毕业答辩-空气压缩动力汽车结构设计.ppt

,毕业答辩,Presentation,2013Jun.8th,压缩空气动力汽车结构设计,09机设答辩人：指导教师：,课题类型：科研类,研究现状及意义,使用工具及设计原理,设计过程介绍,前景,研究意义,国外研究现状,国内研究现状,及意义,状,现,研究,空气动力汽车,研究意义,面对日趋紧迫的能源和环境问题，人类开始了对新型能源的探索，压缩空气能作为一种纯绿色无污染的二次能源逐渐地受到了人们的重视。,空气动力汽车,国外研究现状,目前国际上进行空气动力汽车相关研究的主要有法国、美国以及澳大利亚三个国家。最为人熟知的是由法国MDI公司推出的一款名为AIRPod的汽车一罐300升、300个大气压的压缩空气可以支持汽车行驶300公里以上，最高时速达100公里/小时。,空气动力汽车,国内研究现状,我国在压缩空气动力研方面走在前列的是浙江大学流体传动及控制国家重点实验室，我国有关压缩空气动力研究的文献大都出自该实验室的研究人员。以下为摘录的部分论文：,压缩空气动力应用的发展现状及展望两级膨胀气动发动机建模及仿真研究压缩空气动力汽车加气站的设计压缩空气动力发动机工作过程建模及特性研究压缩空气动力汽车的可行性研究压缩空气动力汽车动力系统的设计,使用工具及设计原理,Triz创新理论,Solidworks,AutoCAD,设计原理,Solidworks,Solidworks是由SolidWorks公司研发的一款也是世界上第一款基于Windows开发的三维CAD系统。工具库、组件繁多。Solidworks的强大功能、易学易用性及技术革新是其三大主要特点,空气动力汽车,是由前苏联发明家阿奇舒勒创立的，它总结出了各种技术发展进化过程中所遵循的规律模式，以及解决各种技术矛盾和物理矛盾过程中的创新原理和法则，建立了一个由解决技术，实现创新开发的各种方法和算法所组成的综合理论体系，并综合了多学科领域的原理和法则，建立起了TRIZ创新理论体系。,Triz创新理论,空气动力汽车,AutoCAD二维设计软件作为当前工程中使用颇为广泛的平面设计软件，其操作的便捷性及稳定性都已得到广大在校师生的认可。,AutoCAD,空气动力汽车,储存在储气罐中的高压压缩空气经过压力调节器减压至工作压力，在通过热交换器吸收热量升温后，由配气系统控制并进入做功机进行能量转换，最后将压力能转换成机械能。,设计原理,空气动力汽车,发动机的结构形式分为基本的往复活塞式和气动马达式两种类型。目前国内外出现的空气压缩动力发动机均为往复活塞式,设计原理,空气动力汽车,气动马达与压缩空气动力发动机,气动马达是将压缩气体的压力能转换为机械能并产生旋转运动的气动执行元件，优点是：小体积高适应性，温升较小，转速可随负载的改变而改变，具有过载保护的功能，不易受外部环境的影响。缺点：输出功率较小，耗气量大，效率低下，噪音大，容易产生振动，影响传动精度。,设计原理,空气动力汽车,气动马达,本文设计中所使用的气动发动机与传统的内燃发动机相比少了压缩及燃烧两个过程，故其一个循环只由进气和排气两个过程组成。且多由传统的燃油发动机改造而成。,设计原理,空气动力汽车,压缩空气动力发动机,压缩空气动力虽然是纯绿色无污染的，但根据加州大学伯克利分校以及斯坦福大学一个研究小组的实验显示但是其能源效率还比不上传统的燃油汽车。但分析显示如果将压缩空气动力与电力结合起来，期可能会在未来的市场竞争中更具综合优势。,设计原理,空气动力汽车,关于气电混合动力的尝试,理,原,及,使用工具,绍,介,程,设计过,结构布局,车身,动力系统,计算,空气动力汽车,结构布局,空气动力汽车,车身,汽车底盘作为支撑、安装汽车发动机以及各组成部件的重要部分，其主要由传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统四部分组成。在此底盘采用尺寸为：长3550*宽1495。,底盘,空气动力汽车,车身,传动系统,空气动力汽车,车身,转向系统,转向系统部分采用了大量的连杆机构。低副是面接触，耐磨损；加上转动副和移动副的接触表面是圆柱面和平面，制造简便，易于获得较高的制造精度。,空气动力汽车,车身,行驶系统,轮毂与轮胎,空气动力汽车,动力系统,本文将一台4冲程汽油发动机改造为使用压缩空气工作的往复活塞式气动发动机。原发动机为直列4缸、4冲程、（8气门单顶置凸轮轴配气，气缸直径62mm)，活塞行程66mm)，总排量0.797，压缩比8.7：1，进气压力为1MPa,压缩空气动力发动机,空气动力汽车,动力系统,电动机选用了江苏全兴生产的Y132M-4型三相电动机，功率7.5KW，电流：15.4A，额定转速1440转，效率：87.0%，额定电压380V。,电动机,空气动力汽车,动力系统,动力分离装置左侧轴同齿轮机构中的太阳轮为一体结构，且轴与发动机相连接。左侧轴在转动时依次带动行星轮与齿圈转动并将转速传递至右侧轴，再由右侧轴通过链传动带动后轮转动。右侧轴同时连接电动机。,动力分离装置,空气动力汽车,动力系统,在此使用了一种ST/STC三次谐波发电机，一般是靠汽油机或者柴油机予以带动。型号STC-10，额定功率10KW，额定容量12.5KVA，额定电流18.1A，功率因数0.8，额定转速1500转每分。,发电机,空气动力汽车,动力系统,在此选用的罐体材料为16MnR钢，16MnR属于普通低碳合金钢，是锅炉以及压力容器的专用钢，强度较高、塑性和韧性良好，罐体容积为120升。,储气罐,空气动力汽车,动力系统,由于储气罐内空气压力约为30兆帕，故需使高压空气通过减压阀将其压力调节至工作压力1兆帕。该减压器为单级膜片式减压结构，其不锈钢膜片采用了压力传输，其输出压力稳定，响应灵敏度高。,减压阀,空气动力汽车,动力系统,空气过滤器是用于清除空气中的微粒杂质的装置，它主要由壳体以及过滤芯两部分构成。,空气滤清器,空气动力汽车,动力系统,为了及时的获知管道中气体流量，可使用流量计来测量管路中压缩空气的气体流量。,流量计,空气动力汽车,动力系统,蓄电池和燃料电池。为获得更优异的使用性能在此使用了蓄电池。通气管道同样使用16MnR钢,管道及车载蓄电池,空气动力汽车,原发动机为直列4缸、4冲程、（8气门单顶置凸轮轴配气，气缸直径62mm)，活塞行程66mm)，总排量0.797，压缩比8.7：1，进气压力为1MPa,计算,空气动力汽车,P2Ten/60=23.1415926551200/60输出功率P=7KW,计算,空气动力汽车,计算,m1空气动力汽车的质量m2人的质量P空气动力发动机的输出功率Te空气发动机通过飞轮对外输出的扭矩称为有效扭矩n空气发动机的转速f空气动力汽车所受到的路面的摩擦力F空气动力汽车的牵引力N空气动力汽车所受到的路面支持力空气动力发动机的摩擦系数,空气动力汽车,计算,在此=0.4，m1=450kg，m2=50kg，N=G，G=（m1+m2）g由公式可得：f=N=（m1+m2）g=0.4(450+50）9.8路面的摩擦力f=1960N由f=F得：牵引力为F=1960N空气动力汽车的行驶速度可由P=FV得出：V=3.57m/s=12.85km/h,空气动力汽车,计算,在计算空气动力汽车航程时用到了两个公式：,空气动力汽车,计算,公式中所用参数,空气动力汽车,计算,汽车运行在高速时行驶较短里程就会很快消耗掉压缩空气，故而该车适合以较低车速运行。由以上两式汽车在以10.32km/h行驶时，其续航里程接近86km，完全能够满足要求8小时以上的续航要求。,空气动力汽车,