节能汽车车身的设计研究】.docx
《节能汽车车身的设计研究】.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《节能汽车车身的设计研究】.docx（34页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
任务书
论文（设计）题目：
节能汽车技术研发
学号：
2010500321 姓名：
吕诗琦 专业：
机械设计制造及其自动化指导教师：
朱石沙 系主任：
一、主要内容及基本要求
去相关企业现场调研参观考察和查阅相关文献资料，熟悉了解节能汽车技术的发展现状，基本掌握六档及以上机械变速器、双离合器式自动变速器、商用车自动控制机械变速器原理，对其装置进行整体结构设计。
要求：
1、查阅相关资料，掌握本次设计和研究的具体内容；
2、对各技术参数设计及计算；
3、若干图纸；
4、撰写毕业设计说明书。
5、技术文献翻译，字数3000字以上。
二、重点研究的问题
节能汽车关键节能装置设计。
三、进度安排
序号
1
各阶段完成的内容
查阅资料、调研
完成时间
第1-2周
2
开题报告、制订设计方案
第3周
3
方案（设计）
第4-5周
4
关键节能装置设计
第6-7周
5
写出初稿，中期检查
第8-9周
6
修改，写出第二稿
第10-11周
7
写出正式稿
第12-13周
8
答辩
第14周
四、应收集的资料及主要参考文献
毛显强,马根慧,刘琴,邢有凯.北京市实行机动车排放欧洲标准的环境效果分析
[J].环境科学与技术.2011（05）
闫兆炜.中国新能源汽车产业发展研究[D].东北财经大学2012
刘志伟.日本、美国、欧盟新能源汽车产业政府扶持措施研究[D].河北大学2010
徐月云.汽车节能环保评价模型的建立与应用研究[D].武汉理工大学2010
GrahamSinden.ThecontributionofPAS2050totheevolutionofinternationalgreenhousegasemissionstandards[J].TheInternationalJournalofLifeCycleAssessment.2009（3）
开题报告
学
号
专业
职
称
教授 所在系
课题性质
学生姓名
指导教师
课题来源
课题名
称 节能汽车技术研究—汽车车身设计
一、选题的依据、课题的意义及国内外基本研究情况
1.选题的依据：
随着油价节节攀升和石油危机的到来，当今各国纷纷制定出汽车的油耗标准，有的国家规定汽车油耗率必须逐年降低，迫使汽车制造厂采取轿车小型化、减轻自重、减小空气阻力、柴油机化、稀薄燃烧技术、分层燃烧技术、润滑减磨、子午线轮胎、传动系统最佳匹配等许多节油措施，使汽车的油耗大大降低。
对我国而言，随着汽车大规模进入家庭，私车保有量的日益增多，汽车节油也显得越来越迫切。
节能汽车指以内燃机为主要动力系统，综合工况燃料消耗量优于下一阶段目标值的汽车。
全世界1/4的能源用于交通运输，包括每年生产的2/3石油在内。
交通运输领域的一些节能措施根本就不用花钱，比如说，保持轮胎适当充气就能提高能效6%。
此外，油电混合动力车等环保汽车在汽油消耗量相同的情况下，行驶里程可比传统汽车多出20%。
课题的意义：
自从发动机发明以来，石油的危机和温室气体的排放问题愈演愈烈，不断威胁着人类的生存和发展，越来越多的汽车给人民带来方便快捷的同时也不断的耗费能源和排放废气。
在世界石油资源的日益衰竭的危机下，节能型汽车发动机的研究成为人类研究的课题。
各国政府对此十分重视，每年都不断地有更新更好的节能车型在出现，高效率的节能车势必要给整个世界带来巨大的经济和社会效益，越是排量小，耗油小的车就越是受欢迎，这已经成为当代汽车设计的主流理念。
汽车是国家科技能力体现的主要载体，近年来国家经济普遍向好，汽车工业正进入前所未有的繁荣时期。
但中国汽车在设计风格上缺少世界水准，品牌和造型缺乏，顶尖汽车外观设计和高科技性能在国产汽车的表现使我们处于一种尴尬的局面，遗憾的是年产量处于全球领先地位的中国汽车业在世界汽车舞台上仍然处于扮演者的配角。
因此，提高设计水平，形成自主开发产品的能力和中国汽车特有设计风格和品牌，将关系到汽车工业发展的全局和长远规划，汽车工业技术市场开发中，最主要市场消费关注点就是汽车车身的设计开发，它包括概念设计和工程设计。
在整体设计中，车身占整车总成本的1/2~1/3，其更新频度更高，技术进步快，是汽车产品商品性的重要标准，也是汽车开发的关键。
同时，能源危机和原材料供应目前在国内日益突出，汽车市场的旺盛引起了另一个严重的问题：
有车无油。
近一段世界，广州，上海，北京等城市相继出现油荒，空车无油的问题开始出现，由此开发制造省油、低油耗的汽车成了又一个课题。
在石油资源日益枯竭、全球石油储量急剧下降的背景下，我国汽车保有量却以平均每年12.07%的速度增加，我国对燃油的消费需求一惊人的快速度增长，有很大一部分依赖于进口。
一方面，我国汽车节油减排技术的应用有限，燃油使用效率普遍不高，汽车百公里耗油约比发达国家高20%；另一方面，机动车排放污染已经成为我国污染物的主要来源之一。
因此，汽车节能与环保技术已成为汽车技术领域的研发热点。
二、研究内容、预计达到的目标、关键理论和技术、技术指标、完成课题的方案和主要措施
研究内容:
汽车车身材料的选取、汽车车身所受到的阻力的分析、汽车车身各部位的设计、汽车车身安全性（ANSYSY模拟仿真）、车身的绘图。
预计达到的目标:
设计出空气阻力小，安全可靠程度高、轻量化、美观的汽车
关键理论和技术:
空气动力学、流体力学、人机工程学、计算机图形学、拓扑学、制
造工艺学、美学等。
关键技术：
车身前段的设计、车身侧面的设计、整流罩的设计、汽车尾部设计。
ANSYS软件操作。
主要措施:
首先对车身所用的材料进行选取，在确保安全性的前提下，尽量保证美观，造价以及可适用程度。
然后查阅资料，对车身所受的阻力进行分析，并得出减少空气阻力的一些措施。
在减少空气阻力的前提下，对汽车车身各部位进行设计，车身的设计主要包括：
前段外形、车身侧面、整流罩、尾部以及发动机舱内几个部分，查阅相关资料，并得出各个部分的最近设计方案。
再是利用ANSYS软件，首先建立一个大致的车身模型，然后利用ANSYS的功能，对模型进行流场域的分析，划分网格，设置边界条件等操作，然后进行迭代计算，从而得出流场域图，以及汽车车身所受的空气阻力系数CD以及上升阻力系数CL，进而得出汽车车身所受的空气阻力。
并且通过ANSYS软件，也可以得出车身各部位所受压力的分布云图，从而可以了解在进行汽车车身设计的时候，哪部分的设计需要更多的考虑空气所带来的影响。
最后，利用软件，画出所设计的车身模型，外形等可以有所修改，但必须满足空气阻力以及安全等前提。
三、主要特色及工作进度
特色：
理论与实践相结合，因为汽车车身的空气阻力需要在风洞实验下进行，而没有所需条件，只能依靠理论知识，对其进行分析，不过利用ANSYS软件进行模拟仿真，也可以算是进行实践，而且利用Pro/E软件进行绘制车身，也是一种实践。
工作进度：
现在已经对汽车车身所受的空气阻力进行了分析，对车身各部位的设计也已经完成，接下来主要的工作任务是利用ANSYS软件进行车身模拟仿真，以及利用Pro/E软件，对车身进行三维绘制。
四、主要参考文献（按作者、文章名、刊物名、刊期及页码列出）
1.毛显强,马根慧,刘琴,邢有凯.北京市实行机动车排放欧洲标准的环境效果分析
[J]环境科学与技术.2011（05）
2.闫兆炜.中国新能源汽车产业发展研究[D].东北财经大学2012
3.刘志伟.日本、美国、欧盟新能源汽车产业政府扶持措施研究[D].河北大学
2010
4.徐月云.汽车节能环保评价模型的建立与应用研究[D].武汉理工大学2010
5.傅立敏著.《汽车设计与空气动力学》[M].北京：
机械工业出版社2011.4国家自然科学基金项目
指导教
师意见
指导教师签名：
年 月 日
系意见
系主任签名：
年 月 日
院意
见 教学院长签名：
年 月 日
鉴定意见
学号：
姓名：
专业：
毕业论文（设计说明书）32 页 图表 4 张
论文（设计）题目：
节能汽车技术研发—汽车车身设计
内容提要：
近年来，世界能源问题日益突出，而汽车，作为我们日常生活中必不可少
交通工具，消耗着大量的能源。
因此，为了更好的实现可持续发展，以后汽车的发展必然是朝着节能的方向。
因此，谁先设计出优质高效的节能环保汽车，比将取得市场先机。
在我的毕业设计中，我主要从汽车车身去考虑节能的，从汽车车身材料的选取、汽
车车身所受到的空气阻力的分类、降低汽车车身所受的空气阻力措施、车身各部分的详细设计，以及利用ANSYS软件模拟汽车进行仿真。
车身材料我主要选取的是玻璃钢（FRP），即纤维强化塑料，学名纤维增强塑料。
它具有轻质高强、耐腐性好、电性能好、热性能好等特点。
广泛应用于机器零件和汽车、船舶外壳等。
车身各部位的设计主要从车身前段外形、车身侧面、整流罩、汽车尾部以及发动机内舱这几个方面来进行设计的，根据流体动力学分析，力求车身所受到的空气阻力为最小，从而降低能源损耗。
至于利用ANSYS软件进行模拟仿真，首先大致对车身进行建模，初步设计出车身模型，然后对车身外部流场域进行选取，划分车身网格、设置边界条件，然后进行迭代计算，从而得出空气阻力数值，并可以得出车身周围流场图、车身表面压力图。
在完成理论设计分析后，利用Pro/E软件，对车身进行了绘图，从而得到我想设计汽车车身的外形。
指导教师评语
同意其参加答辩，建议成绩评定为 。
指导教师：
答辩简要情况及评语
根据答辩情况，答辩小组同意其成绩评定为 。
答辩小组组长：
答辩委员会意见
年 月 日
年 月 日
经答辩委员会讨论，同意该毕业论文（设计）成绩评定为 。
答辩委员会主任：
（请双面打印。
）
年 月 日
节能汽车车身设计
摘要
随着近年来能源的短缺，全球能源危机，全球越来越重视对能源的利用和对新能源的开发，绿色环保已经深入人们的生活之中，石油储备已越来越受到各国的重视。
由于世界的能源资源产地与能源的消费中心相距比较远，尤其是随着世界经济的发展，世界人口的激增和人民生活水平的持续提高，世界能源需求量将不断增大，由此会导致各国对能源资源的争夺日趋激烈，以及环境污染的加重和环保压力加大。
由此我们可以断定，在未来的生活中，节能减排这个话题将不会减弱，相反的，只会被越来越多的人所关注，而节能减排最终会成为一个永久的话题被人们所认识和对待。
本论文对节能车车身进行设计和优化，将创新与实践结合起来，通过理论验证，利用ANSYS有限元软件分析车身受力情况，对车身安全性进行分析，以及车体流场情况。
采用CATIA曲面建模建立车身的整体模型，以达到最小的风阻系数。
在满足相关条件下，降低汽车的整备质量，提高经济性，力求最终设计出最节能的汽车。
关键词：
节能，有限元软件分析，曲面建模，流体力学
Bodydesignofenergy-savingautomobile
Abstract
Withtheshortageofenergyinrecentyears,globalenergycrisis,increasingglobalemphasisonenergyuseanddevelopmentofnewenergysources,greenhaspenetratedpeople’slives,oilreserveshavebeenmoreandmorenationalattention.Asthecenteroftheworld’sconsumptionofenergyresourcesandenergyoriginrelativelyfarapart,especiallywiththeworld’seconomy,continuedtoimprovepeople’slivingstandardsandsurgeinworldpopulation,worldenergydemandwillcontinuetoincrease,whichwillleadcountriescompetitionforenergyresourcesisbecomingincreasinglyfierce,andtheaggravationofenvironmentalpollutionandenvironmentalpressures.Thus,wecanconcludethat,inthefuturelife,thetopicofenergyconservationwillnotweaken,onthecontrary,itwillnotonlybemoreandmoreconcerned,butalsowilleventuallybecomeapermanenttopic.
Inthispaperofenergy-savingcar’sbodydesignandoptimization,innovationandpracticecombinetheoreticalverification,usingANSYSfiniteelementsoftwaretoanalysebodyforceconditions、thesafetyandthebodyflowfield.EstablishtheoverallsurfacemodelingbyusingCATIAmodelofthebodyinordertoachievetheminimumdragcoefficient.Whentherelevantconditionsaremet,reducingthecar’scurbweight,
improvingtheeconomyandultimately,strivingtoworkoutthemostenergy-efficientcars.
Keyword：
energysaving，analysisoffiniteelementsoftware，surfacemodeling，hydromechanics
目录
节能汽车车身设计 Ⅰ
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
目录 Ⅲ
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2中国的能源状况 1
1.2.1汽车节能的重要意义 1
1.2.2汽车节能途径 1
1.3选题背景及意义 2
第二章 车身设计概述 4
2.1车身设计的要求 5
2.1.1足够的强度、刚度 5
2.1.2保证安全 5
2.1.3乘坐舒适，有足够的生存空间 5
2.1.4自身质量轻，面积利用率少 5
2.1.5空气动力性好 5
2.1.6美观、新颖的造型 6
2.1.7结构合理，制造方便 6
2.1.8车身各物件工作可靠、不干涉 6
第三章 整体思路 7
3.1海豚的造型，仿生学设计 7
第四章 材料对车身轻量化的影响 8
4.1玻璃钢 8
第五章 汽车外界阻力 9
5.1地面摩擦阻力 9
5.2空气阻力 9
5.2.1汽车空气阻力系数 10
5.2.2汽车阻力特性 11
5.2.3降低汽车空气阻力系数CD的措施 11
第六章 详细设计思路 12
6.1前段外形 12
6.2车身侧面 12
6.3车身底部：
离地间隙的影响 13
6.4整流罩 14
6.5尾部 14
6.6优化发动机舱内流场 15
第七章 车身安全 17
7.1节能汽车车身的节能研究制作 17
7.2车身外形设计 17
7.3车身外部流场域的选取 18
7.4车身模型网格的划分 18
7.5边界条件 19
7.6结构分析阶段 10
7.7车身周围流场分析 21
7.8车身表面压力分析 21
第八章 结语 22
第九章 参考文献 23
第十章 附录 24
1.1引言
第一章 绪论
能源是人类日常活动所需的物质基础。
因此，从某种意义上讲，人类社会的发展进步是离不开优质的能源的出现以及先进能源技术的使用。
在当今的世界，能源未来的发展，能源和环境，都是全世界、全人类所共同关心的重要问题，也是我国未来社会经济迅速发展的重要问题。
能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。
自工业革命以来，能源安全问题就开始出现。
在全球经济高速发展的今天，国际能源安全已上升到了国家的高度，各国都制定了以能源供应安全为核心的能源政策。
在此后的二十多年里，在稳定能源供应的支持下，世界经济规模取得了较大增长。
但是，人类在享受能源带来的经济发展、科技进步等利益的同时，也遇到一系列无法避免的能源安全挑战，能源短缺、资源争夺以及过度使用能源造成的环境污染等问题威胁着人类的生存与发展。
1.2中国的能源状况
中国是当今世界上最大的发展中国家，发展经济，摆脱贫困，是中国政府和中国人民在相当长的一段时期内的主要任务。
20世纪70年代以来，中国作为世界发展最快的发展中国家，经济社会发展取得了举世瞩目的辉煌成就，成功地开辟了中国特色社会主义道路，为世界的发展和繁荣做出了重大贡献。
中国是目前世界上第二位能源生产国和消费国。
能源供应持续增长，为经济社会发展提供了重要的支持。
能源消费的快速增长，为世界能源市场创造了广阔的发展空间。
中国已经成为世界能源市场不可或缺的重要组成部分，对维护全球能源安全，正发挥着越来越重要的积极作用。
中国政府正在以科学发展观为指导，加快发展现代能源产业，坚持节约资源保护环境的基本国策，把资源建设节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置，努力增强可持续发展能力。
1.2.1汽车节能的重要意义
二氧化碳排放量的25%来自于汽车排放，因此，汽车节能减排对整个社会的节能减排有着重要的意义。
不仅仅是生产汽车，还包括怎样长期满足社会对清洁汽油、柴油的供应，这是节能减排的重要任务。
今后20~30年，主要还是传统汽车，所以依靠技术进步把发动机水平提高上去的意义非常重大。
另一方面就是我们要提供更多的清洁能源。
应该说这方面是临时性的，另一个问题是价格问题，要发挥市场机制的激励作用。
1.2.2汽车节能途径
1）轻量化
中国目前车型结构偏大、偏重的趋势十分明显，如果不加以控制，必然导致燃
油消耗量的快速提高。
因此推动汽车小型化、轻量化对于实现节能减排的目标有重要的意义。
随着我国汽车工业的发展，车重的问题越来越凸显，轻量化也得意义在全行业来说是一个永恒的主题。
2）高效化
运用一些新的技术降低燃油消耗量，将能量最大利用，例如：
废气再循环、柴油机的高压共轨、采用代用燃料。
1.3论文选题的背景及意义：
自从发动机发明以来，石油的危机和温室气体的排放问题愈演愈烈，不断威胁着人类的生存和发展，越来越多的汽车给人民带来方便快捷的同时也不断的耗费能源和排放废气。
在世界石油资源的日益衰竭的危机下，节能型汽车发动机的研究成为人类研究的课题。
各国政府对此十分重视，每年都不断地有更新更好的节能车型在出现，高效率的节能车势必要给整个世界带来巨大的经济和社会效益，越是排量小，耗油小的车就越是受欢迎，这已经成为当代汽车设计的主流理念。
汽车是国家科技能力体现的主要载体，近年来国家经济普遍向好，汽车工业正进入前所未有的繁荣时期。
但中国汽车在设计风格上缺少世界水准，品牌和造型缺乏，顶尖汽车外观设计和高科技性能在国产汽车的表现使我们处于一种尴尬的局面，遗憾的是年产量处于全球领先地位的中国汽车业在世界汽车舞台上仍然处于扮演者的配角。
因此，提高设计水平，形成自主开发产品的能力和中国汽车特有设计风格和品
牌，将关系到汽车工业发展的全局和长远规划，汽车工业技术市场开发中，最主要市场消费关注点就是汽车车身的设计开发，它包括概念设计和工程设计。
在整体设计中，车身占整车总成本的1/2~1/3，其更新频度更高，技术进步快，是汽车产品商品性的重要标准，也是汽车开发的关键。
同时，能源危机和原材料供应目前在国内日益突出，汽车市场的旺盛引起了另一个严重的问题：
有车无油。
近一段世界，广州，上海，北京等城市相继出现油荒，空车无油的问题开始出现，由此开发制造省油、低油耗的汽车成了又一个课题在石油资源日益枯竭、全球石油储量急剧下降的背景下，我国汽车保有量却以平均每年12.07%的速度增加，我国对燃油的消费需求正以惊人的快速度增长，有很大一部分依赖于进口。
一方面，我国汽车的节油减排的技术的应用十分有限，燃油使用效率普遍不高，汽车百公里耗油约比发达国家高20%；另一方面，机动车排放污染已经成为我国污染物的主要来源之一。
因此，汽车节油和环保问题日益突出，面对有限的石油资源和国家能源战略遇到的威胁与挑战，汽车节能与环保技术已成为汽车技术领域的研发热点。
随着近几年国家节能减排工作的不断深入，汽车节能减排已经成为社会各界的共识，也正在成为全体成员的共同目标。
自2004年起，中国成为仅次于美国的世界第二大石油消耗国。
2006年，中国对进口石油的依赖增至全年需求总量的47%，2006年中国的原油净进口量为13884万吨。
而在1990年—2003年的13年里，中国汽车保有量平均年增长率达到12%，汽车燃油消耗在中国石油消耗中所占比例日益增大。
2004年，中国每一辆汽车的年均耗油是2.1吨，中国进口的原油有30%被汽车消耗，而这一比例在今后将升至50%。
从汽车排放方面，汽车排出的废气已成为城市空气的首要污染源。
据国家环保总局测算，2005年中国汽车排放污染在城市大气污染中所占比例高达79%。
因此，汽车既是耗油大户，又是排放废气大户，抓好了汽车的节能减排，就是抓住了
重点。
汽车节能减排的重要性不言而喻，考虑到当前我国的汽车节能技术发展的实际情况，除了要积极推进以混合动力、燃料电池、先进柴油、醇类汽车等为代表的新
升级会员 