隨時間的改變，參數也會隨著改變，所呈現的數據可以保存為三種格式，分別是syn、20ms、100ms，之后將數據保存在需要的文件中即可。
③ 數據回放分析
在數據的錄入完成之后，可以將錄入的數據進行播放，在軟件的菜單中，進入Start Measuring界面后，選擇Run，將其目錄展現出來后選擇Play，系統將會播放之前保存過的數據，便于記錄和查看。
圖2.6.1
如圖2.6.1為設計的電子燃油噴射裝置的臺架
2.7發(fā)動機壓縮比改造
壓縮比作為內燃機發(fā)動機的一個關鍵性工作指標，影響著缸筒使用壽命，發(fā)動機熱效率，如果發(fā)動機壓縮比過低，則會造成燃油不能夠充分燃燒，造成能量轉化能力較差，直接體現就是裝有該發(fā)動機的機車實際經濟性和實用性較差。如果壓縮比過大，則需要渦輪增壓技術滿足這一條件，相對來說，會增加額外的配套設施的成本，對于使用經濟性有待考量。
另外，作為發(fā)動機的工作燃料，汽油由于存在辛烷這個特殊的化學成分，會影響汽油在發(fā)動機曲軸在做工時活塞在腔內的震動，從常規(guī)經驗來看應當使用辛烷含量越多的燃油。
下面為常見標號的汽油標號與對應的壓縮比：
表2.7
由表可知，我們在使用中應該使用93#號以上的汽油，減少對發(fā)動機的損傷。
而我們使用的WH125-6發(fā)動機相關的參數如圖2.7所示：
圖2.7
由壓縮比可知，當氣缸內的活塞從下止點運行到上止點時，缸筒內的汽油混合氣的體積為：
即
最后為了在原來設計的基礎上提高缸筒的經濟性和合理性性，我們用加工中心的工藝對缸筒就行適當改進，包括去掉多余的，增加需要加強缸筒強度需要加強的地方。
這樣最終的壓縮比為：9.46
最終缸徑：
3 傳動系統設計
2
3.1常規(guī)傳動分析
圖3.1.1
圖3.1.2
通過對發(fā)動機內部進行了改裝，首先將腳踏式打火的啟動部件拆除，啟動電機不變，并將檔位齒輪處的圓柱形凸輪、除二檔的齒輪外其他齒輪、手動離合器摩擦片摘除，同時用焊接的方式將手動離合器中的軸和手動離合器外部連接，達到動力傳送的目的。
3.2離合器支撐部件設計
1
2
3
3.1
3.2
1
2
3
3.1
3.2
1.4
1.5
2.
3.
3.1.
3.2.
3.2.1后軸設計
圖3.2.3
1) 軸距與徑向尺寸查手冊和計算后分別選取21和10：安裝具有自定心作用的滾動軸承；
2) 21~矩形多路鍵槽：作為從動鏈輪與軸之間的動力傳輸，增設連接法蘭使用矩形多路鍵槽，便于鏈輪軸向快速定位；
3) 軸距與徑向尺寸查手冊和計算后分別選取10和15：輪轂法蘭體承重潤滑結構；
4) 軸距與徑向尺寸查手冊和計算后分別選取60和16
5) 軸距與徑向尺寸查手冊和計算后分別選取10和15：輪轂法蘭體承重潤滑結構；
6) 右側矩形多路鍵槽：外部使用的發(fā)動機與鏈輪動力分割裝置；
7) 長度21直徑10：安裝具有自定心作用的滾動軸承
3.2.2軸承選擇
61902軸承（輪轂法蘭體承重潤滑結構）：
軸承的選取依據尺寸要求和所處環(huán)境，首先，這是連接在車輪法蘭盤上，能夠與大氣相接觸，轉速不高，根據防灰等級與加工后有無加設降低其摩擦系數的油狀液體來分有以下幾類：
1) 裸露式軸承：裸露式軸承被廣泛應用在較為潔凈的場所，不需加設潤滑；
2) 一級噪音型軸承：一側帶有防塵蓋，沒有油脂；
圖3.2.4
3) 二級噪音型軸承：有防塵蓋，有油脂；
4) 二級噪音-有護蓋型軸承：有橡膠材質防塵蓋，有油脂；
5) 具有止動作用型軸承：軸承的外側面設有制動機構。
l KP000立式調心球軸承軸承座
圖3.2.5
3.2.3鋸齒形牙嵌式離合器設計
1) 牙嵌式離合器的分類：
圖3.2.6
2) 選擇發(fā)動機動力分割離合器
鋸齒離合器大都時成套使用，需要咬合時具有所需指定的傳遞精度及一定的扭矩要求，兩側離合工作在同一根鋼材棒料上，牙型共軛，齒形嚙合角度相同。
優(yōu)點是：具有極強的吸合能力，在由于排斥力的作用下，反作用力帶來切向扭矩，在鋸齒上的所設斜面互相摩擦，由于斥力，離合沿著軸向分開。
動力分離裝置的大致安裝結構見圖3.2.3.1，利用慢絲電火花機床加工出帶有花鍵的法蘭盤與離合器電焊成型。
離合器參數：
牙型角：60度
齒數：18個
花鍵槽：14x11x 3
圖3.2.7
圖3.2.8
裝配方式如圖3.2.3.2所示，離合器上方防止盤式制動器，并使用六個M5的高強度螺釘進行連接，最后連接在花鼓上方。
3.3傳動比設計
3.3
4
4.1
4.2
4.3
3.3.
3.3.1原裝傳動比
表3.2.4.1
更利于比賽成績的平均速度需要控制在二十五邁左右，根據經驗滑行的啟動速度設定為二十五邁，以及加速啟動速度需要控制在十五邁，和發(fā)動機最經濟的轉速區(qū)間的控制，根據以上數據，發(fā)動機二檔時的參數：
表3.2.4.2
在為改裝原廠發(fā)動機變速箱時，根據多次實際測試，我們的發(fā)動機在二擋情況下會有一個最經濟的轉速值，因此我們采用二檔傳動。并且當汽車在起步時需要較大的發(fā)動機扭矩，所以二檔可以滿足需求。
3.3.2主鏈輪選擇
發(fā)動機原裝鏈輪為十四個齒，八號A型，加裝超越離合器，特性如下：
其工作原理和機械中的滑行輪類似。
圖3.3.2.1
降低油耗，減少有害氣體的排放。 可以防止出現爆缸事故，提高安全指數。當車體發(fā)動機無法啟動或者需要推動時，可以節(jié)省力氣。 不僅如此，還能使摩托車低速氣動，快速離合，減小阻力，加速度高。
3.2.3從動鏈輪選擇
圖3.3.1
3.4離合器控制機構設計
3.5撥叉的設計
圖3.4.1
撥叉是利用線切割機對2.5mm鋼板進行切割，然后采用焊接的方式焊接而成。
3.5.1方案一：設計結構——齒條齒輪
圖3.5.1.1
如圖3.5.1.1所示，剎車器上安裝動力脫開裝置，再將剎車片固定在法蘭上，并在鋼軸上套入另一側的脫開離合器，脫開離合器上有焊接的法蘭盤，通過自制的撥叉撥動，撥叉和脫開離合器的法蘭盤為點接觸，嚙合是靠脫開離合器外側的強力磁鐵，齒條與齒輪作為動力傳遞，通過齒輪上同軸配置的定滑輪，在操控桿上通過推拉式快速夾具進行控制，與花鍵軸外側的另一個強力磁鐵互斥產生的強大斥力從而嚙合，如此可以減少摩擦，達到省油的目的。如圖3.5.1.2：
圖3.5.1.2 3.5.2方案二：設計結構——氣動離合裝置
原理和方案一相似，只不過其控制元件采用電磁閥，而執(zhí)行元件換成了氣動雙聯氣缸，如圖3.5.2.1
圖 3.5.1.1
其氣路結構如圖3.5.1.2，采用二位五通閥去控制氣缸，AB口接氣缸，M口接氣源，MS口連接消音器。
圖 3.5.1.2
具有直線運動的撥動機構，我們使用了日本IKO微型滑軌，如圖3.4.2.4所示：
圖3.4.2.4
直線型齒輪和撥動機構同樣通過焊接連接，這樣可以使撥叉只存在線性運動，并在把手上連接繞線輪帶動齒條即可使撥叉形成前后固定行程的往復運動。
圖3.4.2.5
如圖3.4.2.5所示，離合器實體圖，右上方的彈簧作為復位彈簧的效果，離合器右側的即是撥動機構和直線型齒條。
4 車架設計
3
4.1車體結構材料
車體結構材料，鍍鋅方管是我們選用的關鍵材料，優(yōu)點在于價格低，焊接方便，最終用了4根做完整車，但是該材料的缺點顯而易見，首先是材料偏重，其次強度也并不符合要求，在車手上車后，車體明顯下垂。但是勉強可以達到實驗車的要求了。
在做成品車的時候，我們會選用鋁合金管作為車架材料，首先鋁合金材料比鍍鋅材料輕很多，其次強度也會提高很多。同時也存在缺點，在焊接的時候并不能使用常見的電焊，需要用氬弧焊焊接，同時焊接時間也比較長。
4.2車體結構設計
第一次設計車架比其他參賽車輛稍長是因為，首先考慮進氣歧管的加工原因導致過長，導致發(fā)動機上方要預留的空間過大，并且座椅需要前移，同時我們的車手選擇了一位男生，相對于其他車隊選擇女生需要更多的空間。但是優(yōu)點是車體稍長轉向時更穩(wěn)阻力也會相對較小。車體的最大尺寸為長2360mm、寬725mm、高400mm。
圖4.2.1
圖4.2.2
圖4.2.3為發(fā)動機安裝結構圖。
圖4.2.3
圖4.2.4為EFI、點火模塊、油泵電子開關、電子整流裝置。
圖4.2.4
5 人機交互設計
4
5.1四連桿機構設計
車子在彎道行駛中，動力輪在跑道上可看作一個質點，當彎道的路徑變化時，轉向幾何圓心也會有差異，為保證兩個轉向輪都為純滾動狀態(tài)，如此才能提高轉向時效率。降低轉向輪在轉向時發(fā)生橫向滑行，如此才能增大發(fā)動機性能最大化利用。這是對理想狀態(tài)下的假設，但是實際情況下并非如此，甚至一些更高級的車輛也不能完全實現，只能盡量改變由于橫向摩擦帶來的阻力，通過數據分析軟件矩陣實驗室可以對轉向所需要的四桿機構進行建模，在加工能力的前提下，角度細化疊加，找出盡量貼合理論上數值的模型。找到能耗最小的值，設計出最完美的轉向四桿機構。
5.1.1整體式轉向梯形機構理論分析
在彎道行駛中，考慮到柔性輪胎側扁角，車輪不全是圍著后軸延長線上的點運行，而是圍著前軸和后軸之間內側的一位置發(fā)生轉動。該點位置與前后輪的側扁角數值有聯系。由于導致側扁角的原因繁雜，且不易精確找出，導致全部猜想都是在不考慮車輪側扁角帶來的影響下分析兩軸的轉向問題。當忽略側偏角影響時，方向輪軸線的延長線應與后軸的延長線相交。
轉向梯形的作用是在汽車轉向時保證全部車輪繞同一個瞬時轉向中心行駛，使在不同圓周上運動的車輪，作無側滑的純滾動
（5-1）
假定外側輪變化角度α為子變量，而另一個隨著自變量變化的轉向角β可以稱為α的函數，即轉向艾克曼曲線
（5-2）
式中，M/L為轉向特性參數；M為兩轉向主銷的軸線延長線與地面交點之間的距離；L為汽車的軸距。
注意到，在實際轉向梯形機構中，當外側車輪實際轉角為α時，通過轉向梯形所能得到的內測轉向輪實際轉角β如圖5.1.1。
圖5.1.1
圖5.1.1中梯形AEFB為汽車直線行駛時的位置，而AE1F1B則為外側車輪轉過α時的位置，內測車輪相應地轉過β0其中，γ0為轉向梯形的布置角，即汽車在直線行駛時轉角梯形臂與車輛縱向平面之間的夾角；稱γ0的余角90°-γ0為梯形底角；m為轉向形臂在水平面的投影長度，即轉向梯形的腰長；b為轉向橫拉桿長度。
為方便進行分析計算，在圖5.1.1中連接E1B，同時過點E1作AB的垂線E1C。由此可知
(5-3)
(5-4)
(5-5)
由余弦定理有
(5-6)
又有(5-7)
整理5-7，得出由轉向梯形決定的實際內側轉角β的表達式
(5-8)
將式5-4~5-6代入5-8，即可計算出由轉向梯形決定的實際內側轉角β的具體公式為
(5-9)
仔細觀察（5-9），注意到當汽車前輪距M一定時，實際內測轉角β主要與梯形臂長度m及轉向梯形布置角γ0有關。所以，在設計時一般可選取梯形臂長度m及轉向梯形布置角γ0這兩個參數作為設計變量進行優(yōu)化。
5.1.2整體式轉向梯形機構優(yōu)化分析
5.1.2.1設計變量
設計變量為
由于轉向梯形在機構學中實質上是一個雙搖臂四連桿機構，在運動時，必須考慮傳動角的變化。由機械原理可知，一般要求θ≥40°，所以在轉向梯形優(yōu)化時，最小傳動角必須作為一個硬性的約束條件。
4
5
5.1
5.2
5
6
6.1
5.2方向盤設計
5.3
轉向機構大體有以下結構：方向盤式、握把式。
方向盤式的轉向裝置對駕駛室的空間要求高，需要仿照方程式賽車脫開式才能使車手上下車，但是在需要用到線式傳輸信號控制點火計時等功能，不易分離，所以我們選擇握把式，占用空間小，可操控性強。
握把上的控制原理：
左控制端：剎車、點火按鍵
右控制端：油門及離合、滅火按鍵
為保護車手安全，在設計剎車系統時，設計兩種剎車方案，一套是在行駛時，為提供必要的減速，但不使車輛完全失去動力的特殊剎車體統，第二套為駐車制動或緊急制動系統，可以在緊急情況下抱死車胎。
5.3操縱按鈕設計
在行駛過程中，使駕駛員可以輕松控制車輛的啟停，在設計的時候設計了兩個開關，分別控制點火和熄火，因為發(fā)動機啟動時是使用起動電機帶動，并不需要很高的轉速，可以將發(fā)動機自帶的啟動繼電器拆除，只需要使用一個自動回位的開關控制點火即可，點火開關和熄火開關的分別控制可以令車手的可操作性更強。
5.4油門離合混控機構設計
為了使駕駛員更方便的操控車輛，我們設計一個可同時控制離合器嚙合和發(fā)動機加油的控制握把，當車輛要停車時，驅動輪又可以和發(fā)動機曲軸斷開聯系，這樣可以讓駕駛員操作更簡單，在滑行過程中又可以除去發(fā)動機內部的阻尼。
外置離合器的控制是通過拉線使卷盤旋轉，撥叉內側頂在外置離合器外側法蘭盤上，同時齒條和撥叉上端連接通過把手拉線，控制卷盤下部的齒輪旋轉，達到控制離合嚙合脫開，并根據進氣量的多少控制節(jié)氣門的開度，這兩者可以通過同一根鋼絲拉線進行控制，通過一個微型滑塊將二者連接至一起，最后連接上駕駛者的把手上，進行控制。如圖5.4.1所示：
圖5.4.1
6 試車效果分析
6.1 離合效果
離合器閉合快捷，在分離的時候不干涉車輪的運行，車架的強度達到設計要求，發(fā)動機的轉速不同和離合器在開合時產生的相反方向的力會影響離合器的正常工作。
6.2 電子燃油噴射裝置效果分析
本次實驗過程中，電子燃油噴射裝置由于可以在很小的轉速區(qū)間范圍內調整空氣和燃油的比值，可以做到在發(fā)動機每次做工燃燒時，油氣混合物被充分消耗，達到排放的標準，同時由于完全燃燒，排氣管尾氣不會冒出藍色煙霧（燃燒不完全帶來的副作用）以及噪聲，在車輛無負載的時候，因為電子燃油噴射裝置的實時控制性，導致加速響應效果遠遠超過化油器，圍繞這個特點，可以更好的控制車輛的加速。
6.3剎車效果分析
因為在車輛的末尾，沒有形成閉合空間，在車輛的尾端部分造成了超靜定現象，從而引起了制動盤的震動，在車輛前進的過程中，由于制動盤和卡鉗之間出現碰撞和摩擦，使得前進的動能和慣性在此處被消耗，本次實驗雖然制動并不如人意，但在未來的實驗中會對車架進行改良，避免出現以上問題。
6.4油耗分析
本實驗車輛實驗場所選擇在大連大學的運動場，場中擁有標準的400米塑膠環(huán)形跑道，并設定10公里的測試里程，再經過了10公里的運行之后，根據電子燃油噴射裝置的反饋，以及從實際油箱上測量來看，一共消耗了93號汽油共98毫升，計算為比賽成績的話，可以達到102.5公里每升，雖然較于前次實驗中的化油器和雙火花塞的改造，成績有所下降，但那是因為，電子燃油噴射裝置的調節(jié)僅僅在實驗臺上完成，實際的著車效果并沒有如實驗臺上那樣表現出來，實際著車中有各種各樣的影響因素，在之后的調教中，會更著重于實際著車調試。
7 結論
本次設計的主要內容是，設計空間桁架式車架，盡可能減輕車身重量，并對發(fā)動機內部改造，最終目的都以節(jié)能為目標。在設計階段我們通過CAD、SolidWorks等制圖軟件對車子的整體結構進行設計，并且在制作階段親手制作，最后的試車階段也不斷調試參數。
我們的這次設計主要有一下幾點內容：
1）車身的輕量化
2）發(fā)動機內部改造
3）化油器改電噴
4）轉向系統的設計
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附錄1：外文翻譯
未來汽車——汽車工程師合作以提高節(jié)能技術
2006年十月一號-戴姆勒-克萊斯勒、通用汽車和寶馬的機械和電氣工程師合作研制出了一種在車輛停止時讓內燃機停止工作的混合動力車輛技術。 同時，工程師們正努力用便宜的材料取代燃料電池中的鉑,這將導致氫能汽車的出現成為可能。
AUBURN HILLS, Mich.說混合動力的高消費讓普通民眾遠離了綠色生活,并且一份最新的Edmonds.com研究結果表明由汽油消費結合抵值稅一起，只需要三年就能達到收支平衡。
現在出現的一種最新的混合動力將使用這時間變得更少。這是戴姆勒-克萊斯勒、通用汽車和寶馬汽車公司相互合作的結果，工程師們相互合作創(chuàng)造出了未來汽車。
由于汽油價格的持續(xù)上升，這將給如何制造耗油少的汽車巨大的壓力。
“我們正在研制的混合動力系統能夠適用于我們所擁有的任何一輛車”，戴姆勒-克萊斯勒分部的混合動力系統的項目總工程師Glenn Denomme在密歇根Auburn 山告訴DBIS。
和傳統SUV相比，它不僅可以提高性能，在燃油經濟性上也提高了20％，Denomme說，“你還可以繼續(xù)拖著您的貨物，但是這并不會讓您對環(huán)境造成損害?！?
今天的混合動力只能用在這跌跌撞撞的交通上，未來的混合動力系統將會給你更好的燃油經濟性，不僅是在城市里，同樣也在高速公路上。當新的混合動力系統停止工作，先進的系統讓內燃機也同時停止來節(jié)約燃料。當車子重新啟動，儲存的電源作為發(fā)動機的補充動力。
當為了讓汽車獲得更高的速度時，從發(fā)動機和電動馬達所獲得的電力將會按照指定的路線傳遞到輪子上以獲得更大的加速度。
這項新技術并不僅僅止于此!燃料電池汽車可以稱得上是百分百的電器。
“這項技術的工作原理就是通過氫氣和氧氣相互反應，最終生成水，同時能夠產生電”，戴姆勒克萊斯勒的燃料電池車及技術先進汽車工程師Doanh Tran說。
氫氣可以通過任何含有氫元素分子的材料制造出來，而且通過汽車排氣管派出的除了水蒸氣沒有任何其他的污染物。
現在，鉑作為燃料電池的組成部分，是一種非常昂貴的材料。但是材料工程師的主要任務就是尋找新的可替代金屬。同時對于行駛歷程來說，一加侖的汽油只能走56公里，而一點點的鉑就能夠做到。
根據計劃，這種燃料電池車在2012年前不會出售而出現在市場上，但是新戴姆勒-克萊斯勒的混合動力汽車將會在2008年進入市場，預計它的售價將高于傳統的汽車，但是至于具體的價格至今還沒有決定。
背景：德國和美國的財團寶馬,戴姆勒-克萊斯勒和通用汽車公司正在開發(fā)一種新型的可應用于汽車，卡車和SUV等廣泛車型的雙?；旌蟿恿ο到y，從2007年秋季到2008年的雪佛蘭，目前的混合動力汽車能很好完成市區(qū)走走停停的行車駕駛方式，但是在告訴公路上卻不能得到好的里程數。最新的混合動力版本在城市和告訴公路之間的方式駕駛能夠獲得多于傳統形式車25％的里程數。
優(yōu)點：對于在城市和告訴公路上行駛，目前的混合動力引擎系統都有一個單一的運行模式，利用一套齒輪傳動將發(fā)動機的能量分到兩個系統-用它來驅動輪子或者給電池充電。像其他混合動力汽車，從汽油機和電動馬達獲得能量的雙重模式同時草哦沒那個制動上獲得能量可能會拋錨或者引擎不能啟動，這是電池可以在較低的速度下肚子維持汽車的行駛。這項新技術由于電動馬達的存在，使其在更好運作告訴行駛時有更大的提升，進而提升汽油行駛里程。這種新雙重模式運行的元件使汽車車身變得更輕也更緊湊，使得它們他別適合減少總油耗。
電池基本組成：每當物質有一種形式轉化成另一種形式，比如在化學反應中，一種形式的能量轉化成另一種能量。電池有兩個末端，稱為終端，一段帶負電荷，一端帶正電荷，電子聚集在負面終端，將這兩個終端用導線連接，電子將會從負端以最快的速度流到正端。連接電池開始電子的流動，突然變化的一系列的化學反應將會產生更過的電子。
燃料電池如何工作：就像電池一樣，燃料電池是一種利用氫和氧化學反應轉換成水的過程中產生電力的一種裝置。一塊電池在內部化學物質用光時意味著它的最終死亡，但是在按了電池中，有一種化學物質源源不斷的進入其中，其產生的電壓產生的可用于電力燈光、電器產品,筆記本電腦,以及汽車和卡車。燃料電池是一種光，它比內燃機還要有效率，而且不會產生任何廢氣排放，因而即使現在很昂貴也在繼續(xù)生產。
附錄2：外文原文
致 謝
時光飛逝，一晃眼四年時間如白駒過隙般一閃而過，四年里不僅在學校里學到了很多可以實際應用的知識，這次的畢業(yè)設計，不僅僅是對大學四年里學到知識的檢測，更是對老師辛勤教育的回饋。
在這次畢業(yè)設計的制作過程中，我遇到了大大小小的問題，雖然克服難關的過程十分艱難但是我還是堅持了下來。首先要感謝的人是我的畢設老師，劉明科老師，他平時課務繁重，但還會在休息時間里抽空為我解答一些相關的知識，在老師的悉心指導下，順利的解決一個接一個的問題。其次要感謝我的同學，在制作車子的過程中，他們對我的幫助，在設計階段制圖的改動，制作階段幫助我制作，一點點的焊接，使用線切割，沒有他們的幫助可能也不會有落地試車的結果。最后我要感謝的是我自己，在我自己一次次想放棄的時候，都會有一個聲音讓我繼續(xù)堅持，感謝努力的自己。