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實(shí)踐能力培養(yǎng)是工科碩士研究生教育的一項(xiàng)重要內(nèi)容,以加工制造業(yè)引領(lǐng)全球的當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)格局,對(duì)工科碩士研究生的實(shí)踐能力要求越來(lái)越高。下面是小編為大家整理的工科碩士開(kāi)題報(bào)告模板,歡迎參考~
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電動(dòng)觀(guān)光車(chē)的行駛系及制動(dòng)系設(shè)計(jì)
姓 名 梁津
指導(dǎo)教師 王勇智
院、系(部) 機(jī)械工程學(xué)院
一、選題依據(jù)(簡(jiǎn)述國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、生產(chǎn)需求狀況, 說(shuō)明選題目的、意義,列出主要參考文獻(xiàn))
1.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
早在1881年,人們就開(kāi)始研究電動(dòng)汽車(chē)。世界上第一輛電動(dòng)汽,發(fā)明人為法國(guó)工程師古斯塔夫·特魯夫,這是一輛用鉛酸電池為動(dòng)力的三輪車(chē)。到了1839年,蘇格蘭的羅伯特·安德森給四輪馬車(chē)裝上了電池和電動(dòng)機(jī),將其成功改造為世界上第一輛靠電力驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛[1].但是隨后內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)以及內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)技術(shù)的成熟,使得內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)取代了電動(dòng)汽車(chē)。從20世紀(jì)90年代開(kāi)始,電動(dòng)汽車(chē)重新成為世界性的研發(fā)熱點(diǎn),世界上各大汽車(chē)公司都投入巨資開(kāi)發(fā)自己的電動(dòng)汽車(chē),各國(guó)政府也紛紛出臺(tái)政策或制定計(jì)劃,以促進(jìn)本國(guó)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展。
(1)美國(guó)的電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)計(jì)劃
美國(guó)是汽車(chē)工業(yè)最發(fā)達(dá)的國(guó)家,汽車(chē)產(chǎn)量和保有量均位居世界前列,每年的石油消耗量和汽車(chē)污染物排放量也都居世界首位。為增強(qiáng)汽車(chē)制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,美國(guó)政府提出了著名的PNGV計(jì)劃和FreedomCAR計(jì)劃。其主要是為了開(kāi)發(fā)出無(wú)污染、燃料能量轉(zhuǎn)換效率高、成本具有競(jìng)爭(zhēng)力的電動(dòng)汽車(chē)。
(2)日本的電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)計(jì)劃
日本也是汽車(chē)生產(chǎn)大國(guó),汽車(chē)保有量位居世界第二,而且日本的石油匱乏,石油幾乎全部依賴(lài)進(jìn)口。因此,日本政府及日本各大汽車(chē)公司對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的開(kāi)發(fā)也十分重視。日本的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位。日本的電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)計(jì)劃主要有:低公害汽車(chē)開(kāi)發(fā)普及行動(dòng)計(jì)劃、JHFC示范工程、專(zhuān)項(xiàng)研究計(jì)劃等。
(3)我國(guó)電動(dòng)車(chē)研發(fā)計(jì)劃
我國(guó)也早已將電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)以及電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化列為重點(diǎn)項(xiàng)目,并制定了電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展規(guī)劃。比如說(shuō)863計(jì)劃的EV、FCEV和HEV研發(fā)綱領(lǐng)和973計(jì)劃的電動(dòng)汽車(chē)專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃。在國(guó)家科學(xué)技術(shù)部、國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃中,設(shè)立了電動(dòng)汽車(chē)重大專(zhuān)項(xiàng),選擇新一代電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)作為我國(guó)汽車(chē)工業(yè)自主創(chuàng)新和科技創(chuàng)新的主攻方向,組織企業(yè)、高等院校和科研機(jī)構(gòu),以及政府部門(mén)、汽車(chē)企業(yè)、高等院校、科研院所四位一體的方式進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)。
然而,目前世界上關(guān)于純電動(dòng)汽車(chē)的研究還不是很成熟,目前市場(chǎng)上比較常見(jiàn)的電動(dòng)汽車(chē)主要還是以混合動(dòng)力汽車(chē)為主,電動(dòng)汽車(chē)還存在很多問(wèn)題需要解決,比如充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、行駛里程過(guò)短等。因此產(chǎn)生了一種電動(dòng)汽車(chē)的初級(jí)或過(guò)渡產(chǎn)品,就是電動(dòng)觀(guān)光車(chē)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)電動(dòng)觀(guān)光車(chē)的研究已經(jīng)相當(dāng)成熟,2000年至今,蓄電池觀(guān)光車(chē)(輕型電動(dòng)車(chē))在中國(guó)獲得了較快發(fā)展,從無(wú)到有,到07、08年產(chǎn)銷(xiāo)量達(dá)到25000輛左右。企業(yè)的數(shù)量也從開(kāi)始的一兩家,發(fā)展到多家。2003年國(guó)家實(shí)行行政許可制度以來(lái),已領(lǐng)取制造許可證的企業(yè)超過(guò)60家[3].且大部分具有一定的研發(fā)能力,在國(guó)內(nèi)比較優(yōu)秀的電動(dòng)觀(guān)光車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家有瑪西爾電動(dòng)車(chē)、沃森電動(dòng)車(chē)、朗逸電動(dòng)車(chē)等
2.生產(chǎn)需求狀況
當(dāng)今世界,石油、煤炭、天然氣三種傳統(tǒng)能源占全球能源消耗總量的90%以上,其中石油又占一半以上。然而,最新資料顯示,世界石油總儲(chǔ)量為1.15萬(wàn)億桶僅夠人類(lèi)再使用41年;天然氣總儲(chǔ)最為176萬(wàn)億立方米,僅夠人類(lèi)再使用63年;煤炭蘊(yùn)藏總量1.0316萬(wàn)億噸僅可使用230年。即使改用核能也是困難重重。已探明核原料鈾礦的儲(chǔ)量436萬(wàn)噸,也僅可供開(kāi)采72年。海水中的鈾、鋰等儲(chǔ)量豐富,可供人類(lèi)使用上萬(wàn)年,可是人類(lèi)近期還沒(méi)有能力從海水中提煉出核原料來(lái)。由此可見(jiàn),目前全世界最為依賴(lài)的能源--石油和天然氣,在2l世紀(jì)的上半葉即將趨于枯竭。據(jù)資料,1999年到2020年全球能源消費(fèi)量將增加60%,其中,亞洲及南美洲的發(fā)展中國(guó)家每年增長(zhǎng)4%,20年翻一番;發(fā)達(dá)國(guó)家每年增長(zhǎng)1.3%.按能源種類(lèi)分析,石油預(yù)計(jì)增長(zhǎng)率為每年2.2%,20年增長(zhǎng)59%,到那時(shí)石油仍然維持第一能源的地位,在全球能源總消費(fèi)量中占40%以上的比例;天然氣將增長(zhǎng)一倍,占能源消費(fèi)總量的比例由目前的23%上升到28%;由于空氣污染和二氧化碳排放問(wèn)題,煤炭消耗的比例從目前的22%降到20%;由于技術(shù)問(wèn)題、經(jīng)濟(jì)成本問(wèn)題,水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能等綠色能源的使用占耗能總量的比例將會(huì)略有下降,核能將略有增長(zhǎng)。換言之,在近二三十年里,核能和可再牛的風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法替代石油、天然氣等礦物能,因此,人類(lèi)對(duì)石油、天然氣的依賴(lài)將越來(lái)越嚴(yán)重,而它們的儲(chǔ)量是有限的,這種供需矛盾導(dǎo)致了全球范圍迫在眉睫的能源危機(jī)。科學(xué)家預(yù)測(cè),2040年全球石油消費(fèi)將達(dá)到最高峰,從2050年石油開(kāi)始枯竭。這種供需矛盾的大勢(shì)導(dǎo)致石油價(jià)格不斷上漲。此外,各國(guó)為預(yù)防恐怖攻擊,正加強(qiáng)對(duì)能源生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)谋Wo(hù)設(shè)施和防范力量,這些增加的投入最終必然反映在石油、天然氣等能源的價(jià)格上。更何況擁有全球2/3石油儲(chǔ)量的中東地區(qū),一直處于政治動(dòng)蕩或戰(zhàn)爭(zhēng)之中,在這些剴素的推波助瀾下,石油、天然氣價(jià)格一路飚升勢(shì)小可擋。在世界能源危機(jī)中,眾多石油、天然氣進(jìn)口國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)受到了沉重地打擊,保證能源供應(yīng)的安全成了世界上許多國(guó)家(包括我國(guó)在內(nèi))的頭等大事之一[4].
同時(shí),目前世界上很多發(fā)展中國(guó)家還面臨著環(huán)境污染的問(wèn)題。我國(guó)近幾年來(lái)這一問(wèn)題尤為嚴(yán)重,霧霾現(xiàn)象日益嚴(yán)重,其影響范圍越來(lái)越大,區(qū)域性霧霾頻繁發(fā)生,區(qū)域整體環(huán)境質(zhì)量不斷惡化。霧霾污染已經(jīng)給氣候、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、公眾健康和生活方式等帶來(lái)了越來(lái)越多的負(fù)面影響,它已經(jīng)成為一個(gè)社會(huì)公共問(wèn)題。霧霾已經(jīng)不是完全的自然現(xiàn)象,它主要和人類(lèi)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)密切相關(guān)。氣候變化綠皮書(shū)(2013)指出,霧霾形成的最根本原因是空氣中的污染物不斷積累[5],其主要原因之一就是機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣的排放。汽車(chē)廢氣中的污染物有100多種,其中對(duì)人體危害最大的是一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒌趸衔、二氧化硫和碳微粒等。因此現(xiàn)有的'以化石燃料為燃料的內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)對(duì)空氣污染非常大。
因此,電動(dòng)觀(guān)光車(chē)作為電動(dòng)汽車(chē)初級(jí)形式應(yīng)運(yùn)而生。電動(dòng)觀(guān)光車(chē)具有很多優(yōu)點(diǎn):
(1)電動(dòng)觀(guān)光車(chē)可以較好的解決汽車(chē)隊(duì)城市環(huán)境污染問(wèn)題
電動(dòng)汽車(chē)的電源本身不排放有害氣體。給蓄電池充電所用的電力可以來(lái)自對(duì)大氣造成污染的能源,如水能、核能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒊毕艿。即使使用煤發(fā)電,除二氧化硫及微粒外,其他排放物均比內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)少,而且電廠(chǎng)大多建在遠(yuǎn)離人口密集的城市,對(duì)居民損害較少。此外,電廠(chǎng)煤燃燒是固定集中排放,燃燒過(guò)程較易控制,有害物質(zhì)較易清楚。正因?yàn)槿绱,電?dòng)汽車(chē)也被稱(chēng)為綠色汽車(chē)。
(2)電動(dòng)觀(guān)光車(chē)可以解決汽車(chē)對(duì)石油資源的依賴(lài)
電動(dòng)汽車(chē)用車(chē)載電源有蓄電池、燃料電池、飛輪電池、太陽(yáng)電池和車(chē)載發(fā)電機(jī)組等。蓄電池充電所需的電能可充分利用水能、核能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒊毕、太?yáng)能等豐富的能源轉(zhuǎn)化而來(lái)。也就是說(shuō),電動(dòng)汽車(chē)可以不依賴(lài)于石油資源,所節(jié)省的大量石油可緩解依賴(lài)石油的化工原料日益匱乏的壓力。
(3)電動(dòng)觀(guān)光車(chē)可以節(jié)約大量能源
電動(dòng)汽車(chē)用蓄電池可利用晚間富余的電力進(jìn)行充電,從而避免大量富余電力的浪費(fèi),提高電網(wǎng)電能的利用率。電動(dòng)汽車(chē)還可以在減速、制動(dòng)、下坡時(shí),將電機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī),實(shí)現(xiàn)能量回饋,進(jìn)一步提高能量的利用率[6].
基于上述優(yōu)點(diǎn),電動(dòng)觀(guān)光車(chē)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展,2000年至今,電動(dòng)觀(guān)光車(chē)在中國(guó)獲得了較快發(fā)展,從無(wú)到有,到07、08年產(chǎn)銷(xiāo)量達(dá)到25000輛左右。企業(yè)的數(shù)量也從開(kāi)始的一兩家,發(fā)展到現(xiàn)在領(lǐng)取制造許可證的企業(yè)超過(guò)60家,近一兩年來(lái),國(guó)家制定了許多鼓勵(lì)企業(yè)發(fā)展新能源汽車(chē)的扶持政策,這其中就包括電動(dòng)觀(guān)光車(chē)研制,但從目前已出臺(tái)的政策看,如2007年11月,國(guó)務(wù)院頒布了《新能源汽車(chē)生產(chǎn)準(zhǔn)入管理規(guī)則》、今年2月的《汽車(chē)產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃細(xì)則》,強(qiáng)調(diào)了對(duì)新能源汽車(chē)及車(chē)用電池組等關(guān)鍵技術(shù)的支持。
3.選題目的和意義
此次選題主要是對(duì)電動(dòng)觀(guān)光車(chē)的行駛系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。電動(dòng)觀(guān)光車(chē)的懸架系統(tǒng)與傳統(tǒng)燃油汽車(chē)懸架系統(tǒng)各部件大致相同,但國(guó)內(nèi)電動(dòng)觀(guān)光車(chē)的研發(fā)還處于初級(jí)階段,大都是采用內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的車(chē)身和懸架系統(tǒng)。 因此電動(dòng)觀(guān)光車(chē)與傳統(tǒng)汽車(chē)各系統(tǒng)有很大的質(zhì)量、幾何外形、安裝空間位置的差異,所以必須研制出一種適合電動(dòng)汽車(chē)的懸架系統(tǒng)以及制動(dòng)系統(tǒng),來(lái)改善電動(dòng)汽車(chē)的舒適程度和抗外界干擾的穩(wěn)定性能和制動(dòng)性能[7].行駛系統(tǒng)包括車(chē)橋、車(chē)輪、懸架,其中車(chē)橋包括轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋和從動(dòng)支持橋。要進(jìn)行分析設(shè)計(jì)的參數(shù)有很多,比如轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋和從動(dòng)支持橋的結(jié)構(gòu)參數(shù)、輪胎的選型與轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)、懸架彈性元件、減震器、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的參數(shù)尺寸與使用性能。制動(dòng)系統(tǒng)包括制動(dòng)裝置和制動(dòng)控制裝置。制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)、制動(dòng)器制動(dòng)效能、制動(dòng)器制動(dòng)效能的恒定性、制動(dòng)控制裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)和可靠性、安全性等。
參考文獻(xiàn)
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二、主要研究(設(shè)計(jì))內(nèi)容、研究(設(shè)計(jì))思路及工作方法或工作流程
1.課題主要研究?jī)?nèi)容
蓄電池觀(guān)光車(chē)與傳統(tǒng)汽車(chē)最大的區(qū)別在于動(dòng)力輸出部分,用動(dòng)力型電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)代替了汽車(chē)的油箱、發(fā)動(dòng)機(jī)。蓄電池觀(guān)光車(chē)一般有3大部分組成,包括電氣系統(tǒng)、底盤(pán)和車(chē)身。此處主要研究其中底盤(pán)部分的行駛系和制動(dòng)系,其中行駛系起紐帶和承載的作用。主要包括車(chē)橋、車(chē)輪和懸架。制動(dòng)系用于控制車(chē)速和停車(chē)。包括制動(dòng)器和制動(dòng)控制裝置。主要研究?jī)?nèi)容有如下幾點(diǎn):
、欧治鲈O(shè)計(jì)并校核車(chē)橋結(jié)構(gòu),包括轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋和從動(dòng)支持橋
、七x用并校核合適的車(chē)輪型號(hào)
⑶分析設(shè)計(jì)并校核合適的懸架結(jié)構(gòu)
、确治鲈O(shè)計(jì)并校核合適的制動(dòng)器類(lèi)型與具體參數(shù),包括行車(chē)制動(dòng)裝置與駐車(chē)制動(dòng)裝置
、煞治鲈O(shè)計(jì)并校核合適的制動(dòng)控制裝置
2.研究思路
1. 仔細(xì)閱讀任務(wù)書(shū),了解畢業(yè)設(shè)計(jì)的整體規(guī)劃和要求。
2. 根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求,查閱相關(guān)資料,并整理,熟悉課題內(nèi)容,完成開(kāi)題告。
3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。即根據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)和使用要求選擇合適的各部件的結(jié)構(gòu)類(lèi)型。
4. 確定各結(jié)構(gòu)類(lèi)型的具體形式和參數(shù)。
5. 進(jìn)行計(jì)算分析與校核。
6根據(jù)上面設(shè)計(jì)的具體參數(shù),畫(huà)出部分零部件的圖紙。
6. 整理資料,編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
7. 進(jìn)行修改完善,準(zhǔn)備并參加答辯
3.工作流程
1. 根據(jù)汽車(chē)?yán)碚,汽?chē)設(shè)計(jì),汽車(chē)構(gòu)造研究電動(dòng)觀(guān)光車(chē)的行駛系和制動(dòng)系工作原理。
2. 計(jì)算行駛系和制動(dòng)系的相關(guān)數(shù)據(jù)。
3. 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和強(qiáng)度校核。
4. 根據(jù)相關(guān)數(shù)繪制CAD二維圖和三維圖。
5. 若校核不合格,則修改數(shù)據(jù),再回到第二步,若校核合格,則完成設(shè)計(jì)
三、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作進(jìn)度安排
第1-3周:實(shí)習(xí),調(diào)研,收集資料,熟悉課題內(nèi)容,完成開(kāi)題報(bào)告。
第4-5周:完成制動(dòng)系和行駛系的總體方案設(shè)計(jì)及性能參數(shù)計(jì)算。
第6-9周:完成固定鉗盤(pán)式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和三維建模與裝配及中期答辯。
第10-11周:完成裝配總圖及主要零部件圖。
第12-13周:整理資料,編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。5月底前完成畢業(yè)設(shè)計(jì)主要工作。
第14-16周:進(jìn)行修改完善,準(zhǔn)備并參加答辯。
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