大學(xué)生方程式賽車動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)_論文定稿

1、畢業(yè)論文作者:回振林學(xué)號(hào):090278學(xué)院:機(jī)械工程學(xué)院系(專業(yè):車輛工程題目:大學(xué)生方程式賽車動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)指導(dǎo)者:張小俊副教授評(píng)閱者:2013年6月4日題目大學(xué)生方程式賽車動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)摘要:Formula SAE,是由各國(guó)SAE,即汽車工程師協(xié)會(huì)舉辦的一項(xiàng)學(xué)生方程式賽車比賽。中國(guó)年汽車工程師協(xié)會(huì)于2010年首次舉辦大學(xué)生方程式賽車(CFSAE。中國(guó)大學(xué)生方程式汽車大賽旨在由各大學(xué)車隊(duì)的本科生和研究生構(gòu)想、設(shè)計(jì)、制造一輛小型方程式賽車并參加比賽。賽車整車的設(shè)計(jì)任務(wù)主要體現(xiàn)在車身、車架、發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)、賽車制動(dòng)系統(tǒng)、賽車懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等幾方面。其中,動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)賽車的各方面的性能

2、都有很大的影響,在動(dòng)態(tài)比賽中賽車的動(dòng)力系統(tǒng)直接決定著比賽成績(jī)的高低。本文根據(jù)FSAE大賽的要求對(duì)賽車的動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),其設(shè)計(jì)內(nèi)容包括發(fā)動(dòng)機(jī)選擇、進(jìn)排氣系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)懸置、傳動(dòng)系統(tǒng)、換擋系統(tǒng)等幾方面。在進(jìn)行任何相關(guān)設(shè)計(jì)時(shí),都需要按照大賽的賽規(guī)嚴(yán)格進(jìn)行設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞:FSAE發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)換擋系統(tǒng)Title Optimization Design of Formula SAE RacecarAbstractFormula SAE,is spearheaded by national SAE,the Society of Automotive Engineers hosted a Form

3、ula Student racing.Chinese Society of Automotive Engineers was first held in2010Formula Student racing car(CFSAE. Chinese Formula Student car racing team aimed at various universities undergraduate and graduate conception,design,manufacture a small Formula One racing and race.Racing vehicle design t

4、ask is mainly reflected in the body,frame, engine-powered systems,racing brake system,racing suspension systems, steering systems and other aspects.Among them,the power system design aspects of the car's performance has a significant impact in the race car's dynamic power system directly det

5、ermines the level of competition results. Based on the requirements of the FSAE competition racing to optimize the design of the power system,its design includes engine choices,intake and exhaust systems,engine mount,transmission,shift systems and other aspects.When making any related design,we need

6、 strict accordance with the contest regulations will be designed.Keywords:FSAE Engine Intake system Transmission system Shift system目錄1緒論 (11.1賽事背景意義 (11.2FSAE大學(xué)生方程式汽車大賽簡(jiǎn)介 (21.3FSAE動(dòng)力系統(tǒng)規(guī)則概況 (52FSAE動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì) (72.1發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 (72.2換擋系統(tǒng)的設(shè)計(jì) (92.2.1機(jī)械式換擋機(jī)構(gòu) (102.2.2液壓式換擋機(jī)構(gòu) (102.2.3電動(dòng)式換擋機(jī)構(gòu) (102.3發(fā)動(dòng)機(jī)懸置設(shè)計(jì) (123發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣

7、系統(tǒng)設(shè)計(jì) (153.1進(jìn)氣布置設(shè)計(jì)選擇 (153.2進(jìn)氣系統(tǒng)套件設(shè)計(jì)選擇 (153.3連接件設(shè)計(jì) (183.4進(jìn)氣系統(tǒng)的制作 (193.5排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) (214差速器傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) (22結(jié)論 (28參考文獻(xiàn) (29致謝 (301緒論1.1賽事背景意義中國(guó)大學(xué)生方程式汽車大賽旨在由各大學(xué)車隊(duì)的本科生和研究生構(gòu)想、設(shè)計(jì)、制造一輛小型方程式賽車并參加比賽。為了給予參賽車隊(duì)最大的設(shè)計(jì)靈活性和自由度來表現(xiàn)我們大學(xué)生的創(chuàng)新能力和想象能力,大賽對(duì)于賽車的整體設(shè)計(jì)沒有太多的限制。每一個(gè)參賽隊(duì)所面臨的挑戰(zhàn)在于要制作出一輛能夠順利完成規(guī)則中的所有比賽項(xiàng)目的賽車。中國(guó)大學(xué)生方程式汽車大賽給參賽車隊(duì)創(chuàng)造一個(gè)同來各地大

8、學(xué)的車隊(duì)同場(chǎng)競(jìng)技的平臺(tái),以展示和證明我們大學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程技術(shù)水平。大賽評(píng)分規(guī)則由靜態(tài)部分和動(dòng)態(tài)部分兩個(gè)部分組成,動(dòng)態(tài)部分包括:直線加速測(cè)試、8字繞環(huán)測(cè)試、高速避障測(cè)試、耐久測(cè)試、燃油經(jīng)濟(jì)性測(cè)試等。要想在動(dòng)態(tài)項(xiàng)目中取得好的成績(jī),則對(duì)于賽車的動(dòng)力系統(tǒng)要求又很高的要求。首先要求賽車要匹配一臺(tái)高性能的發(fā)動(dòng)機(jī),因?yàn)閯?dòng)態(tài)項(xiàng)目的成績(jī)直接受發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。因此,在賽車設(shè)計(jì)過程中,發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇以及改進(jìn)工作將對(duì)賽車的性能和在比賽中的成績(jī)起到至關(guān)重要的影響。作為一名大學(xué)生,平時(shí)很少能直接接觸到動(dòng)力系統(tǒng)的相關(guān)的一些設(shè)計(jì),因此,這次比賽能稱得上是對(duì)大學(xué)生的非常有意義的一次鍛煉。大學(xué)生方程式賽車活動(dòng)將以院校為單位

9、組織學(xué)生參與,賽事組織的目的主要有:重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、制造能力、成本控制能力和團(tuán)隊(duì)溝通協(xié)作能力,使學(xué)生能夠盡快適應(yīng)中國(guó)企業(yè)的需求,為中國(guó)企業(yè)挑選優(yōu)秀人才提供了一個(gè)很好的平臺(tái);通過這項(xiàng)比賽來創(chuàng)造學(xué)術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的氛圍,為各院校提供一個(gè)進(jìn)行交流溝通的平臺(tái),進(jìn)而推動(dòng)學(xué)科建設(shè)的提升;大賽在提高和檢驗(yàn)汽車行業(yè)院校學(xué)生的綜合素質(zhì),為汽車工業(yè)健康、快速和可持續(xù)發(fā)展培養(yǎng)鍛煉人才,增進(jìn)產(chǎn)、學(xué)、研三方的交流與互動(dòng)合作等方面具有十分廣泛的意義。毫無疑問,對(duì)于對(duì)汽車的了解僅限于書本和個(gè)人駕乘體驗(yàn)的大學(xué)生而言,組成一-1-個(gè)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)一輛純粹而高性能的賽車并將它制造出來,是一段極具挑戰(zhàn),同時(shí)也受益頗豐的過程。在天馬行空

10、的幻想、大腦一片空白的開始、興奮的初步設(shè)計(jì)、激烈的爭(zhēng)執(zhí)、毫無方向的采購(gòu)和加工、無可奈何的妥協(xié)、令人抓狂的一次次返工、絞盡腦汁的解決難題之后,參與者能獲得的不僅僅是CATIA、UG、ANSYS以及焊接、定位、機(jī)加工技能,更有汽車工程師的基本素養(yǎng)和豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。與此同時(shí),管理和運(yùn)營(yíng)整個(gè)團(tuán)隊(duì)讓未來的企業(yè)管理者接受了一次難度十足的鍛煉。FSAE賽事也給了汽車廠商發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀人才和創(chuàng)意想法的機(jī)會(huì)3。通過FSAE大賽可以學(xué)到很多書本上學(xué)不到的東西,并且能夠?qū)⒅R(shí)轉(zhuǎn)化為專業(yè)技能,同時(shí)還能鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和責(zé)任感。1.2FSAE大學(xué)生方程式汽車大賽簡(jiǎn)介1.2.1Formula SAEFormula SAE,

11、是由各國(guó)SAE,即汽車工程師協(xié)會(huì)舉辦的面向在讀或畢業(yè)7個(gè)月以內(nèi)的本科生或研究生舉辦的一項(xiàng)學(xué)生方程式賽車比賽,要求在一年的時(shí)間內(nèi)制造出一輛在加速、剎車、操控性方面有優(yōu)異的表現(xiàn)并且足夠穩(wěn)定耐久,能夠成功完成規(guī)則中列舉的所有項(xiàng)目業(yè)余休閑賽車。自1981年創(chuàng)辦以來,FSAE已發(fā)展成為每年由7個(gè)國(guó)家舉辦的9場(chǎng)賽事所組成,并有數(shù)百支來自全球頂級(jí)高校的車隊(duì)參與的青年工程師盛會(huì)。SAE方程式(Formula SAE系列賽源于1978年。第一次比賽于1979年在美國(guó)波斯頓舉行,13支隊(duì)伍中有11支完賽。當(dāng)時(shí)的規(guī)則是制作一臺(tái)5馬力的木制賽車。SAE方程式(Formula SAE系列賽將挑戰(zhàn)本科生、研究生團(tuán)隊(duì)構(gòu)思、

12、設(shè)計(jì)與制造小型具有越野性能的方程式賽車的能力。為給車隊(duì)最大的設(shè)計(jì)彈性和自我表達(dá)創(chuàng)意和想象力的空間,在整車設(shè)計(jì)方面將會(huì)限制很少。賽前車隊(duì)通常用8至12個(gè)月組的時(shí)間設(shè)計(jì)、建造、測(cè)試和準(zhǔn)備賽車。在與來自世界各地的大學(xué)代表隊(duì)的比較中,賽事給了車隊(duì)證明和展示其創(chuàng)造力和工程技術(shù)能力的機(jī)會(huì)。為了達(dá)到比賽的目的、學(xué)生可以把自己假想設(shè)計(jì)人員。某一制造公司聘請(qǐng)他們?yōu)槠湓O(shè)計(jì)、制造和論證一輛用來評(píng)估該公司某一量產(chǎn)項(xiàng)目的原型車。預(yù)期的銷售市場(chǎng)是周末業(yè)余汽車比賽。因此,該車必須在加速,制動(dòng)和操控性能方面表現(xiàn)出色。該車必須成本低廉、易于維修、可靠性好。此外,考慮到市場(chǎng)銷售的因素,該車需美觀、舒適,零部件也需要有通用性。制造

13、企業(yè)計(jì)劃每天生產(chǎn)四輛該型車,并要求原型車實(shí)際耗資應(yīng)低于2.5萬美元(該規(guī)則09年已經(jīng)取消。設(shè)計(jì)小組受到的挑戰(zhàn)是設(shè)計(jì)和組裝一輛滿足各種要求的車。各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)將作為競(jìng)賽比較和評(píng)判的內(nèi)容1。2008年Formula SAE系列賽包括以下九個(gè)比賽:1.美國(guó)密歇根,Formula SAE,由SAE舉辦;2.美國(guó)加利福尼亞,Formula SAE West,由SAE舉辦;3.美國(guó)弗吉尼亞,Formula SAE VIR,由SAE協(xié)辦;4.澳大利亞,Formula SAE Australasia,由澳洲SAE舉辦;5.巴西,Formula SAE Brasil,由巴西SAE舉辦;6.意大利,Formula

14、SAE Italy,ATA舉辦;7.英國(guó),Formula Student,由ImechE舉辦;8.德國(guó),Formula Student Germany;9.日本,Formula SAE Japan。2009年的比賽包括美國(guó)的密歇根、加州和弗吉尼亞賽,以及英國(guó)、巴西、意大利、日本、德國(guó)、澳大利亞賽。2010年10月,中國(guó)第一屆大學(xué)生方程式汽車大賽在上海國(guó)際賽車場(chǎng)舉辦。2011年10月,中國(guó)第二屆大學(xué)生方程式汽車大賽在上海國(guó)際賽車場(chǎng)舉辦。2012年10月,中國(guó)第三屆大學(xué)生方程式汽車大賽在上海國(guó)際賽車場(chǎng)舉辦。1.2.2大賽規(guī)則簡(jiǎn)介比賽規(guī)則非常開放,以鼓勵(lì)學(xué)生的原創(chuàng)設(shè)計(jì)和各種形式的賽車的出現(xiàn)。比賽的基

15、本原則如下所示:開輪/開艙使用的發(fā)動(dòng)機(jī)為四沖程汽油機(jī)且排量不能超過610cc必須安裝內(nèi)徑20mm的進(jìn)氣限流閥已控制發(fā)動(dòng)機(jī)功率軸距不能小于1525毫米輪輞不能小于8英寸必須能夠同時(shí)將四個(gè)車輪制動(dòng)懸架行程不能小于50.8毫米大量安全和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求整車的成本不能大于25000美元(按規(guī)則計(jì)算21.2.3評(píng)定項(xiàng)目簡(jiǎn)介比賽通過一系列靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的比賽項(xiàng)目來評(píng)判賽車的優(yōu)劣,這些項(xiàng)目包括:技術(shù)檢驗(yàn)、成本分析、市場(chǎng)陳述、工程設(shè)計(jì)、單項(xiàng)性能測(cè)試、耐久測(cè)試、燃油經(jīng)濟(jì)性。通過給這些項(xiàng)目進(jìn)行打分來進(jìn)一步評(píng)判賽車的整體性能。每個(gè)項(xiàng)目的分值分配如表1-1所示。表1-1成績(jī)?cè)u(píng)定項(xiàng)目分值分配表環(huán)節(jié)名稱分值靜態(tài)項(xiàng)目陳述75工程設(shè)

16、計(jì)150成本分析100動(dòng)態(tài)項(xiàng)目加速性75彎道性能50操作穩(wěn)定性150燃油經(jīng)濟(jì)性50耐久性300總體兩項(xiàng)總分10001.2.4中國(guó)大學(xué)生方程式大賽簡(jiǎn)介中國(guó)大學(xué)生方程式汽車大賽(簡(jiǎn)稱CFSAE是中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)及和其一起合作的會(huì)員單位,在學(xué)習(xí)和總結(jié)美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合中國(guó)自身的國(guó)情,精心打造出的一項(xiàng)全新的比賽。這項(xiàng)比賽包括工藝、環(huán)保、動(dòng)力系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)操作系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)測(cè)試和靜態(tài)測(cè)試等多個(gè)項(xiàng)目,并且會(huì)對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)理念、工藝水平、成本控制能力和營(yíng)銷方案進(jìn)行評(píng)比,以及把賽車制造成產(chǎn)品的過程。這并不是一場(chǎng)競(jìng)速比賽或節(jié)油比賽,而是對(duì)中國(guó)汽車人才綜合素質(zhì)的比賽,這項(xiàng)賽事通過全方位考核來進(jìn)一步

17、提高大學(xué)生的設(shè)計(jì)、制造、成本控制、營(yíng)銷、溝通與協(xié)調(diào)等五方面的綜合能力,從而全面地提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)。未來支撐中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的人才一定會(huì)在這些大學(xué)生中出現(xiàn),同時(shí)這也是這項(xiàng)比賽的最大意義,舉辦中國(guó)大學(xué)生方程式汽車大賽的目的,就是為了中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做長(zhǎng)期的人才培養(yǎng)和積蓄。中國(guó)大學(xué)生方程式汽車大賽由各中國(guó)高等院校汽車工程或與汽車相關(guān)專業(yè)的在校學(xué)生組隊(duì)參加。比賽要求各參賽隊(duì)按照賽事規(guī)則和賽車制造標(biāo)準(zhǔn),自行設(shè)計(jì)和制造方程式類型的小型單人座休閑賽車,并攜該車進(jìn)行參加全部或部分的比賽項(xiàng)目。在比賽過程中,參賽車隊(duì)不僅要對(duì)設(shè)計(jì)理念進(jìn)行闡述,還要由裁判對(duì)該車進(jìn)行若干項(xiàng)其他的性能測(cè)試。2010年中國(guó)舉辦第一屆FS

18、AE,北京理工大學(xué)代表隊(duì)以總分第一的成績(jī)獲得總冠軍。2011年的中國(guó)第二屆FSAE北京理工大學(xué)代表隊(duì)以總分第一的成績(jī)蟬聯(lián)國(guó)軍。1.3FSAE動(dòng)力系統(tǒng)規(guī)則以下部分為FSAE規(guī)則對(duì)于動(dòng)力系統(tǒng)的一些要求,在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)時(shí)必須按照規(guī)則要求進(jìn)行。“8.1發(fā)動(dòng)機(jī)限制8.1.1賽車的發(fā)動(dòng)機(jī)必須為四沖程、排量不能超過610毫升的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。8.1.2可以在規(guī)則的限制范圍內(nèi)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行一定的改造。8.1.3如果使用多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī),那么其總排量不得超過610毫升,并且所有的進(jìn)氣氣流必須經(jīng)過同一個(gè)進(jìn)氣限流閥。8.1.4不能使用利用車載儲(chǔ)能設(shè)備提供能源的混合動(dòng)力裝置。8.2發(fā)動(dòng)機(jī)檢查組委會(huì)將會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的排量進(jìn)行測(cè)量,如

19、果有必要,甚至可能會(huì)對(duì)某些發(fā)動(dòng)機(jī)驚醒拆卸,以便于對(duì)其排量進(jìn)行測(cè)量。初步排量檢查將使用測(cè)量精度為1%的測(cè)量工具,并從火花塞安裝孔處測(cè)量。該工具長(zhǎng)381mm,直徑30mm。車隊(duì)可以在設(shè)計(jì)時(shí)為每個(gè)火花塞孔上方留出足夠的空間,以避免賽車檢查的時(shí)間過于太長(zhǎng)。8.3啟動(dòng)機(jī)賽車必須安裝車載啟動(dòng)機(jī),并且能在比賽中,在沒有外界的輔助的情況下將賽車啟動(dòng)。8.4進(jìn)氣系統(tǒng)8.4.1進(jìn)氣系統(tǒng)位置發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)與供油系統(tǒng)的所有零部件(包括節(jié)氣門或化油器,以及整個(gè)進(jìn)氣系統(tǒng):包括空氣濾清器和進(jìn)氣室必須安裝在整車的外框內(nèi)。8.4.2進(jìn)氣系統(tǒng)的任何部分如果離地面的高度小于350毫米,為了抵擋來自側(cè)面或背面的碰撞必須安裝保護(hù)罩對(duì)其

20、進(jìn)行保護(hù)。8.4.3進(jìn)氣歧管必須使用支架或者機(jī)械連接,牢固地與發(fā)動(dòng)機(jī)體或者氣缸蓋連接固定在一起。不允許使用鉗夾,塑料扎帶或者安全繩等進(jìn)行連接?？梢允褂孟鹉z套管或者軟管以實(shí)現(xiàn)氣密,但是不允許將其用于結(jié)構(gòu)固定。8.4.4在氣缸頂有很大質(zhì)量或者懸臂結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣系統(tǒng),必須配備有效支撐防止壓迫進(jìn)氣系統(tǒng)。支撐結(jié)構(gòu)必須可靠穩(wěn)固。用于車架的支撐結(jié)構(gòu)必須能吸收一些震動(dòng)以此允許發(fā)動(dòng)機(jī)的移動(dòng)和車架的屈曲。8.5節(jié)氣門和節(jié)氣門控制8.5.1化油器/節(jié)氣門賽車必須裝有化油器或節(jié)氣門?；推骰蚬?jié)氣門的設(shè)計(jì)及尺寸不限。8.5.2節(jié)氣門控制節(jié)氣門必須為機(jī)械控制,比如通過拉線或連桿系統(tǒng)進(jìn)行操作。禁止使用電子節(jié)氣門或類似的線控系統(tǒng)

21、。8.5.3油門拉線或連桿必須運(yùn)動(dòng)平順,不能有任何的阻滯。8.5.4節(jié)氣門控制系統(tǒng)必須至少有兩個(gè)復(fù)位彈簧位于節(jié)氣門體。使節(jié)氣門系統(tǒng)的某部分如果出現(xiàn)故障時(shí),節(jié)氣門依然可以順利回到閉合的位置。備注:不可將復(fù)位彈簧作為節(jié)氣門位置傳感器。8.5.5油門拉線與排氣系統(tǒng)部件之間必須至少相距50.8毫米,并且遠(yuǎn)離排氣氣流。8.5.6油門踏板必須安裝有限位塊,當(dāng)油門拉線或節(jié)氣門控制系統(tǒng)超載時(shí)用以及時(shí)切斷總電源。8.6進(jìn)氣系統(tǒng)限流閥8.6.1為限制發(fā)動(dòng)機(jī)功率,在進(jìn)氣系統(tǒng)的節(jié)氣門與發(fā)動(dòng)機(jī)之間必須安裝一個(gè)內(nèi)部截面為圓形的限流閥,并且所有發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣氣流都應(yīng)流經(jīng)此限流閥。8.6.2禁止在限流閥和發(fā)動(dòng)機(jī)之間使用任何可以

22、控制進(jìn)氣流量的裝置。8.6.3限流閥內(nèi)部截面的最大直徑為:-使用汽油燃料20.0毫米-使用E-85燃料19.0毫米8.6.4限流閥必須安放在技術(shù)檢查對(duì)其進(jìn)行測(cè)量時(shí)方便的位置。8.6.5任何情況下,限流閥的內(nèi)部截面都不能任何發(fā)生變化(例如限流閥不能作為節(jié)氣門可動(dòng)部件的一部分。8.6.6如果使用了多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),所有發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣氣流都必須流經(jīng)限流閥。8.13傳動(dòng)系統(tǒng)防護(hù)罩及保護(hù)裝置8.13.1暴露在外的高速旋轉(zhuǎn)部件,如變矩器、離合器、帶傳動(dòng)系統(tǒng)、離合器傳動(dòng)系統(tǒng),都必須安裝防護(hù)罩以防止其失效。8.13.2不能使用有通孔的材料作為傳動(dòng)鏈和傳動(dòng)帶的防護(hù)罩。8.13.3傳動(dòng)鏈的防護(hù)罩必須使用厚度至少為2.66

23、毫米的鋼板制成,其寬度至少為鏈條寬度的三倍。8.13.4傳動(dòng)帶的防護(hù)罩必須使用厚度至少為3.0毫米的6061-T6鋁合金制成,其寬度至少為傳動(dòng)帶寬度的1.7倍,且左右各寬出傳動(dòng)帶寬度的35%。8.13.5安裝用緊固件防護(hù)罩必須使用至少8.8級(jí)M6螺栓安裝。8.13.6安全罩必須在任何情況下在橫向上與鏈或帶保持平行。8.13.7使用輕質(zhì)材料制作護(hù)手網(wǎng)用以防止高速旋轉(zhuǎn)部件打傷手部。4”2FSAE動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)在賽車技術(shù)中占據(jù)主要地位的有發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)、整車設(shè)計(jì)和空氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)、輪胎技術(shù)、電子技術(shù)等,其中的每一項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新都會(huì)推動(dòng)賽車產(chǎn)品的創(chuàng)新5。整車性能匹配過程通常是先確定發(fā)動(dòng)機(jī)資源,然后合理匹配傳動(dòng)

24、系統(tǒng)參數(shù)以實(shí)現(xiàn)整車綜合性能的設(shè)計(jì)目標(biāo),這是典型的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程,必須通過專業(yè)的汽車性能仿真軟件和專業(yè)的優(yōu)化軟件相結(jié)合來完成這個(gè)優(yōu)化過程6。2.1發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇我校于2011第一次參加的中國(guó)大學(xué)生方程式汽車大賽,當(dāng)時(shí)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)為組委會(huì)贈(zèng)送的春風(fēng)CF188單杠發(fā)動(dòng)機(jī)。與當(dāng)時(shí)其他學(xué)校使用的本田CBR600的四缸發(fā)動(dòng)機(jī)相比,動(dòng)力性相差很大。2012年我校第二次參加比賽,使用的發(fā)動(dòng)機(jī)為本田CBR600-F5發(fā)動(dòng)機(jī),CBR600-F5發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)規(guī)范如下表所示:表2-1本田CBR600發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)規(guī)范項(xiàng)目類型/規(guī)格氣缸安排四缸、四沖程、傾斜38°缸徑和行程67.0*42.5mm排氣量599ml壓縮比1

25、2.2:1發(fā)動(dòng)機(jī)干重57kg發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速1400rpm啟動(dòng)方式電啟動(dòng)空氣過濾器紙芯過濾式油泵類型余擺線齒輪泵冷卻系統(tǒng)液體冷卻工作點(diǎn)火順序1243配氣機(jī)構(gòu)DOHC/鏈條傳動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)壓力潤(rùn)滑和濕油底殼傳動(dòng)系統(tǒng)離合器濕式多盤離合器變速器6檔常嚙合齒數(shù)比一檔 2.750(33/12二檔 2.000(32/16三檔 1.667(30/18四檔 1.444(26/18五檔 1.304(30/23六檔 1.208(29/24換檔模式1-N-2-3-4-5-6本田CBR600發(fā)動(dòng)機(jī)的三維模型如下圖: 圖2-1發(fā)動(dòng)機(jī)三維模型2.2換擋機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上一次的賽車上的換擋方式為一套機(jī)械式的換擋機(jī)構(gòu),這種方式比較簡(jiǎn)單,

26、但是其不太靈敏,操作起來比較笨重,但是其比較可靠,不容易發(fā)生失靈的后果。大賽對(duì)于換擋機(jī)構(gòu)沒有任何的限制要求,為了保證能順利的換擋,而且不會(huì)楚翔失靈的現(xiàn)象,于是我想在賽車上裝有兩套換擋機(jī)構(gòu),其中一套是機(jī)械式的,另一套的初步設(shè)想是在方向盤上安裝有控制機(jī)構(gòu)(如按鈕,通過操作此控制機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)某執(zhí)行機(jī)構(gòu)的換擋動(dòng)作。兩套換擋機(jī)構(gòu)互不影響,互不干涉,其中一套換擋機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障仍舊可以使用另一套換擋機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)換擋?？梢圆捎脵C(jī)械換擋方式和另一種換擋方式共同來保證換擋。2.2.1機(jī)械式換擋機(jī)構(gòu)通過安裝在駕駛艙右側(cè)的搖臂拉動(dòng)連接在搖臂和換擋轂之間的拉繩或者拉桿來控制換擋。搖臂位置視駕駛員坐入駕駛艙后,其舒適位置而定。

27、這種方式比較簡(jiǎn)單。其簡(jiǎn)單示意圖如下: 圖2-2機(jī)械換擋簡(jiǎn)單示意圖2.2.2液壓式換擋機(jī)構(gòu)對(duì)于實(shí)現(xiàn)液壓式換擋,我設(shè)想的是通過操縱方向盤上的按鈕開關(guān)來實(shí)現(xiàn)一液壓泵的運(yùn)作,再通過液壓泵來操縱一液壓缸,由液壓缸的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)再通過其他機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)換擋軸換擋。然后我考慮了關(guān)于一些費(fèi)用和其他的事項(xiàng),發(fā)現(xiàn)對(duì)于液壓式換擋機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)有難度,液壓缸需要購(gòu)買,比較傲難購(gòu)買到合適的,且要考慮其固定,液壓缸如果購(gòu)買的話,比較難夠買到合適的,如果自行制作加工的話,其精度要求又很高,難于加工制作且費(fèi)用高,而且其油路密封要求高,如果其發(fā)生故障,會(huì)導(dǎo)致油的泄漏?？紤]到這些問題后,我決定放棄這套方案。2.2.3電動(dòng)式換擋機(jī)構(gòu)對(duì)于實(shí)

28、現(xiàn)電動(dòng)式換擋,最初設(shè)想的是將其分為控制電路、中間電路和執(zhí)行電路三部分。控制電路由方向盤上的控制開關(guān)和一電磁鐵串聯(lián)組成,控制開關(guān)閉合,電磁鐵產(chǎn)生吸引力,控制開關(guān)是常開的,且其手動(dòng)閉合,自動(dòng)斷開,即手離開控制開關(guān)后,其會(huì)自動(dòng)斷開;中間電路由一電磁鐵、兩限位開關(guān)和一小鐵片開關(guān)串聯(lián)組成,小鐵片開關(guān)是常開的,其閉合,則中間電路電磁鐵通電而具有吸引力,兩限位開關(guān)是常閉的,且裝在換擋軸兩側(cè)的,當(dāng)換擋完畢后,換擋軸會(huì)觸碰限位開關(guān),使限位開關(guān)斷開,切斷中間電路,使中間電路電磁鐵的吸引力消失;執(zhí)行電路由一小鐵片開關(guān)和一個(gè)電機(jī)串聯(lián)組成,電機(jī)帶動(dòng)換擋軸轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)換擋,小鐵片開關(guān)是常開的。中間電路和控制電路的小鐵片開關(guān)同

29、時(shí)安裝在一個(gè)小鐵片上,此小鐵片上安裝有一個(gè)軟復(fù)位彈簧。三個(gè)電路都單獨(dú)接電源。電動(dòng)是換擋的原理為:當(dāng)按下方向盤上的操縱按鈕,控制電路通電,控制電路的電磁鐵產(chǎn)生吸引力,克服小鐵片復(fù)位彈簧,吸引小鐵片使小鐵片產(chǎn)生運(yùn)動(dòng),使安裝在小鐵片上的兩個(gè)小鐵片開關(guān)同時(shí)接通中間電路和執(zhí)行電路。中間電路通電后,中間電路的電磁鐵會(huì)產(chǎn)生吸引力,其也會(huì)克服小鐵片復(fù)位彈簧吸引著小鐵片,這樣當(dāng)方向盤上的操縱按鈕斷開時(shí),小鐵片仍然被中間電路的電磁鐵吸引著而保證中間電路和執(zhí)行電路的通電。此時(shí),執(zhí)行電路通電,電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)著換擋軸轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)換擋。當(dāng)換擋成功,換擋軸轉(zhuǎn)到極限位置時(shí),觸動(dòng)限位開關(guān),使中間電路斷電,中間電路的電磁鐵產(chǎn)生的吸

30、引力消失,小鐵片在復(fù)位彈簧的拉力下回到最初位置,使兩個(gè)小鐵片開關(guān)斷開,從而使執(zhí)行電路斷電,電機(jī)停轉(zhuǎn),換擋軸自動(dòng)回到最初位置,限位開關(guān)在其彈簧作用下中心閉合,但是中間電路的小鐵片開關(guān)已經(jīng)斷開,則其電磁鐵沒有吸引力。這樣就實(shí)現(xiàn)了一次次的換擋。在方向盤上安裝兩個(gè)操縱按鈕,一個(gè)實(shí)現(xiàn)從低檔換高檔,一個(gè)實(shí)現(xiàn)高檔換低檔,則兩個(gè)操縱開關(guān)實(shí)現(xiàn)操縱電路的正反接。考慮到如果我們自己制作電磁鐵,其質(zhì)量可能會(huì)不可靠,則我們決定購(gòu)買。購(gòu)買的電磁鐵,其允許通過的電流在0.3A左右,電機(jī)允許通過的電流為20A左右,則需要變壓。變壓后將操縱電路和中間電路同時(shí)接在同一電壓下,將電機(jī)單獨(dú)接在令一電壓下。其電路示意圖如下: 圖2-3

31、電動(dòng)換擋電路示意圖2.3發(fā)動(dòng)機(jī)懸置設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置是汽車上比較重要的零件,其性能直接影響汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)乃至整車的舒適性和發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命7。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的設(shè)計(jì),既要保證發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)具有支承。緩沖和減振的功能,又要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的傾角、共振和裝配等多方面的因素,是汽車底盤設(shè)計(jì)很重要的方面之一8。結(jié)合對(duì)懸置件靜、動(dòng)剛度關(guān)系的大量試驗(yàn)研究和考慮到懸置實(shí)際承載工況,提出了在發(fā)動(dòng)機(jī)懸置匹配計(jì)算中懸置靜、動(dòng)剛度的采用原則,在計(jì)算靜變形時(shí)采用靜剛度,在計(jì)算剛體模態(tài)時(shí)采用動(dòng)剛度,在計(jì)算動(dòng)力總成一些關(guān)鍵點(diǎn)位移量時(shí)應(yīng)靜、動(dòng)剛度同時(shí)合理采用9。本田CBR600RR發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊,并提供了3個(gè)可靠的懸置固定點(diǎn),為發(fā)動(dòng)機(jī)的

32、合理穩(wěn)定安裝準(zhǔn)備了基礎(chǔ)條件。發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝位置會(huì)影響到賽車的多項(xiàng)性能以及賽車其它部件的正確安裝,因此,確定發(fā)動(dòng)機(jī)安裝位置的工作必須綜合考慮與之相關(guān)的各項(xiàng)因素,并找出最優(yōu)方案。首先,考慮到賽車的操縱穩(wěn)定性,合理分配前后軸載荷,整車的重心位置需要合理確定,而重57kg的發(fā)動(dòng)機(jī)的位置對(duì)整車重心影響極大,發(fā)動(dòng)機(jī)重心太靠后會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定,而位置太靠前則不利于傳動(dòng)系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的安裝。同時(shí)還需使發(fā)動(dòng)機(jī)重心居于賽車中軸線上,以保持整車平衡;為了在賽車轉(zhuǎn)向、加、減速行駛時(shí)減輕懸架系統(tǒng)負(fù)擔(dān),并保持平穩(wěn),發(fā)動(dòng)機(jī)重心高度應(yīng)盡量降低;進(jìn)氣系統(tǒng)布置在發(fā)動(dòng)機(jī)頂部,需要在發(fā)動(dòng)機(jī)與主環(huán)斜撐之間留出足夠的空間以便安裝進(jìn)氣系統(tǒng);

33、發(fā)動(dòng)機(jī)的布置還需充分考慮到傳動(dòng)系統(tǒng),安裝時(shí)必須保證發(fā)動(dòng)機(jī)上的主動(dòng)鏈輪足夠豎直,以保證鏈傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定工作,發(fā)動(dòng)機(jī)與后橋之間也應(yīng)留出足夠的空間以便于布置從動(dòng)鏈輪和鏈條。 圖2-4俯視圖綜合分析和協(xié)調(diào)各個(gè)因素后,我們將發(fā)動(dòng)機(jī)的位置確定為:排氣口與防火墻的最近距離為228mm;進(jìn)氣口與主環(huán)斜撐平面的最近距離為266mm;發(fā)動(dòng)機(jī)最低點(diǎn)距離車架底面28mm;發(fā)動(dòng)機(jī)重心距離后軸約340mm。至此,整車重心位置,車手安全,進(jìn)排氣系統(tǒng)布置等各項(xiàng)要求都得到了兼顧。 圖2-5側(cè)視圖 圖2-6后視圖發(fā)動(dòng)機(jī)支撐架的設(shè)計(jì)主要需要兼顧三方面的考慮,首先要有足夠的強(qiáng)度和剛度以保證安全,其次需要盡量減少材料的使用以減輕車重,另

34、外,易于加工及能使發(fā)動(dòng)機(jī)方便地拆卸也是需要考慮的一個(gè)重點(diǎn)。利用發(fā)動(dòng)機(jī)前部和后下部?jī)蓪?duì)安裝孔作為主要支撐點(diǎn),分別用4根鋼管支撐起發(fā)動(dòng)機(jī),并使之與車架相對(duì)固定。發(fā)動(dòng)機(jī)后上部安裝孔作為輔助支撐點(diǎn),用一根鋼管支撐承載縱向作用力,主要作用是減小由于支架剛度不足引起的發(fā)動(dòng)機(jī)與車架之間的相對(duì)振動(dòng)幅度,以使傳動(dòng)系統(tǒng)更可靠地工作。發(fā)動(dòng)機(jī)前支撐點(diǎn)通過兩個(gè)細(xì)牙螺栓與支架連接,后兩個(gè)支撐點(diǎn)分別用一根螺桿和一根長(zhǎng)螺栓與支架固定,并均用12防松螺母緊固。另外,為了方便發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝,左前支架被設(shè)計(jì)成可拆卸的。3發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)把空氣或混合氣導(dǎo)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的零部件集合體稱為發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng),主要組件有原始進(jìn)氣道、空氣濾清器、

35、連接管路、增壓器、中冷卻器等。其功能是為發(fā)動(dòng)機(jī)提供清潔、干燥、充足的空氣10。由于大賽對(duì)于進(jìn)氣系統(tǒng)的限流閥的要求,所以一套進(jìn)氣系統(tǒng)包括:空濾、節(jié)氣門、限流閥、穩(wěn)壓箱、進(jìn)氣歧管。連接包括:節(jié)氣門-限流閥(連接1、限流閥-穩(wěn)壓箱(連接2、穩(wěn)壓箱-進(jìn)氣歧管(連接3、進(jìn)氣歧管-氣缸(連接4。布置包括:從上方進(jìn)氣(主環(huán)下面、側(cè)向進(jìn)氣、沖后進(jìn)氣。3.1進(jìn)氣布置設(shè)計(jì)選擇a上方進(jìn)氣:理論上這里的進(jìn)氣效果應(yīng)該是最好的,進(jìn)氣壓力高,空氣干凈較穩(wěn)定。不過這樣進(jìn)氣歧管較長(zhǎng),氣體的沿程損失較大,而且因?yàn)椴贾每臻g的原因(發(fā)動(dòng)機(jī)高度,主環(huán)高度,限流閥長(zhǎng)度,很可能布置不開。b側(cè)向進(jìn)氣:布置方便,進(jìn)氣效果也較好,不足是因?yàn)閭?cè)向

36、吸氣,可能導(dǎo)致各缸的進(jìn)氣不均勻度提高;下部的進(jìn)氣較臟,側(cè)翼的空氣也可能會(huì)由于車輛運(yùn)行而不穩(wěn)定?？梢詮姆€(wěn)壓箱設(shè)計(jì)上減小這問題,但是制造上可能有問題(異形,從進(jìn)氣處到尾端由大到小漸縮,后面會(huì)有穩(wěn)壓箱設(shè)計(jì)。唯一要考慮的是不能超過進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)置的范圍(不大可能超出。c沖后進(jìn)氣:理論上車輛后面有個(gè)正壓區(qū),但是這個(gè)區(qū)域隨著車速而變化,而且車后空氣較臟,此處進(jìn)氣效果較差,但是進(jìn)氣管可以做的比較短,降低沿程損失,布置也是最方便。3.2進(jìn)氣系統(tǒng)套件設(shè)計(jì)選擇a空濾:選用冬菇頭,如有可能比賽時(shí)可以改用一層濾網(wǎng),能減少進(jìn)氣阻力。另外應(yīng)該注意如果使用冬菇頭的話,選用合適形狀的冬菇頭,避免冬菇頭超出外框。b節(jié)氣門:購(gòu)買,節(jié)

37、氣門喉口不宜過大,因?yàn)楣?jié)氣門將變得同原機(jī)比相差過多。同樣由于原機(jī)ECU,故而需要考慮節(jié)氣門位置傳感器的安裝位置。由于怠速空氣控制閥和原機(jī)不匹配,故而不適用怠速空氣控制閥,改用節(jié)氣門預(yù)開一個(gè)小開度來保證怠速的時(shí)候的進(jìn)氣?？梢酝ㄟ^節(jié)氣門上的螺釘進(jìn)行微調(diào)。節(jié)氣門位置傳感器的全閉電壓可選用0.330.5v,低于0.32v將會(huì)報(bào)警。全開電壓在4.0v左右。c限流閥:限流閥基本構(gòu)型為文丘里管式的漸縮漸擴(kuò)管,考慮兩種母線形式: 圖2-7減縮為圓弧-漸擴(kuò)為錐角 圖2-8減縮漸擴(kuò)為錐角,圓弧過渡根據(jù)資料,減縮錐角為2040°,漸擴(kuò)為410°(5°左右最佳,圓弧半徑為(0.51.0*

38、最小直徑?？紤]加工方便,使用方案2.在喉管處留有2mm左右的過渡段,保證20mm的精度要求。 圖2-9限流閥d穩(wěn)壓箱設(shè)計(jì):穩(wěn)壓箱設(shè)計(jì)有三套方案:i.方形:設(shè)計(jì)、制造、連接,噴油座布置簡(jiǎn)單方便,但是流場(chǎng)不好看。ii.圓柱形:制造簡(jiǎn)單(鈑金+焊接或管件+焊接,連接(與歧管、噴油座可能較復(fù)雜。內(nèi)燃所制造為管件車薄了再焊接,結(jié)構(gòu)還行。iii.異形:可以最大限度的優(yōu)化流場(chǎng),但是設(shè)計(jì)制造復(fù)雜,異形最好使用fluent優(yōu)化后再確定,至少保證過渡圓滑。根據(jù)論文資料,穩(wěn)壓箱容積越大則高轉(zhuǎn)扭矩提升,但是低轉(zhuǎn)扭矩減低,另外穩(wěn)壓箱容積提升所造成的油門遲滯感并不十分明顯(60ms附近穩(wěn)壓箱容積暫定為34L。e進(jìn)氣歧管:

39、進(jìn)氣歧管是發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中最重要的部分,進(jìn)氣系統(tǒng)決定著發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣效率和各缸充氣均勻性,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能有著很大的影響,進(jìn)氣歧管與發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋相連接固定,承受氣缸蓋燃燒室燃燒傳遞的熱和振動(dòng)11。利用諧振效應(yīng),9000rpm對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度在50mm左右,內(nèi)徑為40mm。進(jìn)氣歧管上布置有噴油座以及為測(cè)量進(jìn)氣歧管壓力所鉆孔。有四套方案:i.原歧管:在原歧管基礎(chǔ)上,銑平上表面(方便連接、拆除原怠速裝置與節(jié)氣門裝置,將所有多余孔洞用填料或板焊死。優(yōu)點(diǎn):不改變噴油器位置,歧管長(zhǎng)度適宜,可直接使用原歧管與新作進(jìn)氣系統(tǒng)連接,成本低。ii.機(jī)加工新歧管:有兩種方案1.用管料,在管外焊接噴油座,并打孔。優(yōu)點(diǎn):

40、加工簡(jiǎn)單;缺點(diǎn):焊接精度不能保證,可能導(dǎo)致噴油器不能良好落座;因?yàn)樵B接件4(歧管-氣缸為偏心結(jié)構(gòu),故而需要重做連接件(不難做。2.用棒料,打偏心孔,在管外焊接噴油座,并打孔。優(yōu)點(diǎn):可使用原連接件,加工也不難;缺點(diǎn):較浪費(fèi)材料成本可能會(huì)高些,焊接精度可能不夠。iii.鑄造新歧管:做一個(gè)歧管模子,鑄四個(gè)歧管。優(yōu)點(diǎn):可保證噴油座位置,可使用原連接件;缺點(diǎn):成本高,新歧管模型較難設(shè)計(jì)(測(cè)量精度與鑄造要求。另外新的歧管應(yīng)該注意布置MAP的連接口,其位置應(yīng)該注意不要和油軌干涉,而且應(yīng)注意不要讓噴油直接對(duì)著該口。油軌的固定可以在時(shí)候比劃著來。注:注意到說明書中MAP故障的時(shí)候發(fā)動(dòng)機(jī)工作為正常,而TPS故障

41、的時(shí)候?yàn)榧铀賳栴},可以認(rèn)為原機(jī)ECU為兩者都能控制噴油,而TPS的變化同時(shí)能影響加速。檢查TPS 可以用示波器檢查全閉到全開再到全閉的時(shí)候的波形,如果TPS有問題可能會(huì)在2.8v 左右出現(xiàn)尖刺波谷。 圖2-10進(jìn)氣歧管3.3連接件設(shè)計(jì)a節(jié)氣門-限流閥(連接1:節(jié)氣門為方法蘭連接,可將連接件與限流閥做為一體。b限流閥-穩(wěn)壓箱(連接2:由于側(cè)向進(jìn)氣有個(gè)方向變化的問題,故而需要使用彎管連接,彎管可以套在限流閥出口與穩(wěn)壓箱入口上。c穩(wěn)壓箱-進(jìn)氣歧管(連接3:有兩個(gè)方案i.連接件焊接在穩(wěn)壓箱上,與進(jìn)氣歧管用方法蘭連接。優(yōu)點(diǎn):方便拆卸;缺點(diǎn):不能保證法蘭的位置角度。如果使用原歧管可能使用這形式較好。ii.

42、歧管直接焊接在穩(wěn)壓箱上:優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)緊湊;缺點(diǎn):需要保證歧管角度。d進(jìn)氣歧管-氣缸(連接4:保留原歧管,將新做的進(jìn)氣系統(tǒng)通過法蘭與原歧管相連。3.4進(jìn)氣系統(tǒng)的制作有兩種方法可以進(jìn)行加工制作進(jìn)氣系統(tǒng),一種是使用鋁材料進(jìn)行焊接,但是這種方法不能加工異形的工件,且其制作比較粗糙,會(huì)對(duì)進(jìn)氣造成阻礙;另一種是使用快速成型技術(shù),這種方法可以加工任何形狀的工件,而且加工的誤差很小,加工件的內(nèi)壁很光滑,利于氣體在內(nèi)部流通,加工出的工件的質(zhì)量也很輕。對(duì)于只用鋁材料進(jìn)行焊接的方法加工的進(jìn)氣系統(tǒng)的整體圖如下: 圖2-11向后進(jìn)氣的進(jìn)氣系統(tǒng)對(duì)于使用快速成型技術(shù)的方法加工的進(jìn)氣系統(tǒng)如下圖: 圖2-12向上進(jìn)氣的進(jìn)氣系統(tǒng)使

43、用快速成型技術(shù)加工,有兩種材料可以使用,一種是ABS材料,一種是PC材料,其中ABS材料的耐溫為4050攝氏度,而PC材料的耐溫為100110攝氏度。在價(jià)錢方面PC材料要高于ABS材料。由于進(jìn)氣系統(tǒng)的下半部分與發(fā)動(dòng)機(jī)的原歧管直接相連,因此其會(huì)承受較高的溫度。在考慮到價(jià)錢的同時(shí)也要考慮到其不會(huì)熱變形,所以進(jìn)氣系統(tǒng)的下半部分采用耐溫較高的PC材料,其上半部分則采用ABS材料。兩部分再通過法蘭相連接。下圖為使用ABS材料加工的部分 圖2-13進(jìn)氣系統(tǒng)ABS部分下圖為使用PC材料加工的部分 圖2-14進(jìn)氣系統(tǒng)PC部分3.5排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)汽車排氣歧管的用途是將發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣引向排氣總管,其所處的空間位置

44、受多種因素制約,為了不使各缸排氣相互干擾及不出現(xiàn)排氣倒流現(xiàn)象,并盡可能地利用慣性排氣,應(yīng)使排氣歧管內(nèi)表面光滑,降低排氣阻力,而且各缸歧管應(yīng)該相互獨(dú)立12。排氣系統(tǒng)的目的是是發(fā)動(dòng)機(jī)在盡量均勻的排氣被壓下順暢排氣并且能有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲已達(dá)到規(guī)格規(guī)定的范圍。因此排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括排氣歧管和哨聲器兩部分的設(shè)計(jì)。賽車在匹配發(fā)動(dòng)機(jī)的過程中,除進(jìn)氣系統(tǒng)外并沒有對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行重大改造,因此原機(jī)排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該是完美的。原發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管采取的是1、2排氣匯總并與3、4缸匯總的排氣匯總最后由一根排氣總管通過被壓調(diào)節(jié)閥、催化轉(zhuǎn)換器和消聲器排向大氣。但是原機(jī)排氣系統(tǒng)是從發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼下側(cè)面經(jīng)過并且有很長(zhǎng)的總管和三元催

45、化轉(zhuǎn)化器?？紤]到賽車的特點(diǎn)和安裝要求,將原機(jī)的三元催化轉(zhuǎn)化器和被壓調(diào)節(jié)閥去掉,調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)排氣總管長(zhǎng)度和方向,使得排氣歧管在油按照原機(jī)的方式在油底殼側(cè)下部穿出并與排氣總管利用喉箍結(jié)合。排氣歧管在差速器下方斜向上伸出直到車架外側(cè),完成整個(gè)排氣系統(tǒng)的布置。汽車排出的廢氣是高速和高溫脈動(dòng)氣流,由于流體的流動(dòng)導(dǎo)致消聲器的消聲量和消聲頻率發(fā)生改變。此外,由于流體流動(dòng)產(chǎn)生渦流和沖擊消聲器殼體形成再生噪聲,嚴(yán)重情況下,消聲器不消聲,還可能成為新的噪聲源13。另外,為了固定排氣系統(tǒng),在哨聲器的側(cè)面通過橡膠片和螺栓將其與焊接在發(fā)動(dòng)機(jī)上的兩根梁連接在一起,使排氣消聲器能有小范圍的振動(dòng)幅度的同時(shí)能良好的固定。4差速器

46、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)CBR600rr發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部安裝有濕式多片線圈彈簧離合器和常時(shí)齒和使6段變速箱。離合器和變速箱均為手動(dòng)。變速箱輸出軸和換檔軸均在發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)面。該發(fā)動(dòng)機(jī)在原裝摩托車上是鏈傳動(dòng)布置,發(fā)動(dòng)機(jī)橫置,輸出軸和換檔軸均在駕駛員左側(cè)。動(dòng)力總成部在考慮傳動(dòng)系統(tǒng)布置是有兩條思路:鏈傳動(dòng)和軸傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)布置:在車架上,發(fā)動(dòng)機(jī)橫置,輸出軸接小鏈輪,通過鏈條將動(dòng)力傳至驅(qū)動(dòng)橋的大鏈輪處,大鏈輪帶動(dòng)與其螺栓組連接的差速器,將動(dòng)力傳至左右半軸。即傳動(dòng)路線為:發(fā)動(dòng)機(jī)-離合器-變速箱-鏈傳動(dòng)-差速器-半軸。鏈傳動(dòng)布置的優(yōu)點(diǎn):發(fā)動(dòng)機(jī)橫置,輸出軸軸線和驅(qū)動(dòng)輪軸線平行,不需要?jiǎng)恿Q向機(jī)構(gòu),傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單;換檔軸在發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)面,換

47、檔操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,換檔簡(jiǎn)便;發(fā)動(dòng)機(jī)布置在車架中軸線左右,車輛左右軸荷基本一致。鏈傳動(dòng)布置的缺點(diǎn):鏈傳動(dòng)可靠性不如軸傳動(dòng),如不能承受側(cè)向載荷,鏈條可能斷裂、脫落等;傳動(dòng)效率比軸傳動(dòng)低;鏈傳動(dòng)開式布置,無有效潤(rùn)滑,易受外界污染,易受破壞。 圖2-15國(guó)外大學(xué)鏈傳動(dòng)布置圖軸傳動(dòng)布置在車架上,發(fā)動(dòng)機(jī)縱置,輸出軸和換檔軸指向車尾。輸出軸接萬向傳動(dòng)軸或直接接主減速器,動(dòng)力以此傳入差速器、左右半軸。傳動(dòng)路線為:發(fā)動(dòng)機(jī)-離合器-變速箱-萬向傳動(dòng)軸-主減速器-差速器-半軸。軸傳動(dòng)布置的優(yōu)點(diǎn):軸傳動(dòng)比鏈傳動(dòng)效率高,可靠性強(qiáng);軸傳動(dòng)閉式,可潤(rùn)滑,抗污染,抗破壞。軸傳動(dòng)布置的缺點(diǎn):發(fā)動(dòng)機(jī)縱置,換檔軸朝車尾,換檔操縱

48、機(jī)構(gòu)不易布置,換檔操作較困難;軸傳動(dòng)閉式,需要設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋殼,限于技術(shù),殼體較重,不利于輕量化;發(fā)動(dòng)機(jī)縱置,輸出軸處于車架中軸線,發(fā)動(dòng)機(jī)在車架兩側(cè)質(zhì)量相差較大,車輛左右軸荷不等。 圖2-16國(guó)外大學(xué)軸傳動(dòng)布置圖機(jī)械鏈傳動(dòng)是以鏈條為中間撓性件的嚙合傳動(dòng),廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、農(nóng)業(yè)、采礦、起重、運(yùn)輸、紡織等各種機(jī)械和動(dòng)力傳動(dòng)中14?？紤]發(fā)動(dòng)機(jī)總成在車架上的布置情況和后續(xù)設(shè)計(jì)難易程度,動(dòng)力總成部在仔細(xì)分析了以上兩種傳動(dòng)方案后,最后選擇鏈傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力和扭矩。后懸架為獨(dú)立懸架,所以后橋有左右半軸兩根傳動(dòng)軸,左右半軸由差速器連接。綜上,動(dòng)力總成系統(tǒng)初始方案為:發(fā)動(dòng)機(jī)-鏈傳動(dòng)-差速器-左右半軸-左右驅(qū)動(dòng)輪。差速器是汽車驅(qū)動(dòng)橋的重要總成,按照工作場(chǎng)合的不同分為軸間差速器和輪間差速器;按照工作性能不同分為普通差速器和防滑差速器(LSD15。因?yàn)橘惖烙泻芏鄰澋?所以對(duì)于差速器的要求也很高,因此選用托森差速器能有效的防滑,能產(chǎn)生很好的效果。下圖為托森差速器012000的實(shí)物圖: 圖2-17托森差速器012000此差速器要求油封,因此要制作一個(gè)外殼,保證其能在布滿潤(rùn)滑油的空