节能赛车转向系统的设计及仿真研究(附件)【字数：12841】
摘 要随着科技的进步工业生产的不断发展，人们慢慢的认识到节约资源的必要性，所以我们就有了以能源节约为宗旨的大学生节能赛车竞技大赛——本田中国节能竞技大赛。。赛车的转向系统是决定赛车行驶摩擦阻力的重要因素之一，尤其对赛车转弯摩擦阻力影响较大。根据轨道的最小转弯半径和小车的设计要求和框架尺寸结构，建立了转向梯形空间几何模型。利用MATLAB优化工具箱参数，梯形臂长梯形和梯形优化控制实际ackerman转向梯形和ackermann理论的误差特征，提高精度和稳定性，减少摩擦，降低汽车油耗。利用三维建模软件Catia进行三维建模，并对构件结构及外观进行优化，将设计的转向机构组件组装并进行干涉检测，最终优化设计完成一套适合节能赛车的转向系统。
目 录
第一章 引言1
1.1Hondo节能竞技大赛简介1
1.2国内外研究概况 1
1.2.1汽车转向系统的进展及研究的大概情况2
1.3本田节能赛车转向系统的发展及现状5
1.4本文研究目的与意义5
第二章 节能赛车转向系统类型的确定7
2.1转向系统的作用 7
2.2转向系统的设计要求 7
2.3赛车部分设计参数 7
2.4转向系统类型的确定 8
2.4.1阿克曼式转向系统 8
第三章 转向梯形参数的优化及仿真10
3.1转向的特性 10
3.1.1转向的实际特性 11
3.2 MATLAB优化程序编写12
3.2.1约束条件的确定12
3.2.2转向梯形节臂长和梯形底角的优化12
3.2.3转向系统仿真分析16
第四章 前轮定位参数的确定17
4.1前轮定位参数概述19
4.1.1主销后倾角19
4.1.2主销内倾角20
4.1.3前轮外倾角20
4.1.4前轮前束21
4.2前轮定位参数确定22
第五章 确定转向系统整体布置方案23
5.1转向系统关键部件装配24
5.2转向系统关键部件模型图24 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
结束语27
致谢28
参考文献29
附录130
附录230
附录331
引言
1.1Honda节能竞技大赛简介
在日本举行Honda节能竞技大赛，从第一届至今该已经具有35年的历史了。在日本每一年的节能大赛都有将近五百支大学生队伍参加到该赛事中来，这其中甚至不乏一些高中同学和初中同学组成的车队。2007年，更是本田节能大赛历史上一件里程碑事件发生的一年，大赛正式来到了中国，更名为本田中国节能竞技大赛，该赛事的到来立即引起了各大高校在校学生的极大兴致，2007年就有超过一百支队伍参加了比赛，截止到2015年，该赛事已经在中国成功的举办了8届（包括2007年上海试行赛），并且取得了3779.638km/L的好成绩。比赛要求每一个车队使用官方统一规定型号的本田125cc小型四冲程摩托车发动机，车架和车身等各方面的设计与制作则由各车队自主完成，通过行驶一定的路程，以燃油的消耗总量量高低而决定胜负。随着人们能源节约与能源高效利用意识的不断提高，新型能源逐渐被运用到各个领域，在这样的背景下，本田中国节能竞技大赛于2011年首次开设了电动型赛车的比赛，比赛要求每一个车队在符合赛事要求的情况下自行设计赛车，最终在正式比赛时使用官方提供的同一型号电池作为赛车的动力源，最终耗电量相同行驶最远的车队获胜。“挑战一升，环保一生”，Honda节能竞技大赛以提高能源利用率、提高民众环保意识和创造节约型社会为举办赛事的宗旨，为喜爱科技，乐于实践，热衷于动手制作的参赛者们提供一个不受太多约束实践的机会，让大家共享节能环保的理念，激发大家内心那种喜爱挑战的激情，让所有的参赛者们在激烈的赛事中体会到环保的重要意义，从而带动身边人，带动全社会的节能环保意识的提高。
1.2国内外研究概况
随着我国工业的持续飞速发展和城市化进程的加快,每一年能源使用总量都在以多个百分点的速度增加，各种能源消耗总量规模不断加大。其中工业方面能源消耗总量占到能源消耗量的70%左右，远远的高于发达国家，而在工业总耗中有近2/3用于交通运输业[1]。与西方国家相比，我国工业的起步将近晚了一个世纪，汽车工业更是在近几十年才发展起来，与发达国家相比，在技术方面还存在很大的差距。随着汽车的普及，汽车工业近几年发展迅猛，带来的相关的资源问题和环境污染问题也日渐突出，探索新的高端技术，开发节能汽车和新型能源汽车已刻不容缓,这也是汽车工业不断发展加快汽车工业的战略转型升级和国际竞争优势的战略措施[2]。对汽车油耗影响比较大的因素主要有汽车行驶工况、行驶道路工况、所搭载发动机性能、驾驶员驾驶习惯和车辆技术状况等几个方面。
（1）混合动力汽车技术。拥有两种或者拥有两种以上动力源的汽车制造技术。驾驶员驾驶汽车在不同的行驶状态下（如爬坡、起步、匀速、加速、高速等）不同的动力源工作，或者同时工作[3]。此外，混合动力技术的使用具有普遍性，它适合任何轿车不同动力源的搭配，可在现有的技术上实现，对汽车节能技术的推广提供了可能性。
（2）提高汽油机、柴油机燃油利用率技术。提升燃料雾化质量，保证燃料充分燃烧，目前常见的技术主要有缸内直喷技术、分层绕烧技术和多次喷射技术，以及发动机根据汽车不同的行驶工况，拥有不同的工作状态的技术，可变气门正时技术，废气再回收涡轮增压技术[4]。增压中冷、电控共轨燃油喷射、排气后处理等先进技术[5]。
（3）增加载重车辆载重效率。
（4）发动机柴油化。柴油化是实现节能的重要途径，目前多数内燃机车采用的是汽油内燃机，与柴油内燃机相比，汽油内燃机的能源利用效率地
（5）整车轻量化技术。随着汽车制造材料技术的不断发展与完善，在汽车上使用镁铝合金等新型高强度、轻质材料将是汽车节能的重要措施。
（6）新型能源技术如氢能源。
（7）均质压燃发动机技术。目前还在研究阶段。它与其他动力的组合在一定程度上可以实现均质压燃的工况。
（8）先进高效的传动技术。在动力总成中，传动系占据着重要的位置，提高其传动效率能够很打的改善传动效率。随着科学技术的快速发展，电子技术一举打破传统的机械传动方式，在传动系中加入传感器等电子技术，开发出了非接触式的电传动系统，目前该系统的研发也慢慢进入大家视线，逐渐受到各汽车研发部门的重视。
目 录
第一章 引言1
1.1Hondo节能竞技大赛简介1
1.2国内外研究概况 1
1.2.1汽车转向系统的进展及研究的大概情况2
1.3本田节能赛车转向系统的发展及现状5
1.4本文研究目的与意义5
第二章 节能赛车转向系统类型的确定7
2.1转向系统的作用 7
2.2转向系统的设计要求 7
2.3赛车部分设计参数 7
2.4转向系统类型的确定 8
2.4.1阿克曼式转向系统 8
第三章 转向梯形参数的优化及仿真10
3.1转向的特性 10
3.1.1转向的实际特性 11
3.2 MATLAB优化程序编写12
3.2.1约束条件的确定12
3.2.2转向梯形节臂长和梯形底角的优化12
3.2.3转向系统仿真分析16
第四章 前轮定位参数的确定17
4.1前轮定位参数概述19
4.1.1主销后倾角19
4.1.2主销内倾角20
4.1.3前轮外倾角20
4.1.4前轮前束21
4.2前轮定位参数确定22
第五章 确定转向系统整体布置方案23
5.1转向系统关键部件装配24
5.2转向系统关键部件模型图24 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
结束语27
致谢28
参考文献29
附录130
附录230
附录331
引言
1.1Honda节能竞技大赛简介
在日本举行Honda节能竞技大赛，从第一届至今该已经具有35年的历史了。在日本每一年的节能大赛都有将近五百支大学生队伍参加到该赛事中来，这其中甚至不乏一些高中同学和初中同学组成的车队。2007年，更是本田节能大赛历史上一件里程碑事件发生的一年，大赛正式来到了中国，更名为本田中国节能竞技大赛，该赛事的到来立即引起了各大高校在校学生的极大兴致，2007年就有超过一百支队伍参加了比赛，截止到2015年，该赛事已经在中国成功的举办了8届（包括2007年上海试行赛），并且取得了3779.638km/L的好成绩。比赛要求每一个车队使用官方统一规定型号的本田125cc小型四冲程摩托车发动机，车架和车身等各方面的设计与制作则由各车队自主完成，通过行驶一定的路程，以燃油的消耗总量量高低而决定胜负。随着人们能源节约与能源高效利用意识的不断提高，新型能源逐渐被运用到各个领域，在这样的背景下，本田中国节能竞技大赛于2011年首次开设了电动型赛车的比赛，比赛要求每一个车队在符合赛事要求的情况下自行设计赛车，最终在正式比赛时使用官方提供的同一型号电池作为赛车的动力源，最终耗电量相同行驶最远的车队获胜。“挑战一升，环保一生”，Honda节能竞技大赛以提高能源利用率、提高民众环保意识和创造节约型社会为举办赛事的宗旨，为喜爱科技，乐于实践，热衷于动手制作的参赛者们提供一个不受太多约束实践的机会，让大家共享节能环保的理念，激发大家内心那种喜爱挑战的激情，让所有的参赛者们在激烈的赛事中体会到环保的重要意义，从而带动身边人，带动全社会的节能环保意识的提高。
1.2国内外研究概况
随着我国工业的持续飞速发展和城市化进程的加快,每一年能源使用总量都在以多个百分点的速度增加，各种能源消耗总量规模不断加大。其中工业方面能源消耗总量占到能源消耗量的70%左右，远远的高于发达国家，而在工业总耗中有近2/3用于交通运输业[1]。与西方国家相比，我国工业的起步将近晚了一个世纪，汽车工业更是在近几十年才发展起来，与发达国家相比，在技术方面还存在很大的差距。随着汽车的普及，汽车工业近几年发展迅猛，带来的相关的资源问题和环境污染问题也日渐突出，探索新的高端技术，开发节能汽车和新型能源汽车已刻不容缓,这也是汽车工业不断发展加快汽车工业的战略转型升级和国际竞争优势的战略措施[2]。对汽车油耗影响比较大的因素主要有汽车行驶工况、行驶道路工况、所搭载发动机性能、驾驶员驾驶习惯和车辆技术状况等几个方面。
（1）混合动力汽车技术。拥有两种或者拥有两种以上动力源的汽车制造技术。驾驶员驾驶汽车在不同的行驶状态下（如爬坡、起步、匀速、加速、高速等）不同的动力源工作，或者同时工作[3]。此外，混合动力技术的使用具有普遍性，它适合任何轿车不同动力源的搭配，可在现有的技术上实现，对汽车节能技术的推广提供了可能性。
（2）提高汽油机、柴油机燃油利用率技术。提升燃料雾化质量，保证燃料充分燃烧，目前常见的技术主要有缸内直喷技术、分层绕烧技术和多次喷射技术，以及发动机根据汽车不同的行驶工况，拥有不同的工作状态的技术，可变气门正时技术，废气再回收涡轮增压技术[4]。增压中冷、电控共轨燃油喷射、排气后处理等先进技术[5]。
（3）增加载重车辆载重效率。
（4）发动机柴油化。柴油化是实现节能的重要途径，目前多数内燃机车采用的是汽油内燃机，与柴油内燃机相比，汽油内燃机的能源利用效率地
（5）整车轻量化技术。随着汽车制造材料技术的不断发展与完善，在汽车上使用镁铝合金等新型高强度、轻质材料将是汽车节能的重要措施。
（6）新型能源技术如氢能源。
（7）均质压燃发动机技术。目前还在研究阶段。它与其他动力的组合在一定程度上可以实现均质压燃的工况。
（8）先进高效的传动技术。在动力总成中，传动系占据着重要的位置，提高其传动效率能够很打的改善传动效率。随着科学技术的快速发展，电子技术一举打破传统的机械传动方式，在传动系中加入传感器等电子技术，开发出了非接触式的电传动系统，目前该系统的研发也慢慢进入大家视线，逐渐受到各汽车研发部门的重视。
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