关于Honda节能车竞技大赛节能车的部分设计

Honda节能车竞技大赛节能车的部分设计（部分插图是我们用Solidworks软件制作的基本草图）

引子

随着近年来社会的不断高速发展，能源节约，环境保护问题已经渐渐受到人们越来越多的关注。世界石油储备的急剧减少及原油价格的不断上涨预示了节能是当代汽车发展的必然趋势。

根据Honda中国节能竞技大赛的大赛规则，我们在节能车的设计过程满足竞赛要求的基础上，要尽量降低整车机构复杂度从而降低整车质量，同时减小整车行驶阻力。这就需要对节能车的行驶系统、转向系统、动力传输系统等各系统以及车身、车架、驾驶员作合理的布置配合。

总体设计方案

节能竞技大赛是各参赛团队设计制作的节能车在规定时间，规定路线下行驶一段距离，并由此换算出一升汽油能够行驶的距离，耗油量少则胜出的赛事。其中参加比赛车辆的发动机统一搭载由本田公司开发的Honda125cc化油器低油耗四冲程发动机，发动机可自由改造。

1 总体布置形式

由于比赛规则规定参赛车辆必须是三轮及三轮以上，综合考虑了其耗油量，驾驶安全性，行驶稳定性以及大赛要求之后，我们选择比赛中最常见的前两轮后一轮的布置形式。同时由于该方案采用的是后

一轮驱动，因此就可以直接省去了差速器和驱动半轴等结构，大大降低了机构的复杂程度。

2 车架的结构与材料

在车架的结构和材料的确定中应该同时考虑到小巧、轻便、结实、安全、价格等因素。车架的质量在一定程度上直接影响到油耗。而且所选材料以及结构的合理性对车辆的安全性也有着很大的影响。综合考虑下，选择铝合金梯形结构车架还是比较合适的。因为铝合金密度比钢材小得多，相同体积下质量比较小，铝合金材料的加工很方便同时铝合金的价格相对于镁合金，碳纤维增强复合塑料等一些高级材料来说也有着很大的优势。

3 驱动方案确定

因为前面采取的是前两轮后一轮的布置形式，所以驱动方案选择后轮驱动，这样就简便了机构。节能车需要尽量减少重量，发动机上多余的部件都可以除去，所以，应当把发动机上的一档、二档、三档都拆掉，只留下空挡和最高档以减轻重量。

4 车轮的选择

节能车比的就是耗油量，所以对直接关系到滚动阻力和行驶平稳性的车轮也是很重要的一环。因为国内还没有节能车专用车轮，我们选择20英寸的自行车专用轮。需要注意的一点就是在节能车转弯时

车轴和车轮还受到了侧向力的作用，因此车轮和车轴的接触点轮毂，为减少摩擦使车轮平稳旋转，不能使用自行车专用轴承，而要加装机械用的滚珠轴承来增大强度。并且所选车轮的车轴也必须要有足够的强度。为减少轮胎接地面积以减少滚动阻力，三个轮胎均使用高气压轮胎。车轮安装定位，采用主销后倾角，相对于自行车主销后倾角的22度和汽车的2，3度，节能车既是前两轮，同时又比汽车窄的多，纵向力小得多，所以可以定为10度。前轮外倾角基本可以设为0度，节能车既不前束也不后束。

5 转向机构

转向机构的确定应该综合考虑车辆的结构形式，而且因为所设计车辆为专用比赛车辆，还应该考虑到场地因素。为了保证足够的转向能力和转向安全性，选择了阿卡曼整体式梯形结构转向装置。其原理是转向横拉杆的长度比前轴短，形成梯形结构，这样，在车辆转弯时，内侧车轮的转向角度就会略大于外侧轮的转向角度，且前轮的转角中心落在后轴轴线的延长线上。

阿卡曼式转向示意图

具体结构尺寸还得到建模实验时具体讨论。在确定转向机构的位置时首先得考虑驾驶员的驾驶姿势，然后确定转向手柄的形式和位置。再者，节能车是轻型车，满载和空载时情况很不同，车架和转向系的变形也是无法预知的，于是需要梯形横拉杆和转向臂的相对位置

是可以调节的。

6 车身的设计

在汽车行驶过程中，总共有滚动阻力，空气阻力和加速阻力。其中空气阻力占相当大的部分。合理有效的车身设计可以有效地降低空气阻力，减少耗油量。以下是几款比较著名的节能参赛车：

世界纪录的富士山·白号

2500km泰国东南亚大学车队

中国第一辆超过1000km的赛车

众多高校队眼中的同济“神车”

从上面我们可以发现，一流赛车车身都有一些共性，全封闭是必须的，车身高度都不是很高，底盘都很低，车头车尾构成了完整的流线型。鉴于我们学校和学生都是第一次参加这项比赛，无论资金还是技术方面都不成熟，所以，车身选择比较简单的，具备一般流线型的车身就可以了

7 节能车行驶方式

节能大赛规定，参赛车辆必须保证全程平均时速在25km/h以上，最省油的行驶方式都是车辆加速到一定速度后，关闭发动机，滑行一

段距离，等到车速降到一定时再重新加速，如此循环...痛过参考其他车队的资料，我们知道车速范围是15-40km/h，即加速到40km/h 后滑行到15km/h后再加速。具体数据可以等到车辆制作完成实验的时候测量。

以下是我们用软件制作的基本草图，仅供参考：

第一次参加这样的比赛，也是第一次接触节能车，很多细节方面都不是很成熟的，只有在实践中慢慢去学习，也是对我们的锻炼，以上都是我们经过一段时间的了解学习之后加上自己的创作所提出的一些设计方法和内容。