毕业论文节能环保整车设计Word格式.docx
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答辩委员会委员：
，，，，，，
\\\\技术学院毕业设计（论文）评语
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学生姓名：
\\\\专业汽车运用年级2008
毕业设计（论文）题目：
节能环保整车设计评阅人：
指导教师：
（签字）年月日成绩：
系（科）主任：
（签字）年月日
毕业设计（论文）及答辩评语：
摘 要
目前我国汽车保有量已达到5000万量，汽车在我国能源消耗和大气排放中均占较大比例。
其年消耗量已接近成品油总量的百分之六十。
汽车尾气已成为我国城市大气污染中数量最大。
累积性最强的毒气。
汽车尾气中的CO,CO2，HC,NO2等在直接危害人身体健康的同时也骐达的破坏了人类的生存环境。
按照近年来的汽车增长速度和油耗水平有专家预测到到2020年，我国汽车保有量将突破1.5亿大关，年耗油量将突破2.5亿吨，大气污染量也将更重。
能源和环境将受到更大挑战，我国政府为应付全球气候变化曾作出庄重承诺，到2020年中国单位国内生产总值一氧化碳排放比2005年下降40%-到50%，这无疑对生产、销售及售后环节，都会产生大量碳排放的汽车生产也提出更高的要求，汽车企业将受到更多的关注，肩负着重大的使命。
汽车产业的节能环保，符合我国能源供给和大众消费水平，有利于缓解紧张状况，保护环境，对于落实国家能源发展战略，加快建设资源节约型、具有重要意义。
七尺产业的节能环保既要有汽车企业的自身努力，又要有政府的的支持，更需要全民环保意识不断提高。
关键词：
节能环保安全
ABSTRACT
Atpresentourcountryhasreached50millionautopossession,automobileinChinaamountofenergyconsumptionandatmosphericemissionsareaccountedforasignificantshare.Theirannualconsumptionhascomecloseto60percentoftheproduct.AutomobileexhausthasbecomeChina'
slargestnumberofurbanairpollution.Cumulativestrongestgas.TheCOandCO2carexhaust,HC,NO2,etcinimmediateharmhumanbodybodyhealthatthesametimealsoQiDadamagehumansurvivalenvironment.Accordingtorecentcarincreasespeedandfuelconsumptionlevelhaveexpertspredictthatby2020,Chinato1.5billionautopossessionwillbreakthroughinfuelconsumptionwillbreakthroughthemarkfor250milliontons,atmosphericpollutionwillalsoheavier.Energyandtheenvironmentwillbemorechallenges,ourgovernmentfortacklingglobalclimatechangewasapromisemadeby2020,Chinaunitofgrossdomesticproductcarbonmonoxideemissionsdown40%-morethan2005,nodoubtto50%ofproduction,salesandafter-salelink,willproducelargeamountsofcarbonemissionscarproductionalsoputforwardhigherrequest,carcompanieswillgetmoreattention,shoulderingtheimportantmission.
Automobileindustrytotheenergyconservationandenvironmentalprotection,conformstoourcountryenergysupplyandmassconsumptionlevel,canhelptoalleviatethestrain,protecttheenvironment,forimplementingthenationalenergydevelopmentstrategy,speeduptheconstructionoftheresourcesavingandtohavetheimportantmeaning.Sevenfeetindustry'
senergyconservationandenvironmentalprotectionhaveautoenterprise'
sownefforts,andtohavethegovernment'
ssupport,themoreneedallthepeopleenvironmentalprotectionconsciousnessenhancesunceasingly.
KEYWORDS:
Energyconservationandenvironmentalprotectionsafety
目 录
前言
传统燃油汽车已不能适应社会发展的需要，汽车企业要加大对新能源技术研发的重视程度与实际投入，采取有力措施，引进国外先进技术，开发核心技术、关键技术，培育自主品牌，曾倩自主创新能力，加快推行新能源车型的研究。
近年来，新能源电动汽车技术有了突飞猛进的发展。
有点混和技术已经进入产业化，锂动力电池技术取得了重大突破，车用燃油技术不断进步。
奥运期间，我国已成功示范使用了新型能源电动汽车。
接着，国家在公交、出租等公共服务领域示范使用了兴能源电动汽车、车企应重点推进小型电动汽车的发展。
小型电动轿车符合我国国情以及电动汽车本身的发展规律。
我国有丰富的锂资源、和镁资源，可以为电动汽车关键部件原材料提供保障，而且我国的电动自行车、电动摩托车等轻型电动车的生产历史和技术经验，为电动汽车的产业化奠定了良好的基础。
有点混合动力汽车目前已量产，但市场接受程度较低。
和传统的燃油汽车相比，油电混合动力汽车的能耗优势不言自明。
但是一谈到价格，这款车显然不占优势。
过高的成本导致目前有点混合动力汽车难以推广应用，混合动力汽车处了以往的动力装置外，至少还必须安装电池，其成本不可能降至普通车的水准。
因此，有点混合动力汽车技术发展的首要难题是降低成本，这也是有待车企解决的重大课题，特别是必须降低动力电池、电机驱动系统、弟子控制系统的成本。
这样，混合动力车的销量才会提高，才会真正为节能和排放做贡献。
在研发锂动力电池技术方面，锂离子电池具有能量密度大、容量大、无记忆性、、性能好等优点，得到各汽车企业的一致认可，是目前车用电池产业化的热点。
锂电池根据材料不同，主要有里钴氧化物、锂镍氧化物是目前最理想的锂离子电池正极材料而且长远来看具有良好的发展前景。
经过多年的努力，我国在2009年解决了磷酸铁锂材料改性和规模化生产，推动了我国磷酸铁锂动力电池产业的发展，使的我国在动力电池这一新兴领域占据技术和市场先机。
锂电池的价格和安全性还有待提高。
车用燃料电池性能好，环保，但价格昂贵，尚未产业化，有待继续研发。
第1章
整车性能及动力装
1.1动力匹配分析原理
在汽车的研制过程中利用合理的理论建立正确的数学模型和力学模型，利用模拟计算的研究方法研究部件性能的各参数对整车性能的影响效果以及各个参数之间的相互影响关系，不仅能及时发现设计中的问题，预见整车的性能水平，并且能大大缩短研制周期，避免不必要的错误和损失。
牵引车一般由牵引头和挂车两大部分组合而成，适用于大宗货物和集装箱的中长途运输。
本文介绍了牵引车的性能分析方法，并应用车辆性能计算原理对一款牵引车的性能和动力装置匹配进行了分析。
动力匹配分析原理
发动机制造厂提供的发动机特性曲线，有时是在实验台上未带水泵，发电机等条件下测得的，带上全部附件设备时发动机的特性曲线称为使用外特性曲线。
一般汽油机的使用外特性的最大功率比外特性最大功率小15%；
货车柴油机约小5%；
轿车与轻型汽车柴油机约小10%。
发动机工作性能受环境压力，温度和相对湿度影响。
发动机在非标准状况下运转时，其有效功率及燃油消耗率应修正到标准环境状况。
公式
（1）—（3）完成实测状况、标准状况及实用现场状况发动机性能数据间的修正转换[1]。
（1）
（2）
（3）
Pe——现场环境下的有效功率Pe0——标准环境下的有效功率
——现场环境状况下饱和蒸汽压
——标准环境状况下饱和蒸汽压
T——现场环境状况下的环境温度T0——标准环境状况下的环境温度
a——可调油量法功率校正系数k——指示功率比
——机械效率p——现场环境状况下的大气压
Tc——中冷器冷却介质进口温度Te0——标准环境中冷器冷却介质进口温度
——标准环境状况下的相对湿度p0——标准环境状况下的大气压
m,n,q——功率校正系数
——现场环境状况下的相对湿度
车辆性能的基本公计算式
燃油经济性计算
燃油经济性通常用等速燃油经济性表示，即等速行驶100km所消耗的燃油量，L/100km。
设牵引车以速度Ua（km/h）等速行驶在平直的路上，此时阻力功率为P（KW）。
b——燃油消耗率[g/（KW.h）]
——为燃油的密度（kg/L）
g——为重力加速度（m/s2）
最大爬坡度计算
最大爬坡度满足
（5）
Ga——整车重量（N）
Rk——轮胎滚动半径（m）
f——轮胎滚动阻力系数
——牵引车最大爬坡角
——牵引车传动系效率
——汽车变速器第一档速比
——汽车驱动桥速比
——牵引车最大转矩（Nm）
动力性计算
初速度加速到末速度，其中各工况参数可由下列公式求得[3]：
（6）
（7）
（8）
（9）
（10）
（11）
（12）
Te——发动机有效转矩（Nm）
Temax——发动机最大有效转矩（Nm）
Tp——发动机额定功率对应的转矩（RPM）
M——发动机最大转矩对应的转速（RPM）
——发动机额定功率对应的转速（RPM）
——车辆加速度（m/s
）
——各档发动机转速（RPM）
——各档车速（km/h）
Ft——车辆驱动力（N）
Fw——车辆空气阻力（N）
——计算时所取时间间隔（s）
——第i个时间间隔前后车速（km/h）
——第i个时间间隔前后行驶距离（m）
CD——空气阻力系数
——迎风面积（m^2）
车辆性能计算分析实例
待分析牵引车的基本参数如下：
整车外形尺寸（长×
宽×
高）：
6240×
2495×
3380mm；
轴距：
3600mm；
整备质量：
7300kg；
列车总质量：
42995kg；
空气阻力系数：
0.65；
车辆迎风面积：
6.9m^2；
发动机排量:
8.82L、标定功率/标定转速:
243/2200kW/rpm、怠速转速:
700rpm、最低稳定转速:
650rpm；
变速箱各档速比：
12.42:
8.29:
6.08:
4.53:
3.36:
2.47:
1.35:
1.0；
主减速器速比:
4.625；
轮胎滚动阻力系数：
0.007。
整车仿真分析模型如下图：
图2-1牵引车仿真分析模型
车辆基本性能
整车性能分析首先要根据整车和部件性能数据建立整车仿真分析模型和部件参数文件，其次建立仿真工况，包括路况、加速实验及爬坡实验，最后展开整车性能分析性和动。
利用GT-DRIVE得到整车燃油经济力性方面的性能。
表2-1牵引车整车基本性能
类别
仿真分析项目
技术要求
分析结果
实验结果
动力性
50km/h初速度滑行距离（m）
≥700
1277.27
1280.8
最高车速（km/h）
≥94
95.2
95.4
直接档从30km/h加速到70km/h（s）
85.86
87.97
起步连续换档加速至70km/h（s）
73.7
71.54
最大爬坡度[%]
27
30.9
最大加速度（m/s^2）
2.97
燃油经济性
（L/100km）
等速百公里油耗
40km/h
26.05
25.78
50km/h
27.61
26.94
60km/h
29.14
30.48
70km/h
31.73
30.80
80km/h
34.63
33.41
90km/h
38.57
38.95
整车性能仿真分析需要系统的车辆数据文件，本项目所提供的仿真分析数据不够系统，对于未提供的数据，分析过程中采用了同类型车辆的部件参数作参考。
分析结果不可避免数之间的相互影响关系分析及预见整车的性能水平方面有积极参考意义。
存在一定的误差。
车辆动力装置匹配
汽车的动力性和燃料经济性与发动机和传动系的参数选择匹配密切相关。
理论上各参数可以连续任意变化,以获得最优的匹配效果。
但在实际应用过程中,整车生产厂家在匹配时往往只能选择市场上已存在的发动机、变速器、主减速器等。
本文根据供选部件的三种组合方案，对牵引车的动力匹配进行多方案比较。
表2-2三款变速箱主减速器速比匹配方案
方案
各档速比
主减速器速比
低
1
2
3
4
5
6
7
8
方案一
12.42
8.29
6.08
4.53
3.36
2.47
1.81
1.35
4.625
方案二
13.89
9.09
6.53
4.78
3.57
2.55
1.83
1.34
方案三
10.26
6.483
4.62
3.4
2.528
1.907
1.361
0.744
5.286
表2-3三种动力装置匹配情况下的车辆性能
112
34.8
29.1
3.33
2.8
25.48
26.52
27.96
30.27
32.76
35.36
城郊循环HWY
45.40
45.35
42.91
整车性能分析结论
图2-2牵引车百公里油耗
基于GT-DRIVE分析牵引车基本性能。
等速百公里油耗见图2
车辆不同车速下各档位牵引力如图3所示，图中标注了各档位最大牵引力点对应的车辆爬坡度和加速度。
图2-3各档位牵引力及最大牵引力点动力指标
动力匹配分析结论
三款齿轮箱的公比近似为等比级数分配，都能保证车辆具有良好动力性。
根据三种动力装置的仿真分析结果，齿轮箱三同速比为5.286主减速器匹配的传动装置以保证车辆良好动力性为前提在改善车辆的燃油经济性方面取得了良好的效果。
相对于另外两款齿轮箱在动力性方面由于较低的低速档传动比使车辆的爬坡度和最大加速度降低，但增加的超速档有效的提高了车辆的最高车速。
同时通过增大主减速比避免车辆的爬坡能力和最大加速度过度恶化。
方案二较方案一增大了低档位（主要是1-5档）的传动比，改善了车辆的动力性,在高速档方面两方案的传动比基本一致。
方案二在保证车辆燃油经济性的前提下改善了车辆低速运行时良好的动力性。
方案二也是一个比较好的配置方案。
第2章
汽车的尺寸
外形尺寸参数
汽车设计中由设计师去弥定的外形尺寸包括：
长、宽、高、轴距、轮距、前后悬长和离地距等。
图3-1各参数的含义
各级汽车的尺寸标准
弥定汽车尺寸所要考虑的因素主要是机械布局和使用要求，其中机械布局视乎厂家各自的设计方案有所差异；
使用要求则主要由汽车所针对的目标市场级别而定。
我们看到美国车的尺寸比欧、日的标准大很多，这主要是因为美国地大车少，油价低廉，对于汽车空间的要求远大于对省油性能的要求。
日本则正好相反，为了改善道路拥挤情况，日本政府对汽车的税收等级是以外形尺寸（主要是占地面积长*宽）来划分的，车身越大使用费用越高。
因此日本汽车造型设计所追求的是“空间利用率”，即在有限的车身尺寸下争取最大的内厢空间。
可以说日本车造得紧凑的目的是为了符合法规；
欧洲人也热衷于小型车，但他们造小车的主要目的是省油和使用方便；
而美国人的生活环境决定了他们用不着把汽车造得太紧凑。
如何弥定具体尺寸
确定汽车尺寸首先要服从机械布局，然后要满足各项应有的功能，如必须具备载客、载货的空间等。
下面详谈各尺寸的具体确定方法：
长度
长度是对汽车的用途、功能、使用方便性等影响最大的参数。
因此一般以长度来划分车身等级。
车身长意味着纵向可利用空间大，这是显而易见的；
但太长的车身会给调头、停车造成不便。
4米长与5米长的汽车在驾驶感觉上会有很大的差异，一般中小型乘用车长4米左右，接近5米长的可算作大型车了。
宽度
宽度主要影响乘坐空间和灵活性。
对于乘用轿车，如果要求横向布置的三个坐位都有宽阔的乘坐感（主要是足够的肩宽），那么车宽一般都要达到1.8M。
近年由于对安全性的要求，车门壁的厚度有所增加，因此车宽也普遍增加。
日本车对宽度的限制比较严，大部分在1.8M以下，欧洲车则倾向增大车宽。
但是车身太宽会降低在市区行走、停泊的方便性，因此对于轿车来说车宽2m是一个公认的上限。
接近2米或超过2米的车都会很难驾驶。
道路用车（大货车、大客车）的车宽一般也不能超过2.5米。
对于车外倒后镜不能折叠的车辆，规格表上的宽度一般把外伸倒后镜也包括在内，因而有些欧洲轿车规格表上的宽度接近甚至超过2米（例如FIATMULTIPLA宽度为2010mm），各位明察即可。
高度
车身高度直接影响重心（操控性）和空间。
大部分轿车高度在1.5米以下，与人体的自然坐姿高度相比低很多，主要是出于降低全车重心的考虑，以确保高速拐弯时不会翻车。
MPV、面包车等为了营造宽阔的乘坐（头部空间）和载货空间，车身一般比较高（1.6米以上），但随之使整车重心升高，过弯时车身侧倾角度大；
这是高车身车种的一个重大特性缺陷。
此外在日本，香港等一些地区，大部分的室内停车场都有高度限制，一般为1.6米，这也是确定车高的重要考虑因素。
小型车为了在有限的占地面积内扩大车厢空间，近年有向上发展的趋势，如丰田的YARIS（高1500mm）和标致206（1430mm），以及一批超过1.7M的日本K-CAR级RV（如铃木WAGONR），车身都比传统的小型车高出很多，重心升高导致的主动安全性下降是必然的。
轴距
在车长被确定后，轴距是影响乘坐空间最重要的因素，因为占绝大多数的2厢和3厢轿车，乘员的坐位都是布置在前后轴之间的。
长轴距使乘员的纵向空间增大，直接得益的是对乘坐舒适性影响很大的脚部空间。
在行驶性能方面，长轴距能提高直路巡航的稳定性，但转向灵活性下降，回旋半径增大。
因此在稳定性和灵活性之间必须作出取舍，取得适当的平衡。
前后悬
从图一可见：
车长=前悬+后悬+轴距。
所以轴距越长，前后悬便越短。
最短的悬殊长可以短至只有车轮，即为车轮半径1/2。
但除了一些小型车要竭力增加轴矩来扩大乘坐空间外，一般轿车的悬长都不能太短，一来轴矩太长会影响灵活性，二来要考虑机械零件的布局。
例如前横置引擎前轮驱动的轿车，引擎一般会安置在前轴的前方，因此前悬必须有一定的长度（例一）；
但前悬也不应过长，以确保爬坡通过性，越野车为了保证爬坡、越台的能力，前悬都很短（例二）；
一些高性能跑车的前后悬取值主要是出于对前后重量平衡和动态重心转移的考虑（例三）。
近年为了满足严格的正面撞击测试法规，有加长前悬的趋势，目的是容纳车架的撞击缓冲结构。
后悬则可以比前悬稍长一些。
例一前置引擎前轮驱例二图中的A、B角分别称为接例三悬长对汽车的动态动的轿车，因为要腾出近角和离去角，是衡量汽车通过表现也会有影响，例如增空间安放引擎，前轴要性的重要指标。
由图可见角度越大前悬可以增加转向过多向后移，形成很长的前大，车身能安全通过的坡度越大，以抵消车架本身的转向悬。
国产富康、夏利。
其中接近角尤为重要，因此越不足倾向。
所以设计高性
桑塔纳都属于这种类型。
野车的前悬都很短。
能跑车不仅是要好看那么简单。
轮距
轮距直接影响汽车的前后宽度比例。
与其它尺寸相比，轮距更受机械布局（尤其是悬挂系统类型）的影响，是造型设计师需要在很早期就确定的参数。
一般轿车的前轮距比后轮略大（相差约10-50MM），即车身前半部比后半部略宽，这与气流动力学有关（将在以后详述）。
但一些特殊机械布局的汽车，如法拉利的512TR，由于后轴安放了大型的水平对向12缸引擎，使其后轮距远大于前轮距，这就需要以特别的造型设计来配合。
在操控性方面，轮距越大，转向极限和稳定性也会提高，很多高性能跑车车身叶子板都向外抛，就是为了尽量扩大轮距。
离地距
离地距即车体最低点与地面的距离。
后驱车的离地最低
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