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SY-025-BY-3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 學(xué)生姓名 張光輝 系部 汽車工程學(xué)院 專業(yè)、班級(jí) 車輛工程 07-4班 指導(dǎo)教師姓名 李涵武 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是否 題目名稱 節(jié)油競(jìng)技車H3總布置設(shè)計(jì) 一、 課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 由于世界范圍內(nèi)石油資源的短缺,節(jié)約使用石油產(chǎn)品,已成為人們的共識(shí)。目前,節(jié)油技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)、制造以及使用方面已得到了廣泛的應(yīng)用,并朝著多元化的趨勢(shì)發(fā)展。讓人記憶猶新的1973年石油危機(jī),曾觸發(fā)石油價(jià)格上升4倍以上,從此汽車業(yè)開(kāi)始了降低燃油消耗量的長(zhǎng)期努力。到目前為止,節(jié)油技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)、制造以及使用方面已得到了廣泛的應(yīng)用,并朝著多元化的趨勢(shì)發(fā)展 選題背景 本田節(jié)能競(jìng)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(kāi)發(fā)的Honda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(jìng)技大賽于1981年在日本創(chuàng)辦，至今已有30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(lái)的都是世界上獨(dú)一無(wú)二的賽車。賽車在指定的賽道內(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，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1屆Honda中國(guó)節(jié)能競(jìng)技大賽在上海國(guó)際賽車場(chǎng)圓滿舉行，2008年11月16日，第2屆Honda中國(guó)節(jié)能競(jìng)技大賽在上海國(guó)際賽車場(chǎng)勝利舉辦。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)，參賽車隊(duì)通過(guò)各項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)技術(shù)不斷挖掘一升汽油的無(wú)限潛能，從中體會(huì)到節(jié)能的重要性。同時(shí)，比賽也為參賽者提供體驗(yàn)親手制作賽車的樂(lè)趣的機(jī)會(huì)，提高實(shí)踐能力。Honda創(chuàng)始人本田宗一郎曾說(shuō)，節(jié)能競(jìng)技大賽的宗旨在于“讓肩負(fù)著人類未來(lái)的年輕人通過(guò)思考和實(shí)踐來(lái)體會(huì) 目的和意義 20世紀(jì)80年代以來(lái)對(duì)汽車安全性、行駛平順性、操縱穩(wěn)定性、乘坐舒適性的要求越來(lái)越高， 然而，汽車本身是一個(gè)復(fù)雜的多體系統(tǒng)集合，外界載荷的作用更加復(fù)雜、多變，人、車、環(huán)境三位一體的相互作用，致使汽車動(dòng)力學(xué)模型的建立、分析、求解始終是一個(gè)難題)基于以往的解決方法，需經(jīng)過(guò)多輪樣車試制，反復(fù)的道路模擬試驗(yàn)和整車性能試驗(yàn)，不僅花費(fèi)大量的人力、物力，延長(zhǎng)設(shè)計(jì)周期，而且有些試驗(yàn)因其危險(xiǎn)性而難以進(jìn)行) 因此對(duì)車輛的動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真顯得十分必要)。本設(shè)計(jì)是以參賽車輛為項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，以節(jié)油和完成比賽為目標(biāo)來(lái)進(jìn)行汽車的總體布置已達(dá)到學(xué)習(xí)和制造驗(yàn)證相結(jié)合的效果。 課題研究現(xiàn)狀 汽車總布置設(shè)計(jì)是通過(guò)對(duì)整車設(shè)計(jì)的總體規(guī)劃來(lái)確立車身、底盤(pán)、動(dòng)力總成等系統(tǒng)之間的配置關(guān)系、重量、法規(guī)和整車的性能指標(biāo)?？偛贾迷O(shè)計(jì)首先是確定設(shè)計(jì)硬點(diǎn)（Hardpoint）。設(shè)計(jì)硬點(diǎn)是將底盤(pán)、車身以及其它零部件之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，通過(guò)基本的線、面和基準(zhǔn)點(diǎn)，以及控制結(jié)構(gòu)和參數(shù)來(lái)表達(dá)。在主要設(shè)計(jì)硬點(diǎn)確立以后，造型、車身、底盤(pán)等設(shè)計(jì)就有了共同參照的依據(jù)和遵循的規(guī)范，各個(gè)子項(xiàng)目分頭展開(kāi)。還需要兼顧到運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和非運(yùn)動(dòng)部件的關(guān)系有機(jī)的協(xié)調(diào)，避免零部件之間的運(yùn)動(dòng)學(xué)干涉、人機(jī)工程學(xué)和舒適性設(shè)計(jì)等等。 總體設(shè)計(jì)包含多個(gè)學(xué)科需要在各種條件要求下做出平衡和取舍，這就產(chǎn)生了很多總體設(shè)計(jì)的方法。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)是以已有產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，運(yùn)用一些帶有經(jīng)驗(yàn)常數(shù)或安全系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的一種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。這種設(shè)計(jì)由于缺乏精確的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和科學(xué)的計(jì)算方法，使所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品不是過(guò)于笨重就是可靠性差。一種新車型的開(kāi)發(fā)，往往要經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)—試制—試驗(yàn)—改進(jìn)設(shè)計(jì)—試制—試驗(yàn)等二次或多次循環(huán)。反復(fù)修改圖紙，完善設(shè)計(jì)后才能定型，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，質(zhì)量差，消耗大。隨著測(cè)試技術(shù)的發(fā)展與完善，在汽車設(shè)計(jì)過(guò)程中引進(jìn)新的測(cè)試技術(shù)，和各種專用的試驗(yàn)設(shè)備，進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，從各方面對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能和零部件的強(qiáng)度、壽命進(jìn)行測(cè)試。同時(shí)廣泛采用近代數(shù)學(xué)物理分析方法，對(duì)產(chǎn)品及其總成、零部件進(jìn)行全面的技術(shù)分析、研究，這樣就使汽車設(shè)計(jì)發(fā)展到以科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)分析為基礎(chǔ)的階段。電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和在工程設(shè)計(jì)中的推廣應(yīng)用，使汽車設(shè)計(jì)技術(shù)飛躍發(fā)展，設(shè)計(jì)過(guò)程完全改觀。汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)及性能參數(shù)等的優(yōu)化選擇與匹配，零部件的強(qiáng)度核算與壽命預(yù)測(cè)，產(chǎn)品有關(guān)方面的模擬計(jì)算或仿真分析，都在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行。這種利用計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方法，統(tǒng)稱為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)。隨著計(jì)算機(jī)在汽車設(shè)計(jì)中的推廣應(yīng)用，一些近代的數(shù)學(xué)物理方法和基礎(chǔ)理論方面的新成就，在汽車設(shè)計(jì)中也日益得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)，除傳統(tǒng)的方法和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法外，還引進(jìn)了最優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、有限元分析、計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算或仿真分析、模態(tài)分析等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與分析手段，甚至還引進(jìn)了雷達(dá)防撞、衛(wèi)星導(dǎo)航、智能化電子儀表及顯示系統(tǒng)等商新技術(shù)。 數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)可使企業(yè)各部門(mén)同時(shí)在同一個(gè)產(chǎn)品模型上工作、因而可以減少大量不必要的等待時(shí)間。減少或避免與傳統(tǒng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程業(yè)務(wù)（例如反復(fù)制作模型，并對(duì)原型進(jìn)行手工實(shí)驗(yàn)分析）上所投入的時(shí)間和費(fèi)用。同時(shí)還能在設(shè)計(jì)過(guò)程中及早地發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。例如美國(guó)克萊斯勒汽車公司采用“克萊斯勒數(shù)據(jù)可視化”軟件在新產(chǎn)品98型汽車上發(fā)現(xiàn)1500多處零件干涉，并在制作的第一個(gè)實(shí)物模型之前進(jìn)行了修改和調(diào)整，結(jié)果避免了大量時(shí)間浪費(fèi)和失誤。 在人機(jī)工程中CAD技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。其中如UG/CATIA等建模軟件都制作了基于汽車的人機(jī)工程學(xué)模塊，西化大學(xué)的吳超碩士曾經(jīng)提出通過(guò)UGS 對(duì)主圖板上的H 點(diǎn)位置進(jìn)行驗(yàn)算確定后，由于二維人體模型不能滿足“人－車－環(huán)境”中三維位置驗(yàn)證的需要，而三維人體模型在駕駛員座椅位置布置時(shí)的作用是無(wú)可替代的。CATIA V5 的人體模型是基于最佳人體模型系統(tǒng)建立起來(lái)的，具有直觀、數(shù)字化和交互式的特點(diǎn)，能夠被用于非常精確地人體仿真、虛擬人體與工作環(huán)境之間的關(guān)系的驗(yàn)證。 上海大眾的王海波吳鳳艷李炭認(rèn)為想要設(shè)計(jì)好一款車的總布置人機(jī)工程尤為重要，而要想做好人機(jī)工程需從兩個(gè)方面加以注意a．掌握人體尺寸的測(cè)量數(shù)據(jù)，其中不但包括靜態(tài)尺寸，還需包括動(dòng)態(tài)尺寸；不但要?jiǎng)澐帜挲g及高矮，還需區(qū)分人體特征，如胖瘦、腿長(zhǎng)短等；以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立標(biāo)準(zhǔn)的中國(guó)人體模型數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)中國(guó)人的活動(dòng)能力大小進(jìn)行研究，其中最關(guān)鍵的是手操縱力、腳操縱力等。 在確定汽車軸距輪距的過(guò)程中應(yīng)該著力解決轉(zhuǎn)彎內(nèi)偏角、側(cè)傾、側(cè)翻、輪胎側(cè)滑、操縱平穩(wěn)性等行駛安全參數(shù)之間的平衡。其中在國(guó)家質(zhì)檢總局的關(guān)于汽車側(cè)翻的報(bào)告上提出如下結(jié)論(1)通過(guò)建模仿真的分析方法，可以有效輔助汽車缺陷等引起的風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估研究。(2)通過(guò)仿真試驗(yàn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)模式分析可知，只要不駛離道路，正常情況下單向急轉(zhuǎn)不易引起側(cè)翻。(3)一旦車輛轉(zhuǎn)向側(cè)滑撞上路肩或駛?cè)肼吠飧吒街禂?shù)區(qū)域，絆倒側(cè)翻容易發(fā)生。 長(zhǎng)安大學(xué)的趙巖認(rèn)為節(jié)能車在轉(zhuǎn)向盤(pán)保持一固定轉(zhuǎn)角正。緩慢加速或以不同車速等速行駛時(shí)，隨著車速的增加，不足轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑R增大；中性轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑R維持不變：而過(guò)多轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑R則越來(lái)越小。操縱穩(wěn)定性良好的汽車應(yīng)具有適度的不足轉(zhuǎn)向特性。一般汽車不應(yīng)具有不足轉(zhuǎn)向特性，也不應(yīng)具有中性轉(zhuǎn)向特性，因?yàn)橹行赞D(zhuǎn)向特性汽車在使用條件變動(dòng)時(shí)，有可能轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)多轉(zhuǎn)向特性。武漢理工大學(xué)的楊燦還從adams模態(tài)分析中得出如下結(jié)論1)汽車在不同的路面以不同的車速行駛，其行駛平順性各不相同，汽車的行駛車速及路譜對(duì)汽車行駛平順性有重大影響；2)調(diào)整節(jié)能車懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)，能夠明顯改善節(jié)能車在特定賽道和已規(guī)定車速行駛的平順性：3)改變整車的固有頻率可以減小路面不平所激起的車身振動(dòng)或使車身振動(dòng)的峰值頻率偏離原對(duì)應(yīng)的某階模態(tài)頻率，以改善汽車的行駛平順性。 目前，國(guó)內(nèi)的整車總布置設(shè)計(jì)，與底盤(pán)及動(dòng)力系統(tǒng)的狀況相似，設(shè)計(jì)和匹配試驗(yàn)的能力和發(fā)達(dá)的國(guó)家比較，雖然進(jìn)行了部分的數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)但還存在一定的差距。本文嘗試以前沿的研發(fā)技術(shù)為參考大量運(yùn)用目前已經(jīng)成熟的電腦建模技術(shù)，虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)所設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行裝配、制造、模擬以求最大限度的節(jié)省設(shè)計(jì)制造工程中的時(shí)間。 二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題 1．2論文的主要研究?jī)?nèi)容 1．確定所研發(fā)節(jié)能競(jìng)技車的總體設(shè)計(jì)方案。 2. 學(xué)習(xí)三維建模軟件UG6.0和機(jī)械動(dòng)態(tài)仿真軟件adams2010以期望達(dá)到能熟練運(yùn)用完成方案的實(shí)施和實(shí)驗(yàn)?zāi)M工作。 3．節(jié)能競(jìng)技車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、制動(dòng)機(jī)構(gòu)、車輪定位、車架、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的匹配，各機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)硬點(diǎn)的確定。 4．對(duì)節(jié)能競(jìng)技車的行駛模式以及駕駛模式進(jìn)行研究與實(shí)車實(shí)驗(yàn)，確定較為合理的輪距、軸距參數(shù)確定合理的轉(zhuǎn)彎半徑。確定制造方案。 5．對(duì)節(jié)能競(jìng)技車進(jìn)行實(shí)車滑行實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)車滾動(dòng)阻力系數(shù)和空氣阻力系數(shù)，為節(jié)能競(jìng)技車的建模仿真提供依據(jù)。 6．對(duì)節(jié)能競(jìng)技車進(jìn)行整車實(shí)體建模，并基于此模型對(duì)加速——滑行駕駛模式進(jìn)行仿真分析。 UG/ADAMS軟件的學(xué)習(xí) 三． 技術(shù)路線（研究方法） 貯備相關(guān)知識(shí) 方案的討論實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證選出最優(yōu)方案 方案的驗(yàn)證（通過(guò)虛擬軟件）收集必要的參數(shù) 方案的建模和部分構(gòu)件的裝配 設(shè)計(jì)方案的提出 部分結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì) 確定各個(gè)設(shè)計(jì)硬點(diǎn)，總布置草圖的繪制并將其3d化 工程圖的繪制 四、進(jìn)度安排 1、 調(diào)研、資料收集，調(diào)研與分析、完成開(kāi)題報(bào)告 第1、2周 記錄部分技術(shù)收集，對(duì)ug/adams學(xué)習(xí) 2、方案設(shè)計(jì)與分析 方案分析論證研討會(huì)各個(gè)方案的試提出 3 周 3、總體參數(shù)的選定 第4周 4、整車各總成的布置 第5、6周 5、運(yùn)動(dòng)校核 第7周 6、期中檢查 設(shè)計(jì)修正（一） 第8周 7、完成設(shè)計(jì)圖紙 第9、10周 8、整車性能計(jì)算分析；整車設(shè)計(jì)修正（二）；第11周 9、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第12周 10、提交指導(dǎo)教師審核、設(shè)計(jì)修正（三） 第13、14周、 11、設(shè)計(jì)評(píng)閱、設(shè)計(jì)修正（四） 第15周、第16周 12、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 第17周 五、參考文獻(xiàn) 吳光強(qiáng)，張曙.《汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009. 郎代兵，劉曉泉 .《汽車自動(dòng)化設(shè)計(jì)》 [M] .北京：清華大學(xué)出版社，2006. 李增剛 .《adams入門(mén)詳解與實(shí)例》[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社 ， 2006. 冉振亞，龐 迪，趙樹(shù)恩，韓兆運(yùn) .《pro/e、ADAMS軟件在汽車操縱穩(wěn)定性中的應(yīng)用》[J]. 重慶大學(xué)學(xué)報(bào)：2005. 吳海波，王鳳艷，李炭 .《轎車總布置過(guò)程中人機(jī)工程的初步探討》[J]. 上海大眾有限公司：2004，06,05. 李廣宇，王收軍，蘇越.《基于UG和ADAMS平臺(tái)下汽車焊裝夾具干涉的分析與解決》[J]. 機(jī)床與液壓：2008，12 田鳳霞，司景萍，萬(wàn)方軍，陳有余.《基于UG、ANSYS和ADAMS的聯(lián)合仿真研究》[J].公路與汽運(yùn)：2010， 11. 張建輝 . 《基于ADAMS的汽車操縱穩(wěn)定性研究》[D] . 長(zhǎng)安大學(xué)：2008. 蔣國(guó)平，王國(guó)林，周孔亢 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范小彬.《輪胎側(cè)偏剛度在線估算方法》[J]. 汽車工程師：2010,9. 六、備注 指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 簽字： 年 月 日