毕业设计（论文）-Honda节能赛车底盘系统的设计及优化.doc

盐城工学院本科生毕业设计说明书 2017 毕 业 设 计 说 明 书Honda节能赛车底盘系统的设计与优化专 业 车辆工程 学生姓名 卢利辉 班 级 车辆133 学 号 指导教师 完成日期 2017年5月20日 Honda节能赛车底盘系统的设计及优化摘要：本田节能大赛的宗旨是“挑战一生，环保一生”，该项比赛的竞争在于通过各种节油创新想法的实现，取得突破的比赛。比如通过提高发动机的压缩比来提高发动机的燃油效率；拆除变速箱来降低发动机质量的同时减小了传动系的动力损失。本文从节能的角度考虑着重对节能车底盘系统进行设计。节能车的底盘包括转向系统、悬架系统、传动系统和制动系统。转向系统可以通过对梯形机构进行优化来达到转向时减小轮胎与地面的摩擦损失从而达到节能目的。节能车的悬架系统也就是轮胎，通过选择窄的轮胎胎面从而降低与地面的摩擦达到节能的目的。对于传动系统可以通过提高传动效率来减少能量的损耗来节能。而在制动系统上，节能车要做到越简单越好，因为在比赛中制动系统几乎不会用到，一般采用自行车的V刹或碟刹。同时在比赛中节能车至少一半的赛程在滑行中运行，此时轴承轴承自身的滚动阻力将会大大的影响滑行距离。在考虑了以上节能方法后，就要结合这些方法对节能车底盘各个系统进行设计，同时进行三维建模。建模完成后就可以对主要零部件进行优化分析，保证其有足够的强度和刚度后出工程图。最后对转向系统进行运动仿真和整个底盘进行装配关键词：节能；高效；轻量化；底盘Design and optimization of Honda energy savingracing chassis systemAbstract:The Honda energy saving competition aims at a lifetime of challenge, a lifetime of environmental protection. The competition lies in a breakthrough through a variety of innovative ideas for fuel saving. For example, by increasing the compression ratio of the engine, the fuel efficiency of the engine is improved; the transmission is removed to reduce the quality of the engine; meanwhile, the power loss of the powertrain is reduced. From the point of view of energy saving, this paper focuses on the design of energy-saving chassis system. The chassis of an energy-saving vehicle includes a steering system, a suspension system, a drive system, and a braking system. The steering system can optimize the trapezoid mechanism to reduce the friction loss between the tire and the ground so as to achieve the purpose of energy saving. The suspension system of the energy saving vehicle, that is, the tire, reduces the friction between the floor and the ground by selecting the narrow tread, so as to achieve the purpose of energy saving. For transmission systems, energy efficiency can be reduced by increasing transmission efficiency to save energy. In the braking system, saving car to do as simple as possible, because the brake in the game system is almost never used, generally use the bicycle brake disc or V. At the same time, in the competition, at least half of the energy conservation vehicles in the race running in the race, at this time, the bearing itself rolling resistance will greatly affect the sliding distance. After considering the above energy-saving methods, we must combine these methods to design energy-saving chassis system, and three-dimensional modeling. After the modeling is completed, the main components can be optimized and analyzed to ensure that they have sufficient strength and stiffness after the engineering drawing. Finally, the movement simulation of the steering system and the assembly of the whole chassis are carried out. Keywords:energysaving；efficient；lightweight；chassis目 录1绪论11.1Honda中国节能竞技大赛简介11.2选题背景11.3选题的意义及目的11.4研究内容22节能车转向设计32.1节能车转向机构介绍32.2节能车转向总成布置方案的确定32.3节能车转向主要数据的确定52.4节能车转向总成的设计72.4.1转向操纵机构82.4.2转向器102.4.3转向传动机构102.4.4转向节总成的三维建模与有限元分析102.5节能车转向装配图与运动仿真133节能车轮胎的选择154节能车制动系统的设计184.1制动系统的布置方案的确定184.2卡钳和制动盘的选择195节能车传动设计225.1传动比的计算225.1.1发动机参数225.1.2链轮传动比的计算225.2链传动的计算235.2.1链轮齿数、节距和排数的确定235.2.3链传动的计算235.3大小链轮的三维建模与有限元分析245.4牙嵌棘轮离合器的设计296结论31参考文献：32致谢33附录34III1绪论1.1Honda中国节能竞技大赛简介本田节能大赛是由本田宗一郎先生于1981在日本创办。在2007年该项比赛引入中国，到现在已经举办了10届。该项比赛中统一使用大赛配给的本田4冲程发动机，其排量为125cc。比赛中的参赛团队通过自己的双手打造自己的爱车，除了发动机赛车其他部件全部由队员独立完成。如今除了燃油组赛事，2011在中国首创了电动组比赛，电池作为动力单元同样由大赛提供。1.2选题背景Honda节能竞技大赛1981年在日本创办,距今已有36年的历史。由于有着极高的参与性,每年在日本约有500支车队参赛,创作出一场具有新颖和创新的赛车盛宴。迄今为止的36届比赛中创下的最高比赛记录为3779.638km/L相当于天津到广州的直线来回距离还要多。同时,这项竞赛也逐渐向世界传播,中国、泰国、俄罗斯、韩国等的赛车队接踵参加了日本的比赛,中国上海同济大学在2000年开始研制赛车并到日本参赛并取得优异成绩。中国继日本、泰国之后也举办了这项赛事,于2006年在上海成功举行了试行。2007年11月11日,第1届Honda中国节能竞技大赛在上海国际赛车场成功举行。2008年11月16日,第2届Honda中国节能竞技大赛在上海F1国际赛车场成功举办。Honda节能竞技大赛是通过比赛来表达节能环保，同时向社会传播节能意识。参赛车队通过独自创新科技不断发掘一升汽油行驶的极限,从而体验到节能是多么多么的有意义。更重要的是比赛通过向参赛者提供制作赛车的机会，完成了他们的赛车梦。节能、环保是Honda一直尽力解决的重要难题之一。在产品市场,Honda通过燃料电池、混合动力、生物乙醇燃料、清洁柴油等先进的节能、环保型产品从而走在行业的前端。在生产市场,Honda在全世界推行“绿色工厂”体系,制定独特的企业发张方向,努力降低产品生产环节中资源消耗和污染物以及温室气体二氧化碳的排放。此外,Honda还积极展开植树造林和护林等社会公益活动。Honda希望通过本项赛事,为社会节能、环保意识的提高与认识做出贡献。1.3选题的意义及目的自2004年起,中国石油消耗国仅次于美国，达到世界第二。而在2000年一20015年这段、岁月里,中国汽车保有量有了质的飞跃，使我国汽车燃油消耗占中国石油消耗的比例逐渐增大。由下表1-1可见表1-1 2005-2015年中国汽车数据表年份产量/万辆同比增长销量/万辆保有量/亿辆千人保有辆/辆2005570.77575.820.3524.01200672827.557110.3827.632007888.2422.01879.150.569732.012008934.515.21938.050.646736.8620091379.147.571364.480.76194320101826.4732.441806.190.78015420111841.890.841850.511.05786920121927.184.631930.641.20898320132211.6814.762198.141.3793.620142372.297.262349.191.5420152450.333.292459.761.72由上表可见中国的汽车已变成耗油大户，消耗了大量的石油资源，这不仅对资源的消耗，而且环境也要面临极大的挑战。所以节约能源这一课题我们必须提上日程，并赋予实际行动，而本田节能竞技大赛完全符合了这一宗旨。1.4研究内容1.确定所设计节能车底盘的整体布置方式2.节能车转向机构的改进与优化3.节能车轮胎的选择4.节能车制动系统的设计与加工5.节能车传动系统的设计与加工2节能车转向设计2.1节能车转向机构介绍节能车的转向系统和汽车的转向系统有很大的不同，因为节能车本身质量轻、操控也简单。但是节能车转向设计的原理倒是可以借鉴汽车的转向系统。节能车的转向系统在原理上同传统汽车一样，都是由转向操纵机构、转向器、转向传动机构组成。而且在转向梯形机构中同样采用“阿克曼式转向机构”。只是在转向器和转向传动机构中区别有点大，这将在下文中讲到。2.2节能车转向总成布置方案的确定轮胎的配给情况决定了节能车转向布置方案。在设计的过程中我们可以自由的选择车轮的配置。如今赛场上有以下3种配给方式：前两轮后一轮，后轮驱动前轮转向见图2-1；前一轮后两轮，后轮驱动前轮转向见图2-2；前两轮后两轮，后轮驱动前轮转向见图2-3.图2-1前两轮后一轮图2-2前一轮后两轮图2-3前两轮后两轮在考虑车轮布置的时候，首先放弃了前两轮后两轮的布置方式，因为这种布置方式结构复杂而且整车装配质量增加，同时也增大了与地面的接触面积，从而导致摩擦力增大，不能达到节能的目的；因为节能车的起点是尽可能的将赛车做得简洁点，所以鄙弃了前一轮后两轮的方案，这样就避免了差速器的设计；最后选择了前两轮后一轮的方案，该方案结构简单、操控性好、行驶阻力小的优点。节能车的转向系统几何机构用的是阿克曼式机构，图2-4所示。车辆转向时，只有转向轮沿着一定得圆弧运动，才能减小与地面的摩擦力，减小不必要的能量损失，此时就要求转向轮的轴线延长线最好落在后轮轴的延长线上，使转向轮做滚动运动而不是滑动运动，从而减小了行驶阻力。此时转向轮的内轮转角比外轮转角大。采用这样的原理使车轮实现转向，就要设计转向节臂。图2-4阿克曼转向原理当前两轮转向时，在俯视图中前轴轴线、转向节臂和转向横拉杆的投影连线构成梯形机构。将后轮的轮心与前轮转向轴相连，在两条绘图线上选取横拉杆两端的结点，就可以设计转向节臂，最后得到转型梯形机构。2.3节能车转向主要数据的确定大赛要求参赛车辆满足一下几点:表2-1大赛要求赛车参数参数全高（m）轴距（m）全长（m）轮距（m）全宽（m）数据1.8以上1.0以上3.5以下0.5以上1.7以下我们的节能一号赛车去年轴距定的1250mm，轮距700mm。由于第一年做赛车没有丰富的经验，当赛车试车之后发现，驾驶舱的空间太小了，进入驾驶舱比较困难。同时发现轮距也有点偏大，倒置车身设计的比较大，因为我们的赛车前两轮是包含在车身里面的，到最后车身的固定也成了一个大问题。于是今年我经过测量，轴距改为1600，在驾驶舱的位置增大了350mm的轴向距离，同时轮距改成550mm。节能赛车主要参数如下表表2-2赛车整车数据参数整车质量（Kg）轴距（mm）轮距（mm）轮胎半径（mm）离地间隙（mm）110160055025440在轴距、轮距定了之后，依据赛道的最小转弯半径，见图2-5，我设计的转向轮的极限转角为30。利用文献9中提到的公式对最小转弯半径进行计算。图2-5赛车场最小转弯半径如图2-6，最大转角，DE的长度为1600mm（由赛车轴距决定），则在三角形EOD中有 （2-1）及最小转弯半径为3.2m，足够满足最小转弯半径的要求，参数见表2-3。 图2-6节能车转向过程表2-3转向系参数参数名称转向系角传动比最大转角/（）最小转弯半径/m主销内倾角/（）主销后倾角/（）轮胎外倾角/（）前轮前束角/（）数值1.0303.20000当转向主要参数确定后就可以在二维图中对转向系统进行定位，通过对转向系统的绘制正视图、侧视图、俯视图，在通过测量来确定最终转向系各个节点在三维空间的位置，定位图如下：图2-7转向系定位图2.4节能车转向总成的设计转向操纵机构、转向器、转向传动机构和转向节总成构成了节能车的转向系统。方向盘、转向轴、转向轴承组成了节能车转向操纵机构；转向器也就是转向摇臂；转向传动机构包括转向直拉杆、转向横拉杆、转向节臂。转向节总成就是连接转向轮、转向传动机构和车架的部分，见图2-8.图2-8转向节总成2.4.1转向操纵机构依据一年的参赛经验和借鉴其他车队的设计，方向盘可以直接用三根碳管通过T型脚架三通铝管夹（见图2-9）连接构成。强度和刚度均能满足要求。当初一号赛车的转向轴也是采用的碳管，但是由于方向盘要经常拆卸，对转向轴上打得孔造成的磨损很大，倒置方向盘与转向轴之间的间隙扩大，打打影响了驾驶的感觉。所以今年采用7075铝管，并在表面做阳极氧化处理。对于转向轴承我采用的是滚针轴承（见图2-10），而不是传统用的深沟球轴承，因为节能车方向盘转角总共菜60，对轴承的要不是很高，同时这里也不会损耗发动机的驱动力，所以质量轻盈的滚针轴承是一个不错的选择。转向轴轴承固定在轴承基座里，该基座与车架焊接在一起。图2-9T型脚架三通铝管夹图2-10转向轴轴承（K20X24X10）图2-11转向操纵机构2.4.2转向器转向器的作用是把来自方向盘的转向扭矩和转向角进行适当的变换（主要是减速增矩），再传给转向拉杆机构。在节能车上相当于转向摇圆孔臂，如图2-12.转向摇臂采用7075铝加工，六边形孔与转向轴连接，上面的阵列与转向直拉杆连接，阵列孔是为了后期试车过程中能够对转向的角传动比进行调节。图2-12转向摇臂2.4.3转向传动机构转向传动机构的作用是将转向摇譬输出的力矩和运动传到转向节，是两侧转向节以各自的主销轴线旋转，进一步带动转向轮旋转，同时使两侧转向轮转角按一定的比例进行改变，这样就可以使汽车车轮做纯滚动运动。转向梯形机构是转向传动机构中最重要的一环。转向横拉杆、转向节臂、前轴构成转向梯形机构。而转向摇臂和转向节臂通过直拉杆连在一起。2.4.4转向节总成的三维建模与有限元分析在赛场上大部分车队使用的是焊接式一体的转向节，但是焊接之后转向节通常会发生很严重的热变形，导致转向节的各项参数（主销内倾角、主销外倾角、车轮内倾角、前轮前束角）出现误差，只要一项有差错就要重新加工。同时在后期的赛车调试中也不能进行对各项参数的调整。于是我设计了组装式转向节，该转向节前轴和立柱分别加工在通过螺栓连接组装在一起，这样就避免了焊接的问题。而且他们的材质都选用7075铝并作阳极氧化，经过一号赛车的试制，强度刚度均能满足要求。转向节总成三维模型：图2-13组装式转向节转向节总成的有限元分析：转向节总成使用的是7075铝，其参数如表2-4：表2-47075铝参数抗拉强度Mpa屈服强度Mpa密度弹性模量E/Gpa硬度HB数值5244550.281071150假设节能车在紧急制动的时候由于载荷转移，此刻转向节受力最大，在此工况下对转向节进行受力分析。节能车在此工况下前后载荷比约为60：40，制动减速度为5m/s2，经计算得前轴在z轴方向上和x轴方向上的受力分别为: (2-1) (2-2)将上述两式计算得的力施加到转向节上，得到如下分析结果。(1)安全系数图2-14安全系数如上图可见最小安全系数为2.5735，比较安全，能够达到设计要求。(2)应力由下图可见转向节所受最大应力为97.145N，远远小于许可值，强度完全够。图2-15应力(3)总变形量图2-16总变形量如上图可见最大变形量在前轴的最左端为0.3104mm，能够达到要求，但为了使变形量更小，前轴要做阳极氧化处理，来提高其表面硬度。2.5节能车转向装配图与运动仿真当完成了转向系统的总成及各零部件的设计，再对个别受力比较大的零部件结合ansys进行校核，确保其强度和刚度达到一定的要求。最终通过Catia完成了设计和装配，转向装配图如图2-17所示。图2-17转向系统装配图在完成转向系统的装配后就可以进行运动仿真分析了，在Catia的运动仿真模块中，对每个零件施加约束，之后对转向轴施加一定的力矩，就可以模拟真实的转向过程。在运动中，我们能清楚地看到转向机构的运动过程，同时也可以看见各零部件的实际运动状态，这样就可以发现各零部件在运动中是否存在干涉，以此来做进一步的优化设计。转向装置运动模拟见图2-18图2-18转向系统运动仿真经过运动仿真发现转向系统的各个零部件之间没有干涉，能够达到转向设计的要求，至此完成了转向系统的三维建模及运动仿真分析。并验证了各项参数，完成了转向系统的设计。3节能车轮胎的选择如果有人问你一辆赛车最重要的部件是什么，你可能会说发动机、悬架、转向。但是我认为一辆赛车最重要的是轮胎。因为轮胎是赛车与地面直接接触的地点，同时赛车的动力性能不只受驱动力的影响，还受到轮胎与地面附着条件的限制。在徐志生汽车理论第五版中提到：式中为地面作用在驱动轮上的切向反作用力；为地面对驱动轮的法向反作用力；为驱动轮的附着率；为地面附着系数。可见驱动轮的附着率是表明汽车附着性能的一个重要指标，是汽车在驱动轮在不打滑工况下充分发挥驱动力作用所需求的最低地面附着系数。在赛场上地面附着系数是一定得，赛车的驱动力能够发挥多大就要看你的轮胎的选择了。如果你的轮胎附着率好，你就能更大的发挥发动机的动力。在节能赛车上的轮胎选择也要考虑这点，节能赛车的轮胎有以下几种选择。1.日本进口的节能车20*1.75的专用轮胎，价格在1000元左右。这种轮胎和专用赛车轮胎的材质差不多，都是热熔胶轮胎。在赛车比赛的过程中可以提供足够的驱动力，但是就是价钱有点贵，见图3-1.图3-1节能车专用胎2.采用20*1.75或20*1.125英寸的自行车专用胎。自行车专用胎的选择就多了，有很多个品牌，个人觉得松下、世文、米其林的轮胎不错。我们去年就用的是松下Panaracer minits Lite PT 451外胎 20*1-1/8 的轮胎（见图3-2），每条胎的价格在150元左右，也不是很贵。除此之外也有的学校用12英寸的自行车轮胎（见图3-3），小得轮胎能够提供转弯过程中更好的稳定性和适当的减小了空气阻力。图3-2 20英寸轮胎图3-3 12英寸轮胎3.在2016年，第十届Honda中国节能竞技大赛中。中国同济大学使用了一种新型轮胎，这种轮胎是从泰国进口的，轮胎尺寸为20*2.5英寸，横截面宽度比一般的比赛轮胎宽了将近一倍，见下图：图3-4进口泰国轮胎综合上述几种轮胎方案，我最终选择了20英寸的自行车专用胎。为了节能，我前面选择20*1.25英寸的，后面用20*1.75英寸的，同时三个轮胎的气压都达到了5个大气压。这样在减小滚动阻力的情况下，还能给后轮提供足够的驱动力。4节能车制动系统的设计制动系统就是强制性的降低汽车速度的一系列装置。汽车的制动系统一般有功能装置、控制装置、传动装置、和制动器4部分组成。节能车的制动系统比较简单，它是直接采用了自行车的自动系统。在这里刹车手把相当于控制装置，刹车线相当于传动装置，卡钳相当于制动器。大赛要求制动系统有两套，而且是相互独立的。一般情况下顺利完成比赛，几乎是不会用到制动系统，但是赛车必须要有最低的安全性能，制动系统要确保赛车在怠速和30斜坡上静止不动。由于各参赛队的整车重量和车轮的选择不同，对制动力的要求也不同，可选用自行车v刹、机械碟刹、油压碟刹、鼓刹的等几种形式。我最后选择了机械碟刹系统。因为碟刹系统有以下优点：1，刹车比较灵活，不容易受泥巴污染2，碟刹耐高温，热衰减小3，结构简单，价格一般。4，一般不用保养4.1制动系统的布置方案的确定按照大赛的要求需要设计两套独立的制动系统，也就是需要两个制动器分别制动，工作时互不干扰，在赛场上碟刹制动系统有以下几种布置方式：1.制动器只安装在前轮，左右各一个，见下图4-1。这种方式结构相对而言比较紧凑，设计的时候容易发生干涉。同时如果比赛中左右制动力没有调到一样大的话，制动的时候容易跑偏。但是这种制动方式由于两个车轮提供制动力，当发生紧急的情况制动系统就能提供足够的制动力，避免危机。图4-1前轮制动2.两个制动器都布置在后轮，制动力完全由后轮制动见下图4-2。这种方式两个制动器都在后轮，布置的时候不需要太大的空间，相对而言比第一种简单，唯一的缺点就是只有后轮提供制动力，在急刹车的情况下，轮胎几乎是完全抱死，比较危险。图4-2后轮制动综合上述两种布置方式最后选择了第二种，因为节能赛车在比赛中几乎不会用到刹车，速度最快的时候也就60km/h左右，比赛中的速度一般是40km/h，后轮制动也能满足制动要求。4.2卡钳和制动盘的选择1.卡钳的选择节能车在比赛的过程中有一般的路程是在滑行中进行的，以此来减小燃油的消耗。所以绝不容许卡钳的刹车片与制动盘没有磨损。但是在设计中两个卡钳通过螺栓连接固定在同一个吊耳上，这个吊耳又是焊接在车架上的，焊接的时候容易变形，卡钳的原始位置就会发生变化，紧接着就会发生刹车片与制动盘的磨损。为了避免焊接后变形对卡钳位置的影响，我决定采用一种左右活塞都可以调节的卡钳，从而在出现焊接变形之后可以通过调节活塞来调节卡钳两片刹车片的间隙，这样就避免了刹车片与制动盘的磨损。卡钳见图4-3。图4-3卡钳2.制动盘的选择节能车不需要太大的制动力，制动盘仍选用自行车的。为了进一步的减重，选了一款镂空很多的制动盘，经测试强度和刚度都能满足要求。为了制动力矩大一点，选择了自行车外径180mm的制动盘，见下图4-4右。图4-4制动盘最终制动系统装配如下图4-5.图4-5制动系统装配图5节能车传动设计Honda中国节能竞技大赛传动系统主要有轴传动、链传动和同步带传动三种传动方式。轴传动由于使重心偏向了一侧，影响了赛车的稳定性，首先被舍弃。同时同步带传动可能出现打滑，不能保证平均的传动比，并且需要的张紧力大。所以最后选择了链传动，其传动效率高且传动比稳定，制造和安装精度较低，当中心距大时其传动结构简单。5.1传动比的计算5.1.1发动机参数表5-1发动机参数发动机参数发动机型号排量ml压缩比发动机净重kg经济转速r/min标定功率对应转速KW/(r/min)最大功率及对应转速KW/(r/min)最大扭矩及对应转速KW/(r/min)数据WH1152FMI124.89.0：124.035005000 5.9/7000 6.6/7500 9.68/4000 5.1.2链轮传动比的计算根据经验赛车在赛道上的最大速度一般为55km/h，由于发动机的变速箱直接拆掉了，由曲轴直接输出动力，所以赛车的传动比也就是大小链轮的传动比。经一号赛车测试后发现经济转速在4500r/min,在轮胎受载变形时取轮胎中心到地面的距离为0.23m，由此可以计算得到当车速在55km/h时的驱动轮转速和传动比为： （5-1） （5-2）设计的小链轮齿数齿（在5.2.1中），则由式5-2可得大链轮的齿数为： （5-3）对计算结果进行取整，得大链轮齿数为97，所以最终传动比为; （5-4）5.2链传动的计算参照机械设计手册对链传动的设计内容有：大小链轮齿数与三维模型、链条节距p、列数、中心距。5.2.1链轮齿数、节距和排数的确定在链轮齿数选择的过程中，小链轮齿数越少，传动系统的总体尺寸就越小，所以小链轮的尺寸尽可能的选择的小一点。但是也不能太小，太小的话，会导致运动的的不均匀性，而且载荷也会变大。同时为了使链条和链轮磨损均匀，常取链轮齿数为奇数。最后经过综合考虑，小链轮齿数取13，则大链轮为79.在节距和排数的选择过程中，为了响应节能车的节能效应，链条的选取应越轻却好，所以经过考虑选取节距为9.525的单排链，链条的参数见下表：表5-2链条的参数ISO链号节距Pmm滚子直d1mm内链接宽mm销轴直径mm内链板度mm抗拉载荷06B-19.5256.355.723.288.2610.85.2.3链传动的计算1.链轮尺寸的计算：有节距，齿数为13，由表5-1得，查取机械设计手册得计算公式见表5-3，带入相关公式计算得大小链轮的主要参数如表5-4。表5-3链传动主要计算公式名称符号计算公式分度圆直径d齿顶圆直径dadamindp(1)d1dmaxd1.25pd1齿根圆直径dfdfdd1齿高hahamin0.5(pd1)hamax0.625p0.5d1表5-4大小链轮参数参数小链轮大链轮分度圆d39.801d294.146齿数Z113Z297齿根圆df33.45df287.796齿顶圆d0max45.356d0max299.802d0min41.802d0min297.264齿高hamax3.4143hamax2.9067hamin1.6375hamin1.6375节距9.5252.中心距和小链轮包角的计算节能车传动系统的中心距与发动机和后轴的位置有直接的关系，所以经过装配后取中心距为A=425mm.由此计算得小链轮包角为：=145.7120 （5-5）5.3大小链轮的三维建模与有限元分析大链轮：1.大链轮的的三维建模如下图5-1：图5-1大链轮大链轮的有限元分析假如车手失误将油门和刹车同时拉紧，而且轮胎即将打滑，可以计算此时的力来施加到大链轮上，对其进行受力校核。此时地面最大制动力可由式5-6计算。 （5-6）式中，由于比赛在柏油路面进行，取为0.8，后轴轴荷比，见下式： （5-7）式中，G为整车装备质量计算得1100N，为后轴所占轴荷比，取0.55链轮所受最大扭矩T见公式5-8 （5-8）式中，f为载荷系数取1.5计算得扭矩T=172.425Nm。大链轮的包角约为216，计算可知大约有60个齿同时加入啮合，将扭矩加到受载的轮齿上分析。(1)安全系数观察下图可见大链轮最小安全系数为3.6785，比较安全。图5-2大链轮安全系数(2)应力图5-3大链轮应力由上图可见最大应力为136.7MPa，远小于许可值。(3)总变形量图5-4大链轮变形量由上图可见链轮的轮齿处变形量比较大，应对其轮齿进行阳极氧化处理，加强其表面硬度。小链轮：小链轮的三维建模如下图5-5：图5-5小链轮小链轮的有限元分析小链轮的扭矩见式5-4 （5-9）小链轮的包角约为145.7，有7个齿与链条齿合。施加扭矩后结果如下：(1)安全系数图5-6小链轮安全系数如上图得，最小安全系数为11.719，非常安全。(2)应力图5-7小链轮应力如上图得最大应力为71.294MPa，远小于许可值。(3)总变形量图5-8小链轮变形量如上图得变形量很小，完全能够达到实际要求。5.4牙嵌棘轮离合器的设计在比赛中节能赛车将近70的路程在滑行中运行，在滑行的过程中必须切断发动机的动力输出，由于发动机原有的变数箱和离合器都拆掉了，不能再通过控制发动机来切断动力。所以我们在后轴上设计了一个牙嵌棘轮离合器，通过控制牙嵌的分离与结合来控制动力的分离与接合。见下图离合器工作图： a加速结合 b滑行分离图5-9离合器工作图离合器爆炸图如图5-10花鼓轴承cheng承后轴固定件拨叉固定件左离合轴承回位弹簧后轴拨叉大链轮离合右端离合左端塔基花鼓花鼓轴 图5-10离合器爆炸图牙嵌棘轮离合器的设计是在自行车后花鼓的的基础上进行改造设计，我们利用花鼓原有的棘轮棘爪来带动后轮运动，并将花鼓的塔基切掉了一半，剩下的用于固定离合器的左端，离合器的右端与大链轮通过螺栓连接固定在一起。而离合器的结合与分离则通过拨叉来控制离合器的右端和大链轮在后轴上左右滑动来完成，再结合的过程中通过回位弹簧进行结合。6结论到现在我已经完成了毕业设计的主要内容，此次毕业设计中我对节能车的底盘系统进行了整体的设计。也就是对节能车的转向系统、制动系统、传动系统和轮胎的选型进行了依次的设计。通过此次设计我详细的了解了节能车底盘中各个系统的工作原理和设计加工的过程。我时我将理论和实践结合在了一起，在理论的基础上，通过实践完成了节能车底盘系统的设计。虽然毕业设计是一个忙碌和辛苦的过程，但是只要付出就会有回报，在毕业设计的过程中我对Catia、Wps、Autocad和Ansys等软件有了更深刻的了解，这将会使我在毕业后的工作中很快的进入状态。此次毕业设计不仅在机械设计上让我有很大的收获，而且我也深刻的体会到节能的重要性，节能应该是我们每一个人时时刻刻注意的。本田一直在全球倡导节能环保的意识，同时节能竞技大赛为我们提供了一个很好的平台，让我们可以造一辆自己的赛车，完成自己的赛车梦。如今大赛一升油的纪录为3779.638km/L，但是我相信这个记录在