节能减碳最新黑科技!HONDA与Autodesk合力开发减重50%的骨头造型曲轴

  面对地球暖化的危机,如何减少温室气体排放是一场无休止的战争,全球各车厂正在积极找寻如何提高车辆燃油效率的方法,而根据国际能源机构所说,全球有 ?24%?的二氧化碳排放是来自交通,包括铁公路、航空和海运。而公路车辆尤其是最大的罪魁祸首。欧盟的报告指出,30%的二氧化碳排放量来自运输,其中72%来自公路运输。为提高燃油效率并减少车辆的碳排放,降低汽车零部件的重量经过证明是非常有效的手段。

  在日本,本田(HONDA)有几个正在进行的专案,目标是要减轻车子的零组件,从庞大的车架和引擎本体,以至于小小的螺栓。为了实现简化的设计,本田技术研究所(HONDA R&D,简称本田技研)正在审视车子每个部件中使用的结构和材料。他们最新的目标是曲轴。

  本田技研的高级技术实验室机械与流体机械设计师Hirosumi Todaka表示,曲轴需要满足多项功能标准,例如,它的形状必须能够承受引擎室的燃烧压力,同时还要维持转动时的平衡,这些因素决定了今天我们看到的曲轴的形状。在引擎发展的漫长历程中,曲轴的设计已定型化,不过尽管如此,本田技研仍决定设计出一个比现有曲轴型式的重量再轻30%的曲轴。

  本田技研在寻求拓补优化(Topology Optimization)等设计技术,发现衍生设计(generative design)可以极大化改变传统的设计规范。衍生式设计已经帮助汽车行业重新设计了多种新的零组件,像是安全带的托架、引擎控制元件、机车的车架等,能显着降低零组件的重量。

  本田技研和美国着名的软体公司Autodesk合作一项该专案,研发一种灵活的方法。Autodesk运用Netfabb和Fusion 360设计技术,制做首批符合HONDA需要的曲轴模型。该原型的模型资料让HONDA得以重新思考曲轴的布局和强度标准,为这个部件创造一组新型式的边界条件。该团队接着继续研究,设计了第二批的模型。

  传统的拓补优化技术提供了一种解决方案,需要花费大量时间进行手工修正。Todaka表示,Fusion 360的衍生设计提供了一种从未思考过的配置。新款曲轴设计超乎预期目标,减轻50%的重量。

  在两轮和四轮车辆的引擎零组件研发工作中,Hirosumi Todaka依靠他过去的经验,提出了分析和改进的设计。当他第一次看到双方设计出来的结果时,他大感惊奇,表示它是一种有机体的形状,像是人类的骨骼,这是超出我想像最疯狂的东西。

  这样全新的曲轴仍教人怀疑,它的刚性和强度,是否能够达到一般曲轴的刚性度和强度标准。本田技研设计团队成员将该原型模型安装到一个引擎,以进行性能测试,并与Autodesk团队共用结果资料,最Autodesk团队正采用本田的资料来改进其创成式设计流程。最后完成的曲轴,未来或有可能被运用在HONDA的汽机车的引擎上。


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