《汽车设计》课程论文题目燃料电池汽车设计
学院工程技术员学院
专业机械设计制造及自动化
学号222010322210241
姓名周绍锦
成绩
2013 年5月25日
目录
1.前言 (2)
2.燃料电池汽车的工作原理 (2)
3.燃料电池汽车的特点 (3)
3.1燃料电池汽车的优点: (3)
3.2燃料电池汽车的缺点: (3)
4.燃料电池汽车动力及其电控系统结构 (4)
5.燃料电池汽车的关键技术 (6)
5.1燃料电池技术 (6)
5.2驱动电机技术 (6)
5.3车身和底盘设计技术 (7)
5.4整车热管理 (8)
5.5测试技术 (10)
5.6整车系统优化技术 (10)
6.结论 (11)
参考文献： (11)
燃料电池汽车设计
周绍锦
西南大学工程技术学院
2010级机械设计制造及自动化5班
摘要：本文通过对FCV的工作原理、特点及其需要的关键技术的介绍、分析，得出了要达到燃料电池汽车（FCV）的实用化还需要完善一系列关键技术；燃料电池汽车作为一种用清洁能源的新技术汽车，在研制、开发、产业化及商业化方面必将取得突破性进展，成为21世纪的绿色交通工具。
关键词:燃料电池汽车、工作原理、特点、关键技术
1.前言
环境污染和能源危机问题已成为全球关注的焦点。治理汽车尾气排放，改善人类生存环境，发展“清洁汽车”，遏止大气状况恶化已成为汽车行业需要解决的首要难题。燃料电池汽车（FCV）是一种用清洁能源作为新能源的新技术汽车，具有节能、零排放、无污染、效率高、噪声低等优点，因而有可能成为解决能源和环保问题的关键技术。燃料电池汽车正越来越受到人们的关注, 成为各国汽车研发的一个重点。
2.燃料电池汽车的工作原理
燃料电池汽车的工作原理是使作为燃料的氢在汽车的燃料电池中，与大气中的氧发生氧化还原反应，从而产生出电能启动电动机驱动汽车。甲醇、天然气、也可以代替氢，不过会产生极少的二氧化碳和氮氧化物。
3.燃料电池汽车的特点
3.1燃料电池汽车的优点:
1）燃料直接通过电化学反应产生电能，无热能转换过程，故不受卡诺循环的限制，能量转换效率高，实际能量转换效率高达50%～70%。
2）当燃料电池使用氢燃料时，其排放的是水，无污染；当使用甲醇、汽油等其他燃料时，排放的二氧化碳比汽油机少二分之一。
3）燃料电池堆可由若干单元电池串联或并联而成，可根据质量分配均衡和空间有效利用的原则，机动灵活地进行配置。
4）燃料电池无运动部件，振动小，噪声低，零部件对机械加工精度要求不高。
3.2燃料电池汽车的缺点:
1)辅助设备复杂。以甲醇或汽油为燃料的燃料电池电动汽车，甲醇或汽油等燃料进行重整后，除产生氢气外，还有少量的CO、C02、CH和NOx等气体混杂在氢气中，其中CO会使催化剂“中毒”而失效，在H2进入燃料电池组之前，必须采用净化装置对CO、C02和NO，进行分离处理，增加了结构和工艺的复杂性。由于甲醇或汽油在重整过程中会产生热量，因此还需要对重整系统进行热的控制和管理。
2)辅助设备重而体积大。目前燃料电池电动汽车大多数是采用氢气作为燃料，但氢气的制取、储存、运输和灌装还没有实现规模化，安全保护要求高。采用氢气作为燃料需要特种储存罐（高压、低温和防护），罐体体积大，占用空间大。目前使用成本也很高，给燃料电池电动汽车的使用带来不便。在采用甲醇、汽油等燃料的燃料电池系统中，需要通过重整器对甲醇、汽油等燃料进行重整后才能制取氢气。目前重器、净化器和其辅助装置在燃料电池电动汽车上所占的体积和重量都较大，还必须进一步解决其小型化和轻量化的问题。
3)起动时间长并需提高系统耐振动能力。采用甲醇或汽油等作为燃料时，需要通过重整器进行重整，一般需要10 min以上才能产生足够的氢气，比内燃机起动的时间长得多，影响了车辆的机动性。燃料电池发动机系统包括燃料电池本身和各种辅助备，在车辆受到振动或冲击时，各种管道的连接和密封的可靠性需
要进一步提高，以防止发生氢泄漏，降低氢的利用率，影响燃料电池的效率，严重时还会引发氢气燃烧事故。由于要求严格的密封，使得燃料电池的制造工艺很复杂，并给使用和维护带来困难。
4.燃料电池汽车动力及其电控系统结构
燃料电池汽车的动力系统由燃料电池发动机及其辅助系统、蓄电池组、DC /DC 变换器、DC /AC 变换器和电机组成, 其系统结构框图如图1所示。
图1 燃料电池轿车动力系统结构框图
燃料电池以氢气作为燃料, 为整车提供动力源, 多余的能量以及制动回馈能量存放在动力蓄电池中。在大功率用电的情况下, 动力蓄电池和燃料电池一起向电机供电。DC /DC变换器对燃料电池的最大输出电流和功率进行控制以保护燃料电池, 同时稳压调节系统高压总线上的电压。DC /AC变换器起电能变换控制的作用, 将系统高压总线上的电能转变为适合于直流无刷永磁电机运行的电能, 同时控制电动机的运行。
燃料电池轿车的动力电控系统主要由燃料电池发动机管理系统( FCE - ECU )、蓄电池管理系统( BMS)、动力控制系统( PCU ) 及整车控制系统(VMS)组
成。其系统结构框图如图2所示。
燃料电池发动机管理系统按整车控制器的功率设定值控制燃料电池发动机的功率输出, 监测发动机的工作状态, 保证发动机稳定可靠地运行,同时进行故障诊断及管理。其具体组成包括供氢系统、供氧系统、水循环及冷却系统。
蓄电池管理系统分上下两级, 下级LECU 负责蓄电池组电压、温度等物理参数的测量, 进行过充过放保护及组内组间均衡；上级CECU 负责动力蓄电池组的电流检测及SOC 估算, 以及相关的故障诊断, 同时运行高压漏电保护策略。
图2 燃料电池轿车动力电控系统结构框图
动力控制系统包含DC /DC变换器、DC /AC变换器、DCL和空调控制器及空调压缩机变频器,以及电动机冷却系统控制器。DC /DC变换器和DC /AC变换器的作用如前所述, DCL 负责将高压电源转换为系统零部件所需的12 V /24 V 低压电源, 电动机冷却系统控制器负责电动机及PCU 的水冷却系统控制。
整车控制系统的核心是多能源控制策略(包括制动能量回馈功能) , 它一方面接收来自驾驶员的需求信息(如点火开关、油门踏板、制动踏板、档位信息等)实现整车工况控制; 另一方面基于反馈的实际工况(如车速、制动、电动机转速等)以及动力系统的状况(燃料电池及动力蓄电池的电压、电流等)根据预先匹配好的多能源控制策略进行能量分配调节控制。当然, 整车的故障诊断及管理也由它负责。
上述各系统都通过高速CAN - Bus进行信息交换。在上述基本动力系统架构
基础上, 可以根据混合度的不同把燃料电池混合动力汽车分为电量消耗型和电量维持型。所谓混合度, 是指燃料电池额定输出功率与驱动电机额定功率之比。前者的混合度较低, 蓄电池是主要的能量源, 燃料电池只作为里程延长器来使用( Plug-in即为该类型燃料电池汽车)；后者的混合度较高,在行驶过程中蓄电池的荷电状态基本保持在一个合理的范围, 目前国际大部分及国内全部都采用该方案。
5.燃料电池汽车的关键技术
5.1燃料电池技术
目前采用的氢为燃料的燃料电池存在成本高、氢的储存、保管、充加、随带困难等缺点。而燃料电池是燃料电池电动汽车的动力源, 对燃料电池的基本要求是: ①高的比能量和比功率; ②安全性好且成本低; ③对环境无危害, 可回收性好。迄今已研发多种类型的燃料电池, 如碱性燃料电池(AFC) 、磷酸燃料电池( PAFC) 、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC) 、固体氧化物燃料电池(SOFC) 及质子交换膜燃料电池( PEMFC) 等, 其中以质子交换膜作为电解质的质子交换膜燃料电池(PEMFC) , 被认为是最适合于汽车的燃料电池。因此, 在研发和产业化过程中, 要尽量减少昂贵的催化剂铂的用量, 并寻找新的价格较低的非贵金属催化剂, 从而降低制造成本；利用重整技术,采用改质型燃料电池(如甲醇燃料电池等) , 以提高燃料的储存、保管、充加、随带的方便性和安全性；以及减少燃料电池系统技术设施的体积和质量, 以提高燃料电池的比能量等。
5.2驱动电机技术
为了使车辆一次加够燃料( 氢) 后行驶更多里程, 以及最大限度地利用氢能源以及尽可能减小车辆改装后的整备重量, 这就要求电力驱动系统有高的效率和功率重量比。
驱动电机应向着大功率、高转速、高效率和小型化方向发展。当前驱动电机主要有感应电动机( IM) 和永磁无刷电动机( PMBLM), 特别是永磁无刷电动机具有较高的功率密度和效率、体积小、惯性低和响应快等优点,在电动汽车方面有着广阔地应用前景。在设计和选择驱动电机时应保证电机的转矩/ 转速特性与整
车负载特性匹配良好, 电机转矩的动态性能好, 以及恒速、恒功率和变工况都应当有较高的效率。
5.3车身和底盘设计技术
燃料电池动力总成包括: 氢气罐总成、蓄电池总成、燃料电池堆总成、动力输出系统总成等。其中, 储氢罐一般放置于底盘的中部, 或后排座椅的下方空间(传统内燃机轿车的油箱位置) , 将氢气罐分散存储。除了燃料电池动力总成外, 对汽车制动总成、前后悬架总成及轮胎等方面也应作相应的调整和测试。特别是随着轮毂电机技术的发展, 使燃料电池汽车在电动机的放置有了新的选择,增大了汽车内部空间。而各电动轮的驱动力也可直接控制, 提高恶劣路面条件下汽车的行使性能。底盘布置应把绝大多数的负载均匀分配在底盘的前后端, 降低车辆的总体重心, 使轿车具有良好的操控性能, 并改善车辆的整体安全性。
由于燃料电池电动汽车具有通过电线传递动力、动力生成装置结构变化多样和各总成部件布置不受机械装置限制等特点, 因此给其车身和底盘设计留有更大的空间, 以减小整车的行驶阻力系数,提供舒适的乘座空间和较好的主(被) 动安全性能。
Hypercar有限公司设计的超级汽车Hypercar采用极轻的碳纤维复合材料作为车身材料,注重汽车净质量的变化。在一个轻量化的制造平台下, 动力总成变得更加精简而且制造费用也将减少。较低的迎风阻力, 混合动力驱动, 零件的高效使用等各方面共同整合后获得一种最佳效果。图3为Hypercar车的底盘布置情况。
图3 Hypercar车的底盘布置情况。
5.4整车热管理
FCV热管理系统包括制冷系统和冷却水系统。图4是“863”项目中FCV 的制冷系统图, 该系统由压缩机、一级冷凝器、二级冷凝器、带温度调节装置的膨胀阀、蒸发器、冷却风扇、制冷剂管路等组成。与前期设计不同的是, 该系统增加了二级冷凝器。一级冷凝器与二级冷凝器串联以实现FCV 空调系统散热量大的要求。冷凝器的散热采用空冷式散热, 一级冷凝器增加了一个高压风扇, 二级冷凝器自带风扇。制冷系统是一个密封的循环系统, 其中充有制冷剂R134a。黑色管路中走的是液态制冷剂,白色管路中走的是气态制冷剂。
图4 燃料电池汽车制冷系统图
图5所示是FCV 冷却水循环系统图。冷却水系统分为FCE和PCU冷却水循环系统。FCE 的冷却水经水泵直接进入FCE 主、副散热器, 经散热器冷却后进入燃料电池( FC ), 带走FC 的热量后又进入水泵进行循环。要注意的是FCE 水冷却循环系统要求高压水先经过FCE 散热器降压后再进入FC, 这是因为目前FC内部所能承受的压力较低, 一般在52. 5～157. 5 Pa, 对于能够承受315 Pa水压的FC 可以采用高压水直接进入FC的冷却系统。
PCU 的冷却水经水泵后分别进入PCU和空压机为其散热, 其中从PCU 出来的冷却水又进入驱动电机为其散热, 然后从空压机和驱动电机出来的冷却水进入暖风散热器, 或经过暖风旁通阀直接回流。根据回流冷却水的温度情况, 冷却水
经过PCU 旁通阀直接进入冷却水泵进行循环, 或冷却水经过PCU 散热器降低温度后再进入冷却水泵进行循环。
图5 燃料电池汽车冷却水循环系统图
5.5测试技术
在燃料电池发动机测试系统中, 需要采集的测量参数包括流量、电压、电流、温度、压力、湿度、浓度、转速和扭矩等要采集如此多的测量参数, 就需要对数据采集系统的设计进行全面考虑。
燃料电池发动机测试系统主要包括加载装置和数据采集处理系统两部分。加载装置要按照一定的测试规范要求给燃料电池发动机加载, 使发动机可以工作在各种给定的工况下, 同时还要为发动机提供一定的保护措施。测试对象为车用动力的燃料电池发动机,为了使测试工况及发动机负载与真实情况相符, 所以应该采用一套与实际动力系统相近的加载装置, 采用DC/ DC 变换器—电机—测功机作为燃料电池发动机的加载装置比较合理。
5.6整车系统优化技术
燃料电池电动汽车的整车系统是一个涉及多学科技术的复杂系统, 其性能受到多学科相关因素的影响, 因此, 必须在充分考虑各影响因素的基础上, 对整车系统进行优化, 可以改进燃料电池电动汽车性能和降低整车的设计和制造成本。
整体化设计理念中, 材料的轻量化和空气动力学的充分利用被放在了最重要的位置。因为汽车在行驶过程中, 燃料消耗所产生的能量中, 只有一小部分是真正被用来推动汽车和乘客的, 大部分的能量都通过热量的损失、滚动阻力、空
气阻力及控制系统的低效率等被消耗掉, 其间, 汽车本身的质量和空气动力学因素起着很重要的作用。在整体化设计过程中, 强调质量的减轻是: 轻量化的车身只需要更轻的底盘组件, 更小的动力总成；而一些组件的相互联系和组合, 不但可以减少体积重量, 甚至可以摒弃原先组件, 进一步减小系统的质量。
6.结论
作为一种清洁、高效的发电技术, 燃料电池有望成为下一代的车辆动力装置。燃料电池的广泛应用有助于节约燃料以及减少大气污染。燃料电池发动机在短期之内尚无法取代内燃机发动机的地位, 要达到燃料电池车辆的实用化还需要完善一系列关键技术问题。
燃料电池电动汽车作为机械、电子、能源、计算机、汽车及信息燃料电池电动汽车作为机械、电子、能源、计算机、汽车及信息技术等多种高新技术的集成, 是典型的高新技术产品, 它的开发和产业化的成败关系到能源、环保、交通运输和高科技等诸多产业的可持续发展。随着机电技术、计算机控制技术、电化学技术及材料技术的迅速发展, 燃料电池电动汽车在研制、开发、产业化及商业化方面将会取得突破性进展。在不久的将来, 燃料电池汽车将成为主流技术, 成为21世纪的绿色交通工具。
参考文献：
[1]梁婷张浩.燃料电池汽车的关键技术探讨
[2]熊伟铭张觉慧任纪良刘奋沈玲.燃料电池汽车整车集成的关键技术. 2007.08
[3]徐乔.燃料电池汽车设计探索.2006.01
[4]李正秋蒋燕青.燃料电池汽车整车热管理系统研究.2008.02
专业汽车结构与设计大作业题目：自装卸垃圾汽车设计 学院： 班级： 姓名： 学号：
自装卸垃圾汽车设计 摘要：自装卸垃圾车是搜集分散在城市垃圾点上的桶装生活垃圾，并运转到垃圾处理厂的专业汽车。目前，国产自装卸垃圾汽车一般是在二类汽车基础上改装而成的侧装式自装卸垃圾汽车。具有集装速度快、二次污染少、操作方便、结构简单等的优点。本文主要对自装卸垃圾汽车的举升机构和液压系统进行介绍和设计。 关键词：自装卸垃圾汽车、举升机构、液压系统、工作效率、环保。 正文：近年来，由于社会经济的快速发展和城市人口的急速增长，城市固体废弃物的数量和种类也随着迅速增加，环保已经成为了一个非常重要的问题。一方面是因为大量的城市垃圾对人们优美舒适的工作、学习和生活造成了极其恶劣的影响；另一方面，大量的城市垃圾严重威胁着人类赖以生存的环境。从长远发展来看，垃圾车是环卫工作的重要装备，有着广阔的发展前景。所以，设计出环保、工作效率高的自装卸垃圾车便显得尤为重要。 本文所设计的自装卸垃圾车是由EQ1091货车改装而成，改装后的车身装载质量为4500kg。卸载采用的是普通自卸汽车额后倾自卸形式，装载采用的是右前侧吊装形式，吊装机构布置在车厢右前侧。 确定车厢尺寸：参考自卸车相关资料，选用车厢的尺寸为长3600mm，宽2100mm，高1580mm。
确定最大举升角：自卸机构必须保证车厢自动举升和倾斜，最大举升角一般设计等于或大于48°，本文选取最大举升角为50°。 一、举升机构的选择 （一）举升机构的作用 举升机构是自卸汽车的重要组成部分，它直接关系着自卸车使用性能和整体布置，决定了自卸汽车的优劣。装有举升机构的自卸式垃圾汽车可实现垃圾的快速搜集运输，很大程度上节省了垃圾倾倒时间和劳动力，缩短了运输周期，提高了工作效率，改善了工人的劳动环境。因此，举升机构的选择对自卸式垃圾车有着极其重要的作用。 （二）举升机构形式的选择 举升机构分为两类：直推式和连杆组合式。 直推式举升机构利用液压缸直接作用与车厢，有布置简单、结构紧凑、举升效率高、设计容易等的优点。举升过程是通过油箱直接顶起车厢，一般采用双油缸结构来提高整车的稳定性，但是容易导致油缸泄漏或双杠不同步，进而造成车厢举升力不均，损坏油缸，甚至造成车厢变形的严重后果。从整车稳定性来考虑，直推式举升机构适用于重型自卸汽车。 举升机构原理图
燃料电池原理与发展 燃料电池是一种能够持续的通过发生在阳极和阴极的氧化还原反应将化学能转化为电能的能量转换装置。燃料电池与常规电池的区别在于，它工作时需要连续不断地向电池内输入燃料和氧化剂，只要持续供应，燃料电池就会不断提供电能。由于燃料电池能将燃料的化学能直接转换为电能，因此，它没有像普通火力发电厂那样的通过锅炉、汽轮机、发电机的能量形态变化，可避免过程中转换损失，达到市制发电效率。 近20多年来，燃料电池经历了碱式、磷酸、熔融碳酸盐和固体电解质等几种类型的发展阶段。美、日等国已相继建立了一些碳酸燃料电池电厂、熔融碳酸盐燃料电池电厂和质子交换膜燃料电池电厂。燃料电池的结构与普通电池基本相同，有阳极和阴极，通过电解质将这两个电极分开。与普通电池的区别是，燃料电池是开式系统。它要求连续供应化学反应物，以保证连续供电。其工作原理：燃料电池由阳极、阴极和离子导电的电解质构成，其工作原理与普通电化学电池类似，燃料在阳极氧化，氧化剂在阴极还原，电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路，产生电流。 介绍一下熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）一、MCFC概述 1.1 燃料电池简述燃料电池(FC)是一种将贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，结构如图1-1所示。它的发电方式与常规的化学电源一样，电极提供电子转移的场所，阳极催化燃料(如氢)的氧化过程，阴极催化氧化剂(如氧)的还原过程，导电离子在将阴阳极分开的电解质内迁移，电子通过外电路作功并构成总的电回路。在电池内这一化学能向电能的转化过程等温进行，即在燃料电池内，可在其操作温度下利用化学反应的自由能。但是，燃料电池的工作方式又与常规的化学电源不同，它的燃料和氧化剂并非贮存在电池内。同汽油发电机相似，它的燃料和氧化剂都贮存在电池之外的贮罐中。当电池工作时，要连续不断地向电池内送入燃料和氧化剂，排出反应产物，同时排出一定的废热，以维持电池温度的恒定。燃料电池本身只决定输出功率的大小，其贮能量则由燃料罐和氧化剂罐的贮量决定。总体上，燃料电池具有以下特点： (l) 不受卡诺循环限制，能量转换效率高。 (2) 燃料电池的输出功率由单电池性能、电极面积和单电池个数决定。
沈阳航空工业学院 课程设计 （说明书） 课程名称汽车设计课程设计 专业机械设计制造及其自动化 班级 6406110 学号 200604061345 姓名刘大慧 指导教师王文竹
目录 1 汽车的总体设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 1.1汽车总体设计的特点- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 1.2汽车总体设计的一般顺序- - - - - - - - - - - - - - - - -- - - 1 1.3布置形式- - - - - - - - - - - - - - - - -- - -- - - - - - - -3 1.4轴数的选择- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -4 1.5 驱动形式的选择- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- -4 2 载货汽车主要技术参数的确定- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - -5 2.1汽车质量参数的确定- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 2.1.1汽车载荷质量的确定- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 2.1.2整车整备质量的预估- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 2.1.3汽车总质量的确定- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 2.1.4汽车轴数和驱动形式的确定- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 2.1.5汽车的轴荷分配- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 2.2汽车主要尺寸的确定- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 2.2.1汽车轴距L确定- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 2.2.2汽车的前后轮距B1和B2- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 2.2.3汽车前悬Lf和后悬LR的确定- - - - - - - - - - - - - - - - -- - 6 2.2.4汽车的外廓尺寸- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 2.3汽车主要性能参数的确定- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - --- - 7 2.3.1汽车动力性参数的确定- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 2.3.2汽车燃油经济性参数的确定 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 2.3.3汽车通过性性参数的确定- - - - - - - - - - - - - - - - -- - 8 2.3.4汽车制动性参数的确定 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 8 3载货汽车主要部件的选择和布置- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 3.1发动机的选择与布置- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- --- 9 3.1.1发动机型式的选择- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- -- 9 3.1.2发动机主要性能指标的选择- - - - - - - - - - - - - - - - - - -- 9
华南理工大学《汽车设计》作业题 第一章汽车总体设计 1.货车按发动机位置不同分几种？各有何优缺点？ 2.货车按驾驶室与发动机相对位置不同分几种？各有何优缺点？ 3.大客车按发动机位置不同布置形式有几种？各有何优缺点？ 4.轿车的布置形式有几种？各有何优缺点？ 5.根据气缸的排列形式不同，发动机有几种？各有何优缺点？ 6.根据冷却方式不同，发动机有几种？各有何优缺点？ 7.汽车的质量参数包括哪些参数？各自如何定义的？ 8.汽车轴距的确定原则是什么？影响轴距大小的主要因素有哪些？ 9.汽车轮距大小不同对什么问题有影响？影响轮距的因素有哪些？ 10.画汽车总布置图用到的基准线（面）有哪些？各基准应如何确定？ 11.影响车架宽度的因素有哪些？车架纵梁的断面形式有几种？
第二章离合器设计 12.设计离合器、离合器操纵机构需要满足哪些基本要求？ 13.盘形离合器有几种？各有何优缺点？ 14.离合器的压紧弹簧有几种形式？各有何优缺点？ 15.离合器的压紧弹簧布置形式有几种？各有何优缺点？ 16.离合器的摩擦衬片与从动钢板的连接方式有几种？各有何优缺点？ 17.离合器的操纵机构有几种？各有何优缺点？ 18.离合器的后备系数的定义及影响取值大小的因素有哪些？ 19.离合器的主要参数有哪些？ 20.影响选取离合器弹簧数的因素有哪些？ 21.膜片弹簧的弹性特性是什么样的？主要影响因素是什么？工作点最佳位置应如何确定 22.离合器的踏板行程对什么有较为重要的影响？ 23.要满足离合器主动与从动部分分离彻底可采取哪些措施? 24.要使离合器接合平顺可采取哪些措施？ 25.要使离合器吸热能力高，散热能力好可采取哪些措施？ 26.增加离合器的外径尺寸对离合器及整车的性能有何影响？
燃料电池原理及习题解答 在中学阶段，掌握燃料电池的工作原理和电极反应式的书写是十分重要的。所有的燃料电池的工作原理都是一样的，其电极反应式的书写也同样是有规律可循的。书写燃料电池电极反应式一般分为三步：第一步，先写出燃料电池的总反应方程式；第二步，再写出燃料电池的正极反应式；第三步，在电子守恒的基础上用燃料电池的总反应式减去正极反应式即得到负极反应式。下面对书写燃料电池电极反应式“三步法”具体作一下解释。 1、燃料电池总反应方程式的书写 因为燃料电池发生电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同，可根据燃料燃烧反应写出燃料电池的总反应方程式，但要注意燃料的种类。若是氢氧燃料电池，其电池总反应方程式不随电解质的状态和电解质溶液的酸碱性变化而变化，即2H2+O2=2H2O。若燃料是含碳元素的可燃物，其电池总反应方程式就与电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有关，如甲烷燃料电池在酸性电解质中生成CO2和H2O，即CH4+2O2=CO2+2H2O；在碱性电解质中生成CO32-离子和H2O，即CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O。 2、燃料电池正极反应式的书写 因为燃料电池正极反应物一律是氧气，正极都是氧化剂氧气得到电子的还原反应，所以可先写出正极反应式，正极反应的本质都是O2得电子生成O2-离子，故正极反应式的基础都是O2＋4e-=2O2-。正极产生O2-离子的存在形式与燃料电池的电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有着密切的关系。这是非常重要的一步。现将与电解质有关的五种情况归纳如下。 ⑴电解质为酸性电解质溶液（如稀硫酸） 在酸性环境中，O2-离子不能单独存在，可供O2-离子结合的微粒有H+离子和H2O，O2-离子优先结合H+离子生成H2O。这样，在酸性电解质溶液中，正极反应式为O2＋4H++4e-=2H2O。 ⑵电解质为中性或碱性电解质溶液（如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液） 在中性或碱性环境中，O2-离子也不能单独存在，O2-离子只能结合H2O生成OH-离子，故在中性或碱性电解质溶液中，正极反应式为O2＋2H2O +4e-=4OH-。 ⑶电解质为熔融的碳酸盐（如LiCO3和Na2CO3熔融盐混和物） 在熔融的碳酸盐环境中，O2-离子也不能单独存在， O2-离子可结合CO2生成CO32-离子，则其正极反应式为O2＋2CO2 +4e-=2CO32-。 ⑷电解质为固体电解质（如固体氧化锆—氧化钇） 该固体电解质在高温下可允许O2-离子在其间通过，故其正极反应式应为O2＋4e-=2O2-。
XX大学 汽车设计课程设计说明书设计题目：轿车转向系设计 学院：X X 学号：XXXXXXXX 姓名：XXX 指导老师：XXX 日期：201X年XX月XX日
汽车设计课程设计任务书 题目：轿车转向系设计 内容： 1.零件图1张 2.课程设计说明书1份 原始资料： 1.整车性能参数 驱动形式4 2前轮 轴距2471mm 轮距前/后1429/1422mm 整备质量1060kg 空载时前轴分配负荷60% 最高车速180km/h 最大爬坡度35% 制动距离（初速30km/h） 5.6m 最小转向直径11m 最大功率/转速74/5800kW/rpm 最大转矩/转速150/4000N·m/rpm 2.对转向系的基本要求 1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕顺时转向中心旋转； 2）操纵轻便，作用于转向盘上的转向力小于200N； 3）转向系的角传动比在15~20之间，正效率在60%以上，逆效率在50%以上；4）转向灵敏； 5）转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构； 6）转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。
目录 序言 (4) 第一节转向系方案的选择 (4) 一、转向盘 (4) 二、转向轴 (5) 三、转向器 (6) 四、转向梯形 (6) 第二节齿轮齿条转向器的基本设计 (7) 一、齿轮齿条转向器的结构选择 (7) 二、齿轮齿条转向器的布置形式 (9) 三、设计目标参数及对应转向轮偏角计算 (9) 四、转向器参数选取与计算 (10) 五、齿轮轴结构设计 (12) 六、转向器材料 (13) 第三节齿轮齿条转向器数据校核 (13) 一、齿条强度校核 (13) 二、小齿轮强度校核 (15) 三、齿轮轴的强度校核 (18) 第四节转向梯形机构的设计 (21) 一、转向梯形机构尺寸的初步确定 (21) 二、断开式转向梯形机构横拉杆上断开点的确定 (24) 三、转向传动机构结构元件 (24) 第五节参考文献 (25)
下文是在网易博客里看到的一篇文章，觉得挺好的，供大家阅读参考。希望大家一起努力，把我们国内的内外饰做好，做出高品质！ ?核心提示： ?权威调查显示，汽车内部舒适度已经成为消费者选择新车时考虑的第二大因素，排在车辆外观设计之前，仅次于汽车的 可靠性及耐用程度。对车辆内饰的投入成为在中国市场上本 土和外资品牌整车厂商的一个比拼点。中国汽车内饰设计的 现状如何，与国外相比差距在哪里？发展态势将怎样？我们 为此邀请了业内人士共同探讨，他们是--奇瑞汽车股份有限 公司奇瑞内外饰技术委员会主任/总工程师曹渡先生， J.D.Power中国区总经理梅松林先生，同济大学汽车学院副教 授李彦龙先生，上海世科嘉车辆技术研发有限公司副总经理 张弢先生，伟世通亚太区电子产品部产品经理何春华女士。 国内汽车内饰发展现状 盖世汽车网：中国消费者对汽车内饰方面有什么独特之处？近几年的发展状况如何？ 梅松林：广义地讲，内饰不止是内饰件。我们的调研发现，现在的车主特别讲究内部空间。鉴于多方面原因考虑（经济性、政策引导还有实用方便性等），他们倾向于购买的车型外面小、里面大。最近这几年，汽车内部空间的重要性上升得非常快。在2004年，仅有4%的车主把车子内部空间放在首要的购车原因，到了2008年这一比例上升到9%。 中国消费者注重外在感观较多的一方面原因，是和中国市场的发展特点相关。中国的消费者大多都是首次购车，对用车经验了解不多，他们在乎价格，外观式样，内饰空间，手感和视觉和谐等这些表象的标杆。对一系列参数、动力性能等方面，不能说不重视，但了解得不多，缺乏判断的能力。 李彦龙：相当长的一段时间内，对于花费大量精力设计汽车外观的制造商来说，汽车内饰只是一个缺少重视的后续问题。从私人用车市场开始快速增长起，人们才逐渐开始关注汽车内饰，内饰设计也慢慢开始发展。但迄今国内与国际先进水平还有很大差距。 大多数的中国普通消费者还是偏好舒适温馨且实用的内饰设计。至于高科技元素，很多时候是整车厂家被拿来作为市场营销的噱头，当然也有很多高科技元素给消费者带来了便利，尤
汽车设计作业1 拟开发一款轴距2600mm前置前驱5座轿车，要求能在良好铺装路面高速行驶，试初选其：1、总长、总宽、最小离地间隙、室内高、车顶高、总高、轮距； 总长： 乘用车总长与轴距的关系为La=L/C （对于前置前驱车C的取值范围为0.62~0.66，这里我取0.62） 故总长取La=2600/0.62≈4194mm 总宽： 乘用车总宽Ba与车辆总长La的关系 Ba=（La/3）+195mm±60mm=（4194/3）+195±60=1533~1653mm 经检查Ba的范围满足后座三人的乘用车总宽不小于1410mm的要求 故总宽取Ba=1580mm 最小离地间隙： 一般来说，轿车的最小离地间隙的范围为110~150mm 故最小离地间隙取130mm 室内高： 由座位高、乘员上身长和头部及头上部空间构成的室内高hb一般在1120~1380mm 故室内高取1200mm
车顶高： 车顶造型高度ht大约在20~40mm 故车顶高取35mm 总高： 轿车总高与最小离地间隙、室内高、车顶高、地板及下部零件高都有关系 地板及下部零件高取100mm 故总高累加得1465mm 轮距： 根据教科书上表1-2各类汽车的轴距与轮距，由轴距条件2600mm知该乘用车排量大致为1.6~2.5L，对应的轮距为1300~1500mm 一般来说，前轮距会选得比后轮距略大一些 故前轮距取1430mm；后轮距取1400mm 2、发动机排量、空气阻力系数、假定汽车正面投影面积为2.0m2时发动机的最大功率 发动机排量 根据轴距判断该乘用车适合匹配的发动机排量为1.6~2.5L 根据其在良好路面高速行驶的动力性需求 故发动机排量取2.0L 空气阻力系数
三、试简述五大类燃料电池的工作原理和各自的特点 燃料电池按燃料电解质的类型来分类的，可分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜燃料电池(PENFC)五大类。 3.1 碱性燃料电池（AFC） 碱性燃料电池是该技术发展最快的一种电池，主要为空间任务，包括航天飞机提供动力和饮用水。 3.1.1原理 使用的电解质为水溶液或稳定的氢氧化钾基质，且电化学反应也与羟基（OH）从阴极移动到阳极与氢反应生成水和电子略有不同。这些电子是用来为外部电路提供能量，然后才回到阴极与氧和水反应生成更多的羟基离子。 负极反应：2H2 + 4OH-→ 4H2O + 4e- 正极反应：O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- 碱性燃料电池的工作温度大约80℃。因此，它们的启动也很快，但其电力密度却比质子交换膜燃料电池的密度低十来倍，在汽车中使用显得相当笨拙。不过，它们是燃料电池中生产成本最低的一种电池，因此可用于小型的固定发电装置。 如同质子交换膜燃料电池一样，碱性燃料电池对能污染催化剂的一氧化碳和其它杂质也非常敏感。此外，其原料不能含有一氧化碳，因为一氧化碳能与氢氧化钾电解质反应生成碳酸钾，降低电池的性能。 3.1.2 特点 低温性能好，温度范围宽，并且可以在较宽温度范围内选择催化剂，但是才用的碱性电解质易受CO2的毒化作用因此必须要严格出去CO2，成本就偏高。 3.2 磷酸燃料电池（PAFC） 磷酸燃料电池（PAFC）是当前商业化发展得最快的一种燃料电池。正如其名字所示，这种电池使用液体磷酸为电解质，通常位于碳化硅基质中。磷酸燃料电池的工作温度要比质子交换膜燃料电池和碱性燃料电池的工作温度略高，位于
第一章汽车总体设计 1、按发动机的位置分，乘用车有哪几种布置型式，各自有什么优缺点？ 乘用车的布置形式：乘用车的布置形式主要有发动机前置前轮驱动（FF）、发动机前置后轮驱动（FR）、发动机后置后轮驱动（RR）三种。 发动机前置前轮驱动乘用车的主要优点：a、有明显的不足转向性能；b、越过障碍的能力高；c、动力总成结构紧凑；d、有利于提高乘坐舒适性； e、有利于提高汽车的机动性；（轴距可以缩短）f、发动机散热条件好；g、行李箱空间大；h、变形容易；i、供暖效率高；j、操纵机构简单；k、整备质量轻；L、制造难度降低。 主要缺点：结构与制造工艺均复杂；（采用等速万向节）前轮工作条件恶劣，轮胎寿命短；（前桥负荷较后轴重）汽车爬坡能力降低；后轮容易抱死，并引起侧滑；发动机横制时总体布置工作困难，维修保养的接近性差；发生正面碰撞事故，发动机及其附件损失较大，维修费用高。 发动机前置后轮驱动乘用车的主要优点：a、轴荷分配合理，因而有利于提高轮胎的使用寿命；b、前轮不驱动，因而不需要采用等速万向节，并有利于减少制造成本；c、客厢较长，乘坐空间宽敞，行驶平稳；d、上坡行驶时，因驱动轮上的附着力增大，故爬坡能力强；e、有足够大的行李箱空间；f、因变速器与主减速器分开，故拆装、维修容易。 主要缺点：a、地板上有凸起的通道，影响了乘坐舒适性； b、汽车正面与其它物体发生碰撞易导致发动机进入客厢，会使前排乘员受到严重伤害； c、汽车总长较长，整车整备质量增大，影响汽车的燃油经济性和动力性。 发动机后置后轮驱动乘用车的主要优点：a、结构紧凑； b、改善了驾驶员视野； c、改善后排座椅中间座位成员出入的条件d、整车整备质量小；e、乘客座椅能够布置在舒适区内；客厢内地板比较平整； f、爬坡能力强； g、当发动机布置在轴距外时轴距短，机动性能好。 主要缺点：a、后桥负荷重，使汽车具有过多转向的倾向，操纵性变坏； b、前轮附着力小，高速行驶时转向不稳定，影响操纵稳定性；c、行李箱在前部，空间不够大；d、操纵机构复杂； f 、驾驶员不易发现发动机故障；g、发动机工作噪声容易传给成员；h、改装变形困难。 2、按发动机的相对位置分，货车有哪几种布置型式，各自特点如何？ 货车按照发动机位置不同，可分为发动机前置、中置和后置三种布置形式。 发动机前置后桥驱动货车主要优点：维修发动机方便；离合器、变速器等操纵机构简单；货箱地板高度低；可以采用直列发动机、V型发动机或卧式发动机；发现发动机故障容易。 主要缺点：如采用平头式驾驶室，而且发动机布置在前轴之上的中部，则驾驶室内部隔热、隔振等问题难以解决；如采用长头式驾驶室，为保证视野，驾驶员座椅须布置高些，这又影响整车和质心高度以及增加其他方面显而易见的缺点。 发动机中置后桥驱动货车：可以采用水平对置式发动机布置在货箱下方，因发动机通用性不好，需特殊设计，维修不便；离合器、变速器等操纵机构复杂；发动机距地面近，容易被车轮带动起来的泥土弄脏；受发动机位置影响，货箱地板高度高。目前这种布置形式的货车已不采用。 发动机后置后轮驱动货车：是由发动机后置后轮驱动的乘用车变型而来，所以极少采用。这种形式的货车主要缺点是后桥容易超载，操纵机构复杂；发现发动机故障和维修发动机都困难，以及发动机容易被泥土弄脏等。 3、大客车有哪几种布置型式，各自有什么优缺点？ 客车有下列布置形式：发动机前置后桥驱动；发动机中置后桥驱动；发动机后置后桥驱动。 发动机前置后桥驱动布置方案的主要优点：动力总成操纵机构结构简单；散热器冷却效果好；冬季在散热器罩前部蒙以保护棉被，能改善发动机的保温条件；发动机出现故障时驾驶员容易发现。 主要缺点：车厢面积利用不好，布置座椅时受发动机限制；地板平面离地面较高，乘客上、下车不方便；传动轴长度长；发动机的噪声、气味和热量易于传入车厢内；隔绝发动机振动困难，影响乘坐舒适性；检修发动机必须在驾驶室内进行，检修工作舒适性差；如果乘客门布置在轴距内，使车身刚度削弱；若采用前开门布置，虽可改善车身刚度，但使前悬加长，同时可能使前轴超载。 发动机后置后桥驱动布置方案的主要优点：能较好地隔绝发动机的噪声、气味、热量；检修发动机方便；轴荷分配合理；同时由于后桥簧上质量与簧下质量之比增大，能改善车厢后部的乘坐舒适性；当发动机横置时，车厢面积利用较好，并且布置座椅受发动机影响较少；作为城市间客车使用时，能够在地板下部和客车全宽范围内设立体积很大的行李箱。作为市内用客车不需要行李箱，则可以降低地板高度；传动轴长度短。 主要缺点：发动机冷却条件不好，必须采用冷却效果强的散热器；动力总成操纵机构复杂；驾驶员不易发现发动机故障。
简述燃料电池的基本工作原理及主要用途 1.燃料电池的工作原理 燃料电池是一种按电化学原理，即原电池的工作原理，等温地把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的能量转换装置。其单体电池是由电池的正极(即氧化剂发生还原反应的阴极)、负极(即还原剂或燃料发生氧化反应的阳极)和电解质构成，燃料电池与常规电池的不同之处在于，它的燃料和氧化剂不是贮存在电池内，而是贮存在电池外部的贮罐内，不受电池容量的限制，工作时燃料和氧化剂连续不断地输入电池内部，并同时排放出反应产物。 以磷酸型燃料电池为例，其反应式为： 燃料极(阳极) H2→2H++2e- 空气极(阴极) 1／2O2+2H++2e-→H2O 综合反应式H2+1／2O2→H2O 以上反应式表示：燃料电池工作时向负极供给燃料(氢)，向正极供给氧化剂(空气)，燃料(氢)在阳极被分解成带正电的氢离子(H+)和带负电的电子(e-)，氢离子(H+)在电解质中移动与空气极侧提供的O2发生反应，而电子(e-)通过外部的负荷电路返回到空气极侧参与反应，连续的反应促成了电子(e-)连续地流动，形成直流电，这就是燃料电池的发电过程，也是电解反应的逆过程。 2. 燃料电池的应用 2.1能源发电 燃料电池电站的每一套设备都包括了一整套采用天然气发电的电力系统。分为以下几个分单元：①燃料电池组②燃气制备③空气压缩机④水再生利用⑤逆变器⑥测量与控制系统。燃料电池组产生的直流电通过逆变器转换成电力系统所需的交流电。各国工业界人士普遍对于燃料电池在发电站的应用前景看好。 2.2汽车动力 目前，各国的汽车时用量均在不断增加，其排放的尾气已成为城市环境的主要污染源之一，特别是发展中国家，由于环境治理的力度不够，这一问题更加突出。于是人们要求开发新型的清洁、高效的能源来解决这一问题。质子交换膜燃料电池的出现，解决了燃料电池在汽车动力成本和技术方面存在的若干问题，使燃料电池电动车的开发和使用成为可能。这种电池具有室温快速启动、无电解液流失、水易排出、寿命长、比功率与比能量高等特点，适合做汽车动力，是目前世界各国积极开发的运输用燃料电池。 2.3家庭用能源 天然气作为一种洁净的能源已经在家庭中被广泛使用，但其主要被用于炊事和生活热水，以天然气为燃料的燃气电池在家庭中的广泛应用在开辟了天然气在家庭中一种新的用途的同时也将解决目前高峰用电紧张的状况。家庭的一切用电无论是电视机、冰箱、空调等家用电气还是电脑等办公设备都可以通过燃料电池来提供电源，作为家庭使用的分散电源，并可同时提供家庭用热水和采暖，这样可将天然气的能量利用率提高到70％～90％。 2.4其它方面的应用 碱性燃料电池和质子交换膜燃料电池运行时基本没有红外辐射，而且噪音小，用做潜艇动力，可大大提高其隐蔽性；同时由于它们可在常温下启动工作，且能量密度高，还是理想的航天器工作电源。此外，质子交换膜燃料电池还可用作野外便携式电源。 总之，燃料电池的用途将越来越广泛，它将遍布我们身边的每个角落，成为我们生活中不可缺少的能量来源。
西安交通大学 汽车设计课程设计说明书 载货汽车汽车动力总成匹配与总体设计 姓名： 班级： 学号： 专业名称： 指导老师： 日期：2104/12/1
题目： 设计一辆用于长途运输固体物料，载重质量20t 的重型货运汽车。 整车尺寸：11980mm×2465mm×3530mm 轴数：4；驱动型式：8×4；轴距：1950mm+4550mm+1350mm 额定载质量：20000kg 整备质量：11000kg 公路最高行驶速度：90km/h 最大爬坡度：大于30% 设计任务： 1) 查阅相关资料，根据题目特点，进行发动机、离合器、变速箱传动轴、 驱动桥、车轮匹配和选型； 2) 进行汽车动力性、经济性估算，实现整车的优化匹配； 3) 绘制车辆总体布置说明图； 4) 编写设计说明书。 本说明书将从整车主要目标参数的初步确定、传动系各总成的选型、整车性能计算、发动机与传动系部件的确定四部分来介绍本课程设计的设计过程。
1.整车主要目标参数的初步确定 1.1发动机的选择 1.1.1发动机的最大功率及转速的确定 汽车的动力性能在很大程度上取决于发动机的最大功率。设计要求该载货汽车的最高车速是90km/h ，那么发动机的最大功率应该大于等于以该车速行驶时的行驶阻力功率之和，即: )76140 3600( 1 3 max max max a D a a T e u A C u f g m P ?+??≥ η （1-1） 式中 max e P ——发动机最大功率，kW ； T η——传动系效率（包括变速器、传动轴万向节、主减速器的传动效率），参考传动部件传动效 率计算得：95%95%98%96%84.9%T η=???=，各传动部件的传动效率见表1-1； 表1-1传动系统各部件的传动效率 a m ——汽车总质量，a m =31 000kg （整备质量11 000kg,载重20 000kg ）； g ——重力加速度，g =9.81m ／s 2 ； f ——滚动阻力系数,由试验测得，在车速不大于100km/h 的情况下可认为是常数。轮胎结构、 充气压力对滚动阻力系数有较大影响，良好路面上常用轮胎滚动阻力系数见表1-2。取0.012f =。 表1-2良好路面上常用轮胎滚动阻力系数 D C ——空气阻力系数，取D C =0.9；一般中重型货车可取0.8~1.0；轻型货车或大客车0.6~0.8；
吉林大学网络教育学院2019-2020学年第一学期期末考试《汽车设计基础》大作业 学生姓名专业 层次年级学号 学习中心成绩 年月日
作业完成要求：大作业要求学生手写，提供手写文档的清晰扫描图片，并将图片添加到word 文档内，最终wod文档上传平台，不允许学生提交其他格式文件（如JPG，RAR等非word 文档格式），如有雷同、抄袭成绩按不及格处理。 一、名词解释（每小题2分，共20分） 1、汽车总质量汽车总质量（ G ）是指汽车装备 齐全，并按规定装满客（包括驾驶员）、货时 的重量。 2、最小转弯直径最小转弯直径是指汽车转弯行 驶且方向盘转到极限位置时，汽车前外轮、 后内轮、最远点、最近点等分别形成的轨迹 圆直径。 3、汽车整备质量汽车的整备质量，亦即我们以 前惯称的“空车重量”。 指汽车载质量与整车整 4、汽车质量系数 m0 备质量的比值 5、轮胎负荷系数是一组标示轮胎的类型与规 格，标示在胎面侧方的数字或者英文字母， 主要显示轮胎的基本性能等。 6、轴荷分配轴荷分配（Distribution of Axle Load）是指汽车的质量分配到前后轴上的比 例，一般以百分比表示，它分为空载和满载 两组数据。它分为空载和满载两组数据。 7、汽车燃油经济性汽车经济性是指以最小的 燃油消耗量完成单位运输工作的能力。 8、离合器后备系数离合器后备系数是离合器 的重要参数，它反映离合器传递最大扭矩的 可靠程度。 9、扭转减震器的角刚度是指离合器从动片相 对于其从动盘毂转1rad所需的转矩值 10、变速器中心距变速器中心距由变速范围、 额定功率和外形尺寸等等因素而定。 二、简答题（每小题6分，共60分） 1、简述汽车新产品开发的流程。
一、燃料电池的工作原理 燃料电池是用一种特定的燃料，通过一种质子交换膜（PEMProtonExchangeMembrane）和催化层（CLCatalystLayer）而产生电流的一种装置，这种电池只要外界源源不断地供应燃料（例如氢气或甲醇），就可以提供持续电能。它的工作原理，是利用一种叫质子交换膜的技术，使氢气在覆盖有催化剂的质子交换膜作用下，在阳极将氢气催化分解成为质子，这些质子通过质子交换膜到达阴极，在氢气的分解过程中释放出电子，电子通过负载被引出到阴极，这样就产生了电能。 在阳极经过质子交换膜和催化剂的作用，在阴极质子与氧和电子相结合产生水。也就是说燃料电池内部的氢与空气中的氧进行化学反应，生成水的过程，同时产生了电流，也可以理解为是电解水的逆反应。 燃料电池在阳极除供应氢气外，同时还收集氢质子（H＋），释放电子；在阴极通过负载捕获电子产生电能。质子交换膜的功能只是允许质子H＋通过，并与阴极中的氧结合产生水。这种水在反应过程中的温度作用下，以水蒸气的形式散发在空气中（对汽车用的大功率燃料电池就要设置水的回收装置）。注意，用氢作燃料电池所生成的是纯净水可以饮用，而用甲醇作燃料生成的水溶液中可能产生甲醛之类有毒物质不能饮用。图1为燃料电池工作原理的示意图。
二、燃料电池的分类 由于人们是从不同角度来研究和开发燃料电池的，所以其种类也繁多，但目前主要有3种。 1 质子交换膜技术 质子交换膜技术（或者称聚合物电解液膜技术）——简称PEMFC （ProtonExchangeMembreneFuelCell）。由于它能提供比传统锂离子电池大约高出5～10倍的能量密度，比甲醇燃料电池也有更高的能量密度，所以，人们都看好质子交换膜技术的氢燃料电池，虽然它还存在着储存及安全等问题，但人们正在克服它，最终有望在3～5年实现可存储在像打火机大小的容器中，充一次氢气发电可供手机使用几天，它将是未来便携式电子产品供电系统的首选。 2 直接甲醇燃料电池 直接甲醇燃料电池——简称DMFC（DirectMethanolFuelCell）。它是以甲醇为燃料，通过与氧结合产生电流的，优点是直接使用甲醇，省去了氢的生产与存储，因为，在汽车上早已使用甲醇溶液作为挡风玻璃的刮洗液了，故不存在安全问题。但甲醇存在泄漏问题，虽然用水稀释可以解决，但是电解效率却大大降低，目前正在解决渗漏问题。 3 直接乙醇燃料电池 直接乙醇燃料电池——简称DEFC（DirectEthanolFuelCell）。为避免甲醇的渗漏问题，而采用乙醇，它也是由两个电极、燃料及电解液组成的。
汽车设计——钢板弹簧课程设计 专业：车辆工程 教师：R老师 姓名：XXXXXX 学号：200XYYYY 2012 年7 月3 日
课程设计任务书 一、课程设计的性质、目的、题目和任务 本课程设计是我们在完成基础课、技术基础课和大部分专业课学习后的一个教学环节，是培养我们应用已学到的理论知识来解决实际工程问题的一次训练，并为毕业设计奠定基础。 1、课程设计的目的是： （1）进一步熟悉汽车设计理论教学内容； （2）培养我们理论联系实际的能力； （3）训练我们综合运用知识的能力以及分析问题、解决问题的能力。 2、设计题目: 设计载货汽车的纵置钢板弹簧 (1) 纵置钢板弹簧的已知参数 序号弹簧满载载荷静挠度伸直长度U型螺栓中心距有效长度 1 19800N 9.4cm 118cm 6cm 112cm 材料选用60Si2MnA ,弹性模量取E=2.1×105MPa 3、课程设计的任务： （1）由已知参数确定汽车悬架的其他主要参数； （2）计算悬架总成中主要零件的参数； （3）绘制悬架总成装配图。 二、课程设计的内容及工作量 根据所学的机械设计、汽车构造、汽车理论、汽车设计以及金属力学性能等课程，完成下述涉及内容： 1．学习汽车悬架设计的基本内容 2．选择、确定汽车悬架的主要参数 3．确定汽车悬架的结构 4．计算悬架总成中主要零件的参数 5．撰写设计说明书 6．绘制悬架总成装配图、零部件图共计1张A0。 设计要求： 1. 设计说明书 设计说明书是存档文件，是设计的理论计算依据。说明书的格式如下： （1）统一稿纸，正规书写； （2) 竖订横写，每页右侧画一竖线，留出25mm空白，在此空白内标出该页中所计算的主要数据； （3) 附图要清晰注上必要的符号和文字说明，不得潦草； 2. 说明书的内容及计算说明项目 (1)封面；（2）目录；（3）原始数据及资料；（4）对设计课题的分析；（5）汽车纵置钢板弹簧简图；（6）设计计算；（7）设计小结（设计特点及补充说明，鉴别比较分析，个人体会等）；（8）参考文献。 3. 设计图纸 1）装配总图、零件图一张（0＃）；
1.市场调研 1.1环保汽车的现状 1.1.1环保汽车概念提出及现状 人们在感叹汽车工业迅猛发展的同时，也越来越认识到汽车污染给人类自身带来的危害，于是，汽车环保设计这一汽车设计新概念被摆到了突出重要的位置上。绿色汽车市环保型汽车的美称。通常是指那些开发过程无污染，使用健康且安全，不会破坏环境和生态，在特定的技术标准下生产出来的汽车产品。它对汽车生产基地，汽车能源，汽车尾气的要求，对汽车从成产，销售到废品回收的整个过程的要求，以及对环境，生产技术，安全等方面的要求，都有一定的国际标准。目前国际上与绿色汽车相类似的叫法有很多，如称之为“环保汽车”或“清洁汽车”等。虽然叫法不同，但实质上差别不大，都是要求生产健康无污染的汽车，这是一种既追求保护环境，提高汽车安全性，又容易被广大消费者接受的产品。现在市场上的环保汽车主要有以下几个种类： （1）新型柴油车 油车柴油机的热效率高，和汽油机相比，可节省20%~25%的油耗。但多年来，柴油机在许多用户的脑海有一些不好的印象，如噪音较大，尾气冒黑烟，提速缓慢，冷启动困难等。 近年来，柴油机在设计上有很大改进，例如涡轮增压及中冷技术，共轨式燃油喷射技术，新型废气再循环系统，颗粒物过滤器及其再生技术等的应用，使新型柴油机的性能大大改善，并能满足严格的尾气排放要求。 （2）可变排量发动机 高级小轿车和载重汽车都需装用大功率发动机。此种功率强大的发动机在汽车加速及满负荷爬坡时十分必要。但是，当汽车在平路上等速运动时，并无必要采用此种耗油很大的大排量发动机。因此，研究设计人员开发了一种“可变排量”的发动机即可按要求提供排量使部分汽缸暂时不起作用的发动机。当汽车在某些运转情况下，并不需要所有的汽缸内产生燃烧，发出动力。采用具有迅速反应能力的多功能微处理器，暂时中断或恢复部分汽缸工作能力的过渡过程中并无突然动力下降或行驶不平稳的感觉。 （3）混合动力驱动车 是在车辆上装有一套内燃机，发电机组以及一套蓄电池。发动机组中所用内燃（汽油机或柴油机），较同类型普通汽车上所用发动机的功率小。这一较小功率的内燃机，是在最佳工况（热效率最高，尾气排放污染最小）的条件下等速运转。混合动力驱动车在运行中，能向蓄电池补充电能，因此不用像电动车电瓶车那样，必须停歇在车库（或充电站点）内花很长时间充电。混合动力驱动车辆具有节能，低排放，低噪音等优点，并保持了传统的由内燃机驱动的汽车续驶里程长的固有特点，混合动力驱动车辆不论在小轿车或是大型车辆（如公共汽车）领域中，均将有巨大的发展潜力和看好的市场前景。 （4）电动汽车 电动汽车主要以二次电池，燃料电池或太阳能电池为动力，不用汽油，无废气排放污染。作为清洁，节能的新型交通工具，它在行驶过程中无污染，热辐射低，噪音小，不消耗汽油，可应用多种能源，结构简单，使用方便等，具有无以
山东科技大学2011-2012学年第一学期 《专用汽车设计》考试试卷 一、判断题（每小题1分，共10分） 1.一般来讲，专用汽车的比功率大于家用轿车（×） 2.滚动阻力系数与汽车的速度没有关系（×） 3.大多数集装箱采用的是后门单开式开启方式（×） 4.压缩式垃圾车都可以自动装卸，不需人工干预（×） 5.同样工况下前置直推式自卸汽车的举升油缸比后置式直径大（×） 6.自卸汽车的最大举升角度必须小于货物的安息角（×） 7.栏板起重运输车的栏板运动采用的是四杆机构（√） 8.散装粮食运输车采用的是气力运输方式（√） 9.集装箱运输车属于特种结构汽车的范畴（√） 10.在充满液化石油气时不允许装满罐体（√） 二、单向选择题（每小题2分，共20分） 1.下列不属于箱式箱式货车的是（D） A.保温车 B.冷藏车C、运钞车D、禽畜运输车 2、专用车液压系统的取力最好在（A ） A、发动机端 B、离合器部分 C、传动轴 D、变速箱 3.下列不属于蔬菜的制冷方式（A） A、水冷 B、干冰 C、冷板 D、机械制冷 4、随车起重机装卸木材时采用的结构形式（A ） A、前置 B、中置 C、后置 5、专用汽车改装最多的部分是（D ） A、驾驶室 B、底盘 C、发动机 D、车厢 6.下列不属于粉粒物运输车的结构部件是（C ） A、多孔板 B、流态化元件 C、空气压缩机 D、螺旋叶片 7、下列不属于灌装汽车常用的封头形式是（A） A、方形 B、半球形 C、椭圆形 D、螺形 8.下列专用汽车肯定不需要液压支腿的是（B ） A、高空作业车 B、半挂车 C、随车起重机 D、混凝土搅拌车 9、高空作业车作业平台调平结构不常用的是（A） A、重力式 B、平行四杆式 C、行星齿轮方式 D、等容积液压缸 10、去掉货箱的底盘类型（A） A、一类底盘 B、二类底盘 C、三类底盘 D、四类底盘 三、简答题（每小题5分，共20分） 1、简述压缩式垃圾车的基本工作原理 答：压缩式垃圾车是装备有液压举升机构和尾部填塞器，能将垃圾自行装入、转运和倾卸的专用自卸汽车，主要用于收集、转运袋装生活垃圾。 压缩式垃圾车的专用工作装置主要由车厢和装载箱两部分组成。 工作原理：车厢固联于底盘车架上，装载厢位于车厢后端，其上角与车厢铰接，并可由举升液压缸驱动其绕铰接轴转动。垃圾从装载厢后部入口处装入，再经装载厢内的压缩机构进行压缩处理，最后将垃圾向前挤压入车厢内压实。车厢设有
燃料电池的工作原理 作者:佚名来源:不详录入:Admin更新时间：2008-8-18 10:07:07点击数：8 【字体：】 燃料电池的一般结构为:燃料（负极）|电解质（液态或固态）|氧化剂（正极）。在燃料电池中,负极常称为燃料电极或氢电极,正极常称为氧化剂电极、空气电极或氧电极。燃料有气态如氢气、一氧化碳、二氧化碳和碳氢化合物,液态如液氢、甲醇、高价碳氢化合物和液态金属,还有固态如碳等。按电化学强弱,燃料的活性排列次序为：肼>氢>醇>一氧化碳>烃>煤。燃料的化学结构越简单,建造燃料电池时可能出现的问题越少。氧化剂为纯氧、空气和卤素。电解质是离子导电而非电子导电的材料,液态电解质分为碱性和酸性电解液, 固态电解质有质子交换膜和氧化锆隔膜等。在液体电解质中应用微孔膜,0.2mm～0.5mm厚。固体电解质为无孔膜,薄膜厚度约为20μm。 燃料电池的反应为氧化还原反应,电极的作用一方面是传递电子、形成电流;另一方面是在电极表面发生多相催化反应,反应不涉及电极材料本身,这一点与一般化学电池中电极材料参与化学反应很不相同,电极表面起催化剂表面的作用。 在氢氧燃料电池中,氢和氧在各自的电极反应。氧电极进行氧化反应,放出电子,氢电极进行还原反应,吸收电子,总反应为: O2＋2H2→2H2O 反应结果是氢和氧发生电化学燃烧,生成水和产生电能。由热力学变量可得到以下理论电动势和理论热效率公式： Eo=－(ΔG/2F)=1.23V η=ΔG/ΔH=83.0％ 式中,ΔG和ΔH分别为自由能变化和热焓变化,F是法第常数。
燃料电池工作的中心问题是燃料和氧化剂在电极过程中的反应活性问题。对于气体电极过程,必需采用多孔气体扩散电极和高效电催化剂,提高比表面,增加反应活性,提高电池比功率。 氢在负极氧化是氢原子离解为氢离子和电子的过程,若用有机化合物燃料,首先需要催化裂化或重整,生成富氢气体,必要时还要除去毒化催化剂的有害杂质。这些反应可在电池内部或外部进行,需附加辅助系统。正极中的氧化反应缓慢,燃料电池的活性主要依赖正极。随着温度升高,氧的还原反应有相当的改善。高温反应有利于提高燃料电池反应活性。 对于燃料电池发电系统,核心部件是燃料电池组,它由燃料电池单体堆集而成,单体电池的串联和并联选择,依据满足负载的输出电压和电流,并使总电阻最低,尽量减小电路短路的可能性。其余部件是燃料预处理装置、热量管理装置、电压变换调整装置和自动控制装置。通过燃料预处理,实现燃料的生成和提纯。燃料电池的运行或起动,有的需要加热,工作时放出相当的热量,由热量管理装置合理地加热或除热。燃料电池工作时,在碱性电解液负极或酸性电解液正极处生成水。为了保证电解液浓度稳定,生成的水要及时排除。高温燃料电池生成水会汽化,容易排除,水量管理装置将实现合理的排水。燃料电池与化学电池一样,输出直流电压,通过电压变换成为交流电送到用户或电网。燃料电池发电系统通过自控装置使各个部件协调工作,进行统一控制和管理。