轿车化三轮摩托车的设计.doc

重庆工学院毕业论文 目录目 录摘 要IAbstractII1 绪 论11.1 本课题国内外的研究现状分析11.2 设计理念32 摩托车总体设计52.1 总体选型设计52.1.1 车架的选型设计52.1.2 传动系选型设计62.1.3 制动系设计92.1.4摩托车车轮轮胎选型设计102.2 摩托车总体参数设计122.2.1 摩托车主要尺寸设计122.2.2 摩托车的质量参数142.2.3 摩托车发动机选型参数152.3 总体性能计算172.3.1 摩托车动力性计算172.3.2 燃油经济性计算262.3.3 通过性计算282.4 本章小节293 人机校核303.1人机工程概述303.2 人机能力比较303.3 人体结构尺寸数据323.4 人体运动生理333.5 人机校核374 总结39致 谢40参考文献41重庆工学院毕业论文 摘要摘 要本文通过对轿车化三轮摩托车的总体设计，进一步了解摩托车设计全过程。主要介绍了摩托车的整车形式、排量、布置形式等，对车架、传动系、制动系、行驶系、发动机的选型设计以及摩托车的总体尺寸设计和总体性能计算。最后还进行了人机校核。在提出问题解决问题的过程中，运用四年的所学最终完成了轿车化三轮摩托车的总体设计。关键词：摩托车，总体设计，驱动力，阻力，动力性- II -重庆工学院毕业论文 AbstractAbstractThis text passes the total design of the three-wheeled motorcycle, the further understanding the whole process of the motorcycle design. It mainly introduces the whole car form of the motorcycle, swept volume, arrangement form. Design the frame, transmission, brake assembly, running gear, engine .And designs the total size .Calculations the total function. At the end it carries on computer degree.Problem-solving questions in the course of the four-year study completed by the end of the three-wheeled motorcycle design.Key word: motorcycle; design; the driving force; resistance; Sexual drive重庆工学院毕业论文 1 绪论1 绪 论1.1.摩托车在国内外的形势18世纪70年代到80年代，欧洲兴起了产业革命，摩托车就是在这股洪流中诞生的。1876年。德国人奥托发明了汽油机，其为摩托车的发展提供了动力之源。1885年戴姆勒把经过改进的汽油机装在摩托车上，便制成了世界上第一辆用汽油机驱动的摩托车。后来各种形式的二轮和三轮摩托车在欧美相继被研制出来。在两次世界大战中得到迅速发展。据统计：目前世界摩托车年总产量已经超过2000万辆，摩托车保有量在6000万辆以上，车型达到2000多种。 我国摩托车工业从50年代初第一辆“井冈山”牌摩托车诞生以来，经历了曲折的过程。1958年至1980年我国的摩托车工业发展缓慢，1978年全国摩托车产量只有1.2万辆。我国的摩托车工业发展是快速和迅猛的，产量从1980年的5万辆到从猛增至1990年的113万辆。我国摩托车行业经过近20的发展现。现在成为具有较强经济实力和开发能力的产业。摩托车作为人们从事各项社会活动的重要交通工具，已经为越来越广泛的为人们所使用，随着国民经济的发展和人们生活水平的提高，人们的出行频率增多。活动范围也不断的扩大，对摩托车的快速性和机动性和可靠性也就越来越高。人们已经不再满足于代步和拉货的要求，而更着重于休闲、舒适且经济、低污染、无污染的车型。轿车化三轮摩托车就是其中的一个为大多数消费者认可的车型。 轿车化三轮摩托车简称三轮摩托轿车。是以摩托车发动机为动力设备按照轿车的设计模式来设计生产的一种新型的“轿车产品。三轮摩托轿车与轿车和微型车相比具有以下优点：（1）: 整车价格较低，为广大的想买车又不具备购买轿车能力的阶层所青睐，这其中包括广大的工薪阶层和毕业的大学生以及“摩的“出 租者，填补了市场的空白，满足了广大轿车爱好者拥有轿车的愿望。（2）: 操作便利，采用方向盘技术和推拉锁挂档技术，使操作更趋于轿车可强其舒适度。消除长途驾驶的疲劳感。（3）: 一般家庭妇女即可驾驶，扩大了其使用人群范围。可以满足不同人群的需要。可以安装自动离合，另外还可以选择无级变速发动机。（4）: 办理驾驶执照手续简单，挂摩托车牌照。这样节约了大家的时间。（5）: 日常保养维修方便，一般摩托车维修工即可维修。（6）: 各种费用低，（包括耗油低、养护低、维修用低）。市场油价对其冲击小让消费者买得起，并且用得起。（7）: 制作过程快。1.三轮摩托轿车在国内的形势： 1：目前市场绝大多数省份仍处于空白状态，据调查全国二十多个省份呈现出了强劲的购买欲。由于三轮摩托轿车的以上优点，在东北、西北的市场上该类产品供不应求。 2：目前三轮摩托车在中国的摩托车市场上尤其是广大农村市场中占据不可替代的地位，是摩托车行业中一个强有力的支撑点，是近几年摩托车企业占据市 场的“法宝”。全封闭三轮摩托车是中国摩托车业的又一次“新革命”，它将使摩托车企业重新洗牌。 3：中、小城市中，“摩的”在出租车行业中占重要地位，但这些“摩的”大都是由货式三轮改装而成，既不美观，安全性又差。各地地方政府近年来为了搞好 市容市貌，正在逐渐淘汰由货式三轮改装而成的“杂牌”摩的，统一使三轮摩托轿车，山东的威海、青岛等已经开始使用三轮摩托轿车，很快这股潮流将风靡全国。 4：国内大多数摩托车公司现在没有涉及轿车化三轮摩托车这个领域。仅有北汽福田和日照顺达和少数企业在开发。并且其技术还不成熟。存在很多不足。例如：内置空间较小，双退不能完全伸开，身高稍高的乘客头会碰到车顶棚，对外视线也不是很理想。市场急需一种克服了这些缺点的产品，来适应对生活质量要求越来越高的人们。满足消费者的需要。2. 三轮摩托轿车在国外的形势： 由于发达国家的的机械工程行业已经十分成熟，尤其是汽车行业已经达到了相当高的层次，技术水平已经十分领先，管理水平也十分完善，国外的三轮摩托轿车起步比较早，所以他们的三轮摩托轿车技术也很成功，例如：宝马C型摩托、奔驰公司的F300生命喷气机（LifeJet）概念车。欧洲Carver one公司日前透露将在日内瓦车展上展出他们最新的一款三轮汽车。这是他们在多年研制与改进之后最终的量产版车型。据介绍，这款车型融合了四轮汽车与二轮摩托的诸多优势，敏捷灵活是其最大的特色。它搭载了0.67升4缸涡轮发动机，最大功率68马力，从静止到百公里加速成仅需8.2秒，最高速度能达到185公里/小时，平均百公里油耗是6升。开着它可以在世界的任何一个角落纵横，在拥挤的城市可以灵活地回旋、转弯、躲避和穿插；而在弯曲的乡间道路也能随意驾驶，过弯性能尤为突出，有“路上滑翔机”之美誉. 但是，三轮摩托车还存在很多不足。在转弯状态时，无法保持稳定。大家知道，坐在3轮摩托里急转弯时，由于离心力的作用，感觉到往外甩，和坐在4轮汽车感觉一样。3轮摩托不如4轮汽车重心稳，很容易翻车，安全隐患极大。 现在有的公司提出了一些解决这些问题的办法： 1：摩托车驾驶室采用钢管做支撑龙骨，与车架相连，形成整体车身。 2：加宽摩托车车体，根据人机工程学原理，车体应该比人肩略宽，驾驶室为硬顶棚。 3：摩托车的挡风玻璃前移、加高与顶棚相连。上述方法有以下优点：一：保证骑手安全、增加舒适性。一体化车身可以有效防止路面、路边的障碍从正面侧面撞伤车手。在我国道路养护水平不是很高的情况下，这种设施对车手的安全是个有力的保障。再说，头盔并不能有效的保护车手（广东的惨烈车祸就是证明），何况带着头盔很憋闷、视野不开阔，令人难以忍受、容易造成车手疲惫，这都是安全隐患，半封闭驾驶舱就可以弥补这些不足。而且即使发生意外，带半封闭驾驶舱也比没驾驶舱的摩托车安全。如果再安装安全气囊，就更保险了。 二：简化骑乘用具、保持车手衣装整洁。现在，车手驾车须佩戴头盔、护膝、杂物箱等等。即使这样，也经常衣冠不整、灰吞土脸。冬天，车手们身着笨重的皮衣裤和护膝，以防止膝关节冻伤，这些东西存放极其不方便。而半封闭驾驶舱可以阻止风沙吹袭，车手们可以不戴这些用具，仍能舒适的驾驶。这给车手尤其是爱美的女性车手带去极大便利。1.2 设计理念安全、节能、环保和可持续发展是本世纪的主旋律 ,也是摩托车产品生存、发展的必由之路。随着越来越严格的各种法规的出台 ,将会加速摩托车优胜劣汰的步伐。各种新的宏观管理措施也将改写摩托车的市场格局。面对巨大的市场和白热化的竞争 ,我国摩托车行业只有迅速聚合出几家具有国际竞争力的产业集团 ,大幅度提高产品的科技含量 ,才能不断适应各国法规和用户日益增长的要求;只有紧紧把握摩托车多样化、智能化的发展趋势 ,借助高新技术的推动 ,广泛参与国际竞争 ,才能实现从摩托车大国向摩托车强国的转变。摩托车是当今社会经济发展中一种必不可少的交通工具，即使在发达的澳、美、德、意、日等国家，除了汽车之外，其占有相当比例和重要的地位，尤其在世界上一些发展中国家，更是不可缺少，它的方便、快捷、经济、实用等特点又是汽车所不能替代，因此说，它是一个独立的载体，我们应该客观的认识到它的存在性与独立性。然而汽车虽然安全、舒适和实用，但由于它庞大的体积却显得灵活性差、占地面积多，停车难、行车难，常常因此而陷入重围之中，难免有塞车之苦，摩托车尽管灵活、方便，却由于安全性令人担忧，再加上功能简单，便显得难尽人意。那么，有没有一种既有汽车的安全舒适、功能齐全，又有摩托车方便、快捷、经济、实用的综合类车型？轿车化三轮摩托车的出现便为我们诠释了新的注解。故此要想鱼与熊掌兼得就必须扬长避短，融会贯通，从而诞生出一个新的车种。这便是轿车化三轮摩托车。它的用途广泛，更加实用，安全、经济、环保，可以肯定，在未来的城市交通中可发挥其绝对优势，为未来的交通工具增添内的内容和想象空间。从设计要求出发，设计应遵循实用、经济、美观的原则如表1-1- 43 -重庆工学院毕业论文 2 摩托车总体设计2 摩托车总体设计2.1 总体选型设计2.1.2 车架的选型设计车架是摩托车的骨架，它将发动机、传动装置、摇架、制动系、转向装置、车轮等总成有机地连接起来，构成一个整体。车架除了承受静载荷外，还要承受行驶时产生的动载荷、冲击载荷。车架的结构必须满足整车结构的要求，受到整车结构的限制。因此，确定摩托车车架结构时，应从以下几个方面进行考虑：车架的结构布置应符合人机工程学的要求，使整车骑行舒适；车架的结构必须具备足够的强度，使其主要零部件在正常受力的情况下不受破坏，同时还要考虑到能够适应各种不同类型的道路情况；车架的结构必须具备足够的刚度，使车辆运行中不易产生变形。刚度过大，会影响乘坐舒适性，过低，操纵稳定性降低；车架的质量要轻，在满足强度和刚度的情况下，车架越轻越好；车架的结构型式，工艺性好，生产成本低；车架的结构应紧凑、合理；车架的结构府便于整车的维护。目前摩托车用车架的典型结构是采用成形管件和冲压件组合焊接而成的框架结构。这样，既能满足对强度和刚度的要求，又能满足结构紧凑、低成本的要求。选择普通三轮摩托车车架为原型，基于该车架基础上进行改造，所以车架选用组合车架。但通风条件差，发动机需要采用水冷发动机。2.1.3 传动系选型设计摩托车传动系统的基本功用是将发动机发出的动力经减速增扭后传给驱动车轮。从而降低后轮的转速，增加后轮的驱动力。摩托车传动系主要由离合器和一次传动机构、变速器、二次传动等。1） 离合器理想的离合器传动系统是充分发挥发动机特性的基本保证。根据它们之间基本原理粗略地分为两大类加以说明。第一类是常啮合齿变速传动方式，常啮齿变速传动方式是目前各种摩托车的主体结构。其中离合器系统，有个别较小派量的设置于一次减速的初级齿轮部位。对离合器而言，多数采用手操控制方式。该传动方式可靠性耐久性好，对各类发动机适应性强，相应的片式离合器扭矩大，适应范围宽，广泛用于各类型摩托车。第二类是自动离合器无级皮带传动方式，此传动系统普遍用于组合摇臂型式的摩托车，即发动机与后臂为整体结构。目前最为流行的踏板三轮摩托车和部分轻便三轮摩托车均属于这类结构。它的最大优点是传动平稳、噪声小、变速比大（3）、操作简便。本次设计的轿车化三轮摩托车其基本形体是普通三轮摩托车选择的是自动离合器皮带传动方式。自动离合器都是根据发动机的转速高低来自动控制离合器的集合与分离，使得乘骑摩托车更为简单，但自动离合器在发动机转速处于怠速与离合器完全传递转距的转速之间时，处于半结合状态，功率损失大，易磨损，转动效率低。自动离合器有3种主要形式，自动离心湿式多片离合器、自动离心蹄块式离合器和自动换档离心蹄块式离合器。特点如下2-1表：本次设计选择的是自动离心蹄块式离合器（图2-2）。自动离心蹄块式离合器特性如图2-3所示。该特性曲线应与发动机的外特性曲线相匹配。自动离心蹄块式离合器的性能参数主要有：初始接含转速n7”，、整车起步转速na、完全接合转速n6和最大传递转距Mmax，它们将直接影响发动机的动力输出和整车在怠速、起步、爬坡、行驶等工况下的性能：初始接合转速n2应高于发动机的怠速转速nt这样可保证在怠速状态下离合器能彻底分离。整车起步转速na高些有利于起步特性，但过大则离合器滑磨增大、耐久性变差。完全接合转速n6以下为离合器的滑磨传动区。此时离合器的传动效率低、离心蹄块磨损快，故应使滑磨区的特性曲线陡一些。完全投合转速n6应小于发动机最大转矩时的转速n4和最大功率时的转速n5，高于整车起步转速na。n3过高离合器磨损加重，温度升高快、寿命短，反之则整车起步加速、爬坡困难。离合器最大传递转矩Mmax应能保证完全传递发动机的转矩，并有适当的储备系数，也能在摩托车负荷突然增大时打滑起过载保护作用，从Mmax，Tmax一般取储备系数1.22.0，7”，Tmax为发动机最大转矩。2） 一次传动机构摩托车发动机为高速、小型发动机，为使驱动轮有合适的转速和转矩，须在离合器(前置式离合器)与变速器之间或在曲轴与离合器(后置式离合器)之间布置一次传动机构进行减速。一次传动机构有链传动和齿轮传动两种方式。(1)链传动，链传动噪声小、轴距布置自由，但摩擦阻力大、易松弛而影响减速比；(2)齿轮传动，齿轮传动传递转距大，使用寿命长，制造工艺成熟、成本低，但噪声大。3）变速器变通器的功用主要是通过改变传动比，改变传递到驱动轴上的转速和转短，以适应不同的道路状况的行驶，充分发挥发动机的动力性、经济性，同时在起动、怠速时使发动机处于零负荷状态。摩托车的变速器可分为有级变速器、无级变速器。此次的设计选择的是无级变速器。无级变速器结构简单、操纵方便是坐式车变速器的主要型式。无级变速器主要包括主动皮带轮、齿形带和从动皮带轮，如图2-4：4）二次传动机构二次传动装置的主要作用是将发动机传给离合器、变速器的动力，再传给后轮而驱动摩托车行驶。选取V带二次传动，在前后设置的金属制成的两斜面状带轮之间，将V带楔入其中，采用自动离心式变速器。因此前后带轮的作用直径可以随着发动机的转速而变化，从而自动改变摩托车的行驶速度，其传动比的变化是无级的，这种传动方式结构简单，又能获得无级变速，且转速稳定。如图2-52.1.4 制动系设计制动性能是摩托车行驶安全性的重要指标。摩托车制动性能的好坏直接关系到摩托车行驶的安全性同时也直接影响到摩托车动力性的充分发挥。摩托车的动力性愈好，对其制动性能则要求愈高。摩托车制动系统的选用主要应根据摩托车结构形式、车辆质量、最高车速及车辆用途综合考虑。一般车速不高、主要用于代步丁具的车辆选用前后鼓式制动器如车速较高、质量较大的摩托车则选用前盘后鼓式布置，对于高速，且有特殊用途(如公安部门)的摩托车则可考虑采用前后盘式制动器，而对于像赛车这样以竞技为目的的车辆则应考虑前轮两个盘式、后轮一个盘式制动器的布置方案，对特种用途车辆还可考虑采用前、后轮联动的制动器，或安装防抱死系统(ABS)。如图2-6是盘式制动器和鼓式制动器的热衰退比较曲线。按发动机排量确定制动器，可以分为3类：排量小于125mI的摩托午车前后轮都采用机械鼓式制动器，125-250mL排量之间的摩托车，一般前轮采用液压机械式制动器，后轮采用鼓式制动器，排量大于250ml的 中、重型摩托车，般前后轮都采用液压盘式制动器。排量越大，前轮采用双盘式制动器的比例越大，以保证高速、重载下的可靠性和安全性。按摩托车的最高设计车速选择制动系统，可分为4类：最高车速小于80km/h的、一船前后轮都采用机械鼓式制动器，最高车速在80l 20km/h之间的，前轮采用液压单盘式制动器，后轮采用机械鼓式制动器,最高车速在120-180km/h之间的，前轮采用单盘液压制动器或双盘液压制动器后轮采用单盘液限制动器或机械操纵鼓式制动器，最高车速大于180km/h的车型，前后轮均采用双盘液压制动器。本次设计的轿车化三轮摩托车选取的是前盘后鼓式制动器。如图2-7所示为鼓式制动器和盘式制动器的外型图。2.1.5 摩托车车轮轮胎选型设计车轮是摩托车的行走部分，前轮是方向轮，后轮是驱动轮。车轮由轮胎、轮辋、轮毂、辐条(或辐板)、轴承、油封、制动器等组成，前轮还有速度计传动装置，后轮还有动力传递装置。车轮的功用主要是支承车重，保证与路而有良好的附着作用，传递驱动力和制动力，确定摩托车的行驶方向，与悬架装置一起吸收与缓和路面的冲击和振动。轮胎安装在轮辋上，直接与路面接触。它的作用是：与摩托车悬架共同缓和摩托车行驶时所受到的冲击，并协助衰减振动，以保证摩托车有良好的乘骑舒适性和行驶平顺性；保证车轮与路面有良好的附着性，以提高摩托车的牵引性、制动性和通过性；承受摩托车的重力。因此，摩托车轮胎必须具有适宜的弹性和承受裁荷的能力，同时在其与路面直接接触的胎而部分，应该具有增加附着作用的花纹。车轮轮胎的选型：摩托车轮胎的分类方法很多，按胎体结构分为实心轮胎和充气轮胎。实心轮胎的缓冲性由橡胶层的弹性决定，充气轮胎的缓冲性能取决于胎体内压缩空气的弹性，而仅有8%10%取决于胎壁的弹性，现代摩托车绝大多数采用充气轮胎。充气轮胎按照胎体中帘线的排列方式不同又可以分为普通斜交胎、子午线胎和带束斜交胎如图2-8根据资料选定轮胎是子午线轮胎型号为：前轮：3.5-10；后轮：4-10。2.2 摩托车总体参数设计2.2.1 摩托车主要尺寸设计摩托车总体设计，不是简单的形体控制和零部件的区域划分。合理的结构尺寸参数是合理的结构和良好性能的基本保证。因此，确定摩托车总体尺寸参数是实施总体设计的第一步，也是极为重要的一步。摩托车沿纵向有总长、轴距，前伸距、前悬、后悬、坐垫的有效面积长、坐垫迁延到方向把工作中心距离；沿宽度方向有总宽、方向把工作中心宽、前后转向灯光源中心宽、乘员搁脚外缘宽；最小离地沿高度方向有总高、后视镜中心离地高、最小离地间隙、乘员坐垫上表面离地高等。主要角度有前伸角、倾斜角、接近角、离地角、通过角等。 长度方向尺寸 轴距：轴距直接影响摩托车的长度、质量、使用性能和受力情况。轴距小其总长度就小，整车质量下降，最小回转半径和纵向通过半径就相应减小，整车刚性好，有利于轴荷分配；轴距长有利于总体布置时零部件的安排。在能满足各方面条件的情况下，轴距以尽量短好。前悬长、后悬长：一般前悬长等于前轮半径；后悬长为后轮中心到后挡泥板末端的距离。通常=（1.41.6）总长 （1）坐垫的有效面积长L6：对于各种用途的摩托车的坐垫有效面积长度有很大的变化。一般来说只能乘坐一人的轻便型摩托车=350520mm；乘坐两人的通用型摩托车=550750mm。 宽度方向尺寸总宽：摩托车最大宽度通常是指摩托车的最大横向尺寸。对于部分轻型摩托车来说=590700mm，通用型摩托车来说=650750 mm。由于本车属于后排两人坐，所以摩托车最大宽度我们取1200mm. 高度方向尺寸 摩托车最大高度：在没有前挡风导流罩时，摩托车最大高度 是指从方向把中心车辆顶端与地面间的距离，通常。在有前挡风导流罩时，高度H是指从挡风罩的顶部到地面间的距离，一般其高度H控制在1240mm以下。但本次设计的是轿车化三轮摩托车，其高度达到了1400mm。最小离地间隙H1：最小离地间隙H1是指摩托车直立时，在车架、发动机及附件、传动系等部件中，其中任一零件与地面在高度方向的最小距离。一般。坐垫上表面离地高度H0：坐垫高度应保证乘员下肢位置舒适，应在制动或停车时，车身只需倾斜，乘员一侧脚即可与地接触，以保证安全。坐垫过高，迎风阻力增加，影响最高车速。对于坐式摩托车：。本设计中取为700mm。前转向灯的高度一般与坐垫上表面离地高大体相同或略高，；后转向灯的高度一般比低，以便于布置， 主要角度 前伸角：前伸角是指方向柱轴线与垂直方向间的夹角。前伸距L3为方向柱轴线与地面交点至前轮与地面接触点间的距离。在此次设计中，确定S时是通过宽度方向的尺寸来大致确定的S=50mm，前伸角的取值范围在23到27之间，前伸角一般在23到30所以取值为28比较符合。在总体布置中，前伸角要明确的标注。它不但是车架设计的重要参数，更是操纵稳定性和行驶稳定性及行驶震动特性的敏感参数。当S确定后，前伸角增加，前伸距随之加大，可以提高高速稳定性；前伸距减小，可以增加低速时的 转向灵活性。一般在6090mm，取90mm.=- (m) （2）276(mm)经过计算， =276mm。2.2.2 摩托车的质量参数1）摩托车的整车整备质量：空车质量为空车干质量加上油料（油箱注油量应大于油箱容量的90%）及附件（工具包、载货架等）的质量。 （4）式中：空车质量，应包括蓄电池、液压油、冷却液、润滑油的质量；、油料及附件质量。2）摩托车的最大总质量：按该车型规定的运行功能所确定的总质量。必须考虑到特定的运行情况、材料强度与刚度、轮胎的承载能力等诸因素的影响。摩托车最大总质量M=+65n+a*n式中：摩托车整车整备质量； n 包括驾驶员在内的载客数；（乘员和驾驶员每人质量按65kg）; a 为行李系数；在此次设计过程中，由于本车型整车整备质量在150kg到200kg之间则取为150kg，载客数为n=3，行李系数a=5M=150+3*65+3*5=360kg3）摩托车的质心估计整车的重心关系到车架以及前后制动器的设计，所以在设计时要对车体的重心位置进行计算。在设计前、后悬挂及轮系时必须知道前后轮轴的轴荷分配。在总布置图上已确定了个零部件的位置，即可进行重心估算。凡有实物的零部件可藉实物求取准确的质量和重心，未知件可按几何形状进行估算。以图上前轮接地处为坐标原点，分别量出各部件重心的位置，得数组（、，、，、）。 质心：长宽高（1030，600，500）2.2.3 摩托车发动机选型参数车型确定后，发动机排量大致框定。由于发动机的选型对总体设计影响很大，所以在设计中要及早进行发动机的选型。二行程发电机结构简单、制造容易、工作可靠、维修方便。单位容积或单位质量的比功率大。在摩托车上，特别是轻型车上获得广泛应用。其不足之处是耗油大，排放偏高难以控制。四行程发电机常采用顶置凸轮轴和顶置气门来控制进排气，其性能优异，耗油量低，可较大幅度地降低排放，转速可选择的很高，适宜于高车速摩托车适用。所以在排量50ml以上摩托车上获得广泛的选用。此车选用了四行程发动机。单缸机或多缸机的选择：单缸机结构简单，易于整车布置，制造成本低，便于维护，背风阻力小。通常在250ml以下的摩托车上大都采用单缸机。400ml以上的摩托车采用单缸机会遇到许多布置上的困难，质量和尺寸过大难以安排。多缸机在摩托车上用的较多的是V2、并立2缸机和直列4缸机。德国BMW公司采用水平对置双缸机也别有特色。多缸机一般排量在250ml以上，尺寸紧凑，功率大，大多用于竞赛车或体育、旅游、娱乐用车，虽然发动机制造成本高，由于性能好还是受到用户欢迎。本车排量为125ml，所以宜采用单缸发动机，以降低成本。发动机冷却方式的选择：摩托车发动机冷却的传统方式是风冷，利用摩托车运动中的相对空气流动冷却发动机。随着发动机升功率的提高，风冷已不能带走所必需的散热量，循环水方式相应而生，并逐步在大缸径单缸、多缸等功率高的发动机上得到应用。这样在50ml以下的摩托车上以风冷发动机为主流，125ml以上的摩托车上以水冷发动机占优势。在越野摩托车上，由于道路上的污泥经常溅到发动机上，若采用风冷则其效果会严重恶化，所以应尽量采用水冷式发动机。也有采用油冷却方式的，用油作冷却介质其油温高出水的沸点很多，不会有冷却液开锅的现象，且与机油统一没有防止油水互渗的现象。本车是150ml排量的摩托车车其所以采用风冷发动机。通过以上的资料本次设计的摩托车发动机选用我国批量生产的150ml四行程发动机。参数如下：产品编号：型号：规格：主要技术参数型式： 单缸、水冷、四冲程缸径行程： 52.4mm57.8mm总排量： 150ml压缩比： 10.3:1最大功率/相应转速： 9.02kw/8000r/min标定功率/相应转速： 8.0kw/8000r/min最大扭矩/相应转速： 8.5.0N.m/6500r/min最低空载稳定转速（怠速）： 1600100r/min最低燃油消耗： 354g/kw.h怠速法测排气污染物极限值： CO4.5%,HC1200ppm点火方式： CDI火花塞型号： A7TC,C7HSA(NGK)气门间隙： 0.04-0.07离合器型式： CVT燃油牌号： RQ-90以上润滑油牌号： 15W/40-SE四冲程汽油机机油化油器型式： 平吸等真空变速器型式： 无级变速启动方式： 电启动净质量： 26.5kg 2.3 总体性能计算2.3.1 摩托车动力性计算摩托车的性能指标主要包括有动力性、经济性、通过性、制动性、安全性、可靠性等，其中摩托车的动力性是各项指标中最基本的最重要的性能指标。评定摩托车的动力性指标，主要有最高车速（Km/h）、加速性能和最大爬坡度。摩托车的动力性主要包括下述三项：1）最高车速：无风条件下，摩托车在水平良好的路面上所能达到的最大车速即为摩托车的最高车速。2）加速性能：加速性能指标又分为起步加速性能和超越加速性能两种。我国采用0-200m起步距离的加速时间来表示摩托车的起步加速性能。表示方法有距离-时间、时间-速度、加速度-时间三种。3）爬坡性能：摩托车在额定负荷和良好路面条件下以最低档所能达到的最大爬坡度。上述三个指标是有机联系的，其中最高车速和爬坡性能反映了摩托车极限能力，而加速性能则是摩托车动力性能的综合反映。 驱动力 1）驱动力摩托车发动机产生的转矩，经传动系传至驱动轮上。此时作用于驱动轮上的转矩产生对地面的圆周力，地面对驱动轮的反作用力即是驱动摩托车的外力为摩托车的驱动力。如图2-9，其计算公式为：=10.58*0.92/0.3*= 32.4*式中：发动机转矩；=10.58变速器的传动比；，初级，末级传动比；=0.92传动系的机械效率；=0.3m车轮半径。发动机转速与摩托车行驶速度之间的关系为： （6）式中：为摩托车行驶速度（km/h）；n为发动机转速（/min）；为车轮半径（m）。2）车轮半径车轮处于无载状态的半径，称为自由半径，用r表示。车轮处于静载荷下，车轮中心到车轮与地面接触面的距离为静力半径，用表示，其估算公式：（m） （7）式中：d轮辋直径，m R轮胎断而宽度，m 轮胎径向变形系数，一般取0.150.17 车轮滚动时，可以用实验测得其滚动半径，用表示，其值为： （m） （8）式中：车轮滚动半径，m； N车轮转动的圈数； S车轮转动n圈时所滚过的距离，m。 三者的关系为： r有时也可以表示为：。 3）传动效率发动机发出的功率传至驱动轮过程中，有一定的损失，通常用传动效率来表示，其值为： （9）式中：变速传动系统总传动效率； 发动机输出功率，KW； 变速传动系中损失功率，KW； 可由专门的实验台测出，表2-2示出了几种常用传动件的传动效率 由于是滚子链所以我们取=0.9 行驶阻力计算 摩托车在水平道路上等速时，必须克服来自地面的滚动摩擦阻力和来自空气的空气阻力。当摩托车在坡道上上坡行驶时，还必须克服重力沿坡道的分力，称为坡度阻力。摩托车加速行驶时还需要克服加速阻力。因此，摩托车行驶的总阻力计算公式为： （10）式中：滚动摩擦阻力； 空气阻力； 坡度阻力； 加速阻力； 上述阻力中，滚动阻力和空气阻力是在任何行驶条件下都存在的。1） 滚动阻力计算：摩托车的车轮滚动时，受到的来自于路面与轮胎接触面之间的各种行驶阻力称为摩托车的滚动阻力。 （1）从动轮的滚动阻力从动轮在硬路面上滚动时，受力如图2-10所示。轮胎与路面的接触处，其轴心前的胎面受挤压，轴心后的胎面则逐步放松复原，形成了前后地面法向力分布不均匀。则反作用力的合力向前倔移一距离。由此产生滚动阻力矩。随弹性滞后的增加而增大。合力与车轮的法向载荷G2大小相等，方向相反。当从动轮等速运动时，由平衡条件可得： （11）式中：从动轮滚动阻力，N； 从动轮滚动阻力系数； 从动轮法向载荷，N。（2）驱动轮的滚动阻力：驱动轮在硬路面上做匀速滚动时受力情况如图2-11所示，驱动轮滚动时，轮胎与地面接触处也形成一法向反力和一滚动阻力矩，但驱动轮由于受驱动力矩的作用，克服阻力矩后，引起路面给轮胎作用一切向反力，由平衡计算的： （12）式中：驱动轮滚动阻力，N； 驱动轮法向载荷，N； 驱动轮滚动阻力系数。（3）整车滚动阻力：整车的滚动阻力是各车轮的滚动阻力之和，其值为： （13） 在分析摩托车的行驶阻力时，常将、近似看成相等或取平均值，则有： （N） （14）式中：整车滚动阻力，N； 摩托车整车重力（含驾驶员），N； 整车滚动阻力系数，其中、可在轮胎试验机上分别测得，通常在道路上或转鼓试验台上测得。 （4）滚动阻力系数的影响因素：如表2-3滚动阻力系数常按下式选用： 式中：滚动阻力系数按表2-3选取。2）空气阻力计算摩托车在行驶时，由于正前面的空气被压缩，形成压力阻力，两侧表面与空气摩擦，形成摩擦阻力，以及尾部后面的空气由于空气稀薄引起涡流，产生吸附摩托车的负压力。这些力统称为空气阻力。空气阻力与车速的平方成正比，当车速超过100km/h时，发动机功率有80%用于克服空气阻力 根据牛顿定律，空气阻力计算公式为： （N）= 0.0141*（15）式中： =0.3空气阻力系数； =1 迎风面积，即摩托车行驶方向的投影面积（）； 摩托车的行驶速度（km/h）。 空气阻力系数的确定：空气阻力系数与空气阻力成正比，它随摩托车形状、大小、乘骑姿势、身着服装的不同而变化。空气阻力系数是通过风洞试验，揭示上述各因素的综合影响的一个比例常数。人们把空气阻力 与迎风面积之乘积称为空气阻力因素，空气阻力因数除能够用来直观地评定车型之间空气阻力大小的差异。 3）坡度阻力计算：当摩托车沿坡道向上行驶的时候，摩托车的重力就沿坡道产生一个分力，其方向与行驶方向想反，阻碍摩托车的行驶。该力称为坡道阻力，如图2-12所示，摩托车在上坡时“人-车”重力沿坡道向下的分力为上坡阻力，坡度阻力计算公式： =3600* （16）式中：上坡阻力，N； =3600（N）“人-车”重力，N； 坡道角，（）。 4）加速阻力计算：加速阻力亦称惯性阻力：摩托车行驶中，当速度发生变化时，就会产生平动质量惯性力和旋转质量惯性力。加速时，惯性力的作用方向与行驶方向相反，反之，减速时惯性力的作用方向与行驶方向一致。加速阻力计算公式为： （17）式中：旋转质量换算系数。它的物理意义是将旋转质量的惯性力等效地叠加到平动质量上，平动质量惯性力应扩大的倍数。旋转质量换算系数主要与飞轮的转动质量，车轮的转动惯量和速比有关，的计算公式是： 其中是某档位时的传动比，是车轮半径。 最高车速计算：1）驱动力-行驶阻力平衡图根据力的平衡原理，摩托车的行驶方程为： （18） 或= （19）能表示驱动力随发动机外特性曲线及总传动比变化关系的一组线图称为驱动力特性曲线图。行驶阻力具有随着行驶条件不同而变化的特性。表示摩托车在某种客观条件下，行驶阻力与行驶速度关系的一组线图，即行驶阻力曲线图。在给定速度下的各阻力可分别计算，然后经叠加到给定速度的行驶阻力。把驱动力特性曲线和行驶阻力曲线同绘到一张图上，就成了摩托车驱动力-图2-13行驶阻力平衡图。图2-13为本车的驱动力-行驶阻力平衡图。这两条曲线在图上的交点就是驱动力与行驶阻力的平衡点，它决定摩托车稳定行驶运动匹配关系。摩托车最高车速是指在良好的水平路面上摩托车所能达到的最高车速。根据功率平衡原理，发动机功率曲线（直接档或最高档）与摩托车行驶阻力功率曲线相交点处的车速，便是摩托车的最高车速。 2）最高车速计算：设发动机最高转速为，最大功率点转速为，则确定摩托车最高车速的步骤如下： （1）摩托车最大功率点对应的车速为初选最高车速，并计算发动机最高转速对应的。 （20） （21） （2）计算此时摩托车行驶阻力功率： （22） （3）计算此时发动机发出的有效功率： （23） （24） （4）计算此时发动机有效功率与行驶阻力功率的差值： ，判断D的绝对值是否小于预定的值（可设为0.001），这时有三种情况：a， 如果D的绝对值大于，且D的值为正值，则说明此时的发动机的有效功率大于摩托车的行驶阻力功率，摩托车最高车速。令，（为计算步长，可取1km/h）。此时还需判断值是否超过或等于，如果值超过或等于，则表明，计算结束。反之，转向步（b），继续计算。b， 如果D的绝对值大于，且D为负值，则说明此时发动机的有效功率小于摩托车的阻力功率，摩托车最高车速，可令，转向步（b），继续计算。c， 如果D的绝对值小于，可认为此时发动机的有效功率刚好等于行驶阻力功率，此时车速即为最高车速，计算结束。最高车速计算结果为103km/h。 最大爬坡度计算：最大爬坡度指的是摩托车在额定载荷下，在良好的沥青或混凝土路面上，用最低档位能匀速地爬坡的最大爬坡角或最大爬坡度。1）按最大附着力计算：需满足：，该计算条件最大爬坡度计算公式为： （25）该计算条件下在爬坡时，车速较低，取风阻=0，阻力系数=0.014，附着系数可取0.7。2）根据发动机最大扭矩计算：根据摩托车第一档最大驱动力作为计算前提的最大爬坡度计算公式为： （26）式中：摩托车第一挡最大驱动力 。3）最大爬坡度角：根据最大附着力计算和发动机最大扭矩计算取小值。摩托车的实际最大爬坡度需要用实验来确定。摩托车的最大爬坡度计算值为： 加速特性： 摩托车在行驶中速度加快的程度决定于它的加速能力。加速越大，则加速的行程和时间越短。摩托车加速性能的考核内容通常是0-100m，0-200m路程的起步加速性能和超越性能。该值和驾驶员的实际操作关系密切，该指标一般通过实车测试，本说明书不做计算介绍。2.3.2 燃油经济性计算 燃油经济性评价指标：在我国，绝大多数摩托车是被作为实用型、生产资料型的交通工具，因而摩托车设计不能片面追求豪华、舒适和高动力性，应充分重视整车的经济性及载重性能。摩托车燃油经济性评价指标是百公里燃油消耗量，即以摩托车单位里程（100KM）所消耗的汽油量来表示，单位为L/100KM。目前摩托车行业普遍采用等速油耗来评价摩托车的燃料经济性能。所谓等速油耗曲线是指摩托车挂最高挡车速从最低稳定车速略高的车速开始，速度以此递增至接近最高车速的90%所得到的等速百公里油耗-速度曲线。该曲线最低点即为经济车速油耗。该方法以经济车速油耗进行定量分析以等速油耗曲线的走势进行分析来评价摩托车的燃油经济性。 影响燃油经济性的因素1）发动机降低发动机油耗是改善摩托车燃油经济性的重要因素。为降低发动机油耗，可尽量采用四冲程发动机。可采用水冷、多缸机、高压缩比、燃油喷射等技术。2）传动系摩托车传动系的档数、传动比和传动效率对燃油经济性有很大影响。对于有级变速的摩托车，档数增多，就增加了发动机在经济状况工作的机会。如图2-14所示为多档有级变速摩托车的行驶性能曲线图。从图中可以看出，档数越多，驱动力-行驶阻力平衡曲线就越靠近理想变速曲线。对于无级变速的摩托车，其驱动力-行驶阻力曲线非常接近理想状态。传动比应与发动机相匹配，使发动机总处于大负荷下工作，不应使其后备功率过大，以免油耗增加。3）整车外型与轮胎整车外形应尽可能根据空气动力学原理设计，以减小迎风面积，减小空气阻力。摩托车高速行驶时，空气阻力上升很快。车速达到80km/h时，空气阻力可达到地面阻力的50，车速达到