【文章內(nèi)容簡介】 用發(fā)動機(jī)后置后輪驅(qū)動，這樣駕駛員的視線可以得到保障也不需要安裝差速結(jié)構(gòu)同時也可以對質(zhì)心的位置進(jìn)行配重（駕駛員在前）且降低了制作的難度。 （ 1）發(fā)動機(jī)由于采用了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)配置所以不存在選型問題但可以對其變速器和箱體進(jìn)行改造和輕量化。 （ 2） 變速機(jī)構(gòu)決定拆掉原有變速器以一排行星齒輪代替，其優(yōu)點(diǎn)是去掉了多余的重量提供了一個更優(yōu)的傳動比同時行星齒輪的傳動更穩(wěn)定占用空間也比較小缺點(diǎn)是重量比較大、可能需要再加 工。 （ 3） 檔位決定以一個傳動比行駛主要考慮結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和加工能力的局限。 ? ?圖 碳纖維無骨架符合車身 轉(zhuǎn)向形式 的選擇 轉(zhuǎn)向形式以使駕駛員操縱方便，轉(zhuǎn)彎靈活加工難度小為目標(biāo)?？蛇x的方案有中央支撐式和阿卡曼式，其中中央支撐式有轉(zhuǎn)彎費(fèi)力操縱不靈活的弊端。阿卡曼式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)就是在該車全程轉(zhuǎn)彎過程中瞬時圓心始終保持不變且圓心在后軸的延長線上。由于 前輪載荷不是很大且附著力非常的小，所以過彎時地面阻力不會很大 不需要 10 助力裝置，只需要適當(dāng)延長轉(zhuǎn)向臂就可以達(dá)到要求。 但是在這里也要考慮傳動比的大小因為這影響到駕駛員的操縱習(xí)慣反省時間即閉環(huán)控制的精確程度。通過汽車?yán)碚摰膶W(xué)習(xí)可以確定不轉(zhuǎn)向?qū)︸{駛員的操縱需求是最舒服的。 ??圖 鋁制箱型車架 ?圖 鋼管梯形車架 ? 11 ?圖 衍架式車身 ? 制動系統(tǒng)的選擇 制 動系統(tǒng)由大賽規(guī)則確定要求即在 的斜坡上能保證停留，而且制動系統(tǒng)對平時訓(xùn)練整車的操縱安全性都有很高的保證。經(jīng)過調(diào)查研究決定采用 兩套高效 V 閘其價格性對便宜質(zhì)量與其它制動件相比較輕， 因為前軸的定位尺寸控制嚴(yán)格所以決定采用后剎系統(tǒng)。 車輪型號與輪胎的選擇 在技能經(jīng)濟(jì)車的研發(fā)過程當(dāng)中，車輪的型號的選取也是非常重要的環(huán)節(jié)，因為它關(guān)系到滾動阻力的大小，迎風(fēng)面積的大小，操縱穩(wěn)定性的保證等等 。 首先要選擇車輪的的尺寸，這和迎風(fēng)面積，轉(zhuǎn)動慣量，接近角有直接關(guān)系。大車輪滾動阻力大穩(wěn)定性好，小車輪滾動阻力小操縱靈活但穩(wěn)定性差。輪胎的選擇遵循滾動阻力小可承受高壓，高載荷，測偏剛度大的輪胎。經(jīng)過論證決定選擇 20inch 自行車輪圈輪胎采用米其林寬面高壓光胎。需要注意的是自行車輪胎和車軸是不受側(cè)向力的而節(jié)能競技車的車輪和車軸是要受側(cè)向力的。 根據(jù)車輛類型、總質(zhì)量、道路條件、車速及其他特殊要求，合理地選擇輪胎。 輪胎選擇的好壞直接影響整車的使用性能，如動力性、經(jīng)濟(jì)性、通過性、安全性 12 等。因此必須按使用要求、道路條 件和國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理的選擇。一般在汽車滿載時，輪胎所受的靜負(fù)荷應(yīng)等于小于它的額定負(fù)荷（約 —） 。這主要根據(jù)車輛的使用情況和道路條件而定，在條件比較好的情況下－不超載、道路條件好，輪胎的靜負(fù)荷可與額定負(fù)荷相等或相近，氣壓也可選高一點(diǎn)，這樣會提高整車的經(jīng)濟(jì)性能。由于是節(jié)油車大賽所以經(jīng)濟(jì)性非常的重要，這樣胎壓的要求就會很高正常的乘用轎車胎壓一般夏季 ，冬季偏高一點(diǎn)兒，而 H2 號車的胎壓 在 ~ 以上這是因為自行車輪胎可承受高壓的特性，其中高級的米其林告訴光胎可以承受更高的胎壓據(jù)資料上顯示可達(dá)到 這就為經(jīng)濟(jì)型節(jié)油能力提供了很好的數(shù)據(jù)。輪胎選擇的另一個關(guān)鍵因素是車速。隨著高速公路的發(fā)展和道路條件的改善，現(xiàn)代汽車的車速越來越高，對于輪胎來說，車速越高，輪胎的發(fā)熱量也越大，致使輪胎的磨損和壽命都受到影響。輪胎的額定負(fù)荷能力是在一定車速下給定的，超過該車速長期使用合適輪胎的壽命急劇下降。 但比賽是的車速不會很高因為要熄火滑行最高車速是跟據(jù)最低車速制定的所以對輪胎的影響很小。 本章小結(jié) 本章對 H3 號節(jié)能車的布置形式、驅(qū)動形式、材料的選型、轉(zhuǎn)向方式的確定都做了論證和對比并根據(jù)自身的 要求進(jìn)行了選擇，為接下來的后續(xù)計算奠定了基礎(chǔ)和確定了方向。 13 第 3 章 參數(shù)的收集和計算 參數(shù)的影響 H3 號車的總布置主要參數(shù)包括整車的長、寬、高、離地間隙、軸距、輪距以及車架的最長最寬尺寸。以及發(fā)動機(jī)的額定功率，變速器的最大最大最小傳動比等等。在設(shè)計之初可以確定幾個設(shè)計硬點(diǎn)，其他尺寸在保證設(shè)計硬點(diǎn)的基礎(chǔ)上可以有所變化。硬點(diǎn)尺寸直接關(guān)系到整車的性能。整車的主要尺寸對整車的性能有如下影響： 軸距 L： 對整備質(zhì)量、總長、最小轉(zhuǎn)彎半徑、縱向通過半徑有影響， 還對軸荷分配有影響。過短時會使 制動 、上坡、加速時軸荷轉(zhuǎn)移過大，使汽車制動性和操縱性變壞，縱向角振動大。 輪距：對整車的整寬、總質(zhì)量、側(cè)傾剛度、最小轉(zhuǎn)彎半徑有關(guān)。輪距大有利于剛度上升，橫向穩(wěn)定性變好，但輪距不宜過大。 前懸：（因為本車為了節(jié)油盡可能的提高了整車的剛度所以取消了懸架機(jī)構(gòu)，這樣前懸就被用來定義前軸到整車最前端的部分。） 通過性、碰撞安全性、視野 范圍、接近角等。 質(zhì)量系數(shù) y軸荷分配：質(zhì)量系數(shù)反映了汽車的設(shè)計工藝水平，軸荷分配對輪胎的磨損均勻和壽命相近，要保證驅(qū)動的符合，從動軸的負(fù)荷減小，有利提高通過性和減小滾動阻力。 設(shè)計參數(shù)的 要求和目標(biāo) 本次比賽有本田公司承辦大賽委員會對整車參數(shù)的設(shè)計有 的要求 如表 所示：由于 H3 號 車的結(jié)構(gòu)保留了大部分的原有 H2 的結(jié)構(gòu)設(shè)計，所以我們可以在原有尺寸上對其進(jìn)行優(yōu)化 。 H2 號車的尺寸 、 全高 —— 、軸距 —— 、全長 —— 、輪距 ——。 在確定尺寸前要明確優(yōu)化的前提條件即如何優(yōu)化，如果把總體設(shè)計分為兩個指標(biāo)即性能指標(biāo)和節(jié)油指標(biāo)則對明確整車的設(shè)計側(cè)重點(diǎn)有很大的幫助。 完成比賽性能指標(biāo)： 14 （ 1） 剎車制動性 （ 1） 行駛穩(wěn)定性：轉(zhuǎn)彎特性：側(cè)傾、側(cè)偏、 側(cè)翻 （ 2） 加速和起步時的平順性 （ 3） 故障率：驅(qū)動部分，制動部分 （ 4） 車架：剛度和撓度 （ 5） 車軸的強(qiáng)度 節(jié)油性能指標(biāo)： （ 1）車輪：左右車輪主銷內(nèi)傾角、前束、后傾的參數(shù)一致性。各軸載荷的平均分配。輪胎測偏剛度的確定。 （ 2）車架：輕量化 （ 3） 車身：空氣阻力系數(shù) Cd值、迎風(fēng)面積、車身總體質(zhì)量。 （ 4）發(fā)動機(jī)：最優(yōu)傳動比的選擇、機(jī)體的輕量化、傳動形式的選擇。 （ 5）駕駛員：體重、身高、操縱能力。 參數(shù)的計算 及思路 明確了幾項參數(shù)指標(biāo)后可以對計算的總體思路有了大略的方向即在滿足駕駛員操縱性舒 適性的基礎(chǔ)上，盡可能的縮短輪距和軸距并降低整車高度，同時還要保證整車的行駛性能。 如圖 。 圖 總布置尺寸示意圖 人機(jī)工程參數(shù)的 計算 人機(jī)參數(shù)的計算方向應(yīng)該是頭高下降在發(fā)動機(jī)臥高和立高平面內(nèi)并保持視線高度 15 與龍門高度成 的關(guān)系。這樣既能保持車身能降低最低的距離而且可以最大限度的保證可以看到 （比賽要求）。經(jīng)過對九名駕駛員進(jìn)行質(zhì)心測量和坐姿高度與其他尺寸的測量，可以得到圖表進(jìn)行分析。下表為駕駛員躺臥駕駛姿勢是隨頭高的下降個關(guān)鍵尺寸的變化。 圖 描述了駕駛員眼高的變化曲線， 附圖 描述了駕駛員大腿寬度的變化曲， 圖 描繪了所收集的駕駛員數(shù)據(jù)的膝寬曲線。前軸的位置應(yīng)該在膝蓋前后位置選擇。通過對上表的計算分析對隨人身坐高的下降對其它其它尺寸的影響有如下結(jié)論。駕駛員高度每下降 60mm,質(zhì)心降低 10mm,高度降低 30mm,視線降低 20mm,前懸伸長 10mm，龍門前身 20mm(龍門位置在髖部 )。為了保證駕駛員操縱的舒適性和軸距設(shè)置的合理性前軸（龍門的位置）應(yīng)該在膝蓋和髖部之間選擇。 表 后備駕駛員 尺寸圖表 （單位： mm） 號碼 1 號 2 號 3 號 4 號 5 號 頭 高 450 400 450 400 450 400 450 400 450 400 眼 高 355 330 380 330 360 305 385 290 360 310 膝 高 250 250 220 220 210 190 160 160 150 150 腳尖高 220 220 245 245 235 235 250 250 260 260 背至腳尖 1444 1520 1500 1520 1460 1520 1340 1430 250 1440 手至膝 340 320 300 320 260 280 240 270 142 300 拳前伸 長 501 508 522 512 498 480 520 518 510 510 膝寬 200 200 201 201 230 230 220 220 210 210 小腿寬 220 220 230 230 220 220 230 230 230 230 大腿寬 250 250 250 250 240 240 250 250 250 250 髖寬 340 340 320 320 335 335 340 340 350 350 膝 至腳底 460 460 440 450 460 460 470 470 440 440 體重 60kg 50kg 45kg 身高 1550 1580 1610 1500 1580 號碼 6 號 7 號 8 號 9 號 頭 高 450 400 450 400 450 400 450 400 眼 高 350 330 380 330 360 305 385 290 膝 高 150 150 120 200 200 170 170 170 腳尖高 250 250 260 260 220 220 255 255 背至腳尖 1444 1520 1500 1520 1460 1520 1340 1430 手至膝 340 320 300 320 260 280 240 270 拳前伸 長 501 508 522 512 498 480 520 518 膝寬 200 200 201 201 230 230 220 220 小腿寬 220 220 230 230 220 220 230 230 大腿寬 250 250 250 250 240 240 250 250 髖寬 340 340 320 320 335 335 340 340 膝至腳底 460 460 440 450 460 460 470 470 體重 51kg 身高 1550 1580 1610 1500 16 圖 描述了駕駛員眼高的變化曲線，附圖 描述了駕駛員大腿寬度的變化曲，附表 描繪了所收集的駕駛員數(shù)據(jù)的膝寬曲線。前軸的位置應(yīng)該在膝蓋前后位置選擇。通過對上表的計算分析對隨人身坐高的下降對其它其它尺寸的影響有如下結(jié)論。駕駛員高度每下降 60mm,質(zhì)心降低 10mm,高度降低 30mm,視線降低 20mm,前懸伸長10mm，龍門前身 20mm(龍門位置在髖部 )。為了保證駕駛員操縱的舒適性和軸距設(shè)置的合理性前軸（龍門的位置）應(yīng)該在膝蓋和髖部之間選擇。 ?圖 ????眼高變化折線圖 ??圖 ????髖部寬度變化圖 ?? 17 圖 ????膝寬變化圖 ? 圖 高 155cmCATIA人偶 轉(zhuǎn)彎特性相關(guān)參數(shù)計算 轉(zhuǎn)彎特性的計算主要是為了選擇最優(yōu)的輪軸距而引用的，有第二章總體布置的形式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)選擇了阿卡曼是轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，而阿卡曼是機(jī)構(gòu)來自于阿卡曼定理即全部車輪繞同一瞬心 O 回轉(zhuǎn)，瞬時中心始終在后軸的延長 線上。 轉(zhuǎn)向特性公式 和轉(zhuǎn)彎半徑與轉(zhuǎn)向角公式 可以很好的解釋輪軸距的關(guān)系。 主銷傾角軸線與地面相接點(diǎn)間距離與輪距尺寸接近，這里還有一段尺寸 c 為接地點(diǎn)與輪胎接地點(diǎn)距離。 c 值不能太小因為太小的話主銷旋轉(zhuǎn)過程中會使輪胎與路面產(chǎn)生較大的摩擦。 表 描述了內(nèi)偏角與整車寬度的關(guān)系。即內(nèi)偏角越大需要預(yù)留的轉(zhuǎn)彎空間也相應(yīng)的增大。 18 圖 轉(zhuǎn)彎特性簡圖 （ ） （ ） 式中： B—— 主銷傾角延長線間的距離； L—— 軸距 ； A—— 前輪內(nèi)偏角 ； —— 前輪外偏角 ； R—— 最小轉(zhuǎn)彎半徑 。 表 ???內(nèi)偏角與整車寬度的關(guān)系表 ?? ?1500 1550 1600 車輪前端橫向掃過距離 ? R=8640 R=8929 R=9217 M=40 ?R=7640 R=8123 R=8385 M=45 ?R=7210 R=7455 R=7659 M=52 19 ?R=6860 R=6890 R=7112 M=56 ?R=6200 R=6510 R=6614 M=60 ?R=6100 R=5918 R=6812 M=65 經(jīng) 過計算發(fā)現(xiàn)在設(shè)計最小轉(zhuǎn)彎半徑 8800mm的情況下內(nèi)偏角 隨軸距 L 的增加而增加而內(nèi)外偏角的差之和 B/L的值有關(guān)，同時如果希望將車輪納入車身中的話我們會發(fā)現(xiàn)輪距增加會增大外偏角 而其角度越大車身和車輪的距離就會越大這樣才能 保證其最大偏角。經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)偏角每增加 距離 d相應(yīng)增加 。 初步將輪距 B 定為 600mm 質(zhì)心幾何坐標(biāo)的測量 質(zhì)心的位置對整車各個尺寸的確定是不可或缺重要的參量。需要測量的參量有： —— 質(zhì)心距前軸的