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大學生方程式賽車設計（總體設計）（含三維圖）

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2025年05月18日 12:34

大學生方程式賽車設計（總體設計）（含三維圖）

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內(nèi)容簡介：河南科技大學畢業(yè)設計（論文）開題報告（學生填表）學院：車輛與動力工程學院 2013 年 4 月 10 日課題名稱大學生方程式賽車設計（總體設計）學生姓名胡愛成專業(yè)班級車輛093班課題類型論文指導教師牛毅職稱高工課題來源生產(chǎn)1. 設計（或研究）的依據(jù)與意義中國大學生方程式汽車大賽（Formula Student China, 簡稱：FSC）是一項由高等院校汽車工程或汽車相關(guān)專業(yè)在校學生組隊參加的汽車設計與制造比賽。各參賽車隊按照賽事規(guī)則和賽車制造標準，在接近一年的時間內(nèi)自行設計和制造出一輛在加速、制動、操控性等方面具有優(yōu)異表現(xiàn)的小型單座賽車、并能夠完成全部或部分競賽環(huán)節(jié)的比賽。因此，總體設計擔當起領(lǐng)頭羊的作用。賽車性能的優(yōu)劣不僅取決于組成賽車的各部件的性能，而且在很大程度上取決于各部件的協(xié)調(diào)和配合，取決于總體布置；總體設計水平的高低對汽車的設計質(zhì)量、使用性能和產(chǎn)品的生命力起決定性的影響。賽車是一個系統(tǒng)，這是基于賽車只有如下屬性而具備組成系統(tǒng)的條件：賽車是由多個要素組成的整體，每個要素對整體的行為有影響；組成賽車的各要素對整體行為的影響不是獨立的；賽車的行為不是組成它的任何要素所能具有的。由此，賽車具備系統(tǒng)的屬性，對環(huán)境表現(xiàn)出整體性、一輛子系統(tǒng)屬性匹配協(xié)調(diào)的賽車所具備的功能大于組成它的各子系統(tǒng)功能純粹的、簡單的總和、反之，如果子系統(tǒng)的屬性因無序而相互干擾，即便是個體性能優(yōu)良的子系統(tǒng)，其功能也會因相互扼制而抵消，功率循環(huán)、軸轉(zhuǎn)向等就是這樣的典型例子。系統(tǒng)論所揭示的系統(tǒng)整體性和系統(tǒng)功能的等級性必然會映射到設計任務中來、用整體性來解釋賽車設計的終極目標是整車性能的綜合優(yōu)化，道理是十分顯然的、賽車設計任務的等級形態(tài)表現(xiàn)為：上位設計任務是確定下位設計任務要實現(xiàn)的目標，下位設計是實現(xiàn)上位設計功能的手段、上、下位體系可從總體設計逐級分至零件設計?？傮w設計無疑處于這種體系的最上位，設計子系統(tǒng)的全部活動必須在總體設計構(gòu)建的框架內(nèi)進行、子系統(tǒng)設計固然重要，但統(tǒng)攬全局、設計子系統(tǒng)組合和相互作用體系規(guī)則的總體設計對賽車的性能和質(zhì)量的影響更加廣泛、更為深刻。2. 國內(nèi)外同類設計（或同類研究）的概況綜述國外車隊在總體設計理念方面一直遙遙領(lǐng)先。首先在科技方面，普遍采用遙感測試。諸如引擎溫度、電池電壓、汽油壓力和水箱壓力等的測量，對于進行全面的性能分析起著重要作用。工程師和車手在賽車馳騁時能夠快速地訪問這些遙感測試數(shù)據(jù)，進而進行實時分析和調(diào)整賽車總體性能參數(shù)。在去年的參賽車隊中，德國慕尼黑車隊在整車布置中完全融入了此項設計。在整車布置方面，如日本賽車隊曾經(jīng)將發(fā)動機放置在駕駛員旁邊，即側(cè)置發(fā)動機，這一大膽創(chuàng)新設計史無前例，它將軸荷分配、整車穩(wěn)定性發(fā)揮到自己預期的水平。及時有些工程師認為這樣的布置多少有些瑕疵，但是創(chuàng)新型設計總是在總體設計理念上帶來不朽的春天。車架方面如階梯車架的采用，在保證剛度的前提下，為傳動、懸架的布置提供了很大的空間；發(fā)動機方面，沒有一款發(fā)動機不被改裝，沒有一個部件不被優(yōu)化的設計思路，為整車提供了強勁的引擎支持；傳動方面，鏈傳動和軸傳動的并駕齊驅(qū)，新型差速器的巧妙設計，半軸角度靈活變換，都為傳輸動力建立起成熟的平臺，動力將以最小損耗傳遞給車輪；懸架方面，高強度的結(jié)構(gòu)設計，小巧的關(guān)節(jié)球軸承，碳纖維材料的廣泛采用，將運動和相對靜止完美結(jié)合；車身造型方面，流線型的設計，依靠空氣動力學，為整車動力性和燃油經(jīng)濟性提供了根本的保障。國內(nèi)方面湖南大學2010年新車在發(fā)動機上做出了改進，將原有的CVT傳動換成自己設計的齒輪傳動，把離心甩塊離合器換成可操控的干式離合器，使賽車能在行進中換擋，不僅使傳動效率得到提高，而且使發(fā)動機的體積和質(zhì)量都有所減少。而在整車的設計上，由于已經(jīng)有了HNU2007、HNU2008的經(jīng)驗鋪墊，HNU2010設計時改變了以往“只管設計不管做”的各系統(tǒng)獨立設計方式，在設計時就以整車設計著眼，除了考慮到各項改進技術(shù)之外也將賽車成型過程中的零件選擇、加工、組裝等制作因素考慮在內(nèi)，大大節(jié)省了制作成本和時間。從中國大學生方程式賽車的主流設計來看，比賽中，發(fā)動機大部分都采用HONDA CBR600，排量為600CC，功率為75ps/11500rpm，扭矩為5.4kgf/7000rpm，輪胎普遍采用13inch，車重集中在220kg居多，九成車隊采用鏈傳動設計，摩擦片式差速器和托森差速器為多數(shù)車隊所用。材料方面，鋁合金、鈦鎂合金、玻璃纖維較為普遍。而碳纖維雖然造價很貴，但是仍被部分車隊采用，慕尼黑車隊除了車身采用碳纖維之外，譬如懸架、座椅、方向盤等幾乎車上大部分主要部件均采用性能卓越的碳纖維材質(zhì)。高科技方面如行車記錄儀、行車電腦、ECU等更是比比皆是。對此，此次賽車設計將在此基礎(chǔ)上進行重新設計、反復求證以備戰(zhàn)第四屆中國大學生方程式汽車大賽。3. 課題設計（或研究）的內(nèi)容根據(jù)大學生方程式賽車的比賽規(guī)則及大學生方程式賽車設計具體參數(shù)要求，制定賽車整車設計原則；進行整車方案論證；總體方案選擇，總體參數(shù)設計計算；汽車型式、主要尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)和性能參數(shù)的確定；汽車總體布置設計和運動校核；繪制汽車總體布置圖及零件圖。運用所學的專業(yè)知識，設計出符合題目要求的賽車及其零部件，達到提高畢業(yè)生綜合能力的目的。論文要求20000字左右，繪制工程圖一張（A0）；中文摘要300-500字。附英文摘要，計算機打??；外文翻譯10000字符以上；查詢資料20篇以上，附資料名稱。4. 設計（或研究）方法1) 調(diào)研、搜集、分析賽車相關(guān)資料，并參觀我校兩代賽車，測量記載所有數(shù)據(jù)，與指導老師交流，確立總體設計目標，確定方案并進行論證；2) 參照大賽規(guī)則、機械設計手冊及往屆比賽車型參數(shù)，初選賽車目標參數(shù)（發(fā)動機、輪胎、最大傳動比及最小傳動比）；3) 進行總體設計的方案分析論證，完成主要設計參數(shù)、懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、電器系統(tǒng)及車架的設計計算；4) 總體布置，分析賽車動力性及燃油經(jīng)濟性,完成裝配圖、零件圖及說明書。5. 實施計劃第 5 周查閱文獻、收集資料、初定設計方案；第 78 周設計方案分析與計算、繪制草圖；第 910 周繪制裝配圖；第 1114 周繪制零件圖；第 15 周撰寫設計說明書；第 1617 周互審評閱、答辯。指導教師意見指導教師簽字：年月日教研室意見教研室主任簽字：年月日畢業(yè) 設計（論文）題目大學生方程式賽車設計（總體設計） 2013年 5 月 30日大學生方程式賽車設計（總體設計）摘要本次畢業(yè)設計為期兩個多月，進行了方程式賽車的總體設計。在設計中，主要運用了對比分析的方法，各項參數(shù)通過優(yōu)化設計和UG、MATLAB等進行優(yōu)化。初期階段，我們根據(jù)2012年大學生方程式汽車大賽規(guī)則確定了賽車整體布置方案，并進行論證與分析，初步確定賽車主要參數(shù)。通過計算與對比，確定發(fā)動機型號，初選傳動系最大傳動比、最小傳動比。中期階段，我們設計中使用UG7.0三維軟件對各個零部件總成進行建模和整體裝配，并進行懸架、轉(zhuǎn)向的運動干涉分析。利用發(fā)動機動力特性曲線特點，用MATLAB軟件繪制出賽車驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖、加速度曲線圖等，并詳細計算賽車燃油經(jīng)濟性。最后階段，利用UG7.5進行導出賽車總體布置二維工程圖，并制成總體參數(shù)表，并將第三代賽車與第二代賽車進行對比分析。對于考慮到的實際生產(chǎn)中可能發(fā)生變化的懸架、車架和轉(zhuǎn)向部件，預留方案。通過本次畢業(yè)設計，了解和掌握了對汽車進行總體設計的步驟和方法，鞏固了本專業(yè)的所學的專業(yè)知識，增強了搜集資料、整合資料的能力，這些將為我畢業(yè)以后從事汽車設計工作打下良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：FSAE，總體參數(shù)，參數(shù)確定，總布置,賽車動力性,燃油經(jīng)濟性IIIFORMULE SAE (OVERALL DESIGN)ABSTRACTFor two months, My graduation design is the overall design of the formula racing. we used the contrast analysis method mainly in the design, through optimizing the parameters optimization design and optimization of UG MATLAB, etc. Initial stage, we according to 2012 auto contest rules determine college equation overall layout of the car, and the demonstration and analysis, the main parameter is determined primarily racing. Through calculation and comparison, sure engine type, primaries drivetrain maximum transmission ratio, minimum transmission.The intermediate stage, we design UG7.0 3d software used in various parts of assembly for modeling and whole assembly, and suspension, steering movement interference analysis. Use of engine power characteristic curve characteristic, MATLAB software mapped drive car driving forces - resistance balance figure, acceleration curve, and etc, and detailed calculation racing fuel economy.The final stages UG7.5 are derived by car, general layout, and two-dimensional engineering graphics overall parameter table, and made the third generation and the second generation racing cars are compared and analyzed. For considering the actual production of may change suspension, frame and steering parts, obligate scheme.Through the graduation design, I understand and master the overall design of car of the steps and method, the professional knowledge of professional knowledge, enhance the data collection and integration of information, these ability after my graduation will be engaged in car design lay a good foundation for the job.KEY WORDS: FSAE, general parameters, parameter identification, general arrangement,the car power, fuel economy特殊符號ma 汽車總質(zhì)量 V 最高車速L 軸距 B1 前輪距 B2 后輪距 R 最小轉(zhuǎn)彎半徑hg 滿載時質(zhì)心高度hg 空載時質(zhì)心高度D 輪胎直徑B 輪胎寬度P 輪胎氣壓A 汽車迎風面積 F 滾動阻力系數(shù) 空氣阻力系數(shù) 驅(qū)動橋主減速比變速器傳動比汽車行駛使的空氣阻力變速器擋傳動比車輪與路面的附著力汽車總質(zhì)量汽車行駛速度發(fā)動機最大功率發(fā)動機轉(zhuǎn)矩為克服滾動阻力所消耗的功率輪胎與路面的附著系數(shù)目錄第一章 FSAE賽車概述11.1 FSAE賽車起源11.2 FSAE賽車現(xiàn)狀21.2.1 國際賽車概述21.2.2 國內(nèi)及我校賽車概述21.3 FSAE 總體設計概述31.3.1 汽車設計的方法及過程31.3.2 FSAE賽車的技術(shù)要求41.3.3 我校第三代賽車設計目標41.3.4 FSAE賽事意義5第二章 FSAE賽車總體設計72.1 總體設計目標72.2 賽車目標參數(shù)的初步確定82.2.1 發(fā)動機選擇92.2.2 輪胎的選擇102.2.3 傳動系最小傳動比的確定112.2.4 傳動系最大傳動比的確定112.3 賽車發(fā)動機選型122.4 賽車主要設計參數(shù)的確定132.4.1 尺寸參數(shù)132.4.2 質(zhì)量參數(shù)142.4.3 性能參數(shù)152.5 賽車各系統(tǒng)設計172.5.1 懸架系統(tǒng)設計182.5.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計192.5.3 制動系統(tǒng)設計192.5.4 電器系統(tǒng)設計212.5.5 車身設計232.5.6 車架設計23第三章賽車動力性與燃油經(jīng)濟性253.1 賽車的動力性253.1.1 動力性的評價指標253.1.2驅(qū)動力行駛阻力圖253.1.3 汽車的加速能力283.1.4 動力特性圖293.1.5 功率平衡313.2 燃油經(jīng)濟性32第四章賽車總體布置334.1 整車布置的基準線（面）-零線的確定344.2 各部件的布置354.3 總體設計參數(shù)表38第五章結(jié) 論40參考文獻41致謝42V第一章 FSAE賽車概述 Formula SAE 賽事1980年在美國舉辦第一次比賽以來，現(xiàn)在已經(jīng)成為汽車工程學會的學生成員舉辦的一項國際賽事，其目的是設計、制造一輛小型的高性能方程式賽車，并使用這輛自行設計和制造的賽車參加比賽。出于此項比賽的宗旨是讓學生針對業(yè)余高速穿障的車手開發(fā)制造一個原型車，該原行車應該具備有可小批量生產(chǎn)的能力，并且原型車的造價要低于25,000 美元。這項競賽包含有3 個最主要的基本元素，分別是：工程設計、成本控制以及靜態(tài)評估、單獨的動態(tài)性能測試、高性能的耐久性測試。Formula SAE 賽事的主要參與者通常都是來自高校的學生組成的車隊?，F(xiàn)在在美國、歐洲和澳大利亞每年都會舉辦Formula SAE 比賽。Formula SAE 向年輕的工程師們提供了一個參與有意義的綜合項目的機會。由參與的學生負責管理整個項目，包括時間節(jié)點的安排，做預算以及成本控制、設計、采購設備、材料、部件以及制造和測試。1.1 FSAE賽車起源第一屆SAE Mini Baja比賽于1976 年舉辦，并且迅速成為一個地區(qū)性的年度比賽。比賽由三個評判標準組成，即靜態(tài)比賽：設計、成本、陳述；接著是各自的性能競賽2項目。 Mini Baja比賽重點強調(diào)了底盤的設計，因為每個隊伍都使用一個8匹馬力的引擎。在過去的20 多年里，SAE Mini Baja 的成功超乎了每個人的預期。在SAE Mini Baja 的成功獲得各界認同的同時，SAE 聯(lián)合美國三大汽車公司開始推廣一項技術(shù)水平更高的工程類學生競賽，這就是Formula SAE。Formula SAE 相比SAE Mini Baja 有著許多進步和發(fā)展，引擎的限制也已經(jīng)大大放寬，允許參賽車隊使用610cc以下的發(fā)動機，這極大地提升了賽車的性能表現(xiàn)。在發(fā)達國家，很多高校已經(jīng)從事Formula SAE 超過20 年時間，擁有大量資金和試驗基礎(chǔ)的情況下，他們的作品已經(jīng)基本達到了專業(yè)水平，最高時速可達到甚至超過200km/h，0 到100km/h 加速時間一般都在4.5s 以內(nèi)。從原先在SAE Mini Baja 比賽中的8hp 發(fā)動機到現(xiàn)今Formula SAE 中已經(jīng)超過100hp 的大功率發(fā)動機，F(xiàn)ormula SAE 在多方面都取得了驚人的成績，并且該項比賽一直保持了發(fā)展的態(tài)勢。1.2 FSAE賽車現(xiàn)狀1.2.1 國際賽車概況從2010年開始，大學生SAE方程式賽車比賽在美國、英國、澳洲、日本、意大利、德國、巴西、敘利亞等國家，不但深受汽車行業(yè)者矚目，而且廣受工程學生的歡迎。在美國每年吸引將近140支來自世界各地的隊伍參加比賽；日本2006年前才開始舉辦，馬上風靡了50余所大學參與；在歐洲也有70隊以上的學校每年相互競技。全世界已有數(shù)百隊大學生車隊，每年打造一輛新車互較高下。截止2012年，F(xiàn)ormula SAE系列賽包括以下,15個比賽：1. 美國密歇根，F(xiàn)ormula SAE，由SAE舉辦；2. 美國加利福尼亞，F(xiàn)ormula SAE West，由SAE舉辦；3. 美國弗吉尼亞，F(xiàn)ormula SAE VIR，由SAE協(xié)辦；4. 澳大利亞，F(xiàn)ormula SAE Australasia，由澳洲 SAE舉辦；5. 巴西，F(xiàn)ormula SAE Brasil，由巴西SAE舉辦；6. 意大利，F(xiàn)ormula SAE Italy，ATA舉辦；7. 英國，F(xiàn)ormula Student，由SAE舉辦；8. 德國，F(xiàn)ormula Student Germany9. 日本，F(xiàn)ormula SAE Japan；10. 匈牙利；11. 奧地利；12. 西班牙；13. 泰國；14. 印度；15. 中國，F(xiàn)ormula Student China。1.2.2 國內(nèi)及我校賽車概述國內(nèi)湖南大學、廈門理工大學、同濟大學、上海交通大學等高校最早涉足FSAE比賽，2010年，中國上海舉辦中國第一屆中國大學生方程式汽車大賽，國內(nèi)清華大學、湖南大學、同濟大學等紛紛投入FSAE賽車設計，掀起中國FSAE新的時代。2011年，第二屆中國大學生方程式汽車大賽，參賽車隊增加到37所高校，其中包括德國慕尼黑車隊。2012年，第三屆賽事，參賽院校達到了四十余所院校。我校河洛風賽車隊在學校、學院的大力支持、指導老師不辭勞苦的指導以及河洛風隊員的努力下，歷時6個月，最終打造出河南省第一輛大學生方程式賽車。在第一屆大學生方程式汽車大賽中，河洛風16號賽車憑借絢麗的車身外觀以及優(yōu)異的綜合性能取得綠色環(huán)保大獎、最佳外觀設計獎、最佳安全性大獎、最佳賽場表現(xiàn)獎、年度綜合獎、最佳車隊網(wǎng)站獎、最佳車隊新聞宣傳獎等七項大獎。而我校第二代賽車27號更是再添燃油經(jīng)濟性第三名、精神文明獎、參與并順利完賽獎三項大獎。從中國大學生方程式賽車的主流設計來看，比賽中，發(fā)動機大部分都采用HONDA CBR600，排量為600CC，功率為75ps/11500rpm，扭矩為5.4kgf/7000rpm，輪胎普遍采用13inch，車重集中在220kg居多，九成車隊采用鏈傳動設計，摩擦片式差速器和托森差速器為多數(shù)車隊所用。材料方面，鋁合金、鈦鎂合金、玻璃纖維較為普遍。而碳纖維雖然造價很貴，但是仍被部分車隊采用，慕尼黑車隊除了車身采用碳纖維之外，譬如懸架、座椅、方向盤等幾乎車上大部分主要部件均采用性能卓越的碳纖維材質(zhì)。高科技方面如行車記錄儀、行車電腦、ECU等更是比比皆是。對此，此次賽車設計將在此基礎(chǔ)上進行重新設計、反復求證以備戰(zhàn)第四屆中國大學生方程式汽車大賽。本課題就是在第二代賽車的基礎(chǔ)上，設計出更加優(yōu)異的第三代賽車，來參加第四屆中國大學生方程式汽車大賽。1.3 FSAE賽車總體設計概述1.3.1 汽車設計的方法及過程汽車設計尤其是對賽車的設計，是根據(jù)賽車的使用要求而提出的整車參數(shù)與性能指標進行計算的，顯然，那只能從宏觀入手，即從整車的總體設計開始，然后通過總體設計的分析與計算，將整車參數(shù)和性能指標分解為有關(guān)總成的參數(shù)和功能后，再進行總成和部件設計，進而進行零件甚至某一更細微的局部設計與研究。汽車設計過程一般分為：（1）調(diào)查與初始決策；（2）總體方案設計；（3）繪制總布置草圖；（4）車身造型設計及繪制車身布置圖；（5）編寫設計任務書；（6）汽車的總布置設計；（7）總成設計；（8）試制、試驗、定型。 1.3.2 FSAE賽車的技術(shù)要求A. 賽車式樣賽車必須車輪外露和座艙敞開（方程式賽車式樣），并且四個車輪不能在一條直線上。B. 車身除了駕駛艙必須開口以外，從賽車最前端到主防滾架（或者防火墻）的這段空間里，不允許車身有其他的開口。允許在前懸架的零件處有微小的開口。C . 軸距賽車的軸距必須至少為1525mm（60 英寸）。軸距是指在車輪指向正前方時同側(cè)兩車輪的接地面中心點之間的距離。D. 輪距賽車較小的輪距（前輪或后輪）必須不小于較大輪距的75%。E. 可視性技術(shù)檢查表格上的所有條目必須在不借助工具（比如內(nèi)窺鏡或是鏡子）的情況下清楚地呈現(xiàn)給技術(shù)檢查官。呈示時可以通過拆卸或移動車身板件來實現(xiàn)。1.3.3 我校第三代賽車設計目標本次賽車（第三代賽車）設計與第二代賽車設計將從三個方面入手：首先，降低整車質(zhì)量。1、減小整車尺寸。在總體布置設計上保證整車結(jié)構(gòu)的緊湊性。2、優(yōu)化各個系統(tǒng)部件。使用計算機有限元等分析方法對各個零部件經(jīng)行優(yōu)化，達到在保證強度、剛度的同時減輕其質(zhì)量。3、使用高強度輕質(zhì)合金材料或者碳纖維等。其次，提高賽車整體性能。1、懸架系統(tǒng)。（1）充分利用阻尼可調(diào)性減震器、前后橫向穩(wěn)定桿等元件使整車發(fā)揮最大的振動衰減能力及其制動或加速時車身的穩(wěn)定性等，減少車身縱傾；（2）充分發(fā)揮不等長雙橫臂獨立懸架的可調(diào)性，保證能夠迅速、快捷地調(diào)節(jié)輪距、主銷內(nèi)傾角等定位參數(shù)；（3）在設計的同時要充分考慮到在實際加工、制造、安裝過程中出現(xiàn)的定位、夾具等工藝因素。2、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。（1）在保證座艙空間的前提下，合理地選擇轉(zhuǎn)向方案，合理布置轉(zhuǎn)向梯形；（2）在沒有各種助力機構(gòu)的前提下，提高其操縱輕便性；（3）轉(zhuǎn)向器與轉(zhuǎn)向機構(gòu)的球頭處有消除因摩擦而產(chǎn)生間隙的調(diào)節(jié)機構(gòu)；（4）進行運動校核（主要是與懸架機構(gòu)）檢查運動干涉情況。3、制動系統(tǒng)。（1）在浮動鉗盤式制動器基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化，提高制動效能、工作可靠性等；（2）優(yōu)化制動器各零部件，如制動盤大小、厚度，雙制動泵大小的選擇，管路布置等。4、傳動系統(tǒng)。（1）選擇適當?shù)闹鳒p速比，以保證汽車在給定條件下具有最佳的動力性和燃油經(jīng)濟性；（2）驅(qū)動橋橋殼尺寸要小，質(zhì)量要輕，同時留好足夠的離地間隙，以滿足通過性要求；（3）提高傳動系在各種載荷、轉(zhuǎn)速工況下的傳動效率；（4）保證傳動件工作平穩(wěn)，噪音小；（5）結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝性好，制造容易，維修調(diào)整方便。5、造型。（1）保證空氣動力學要求的前提下，使賽車更加美觀，側(cè)翼要考慮賽車的冷卻系統(tǒng)；（2）車身造型與實際加工出現(xiàn)的各種工藝問題等解決，如模具的制造、車身渲染的色調(diào)與實際能加工出來的效果的區(qū)別。發(fā)動機系統(tǒng)。發(fā)動機懸置形式、進氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電路系統(tǒng)的合理布置和創(chuàng)新設計。最后，嚴格按比賽規(guī)則要求來設計與檢查。1、設計方面。所有設計均要在滿足規(guī)則條件下進行，在過程中不斷比對規(guī)則。2、技術(shù)檢查。用靜態(tài)技術(shù)檢測標準反饋到賽車設計中，如油、水泄漏問題，主要體現(xiàn)在制動、冷卻等系統(tǒng)，連接件要使用各種標準件，如盡量不用扎帶等。1.3.4 FSAE賽事意義目前，中國汽車工業(yè)已處于大國地位，但還不是強國。從制造業(yè)大國邁向產(chǎn)業(yè)強國已成為中國汽車人的首要目標，而人才的培養(yǎng)是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)強國目標的基礎(chǔ)保障之一。大學生方程式賽車活動將以院校為單位組織學生參與，賽事組織的目的主要有：一是重點培養(yǎng)學生的設計、制造能力、成本控制能力和團隊溝通協(xié)作能力，使學生能夠盡快適應企業(yè)需求，為企業(yè)挑選優(yōu)秀適用人才提供平臺；二是通過活動創(chuàng)造學術(shù)競爭氛圍，為院校間提供交流平臺，進而推動學科建設的提升；大賽在提高和檢驗汽車行業(yè)院校學生的綜合素質(zhì)，為汽車工業(yè)健康、快速和可持續(xù)發(fā)展積蓄人才,增進產(chǎn)、學、研三方的交流與互動合作等方面具有十分廣泛的意義。毫無疑問，對于對汽車的了解僅限于書本和個人駕乘體驗的大學生而言，組成一個團隊設計一輛純粹而高性能的賽車并將它制造出來，是一段極具挑戰(zhàn)，同時也受益頗豐的過程。在天馬行空的幻想、大腦一片空白的開始、興奮的初步設計、激烈的爭執(zhí)、毫無方向的采購和加工、無可奈何的妥協(xié)、令人抓狂的一次次返工、絞盡腦汁的解決難題之后，參與者能獲得的不僅僅是CATIA UG ANSYS以及焊接、定位、機加工技能,更有汽車工程師的基本素養(yǎng)和豐富實踐經(jīng)驗。與此同時，管理和運營整個團隊讓未來的企業(yè)管理者接受了一次難度十足的鍛煉。FSAE賽事也給了汽車廠商發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀人才和創(chuàng)意想法的機會。9第二章 FSAE賽車總體設計2.1 總體設計目標總體設計目的是制造一輛安全可靠、各方面性能均衡、有良好駕駛特性、調(diào)整方便并且足夠快的賽車?？煽啃钥梢源_保測試階段的順利進行，同時可以保證完成在競賽中的所有比賽項目?？烧{(diào)整的特性可以讓賽車適應不同的駕駛環(huán)境和不同的駕駛員。一輛平衡和駕駛特性良好的賽車會讓車手更有信心，這能有效提高所有動態(tài)項目中最快圈速，這對經(jīng)驗不足的新車手特別重要。賽車要讓車手在任何行駛狀態(tài)下都能有清晰的路感，這可以使駕駛變得容易和高效。整車布局為方程式賽車典型的開放式中置后驅(qū)布局。其基本結(jié)構(gòu)主要包含以下系統(tǒng)：（1）車架及車身主要包括車輛的承載部分、防滾架和外殼以及蒙皮。主要部件包括：各種踏板、變速桿（換檔桿）及相關(guān)連接線、桁架、車身材料、車身附件、底板、定風翼、各種安裝基座、連接緊固件等。（2）動力總成和傳動系統(tǒng) 主要部件包括：發(fā)動機、離合器、變速箱、進/排氣歧管、消音器、空氣濾清器、渦輪/機械泵增壓器、化油器/節(jié)氣門體、發(fā)動機座、機油濾清器、火花塞、燃油噴射系統(tǒng)、燃油箱、燃油泵、燃油濾清器、燃油管路、散熱器、冷卻液管路、散熱器風扇、軟管夾、機油冷卻器、傳動鏈/帶、點火線圈/高壓錢、驅(qū)動軸、差速器基座、鏈輪/皮帶輪、差速器軸承、差速器、萬向節(jié)、保護罩、連接緊固件等。（3）懸架系統(tǒng) 主要部件包括：減震器、彈簧、懸架機械系統(tǒng)、拉/挺桿、桿端球頭、前/后A 臂或同等結(jié)構(gòu)、前/后支柱、直角杠桿/換向機構(gòu)、連接緊固件等。（4）制動系統(tǒng) 主要部件包括：制動管線、制動塊、卡鉗、液壓缸/泵、制動盤、平衡桿、比例閥、連接緊固件等。（5）轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 主要部件包括：轉(zhuǎn)向齒條/齒輪、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷、方向盤、轉(zhuǎn)向橫拉桿、方向盤快速釋放機構(gòu)，連接緊固件等。（6）車輪主要部件包括：輪輞、帶耳螺母、輪胎、氣門嘴、車輪平衡塊、輪轂軸承、前/后輪轂、車輪安裝螺栓、連接緊固件等。（7）儀表、配線和附件主要部件包括：轉(zhuǎn)速表、ECM/發(fā)動機電子系統(tǒng)、車載計算機、束線/接口、機油壓力表、儀表板、熄火鎖止開關(guān)、保險絲、剎車燈、啟動機電磁開關(guān)、指示燈、蓄電池、繼電器、啟動開關(guān)、水溫表、連接緊固件等。（8）其他主要部件包括：座椅、車載滅火系統(tǒng)、安全帶、車架/車身涂裝、防火隔板、后視鏡、安全護罩、頭枕/約束保護等。2.2 賽車目標參數(shù)的初步確定經(jīng)過對第二代賽車分析及其在比賽中反饋的種種信息，初定第三代賽車主要參數(shù)。具體參數(shù)如下：表2-1 賽車主要參數(shù)初選長2600mm寬1400mm高1100mm前輪距1200mm后輪距1150mm最高車速150km/h整備質(zhì)量240kg軸距1600mm軸荷分配50:50離地間隙50mm2.2.1 發(fā)動機選擇1、發(fā)動機最大功率根據(jù)做設計汽車應達到的最高車速（Km/h），用下式估算發(fā)動機最大功率（發(fā)動機功率滾動阻力功率+空氣阻力功率）（2-1）式中：發(fā)動機最大功率（Kw) 傳動系效率（變速器、傳動軸、萬向節(jié)、主減速器）， W汽車總重量（N)，初選滾動阻力系數(shù)，=0.012 最高車速，初選=150Km/h 空氣阻力系數(shù)，賽車一般取0.2-0.4，初選=0.35 汽車正面投影面積（），取前輪距B1總高H，得，分析：可能取值偏大，若取0.25，則2、發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩及其轉(zhuǎn)速確定用下式計算確定（2-2）式中，為最大轉(zhuǎn)矩（）為轉(zhuǎn)矩適應系數(shù)，標志著當行駛阻力增加到發(fā)動機外特性曲線自動增加轉(zhuǎn)矩的能力。初選=1.05。為最大功率對應的轉(zhuǎn)速，乘用車汽油機一般在3000-7000r/min，作為賽車，最大功率轉(zhuǎn)速遠高于乘用車，初選=7000r/min。得3、發(fā)動機適應性系數(shù) 發(fā)動機適應性系數(shù)，表示發(fā)動機轉(zhuǎn)速適應行駛工況的程度，值越大，說明發(fā)動機的轉(zhuǎn)速適應性越好。采用值大的發(fā)動機可以減少換擋次數(shù)，減輕賽車手疲勞，減少傳動系的磨損和降低油耗。通常，汽油機取1.21.4，柴油機取1.22.6。2.2.2 輪胎的選擇1、輪胎的作用與影響輪胎與車輪用來支撐汽車，承受汽車重力，在車橋（軸）與地面之間傳力，駕駛?cè)藛T經(jīng)操縱轉(zhuǎn)向輪可實現(xiàn)對汽車運動方向的控制。輪胎與車輪對汽車的許多重要性能，包括動力性、經(jīng)濟性、通過性、操縱穩(wěn)定性、制動性及行駛安全性和汽車的承載能力都有影響。因此，選擇輪胎是很重要的工作。2、賽車輪胎與民用車輪胎區(qū)別民用車的車胎講究的是耐用性和可以全天候使用，不管冬天還是夏天，刮風還是下雨都可以正常使用，而且壽命非常長，可達3萬公里或者更長。而賽車的輪胎，往往只能在特定的條件下使用，輪胎的溫度對摩擦力影響非常大，下雨天有下雨天專用的輪胎，干地有干地專用輪胎，而這些輪胎的壽命一般都只有幾十公里到幾百公里。賽車輪胎的橡膠會在達到工作溫度的時候變成半融化狀態(tài)，摩擦系數(shù)可以達到1.4，就像輪子上涂了膠水一樣把車粘在地上，不容易出現(xiàn)打滑，剎車距離也比民用輪胎短非常多。由此才可以將賽車的性能發(fā)揮到極致。而民用輪胎的摩擦系數(shù)通常都在1.0以下，如果裝在賽車上使用，不僅重量非常重，而且極易出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象，對賽車來說將是一種災難。 3、輪胎的選用國外的FSAE基本上都使用以下幾個公司的輪胎：Hoosier，Goodyear和Michelin（日本車隊大多使用Bridgestone，但在歐美比賽中非常少見），這些輪胎均為小尺寸的低溫光頭熱熔胎（雨胎有花紋）。當比賽中遇到下雨的天氣時，車隊會換上雨胎，雨胎的質(zhì)地非常軟，可以在低溫下仍然產(chǎn)生高摩擦力并且很好地排水，但是在干燥的路面上極易磨損，而且抓地力非常小。輪胎的更換在任何賽車中都是看點，F(xiàn)SAE也同樣如此。所以各車隊不僅應該選擇一套好的干胎，同樣需要選擇一套好的雨胎。在平時的測試中也應該多收集一些數(shù)據(jù)，以便在比賽發(fā)生天氣突變的情況下仍然使賽車性能最佳化。輪胎初定Hoosier雨胎，型號為180/530 R13,半徑247mm。輪輞初定為自制13x8 鋁合金輪輞。2.2.3 傳動系最小傳動比的確定初選傳動比（2-3）設五擋為直接擋，則=1，則傳動系的最小傳動比等于主減速比。式中，為驅(qū)動輪的滾動半徑，；為變速器最高檔傳動比，=1.0；為發(fā)動機最大功率對應轉(zhuǎn)速，=13000rpm；得，=（8.5110.66），但是與實際不是很符合，我們根據(jù)去年經(jīng)驗，我們初選=2.6。2.2.4 傳動系最大傳動比的確定傳動系最大傳動比為變速器I擋傳動比與主減速比的乘積。根據(jù)汽車行駛方程式（2-4）即（2-5）（驅(qū)動力=滾動阻力+空氣阻力+坡度阻力+加速阻力）（1）汽車爬坡時車速不高，空氣阻力與加速阻力可忽略，最大驅(qū)動力用來克服輪胎與地面的滾動阻力與坡度阻力。故（2-6）式中：G作用在汽車上的重力，汽車質(zhì)量，重力加速度，=2352N；發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，=65.954N.m；主減速器傳動比，=9；傳動系效率。對于雙曲面主減速器，當6時，取=90%， 6時，=85%。本賽車初選9.0，故=85%。所以 =85%96%=81.6%；車輪半徑，=0.247m；滾動阻力系數(shù)，良好瀝青或混凝土路面，取0.01-0.018，初選=0.015；爬坡度。賽車主要行駛于平直路面，對爬坡能力幾乎沒有要求，但是考慮到賽場條件與平時實際訓練，初選=16.7。所以=0.387（2）根據(jù)驅(qū)動車輪與路面附著條件（2-7）式中，為道路附著系數(shù)，在瀝青混凝土干路面，=0.70.8，取=0.8 =1.01與實際情況向結(jié)合，我們選變速器=3.5。2.3 賽車發(fā)動機選型第二代賽車采用的是嘉陵摩托車的JH600發(fā)動機，但其動力小，轉(zhuǎn)速相對低等不足，對于第三代賽車，決定在符合大賽規(guī)則的前提下選用大功率發(fā)動機，經(jīng)過一番對比和選擇，我們最終選擇CBR600發(fā)動機，是一款本田公路賽摩托車發(fā)動機。CBR600發(fā)動機與JH600發(fā)動機相比，具有高轉(zhuǎn)速、大功率、大扭矩的特點，將為第三代賽車提供更加強大的動力輸出，同時，電噴的應用將使賽車在擁有強大動力的同時，還將具性有良好的燃油經(jīng)濟，雖然其成本嬌貴，但是仍有很多優(yōu)點讓設計者選擇它。主要參數(shù)如下：表2-2 JH600和CBR600發(fā)動機主要參數(shù)對比JH600CBR600型式單缸，四沖程，電噴四缸，四沖程，電噴排量600cc600cc壓縮比10.2:112.0:1最大凈功率30kw/6500rpm55kw/13000rpm最大扭矩51/5500rpm70/11000rpm 2.4 賽車主要設計參數(shù)的確定2.4.1 尺寸參數(shù) 汽車的主要尺寸參數(shù)包括外廓尺寸、軸距、輪距、前懸、后懸等。1、外廓尺寸汽車的長、寬、高稱為汽車的外廓尺寸。對于賽車而言，賽車長度尺寸小些，賽車的整備質(zhì)量相應減少，這對提高比功率、比轉(zhuǎn)矩和燃油經(jīng)濟性有利?？傞L等于軸距、前懸和后懸之和。它與軸距有下述關(guān)系：=L/C，式中C為比例系數(shù)，其值在0.52-0.66之間，發(fā)動機后置后輪驅(qū)動汽車的C值約為0.52-0.56。賽車寬度由賽車手與車身造型決定，同時也應保證布置下發(fā)動機、車架、懸架、轉(zhuǎn)向系和車輪等。乘用車總寬Ba與車輛總長之間有下述近似關(guān)系：Ba=(La/3)+(19560)mm，對于賽車而言具有參考意義。影響賽車總高的因素有軸間底部離地高、地板及下步零件高和主環(huán)高度h等。2、軸距L軸距L對整備質(zhì)量、汽車總長、汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑、傳動軸長度、縱向通過半徑等有影響。當軸距短時，上述指標減小。此外，軸距還對軸荷分配、傳動軸夾角有影響。軸距過短時車廂長度不足或后懸過長：上坡或制動時軸荷轉(zhuǎn)移過大使制動性和操縱穩(wěn)定性變壞；縱向角振動增大平順性下降；傳動軸夾角增大。對于賽車而言，賽車更強調(diào)機動性，因此軸距應適當?shù)娜《桃恍?011年大賽規(guī)則規(guī)定賽車軸距不得小于1525mm。3、前輪距B1和后輪距B2改變汽車輪距B會影響賽車總寬、總質(zhì)量、側(cè)傾剛度、側(cè)傾剛度、最小轉(zhuǎn)彎直徑等因素發(fā)生變化。增加倫軍則賽車寬度隨之增加，并有利于增加側(cè)傾剛度，汽車橫向穩(wěn)定性好；但是汽車的總寬和總質(zhì)量及最小轉(zhuǎn)彎直徑等增加，并導致汽車的比功率、比轉(zhuǎn)矩指標下降，機動性變壞。乘用車總寬不得超過2.5米，輪距不宜過大。在選定的后輪距B1范圍內(nèi)，應能布置下發(fā)動機、懸架和輪胎；前輪距要保證有足夠的轉(zhuǎn)向空間，同時轉(zhuǎn)向桿系與車架、車輪之間有足夠的運動間隙。4、前懸LF和后懸LR前懸尺寸LF對汽車通過性、碰撞安全性、駕駛員視野及其汽車造型等均有影響。增加前懸尺寸，減小了汽車的接近角，使通過性減低，并使賽車手視野變壞。后懸尺寸LR同樣影響汽車通過性，并取決于軸距和軸荷分配的要求。5、尺寸參數(shù)的初步確定經(jīng)過計算與分析，尺寸參數(shù)初定如表2-1：表2-1 尺寸參數(shù)初定長寬高軸距前輪距后輪距前懸后懸2600mm1500mm1100mm1600mm1200mm1150mm639.5mm260.5mm2.4.2 質(zhì)量參數(shù) 汽車的質(zhì)量參數(shù)包括整車整備質(zhì)量m0、載質(zhì)量、質(zhì)量系數(shù)、汽車總質(zhì)量ma、軸荷分配等。1、整車整備質(zhì)量m0整車整備質(zhì)量是指車上帶有全部裝備（包括隨車工具、備胎等），加滿燃料、水，但沒有裝貨和載人時的整車質(zhì)量。整車整備質(zhì)量對汽車的制造成本和燃油經(jīng)濟性有影響。整車整備質(zhì)量在設計階段需估算確定。在日常工作中，搜集大量同類型汽車各總成、部件和整車的有關(guān)質(zhì)量數(shù)據(jù)，結(jié)合目標車輛設計的特點、工藝水平等初步估算各總成、部件的質(zhì)量，再累計構(gòu)成整車整備質(zhì)量。2、載質(zhì)量對于賽車而言，載質(zhì)量主要指的是賽車手質(zhì)量及其車手裝備質(zhì)量。載質(zhì)量越輕，賽車總質(zhì)量相對越輕。根據(jù)目前已購的賽手裝備，如賽手服、手套、頭盔、賽手鞋等，共計5kg，因此，同等駕駛水平下，賽車手質(zhì)量越輕，就越能發(fā)揮出賽車的優(yōu)良性能。3、質(zhì)量系數(shù) 質(zhì)量系數(shù)是指汽車載質(zhì)量與整車整備質(zhì)量的比值，即=me/m0.該系數(shù)反映了汽車的設計水平和工藝水平，值越大，說明該汽車的結(jié)構(gòu)和制造工藝越先進。4、汽車總質(zhì)量ma 汽車總質(zhì)量ma是指裝備齊全，并按規(guī)定裝滿客、貨時的整車質(zhì)量。對于第二代賽車而言，賽車的總質(zhì)量ma等于整備質(zhì)量m0、載質(zhì)量me兩大部分組成，即ma=m0+me。5、軸荷分配汽車的軸荷分配是指汽車正在空載或滿載靜止狀態(tài)下，各車軸對支撐平面的垂直載荷，也可以用占空載或滿載總質(zhì)量的百分比來表示。軸荷分配對輪胎壽命和汽車的許多使用性能如牽引性、通過性、操縱性、制動性等有影響，它主要受汽車的驅(qū)動形式、發(fā)動機的位置、汽車結(jié)構(gòu)特點、車頭形式和使用條件決定。6、質(zhì)量參數(shù)的初步確定經(jīng)過計算與分析，尺寸參數(shù)初定如表2-2：表2-2 軸荷分配表整車整備質(zhì)量裝載質(zhì)量總質(zhì)量軸荷分配空載軸荷分配滿載240kg65kg305kg前86后154前154后1612.4.3 性能參數(shù) 汽車的性能參數(shù)主要包括動力性參數(shù)、燃油經(jīng)濟性參數(shù)、汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑、通過性參數(shù)、操縱穩(wěn)定性參數(shù)、制動性參數(shù)、舒適性。1、動力性參數(shù) 汽車動力性參數(shù)主要包括最高車速、加速時間t和、最大爬坡度（對于賽車可以不考慮）、比功率和比轉(zhuǎn)矩等。（1）最高車速最高車速是指汽車滿載是在水平良好的路面（混凝土或瀝青）所能達到的最高行駛速度。（2）加速時間t汽車在平直的良好路面上，從原地起步開始以最大加速度加速到一定車速所用的時間，稱為加速時間。對于最高車速大于100km/h的汽車，加速時間常用加速到100km/h所需的時間來評價。在比賽中，賽車的加速能力將直接決定動態(tài)項目直線加速項目（賽車從靜止加速通過一段75米得平直路面）的成績。2、燃油經(jīng)濟性參數(shù)汽車的燃油經(jīng)濟性用汽車在水平的水泥或瀝青路面上，以經(jīng)濟車速或多工況滿載行駛百公里的燃油消耗量（L/100km）來評價。該值越小，燃油經(jīng)濟性越好。3、汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)至極限位置時，汽車前外轉(zhuǎn)向輪輪轍中心在支撐平面上的軌跡圓的直徑，稱為汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑。用來描述汽車轉(zhuǎn)向機動性，是汽車轉(zhuǎn)向能力和轉(zhuǎn)向安全性能的一項重要指標。對于賽車而言，影響汽車的因素有汽車轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角、汽車軸距、輪距等。轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角越大，軸距越短，輪距越小，汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑越小。對機動性要求高的汽車，應取小些。4、通過性幾何參數(shù)總體設計要確定的通過性幾何參數(shù)有：最小離地間隙，接近角，離去角，縱向通過半徑等。5、操縱穩(wěn)定性參數(shù)汽車操縱穩(wěn)定性的評價參數(shù)較多，與總體設計有關(guān)并能作為設計指標的有：（1）轉(zhuǎn)向特性參數(shù) 為了保證良好的操縱穩(wěn)定性，汽車應具有一定程度的轉(zhuǎn)向不足。通常用汽車以0.4的向心加速度沿定圓轉(zhuǎn)向時，前、后輪側(cè)偏角之差作為評價參數(shù)，此參數(shù)在13為宜。（2）車身側(cè)傾角汽車以0.4的向心加速度沿定圓等速行駛時，車身側(cè)傾角控制在3以內(nèi)較好，最大不允許超過7。（3）制動前俯角為了不影響乘坐舒適性，要求汽車以0.4g的減速度制動時，車身前俯角不大于1.5。6、制動性參數(shù)汽車制動性是指汽車在制動時，能盡可能短的距離內(nèi)保持方向穩(wěn)定，下長坡時能維持較低的安全車速并在一定坡度上長期駐車的能力。目前常用制動距離、平均制動減速度和行車制動的踏板力及應急制動時的操縱力來評價制動效能。7、性能參數(shù)的初步確定經(jīng)過計算與分析，參數(shù)初定如表2-3：表2-3 性能參數(shù)最高時速150km/h加速時間（100m）11s比功率24kw比轉(zhuǎn)矩38.8N/M最小離地間隙50接近角3.17離去角90轉(zhuǎn)向特性參數(shù)1.35車身側(cè)傾角3制動前俯角1.3制動距離St60m平均制動減速度j3.5s行車制動的踏板力9.8應急制動操縱力600N2.5 賽車各系統(tǒng)設計FSAE賽車區(qū)別于民用車，和專業(yè)的F1、F3等專業(yè)賽車也是有一定區(qū)別，它具有自己獨特的技術(shù)特點，故而吸引無數(shù)大學瘋狂的投入FSAE賽車的設計。由于我國FSAE賽車設計起步較晚，從2010年開始以第一屆中國大學生方程式汽車大賽為契機，國內(nèi)高校紛紛投入這項賽事。我校第二代賽車采用國內(nèi)外FSAE普遍應用的發(fā)動機中置后驅(qū)的布置方式，各個系統(tǒng)設計如表2-4：表2-4 第二代賽車各系統(tǒng)設計發(fā)動機型號CBR600，四缸，四沖程，電噴排量600cc最大功率55kw/13000rpm最大扭矩70N.m/11000rpm車架33kg，4130鋼，鋼管桁架式懸架不等長雙橫臂獨立懸架轉(zhuǎn)向齒輪齒條轉(zhuǎn)向機制動串聯(lián)雙腔制動總泵控制的型雙回路液壓盤式制動輪胎輪輞輪胎：Hoosier 180/75 R13，輪輞：自制 138車身碳纖維2.5.1 懸架系統(tǒng)設計懸架總成是汽車的一個重要組成部分，它的功用是把路面作用于車輪上的垂直反力、縱向反力和側(cè)向反力以及這些反力所造成的力矩傳遞到車架上，以保證汽車的正常行駛。懸架系統(tǒng)的設計是根據(jù)大學生方程式汽車大賽的比賽規(guī)則及賽車設計具體參數(shù)要求，參考各種賽車懸架資料，分析各種懸架類型的優(yōu)缺點，并最終確定適合賽車運動的懸架形式-不等長雙橫臂式螺旋彈簧獨立懸架。1、FSAE賽車懸架系統(tǒng)第三代賽車采用當今廣泛應用于方程式賽車的雙橫臂獨立懸架（double-wishbone）。獨立懸架有多種結(jié)構(gòu)形式，如雙橫臂式，燭式，麥弗遜式等。基于方程式賽車的特點選用雙橫臂式獨立懸架，不等長雙橫臂式獨立懸架的設計自由度大，懸架控制臂的長度可自行設定，有較小的非簧載質(zhì)量，可使賽車具有良好的轉(zhuǎn)彎性能、直線行駛性能。由于賽車采用較大的彈性剛度，雙橫臂懸架運動空間不足的特點也不會造成很大影響。綜合而論，這種裝置基本性能優(yōu)于其他形式的懸架裝置。2、FSAE賽車懸架系統(tǒng)的特殊性該系統(tǒng)采用將彈性元件內(nèi)置于車身外殼中的形式，這樣可以降低高速行駛中的風阻，避免了避震彈簧上的橫向力影響，減小了由于橫向力而造成的車身振動，并且減小了懸架運動部分的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量。將彈簧與阻尼元件隱藏在車身中，利用推拉桿和搖臂盤的組合，達到外置式懸架同樣的效果。真實比賽中，由于天氣、溫度、賽道形式等因素，需要通過不同的懸架參數(shù)設定來確保賽車的表現(xiàn)，通過獨特的機構(gòu)，可以方便地改變懸架參數(shù)，達到比賽需要。2.5.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是關(guān)系到賽車性能的主要系統(tǒng)，它是用來保持或者改變賽車行駛方向的機構(gòu)，在賽車行駛時，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。1. 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案的確定第二代賽車的轉(zhuǎn)向機構(gòu)轉(zhuǎn)向梯形前置，轉(zhuǎn)向拉桿橫置，轉(zhuǎn)向機構(gòu)為齒輪齒條。由于在轉(zhuǎn)向節(jié)臂、橫拉桿以及齒條機構(gòu)的連接必然存在微小的間隙，如果將轉(zhuǎn)向梯形后置將會帶來的結(jié)果是在車輛入彎時由于整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將受到來自轉(zhuǎn)向輪的力，此作用力會壓縮連接部件之間的間隙，導致稍微增加轉(zhuǎn)向角度，造成微小的轉(zhuǎn)向過度感，不利于在彎中的操控性。同理，如果將整個轉(zhuǎn)向梯形前置，被壓縮的間隙造成的效果剛好和轉(zhuǎn)向梯形后置時相反，會導致轉(zhuǎn)向角度的稍微減少，造成微小的轉(zhuǎn)向不足。轉(zhuǎn)向不足對車手來說是一種穩(wěn)定的可控工況。所以樣車選擇了轉(zhuǎn)向梯形前置的布置方案。齒輪齒條轉(zhuǎn)向機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，成本低，工作可靠。非常符合Formula SAE 賽車的需要。2.5.3 制動系統(tǒng)設計使行駛中的汽車減速甚至停車，使下坡行駛的汽車的速度保持穩(wěn)定，以及使已經(jīng)停駛的汽車保持不動，這些作用統(tǒng)稱為汽車制動。1、制動器方案的確定汽車制動器幾乎均為機械摩擦式的，即利用旋轉(zhuǎn)元件與固定元件兩工作表面間的摩擦產(chǎn)生力矩使汽車減速或停車。摩擦式制動器按其旋轉(zhuǎn)元件的形狀分為鼓式和盤式兩大類。按摩擦副中的固定元件的結(jié)構(gòu)來分，盤式制動器分為鉗盤式和全盤式制動器兩大類。其中鉗盤式有以下三種：固定鉗式、滑動鉗式和擺動鉗式。根據(jù)大學生方程式賽車賽事規(guī)則，賽車制動系統(tǒng)配備的制動系統(tǒng)必須有兩套獨立的液壓回路，以防系統(tǒng)泄露或失效時，至少在兩輪上還保持有有效地制動力。而盤式制動器的優(yōu)點就是易于構(gòu)成多回路制動驅(qū)動系統(tǒng)，使系統(tǒng)有較好的可靠性與安全性，以保證汽車在任何車速下各車輪都均勻一致的平穩(wěn)制動。結(jié)合賽事規(guī)則和賽車具體情況，第二代賽車采用盤式制動器。2、驅(qū)動機構(gòu)方案確定制動驅(qū)動機構(gòu)將來自駕駛員或其他力源的力傳給制動器，使之產(chǎn)生制動力矩。根據(jù)制動力源的不同，制動驅(qū)動機構(gòu)一般可分為簡單制動、動力制動和伺服制動三大類。而力的傳遞方式又有機械式，液壓式，氣壓式和氣壓-液壓式的區(qū)別。液壓式簡單制動系（通常簡稱為液壓制動系）用于行車制動裝置。液壓制動的優(yōu)點是：作用滯后時間短(0.10.3s)，工作壓力高(可達1012MPa)，輪缸尺寸小，可布置在制動器內(nèi)部作為制動蹄張開機構(gòu)或制動塊壓緊機構(gòu)，使之結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、質(zhì)量小、造價低；機械效率高。故第二代賽車中采用液壓式的動力制動系統(tǒng)來作為制動驅(qū)動機構(gòu)的方案。3、液壓回路方案確定為了提高制動驅(qū)動機構(gòu)的工作可靠性，保證行車安全，驅(qū)動機構(gòu)采用了兩套獨立的系統(tǒng)，即應是雙回路系統(tǒng)。雙軸汽車的液壓式制動驅(qū)動機構(gòu)的雙回路系統(tǒng)有多種形式，其中常見的有五種，分別是II、X、HI、LL、HH型。如下圖2-1；圖2-1 液壓回路系統(tǒng)的形式II型管路的布置較為簡單，可與傳統(tǒng)的但輪缸盤式制動器配合使用，成本較低，目前在各類汽車特別是商用車上用得最廣泛對于這種形式，若后制動回路失效，則一旦前輪抱死即極易喪失轉(zhuǎn)彎制動能力。X型的結(jié)構(gòu)也很簡單，一回路失效時仍能保持50%的制動效能，并且制動力的分配系數(shù)和同步附著系數(shù)沒有變化，保證了制動時與整車負荷的適應性。此時前，后各有一側(cè)車輪有制動作用，使制動力不對稱，導致前輪將朝制動起作用車輪的一側(cè)繞主銷轉(zhuǎn)動，使汽車失去方向穩(wěn)定性。因此，采用這種分路方案的汽車，其主銷偏移距應取負值（至20mm），這樣，不平衡的制動力使車輪反向轉(zhuǎn)動，改善了汽車的方向穩(wěn)定性，多用于中、小型轎車。HI、LL、HH型的結(jié)構(gòu)均較II型、X型復雜。LL型和HH型在任意回路失效時，前、后制動力比值均與正常情況相同，剩余總制動力可達正常值的50%左右。HI型單用一軸半回路時剩余制動力較大，但此時與LL型一樣，緊急制動情況下后輪很容易先抱死。綜合上述情況，第二代賽車選用II型回路系統(tǒng)。4、制動主缸形式的選擇圖2-2 串聯(lián)雙腔制動主缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)現(xiàn)代汽車制動主缸的形式有單腔和串聯(lián)雙腔制動主缸，根據(jù)大賽要求，每個液壓回路必須有其專屬的儲油罐，因此初步確定采用串聯(lián)雙腔形式的制動主缸，但考慮賽車的總體布局和空間問題，不排除采用并聯(lián)單腔制動主缸的可能。制動主缸由灰鑄鐵制造，也可以采用低碳鋼冷擠成形；活塞可有灰鑄鐵、鋁合金或中碳鋼制造。2.5.4 電器系統(tǒng)設計電器與電子設備是方程式賽車的重要組成部分，其性能的好壞會直接影響到賽車的經(jīng)濟性、可靠性與安全性。電氣系統(tǒng)的設計在保證安全性、可靠性和經(jīng)濟性的基礎(chǔ)上盡量使線路簡單，容易制造。1、電氣系統(tǒng)總體方案參考CBR600的整車電路原理圖進行整車電路的設計，點火系統(tǒng)要能產(chǎn)生足夠高的次級電壓，且點火電壓能隨發(fā)動機的工況而改變；要有足夠的點火能量保證跳火后能夠確?？扇蓟旌蠚庋杆偃紵?；點火時刻要適當，在發(fā)動機不同的工況下能夠調(diào)節(jié)點火提前角確保可燃混合氣的燃燒及時、完全；起動部分起動機能夠提供足夠的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，使發(fā)動機能夠可靠且快速的起動；儀表的設計要保證儀表顯示準確，在駕駛艙內(nèi)可以看的清楚。根據(jù)以上的要求，點火系統(tǒng)采用電子點火可以改善傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的不足，傳統(tǒng)點火系的不足有：工作可靠性差，次級電壓不穩(wěn)定，點火能量低，對火花塞積碳敏感且對無線電干擾大。啟動系統(tǒng)采用有輔助繼電器的起動機驅(qū)動電路，儀表設有檔位顯示和時速表，檔位的顯示采用二極管直接照明，時速表采用電子式指針速度表，較機械式時速表工作更可靠。2、電氣系統(tǒng)線束的總體布置方案本次方程式賽車的電氣系統(tǒng)的線路較簡單，所以采用一個主線束，布置方案根據(jù)整車的接線圖和電器總成進行設計。根據(jù)整車電氣原理圖、線束專用件清單進行設計，完整正確的體現(xiàn)整車電氣系統(tǒng)的功能，根據(jù)原理圖分配用電設備的電源類型、保險絲容量、搭鐵位置。根據(jù)線束所處的工作環(huán)境及在汽車內(nèi)的空間布置合理選擇電線的保護層和固定方式。電氣系統(tǒng)的整體布置不僅影響到整車電氣系統(tǒng)工作的可靠性，對線束的的長度、重量也有影響。此次方程式賽車的線束整體布置方案如圖2-3所示。線束沿鋼管布置，便于固定。圖2-3 線束整體布置方案示意圖該布置的優(yōu)點在于線束便于固定，散熱風扇在車身的導風口后方，有助于水箱的冷卻。整流器位于外側(cè)，也有利于散熱。另外線束的長度也比較短。2.5.5 車身設計大學生方程式賽車傳承了F1賽車車身低矮、車身短、行駛穩(wěn)等優(yōu)點，低矮和流線型的車身使賽車在快速行駛過程中，可以增加輪胎與地面的附著力，減小空氣阻力，提高賽車的操作穩(wěn)定性。第二代賽車采用的是玻璃鋼車身，覆蓋位置為車頭和駕駛艙。車身的制作過程是制作泡沫塑料模型敷設玻璃纖維布并涂刷樹脂固化脫模表面處理噴漆。首先根據(jù)車架外形設計車身外形，并制作泡沫塑料模型。采用整塊的泡沫塑料加工成形。由于泡沫塑料非常容易加工，可以采用純手工制作。在制作完成之后需要用砂紙將表面打磨光滑。采用泡沫塑料制作模型最大的好處在于成本低，加工方便。成本僅為一般的玻璃鋼木模和石膏模幾十甚至上百分之一，同時可以使用簡單的工具手工操作，完全不受加工條件的限制。把泡沫塑料模型作為一個陽模，在其外表上涂抹一層樹脂，開始敷設玻璃纖維布。一共需要敷設5 層以獲得所需要的強度。在樹脂充分固化之后，將泡沫塑料模型從固化的玻璃鋼殼中取出。由于樹脂會將外殼和泡沫塑料牢固地粘結(jié)在一起，所以取出的過程對泡沫塑料模型來說是破壞性的。脫模后，對車殼的內(nèi)表面進行打磨處理，除去粘連的泡沫塑料，根據(jù)具體的安裝位置，在其他部件如懸架的安裝點，開孔后，便可將車殼安裝到車架上。對車殼進行表面處理，首先使用原子灰作為膩子將車殼表面填平，使用#0砂紙對車殼進行打磨，在車殼表面基本光滑之后，使用#360 水砂紙進行拋光。最后對車殼進行噴漆即完成了對車身的制作。2.5.6 車架設計車架采用的是空間桁架式結(jié)構(gòu)，其作用是為賽車所有其他部件的連接基礎(chǔ)，同時通過前、中、后防滾架的設計對駕駛艙提供保護。樣車車架的設計模型如圖2-4所示。圖2-4 車架示意圖在設計時盡可能把懸架的連接點安排在框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點附近以分散應力提高連接強度。同時要使中防滾架和后防滾架之間的外包絡面完全覆蓋駕駛員的駕駛位置，并留有一定的空隙作為緩沖。還要在駕駛艙側(cè)面添加足夠的側(cè)面防撞保護。整個車架的設計還要為所有在內(nèi)部安裝的設備留下足夠的空間。在達到上述要求的同時，車架的設計還必須符合Formula SAE 比賽規(guī)則對于車架的相關(guān)規(guī)定和限制。第三章賽車動力性與燃油經(jīng)濟性3.1 汽車的動力性3.1.1 動力性的評價指標1、汽車的最高車速汽車的最高車速是指汽車滿載時在水平良好的路面上所能達到的最高車速。2、汽車的加速時間常用原地起步加速時間與超車加速時間來表明汽車的加速能力。FSAE大賽一般是用從靜止加速通過一段75m平直路面所用的時間來測試加速能力3、汽車的最大爬坡度最大爬坡度是指汽車滿載時用變速器最低擋位在良好路面上等速行駛所能克服的最大道路坡度。由于該賽車只在標準賽道上行駛，幾乎沒有坡度，因而不需要對最大爬坡度進行匹配計算。3.1.2 驅(qū)動力行駛阻力圖1、驅(qū)動力汽車的驅(qū)動力是由發(fā)動機轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動系傳至驅(qū)動輪上得到的。驅(qū)動力計算公式：（3-1）式中：發(fā)動機扭矩變速器傳動比主減速器傳動比總傳動效率輪胎滾動半徑2、滾動阻力車輪滾動時，輪胎與路面在接觸區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生法向和切向的相互作用力，以及相應的輪胎和支撐路面的變形。無論是輪胎還是路面的這些變形都伴隨著能量的損失。這些能量損失是產(chǎn)生滾動阻力的根本原因。滾動阻力系數(shù)公式： f=0.014（1+ ua2/19440）（3-2）式中： f 滾動阻力系數(shù)； 3、空氣阻力空氣阻力是指汽車直線行駛時受到的空氣作用力在形式方向上的分力。空氣阻力公式： Fw=CdAua2/21.15 （3-3）式中：Fw 空氣阻力； A 迎風面積； Cd 空氣阻力系數(shù)；4、驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖繪制圖3-1 驅(qū)動力行駛阻力平衡圖5、驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖MATLAB繪制程序m1=65 ； %裝載質(zhì)量 m2=240 ; %整車整備質(zhì)量 m=305 ; %總質(zhì)量 r0=0.247 ; %車輪半徑 gt=0.85 ; % 傳動系機械效率 f=0.013 ; % 波動阻力系數(shù) CDA=0.548 ; % 空氣阻力系數(shù)迎風面積 i0=3.5 ; %主減速器傳動比 If=0.218 ; %飛輪轉(zhuǎn)功慣量 Iw1=1.798 ; % 二前輪轉(zhuǎn)動慣量 Iw2=3.598 ; % 四后輪轉(zhuǎn)功慣量 Ig5=3.5 2.56 1.87 1.368 1;%變速器傳動比%繪制功率平衡圖，以五檔為例for i=1:3401; n(i)=i+599;Ttq(i)=-19.313+295.27*(n(i)/1000)-165.44*(n(i)/1000).2+40.874*(n(i)/1000).3-3.8445*(n(i)/1000).4;%轉(zhuǎn)矩擬合曲線end for i=1:3401; for j=1:5; Ft(i,j)=Ttq(i)*i0*Ig5(j)*gt/r0;%計算驅(qū)動力 ua(i,j)=0.377*r0*n(i)./(Ig5(j)*i0);%計算車速 F(i,j)=f*m*9.8+CDA*ua(i,j).2/21.15;%計算行駛阻力 end end plot(ua,Ft,ua,F)xlabel(ua/(km/h);%對汽車驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖進行標注 ylabel(F/N);title(汽車驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖);gtext(Ft1)gtext(Ft2)gtext(Ft3)gtext(Ft4)gtext(Ft5)gtext(Ff+Fw)grid axis(90 100 1500 2000)ginput(2)3.1.3 汽車的加速能力1、汽車的加速度汽車的加速能力可用它在水平良好路面上行駛時能產(chǎn)生的加速度來評價。由汽車行駛方程得（34）式中：為汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，一般值可用下式計算（35）其中：變速器傳動比在發(fā)動機轉(zhuǎn)速5000r/min以上時高擋計算得低擋計算得代入數(shù)據(jù)，計算得各車速的加速度，繪制如下汽車加速度曲線圖圖3-2 汽車加速度曲線 2、加速時間由于加速度的數(shù)值不易測量，實際中常用加速時間來表明汽車的加速能力。根據(jù)加速度圖可以進一步求得由某一車速加速至另一車速所需的時間。有運動學可知（3-6）（3-7）即加速時間可用計算機進行積分計算或用圖解積分法求出。將數(shù)據(jù)代入，繪制如下加速度倒數(shù)曲線圖圖3-3汽車加速度倒數(shù)曲線曲線下面對應的面積即為加速時間。注：在坐標圖上用a mm表示1km/h,用b mm表示1,（1km/h)x(1)=1s/3.63.1.4 動力特性圖驅(qū)動力行駛阻力平衡圖確定的最高車速、加速時間、最大爬坡度，可以評價同一類型汽車的動力性。動力因數(shù)包括汽車重力和空氣阻力，因而作為表征汽車動力特性的指標比較合理。將汽車行駛方程（3-8）兩邊同時除以汽車重力并整理如下（3-9）令D表示汽車的動力因數(shù)，則（3-10）高擋時：（車速為108km/h142km/h) （3-11）算得：（3-12）低擋時：（車速為65km/h85km/h) 算得：繪制動力特性圖：圖3-4 汽車動力特性圖由動力特性圖可確定汽車在各車速下的加速能力，評定加速能力，是在良好平直路面（3-13）（3-14）因此，DUa曲線與fUa曲線之間距離的倍即為加速度3.1.5 功率平衡汽車行駛與其他物體運動一樣，不僅作用在汽車上的外力存在著平衡關(guān)系，同時也遵循能量守恒定律。就是說，在汽車行駛的每一瞬間，發(fā)動機發(fā)出的功率始終等于機械傳動與全部運動阻力所消耗的功率之和。將汽車行駛方程式兩邊乘以行駛車速Ua，得汽車功率平衡方程式（3-15）或（3-16）式中，為克服滾動阻力所消耗的功率，為克服空氣阻力所消耗的的功率，為克服坡度阻力所消耗的功率，為克服加速阻力所消耗的的功率。功率平衡方程式可用圖解法表示，在以汽車行駛速度為橫坐標，以功率為縱坐標的坐標系內(nèi)，將發(fā)動機功率及汽車在平直良好路面上等速行駛所遇到的阻力功率與車速的關(guān)系曲線繪出，該賽車的功率平衡圖如下圖3-5 汽車功率平衡圖其中，為汽車的后備功率。3.2 燃油經(jīng)濟性汽車的燃油經(jīng)濟性常用一定運行工況下，汽車行駛百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽車行駛的里程來衡量。一般可由等速百公里油耗和循環(huán)工況行駛百公里油耗量來評價。汽車百公里油耗可以用下面的表達式表示（3-17）式中，是百公里油耗量（L/100km);q是汽車通過路段的燃油消耗量（ml)；s是路段長度（m）。燃油消耗量的計算等速行駛單位時間內(nèi)的燃油消耗量為（g/h) （3-18）把換算成（ml/s）為（3-19）其中，b為燃油消耗率，對于汽油設車速為Ua，則行駛S m所需的時間（3-20）則行駛S m的燃油消耗量為（3-21）折算為等速百公里燃油消耗量（3-22）賽車以最高車速142km/h行駛時（3-23）賽車以經(jīng)濟行駛車速100km/h行駛時（3-24）即，該賽車的百公里燃油消耗量約為46L。第四章賽車總體布置在初步確定汽車的載質(zhì)量、驅(qū)動形式、車身形式、發(fā)動機形式等以后，要深入做更具體的工作，包括繪制總布置草圖，以需求合理的總布置方案。4.1 整車布置的基準線（面）-零線的確定 1、前輪中心線通過左、右前輪中心，并垂直于車架平面線的平面，在側(cè)視圖和俯視圖上的投影線，稱為前輪中心線。它作為標注縱向尺寸的基準線（面），即x坐標線，向前為“-”、向后為“+”，該線標記為。2、汽車中心線汽車縱向垂直對稱面在俯視圖和前視圖上的投影線，稱為汽車中心線。用它作為標注橫向尺寸的基準線（面），即y坐標線，向左為“-”、向右為“+”，改線標記為。圖4-1 整車布置效果圖3、地面線地平面在側(cè)視圖和前視圖上的投影線，稱為地面線。此線是標注汽車高度、接近角、離去角、離地間隙等尺寸的基準線。 4、前輪垂直線通過左、右前輪中心，并垂直于路面的平面，在側(cè)視圖和俯視圖上投影線，稱為前輪垂直線。此線用來作為標注汽車軸距和前懸的基準線。當車架和路面平行時，前輪垂直線與前輪中心線重合。4.2 各部件的布置1、發(fā)動機的布置（1）發(fā)動機的上下位置發(fā)動機的上下位置主要對離地間隙有影響。賽車發(fā)動機油底殼至路面的距離應保證滿載狀態(tài)下對最小離地間隙的要求。為使賽車有更好的操縱穩(wěn)定性和避免高速轉(zhuǎn)彎側(cè)翻，必須盡可能的降低整車的質(zhì)心，發(fā)動機要放置地盡可能地低，但發(fā)動機固定又不能干涉，因而發(fā)動機最低處距地面約50mm左右（最終視發(fā)動機尺寸定）。在發(fā)動機高度確定以后，風扇、散熱器、水箱、空氣濾清器等得高度也隨之而定，但是考慮到賽車外觀原因，風扇、散熱器、水箱、空氣濾清器等的布置要根據(jù)車身設計的具體要求來安排。（2）發(fā)動機的前后位置發(fā)動機的前后位置會影響賽車的軸荷分配等。賽車傳動采用軸傳動，因此，為了減小傳動軸夾角，發(fā)動機前后位置應保證與驅(qū)動橋的距離。一般，發(fā)動機的前后位置和上下位置是一起布置。如圖4-2所示：（3）發(fā)動機的左右位置發(fā)動機曲軸中心線在一般情況下與汽車中心線一致。這對底盤承載系統(tǒng)的受力和對發(fā)動機懸置支架的統(tǒng)一有利。2、傳動系的布置由于發(fā)動機、離合器、變速器裝成一體，所以在發(fā)動機位置確定后，包括發(fā)動機、離合器、變速器在內(nèi)的動力總成位置也隨之而定。驅(qū)動橋的位置取決于驅(qū)動輪的位置。驅(qū)動橋的位置決定驅(qū)動輪的位置，同時為了使左、右半軸通用，差速器殼體中心線應與汽車中心線重合。如圖4-3所示：圖4-2 發(fā)動機布置效果圖圖4-3 傳動布置效果圖圖4-4 轉(zhuǎn)向布置效果圖圖4-5 前懸架布置效果圖圖4-6 后懸架布置效果圖圖4-7 制動系及踏板布置效果圖3、轉(zhuǎn)向裝置的布置（1）轉(zhuǎn)向盤的位置轉(zhuǎn)向盤安裝在前環(huán)中，為了保證賽車手能舒適地進行轉(zhuǎn)向操作，應注意轉(zhuǎn)向盤平面與水平面的夾角。轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向傳動軸之間有快拆機構(gòu)。（2）轉(zhuǎn)向器的位置因轉(zhuǎn)向器固定在車架上，其軸線常與轉(zhuǎn)向盤中心線不在一條直線上，為此用萬向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動軸連接起來。如圖4-4所示：我們選用的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器最主要的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；殼體采用鋁合金或鎂合金壓鑄而成，轉(zhuǎn)向器的質(zhì)量比較?。粋鲃有矢哌_90%；齒輪與齒條之間因磨損出現(xiàn)間隙以后，利用裝在齒條背部、靠近主動小齒輪處的壓緊力可以調(diào)節(jié)的彈簧，能自動消除齒間間隙。轉(zhuǎn)向搖臂的設計要考慮到與前懸架的干涉情況。4、懸架的布置 FSAE賽車懸架普遍采用不等長雙橫臂獨立懸架，第二代賽車也不例外，因此在保證車架上懸架安裝點正確以外，在懸架轉(zhuǎn)配過程中，保證軸距、輪距等主要設計參數(shù)。如圖4-5、圖4-6所示：后懸架各個桿件應保證與半軸不干涉。5、制動系的布置踩下制動踏板所需要的力比踩下油門踏板要大得多，因此，制動踏板應布置在一個賽車手能夠輕易操縱、能使上力的位置。這個位置需要考慮賽車手坐姿、座椅形狀等因素。布置踏板時，應檢查桿件運動時有無干涉和死角，更不應當在車輪跳動時自行制動。布置制動管路要注意安全可靠，整齊美觀。如圖4-7所示：6、踏板的布置因為汽車行駛賽車手需要不停的踩油門踏板，所以要求踩下時輕便。賽車手應當用腳后跟只靠在地板上，變化操縱時僅僅是通過踝關(guān)節(jié)角度達到。為了操縱方便，從賽車手方向看，油門踏板布置成朝外轉(zhuǎn)的樣子。7、油箱、蓄電池的布置油箱布置的原則是遠離消聲器和排氣管等熱源。由于賽車空間較小，因此油箱布置在座椅左側(cè)偏后，與發(fā)動機用防火墻隔開，避免受熱。蓄電池布置字座椅右側(cè)偏后，與起動機同側(cè)，并且兩者越近越好，以縮短線路，同時還要考慮到拆裝方便性和良好的接近性。8、座艙的布置大賽規(guī)則對座艙大小有明確規(guī)定，如圖4-8：除了要滿足要求外，還要考慮換擋機構(gòu)、安全帶固定位置、車手入艙方式、車身造型等因素。圖4-8 座艙大小要求尺寸4.3 總體設計參數(shù)表第三代賽車總體設計參數(shù)如表4-1、表4-2所示：表4-1 第三代賽車尺寸參數(shù)及質(zhì)量參數(shù)表長2647寬1395高1113軸距1680前輪距1199后輪距1149整車整備質(zhì)量220Kg裝載質(zhì)量65Kg總質(zhì)量302Kg軸荷分配50:50表4-2 第三代賽車性能參數(shù)表發(fā)動機型號CBR600RR排量600cc最大功率55kw最大扭矩最高車速150km/h加速時間4.8s輪胎型號Hoosier 180/75 R13燃油經(jīng)濟性5L/100km最小轉(zhuǎn)彎半徑3.5m輪輞規(guī)格138最小離地間隙50mm主銷后傾角0主銷內(nèi)傾角0車輪外傾角0車輪前束0接近角15離去角90制動距離40M行車制動踏板力106.2N第五章結(jié) 論本次總體設計于六月初圓滿結(jié)束。我制定并完善了第三代賽車的各項總體參數(shù)，成功完成了對各項性能指標的計算、校核和優(yōu)化，系統(tǒng)地總結(jié)了FSAE賽車的設計方法與思路及其制造過程中需要注意的各項問題。本課題的設計的第三代FSAE賽車與第二代賽車相比，有如下改動：1、整車輕量化。第二代賽車整車整備質(zhì)量達240kg，經(jīng)過大量的優(yōu)化（主要是發(fā)動機系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、車架、車身等），整車整備質(zhì)量控制在220kg。2、賽車綜合性能的提高。懸架系統(tǒng)有叉臂式該為直臂式，原來不可調(diào)的懸架現(xiàn)在具有一定的可調(diào)性，同時我們嘗試用扭桿彈簧來替代原先的螺旋彈簧，在國內(nèi)屬于比較早探討扭桿彈簧應用于FSAE賽車的高校。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)去掉不必要部件，在一定程度上減小了轉(zhuǎn)向盤反作用力，減輕賽車手負擔。車架經(jīng)過有限元分析，我們?nèi)サ袅撕芏嗖槐匾獥U件，在保證強度和剛度的前提下，減輕了賽車重量。功率更大、輸出扭矩更得的發(fā)動機將極大的改善整車動力性。3、更加的符合比賽要求。經(jīng)過去年比賽的經(jīng)驗與對規(guī)則的研讀，我們著重解決油、水泄漏等問題。由于發(fā)動機、輪胎等主要部件沒有及時到位，很多設計和校核都是理論上的分析，與實際會有很大的出入，因此在制造賽車的過程中，在嚴格遵守總體設計目標參數(shù)的同時，也應根據(jù)實際情況，經(jīng)過慎重討論后更改目標參數(shù)。此次設計雖然已經(jīng)完成，但仍有許多不足之處，對于第四代賽車提出一些展望：1、普遍采用碳纖維材料如懸架、轉(zhuǎn)向等。相比鋼材，碳纖維除了成本沒有優(yōu)勢外，在各項性能上都是十分卓越、接近完美的；2、使用10寸胎。相比13寸胎而言，10寸胎的使用將提高賽車抓地力、轉(zhuǎn)向能力。參考文獻1 張文春，汽車理論，機械工業(yè)出版社，2007.11，22-442 劉惟信，汽車設計，清華大學出版社，2001.73 陳家瑞，汽車構(gòu)造（第二版下冊），機械工業(yè)出版社，2005.1，98-1164 王望予，汽車設計（第四版），機械工業(yè)出版社，2009.1，1-505 張洪欣，汽車設計，機械工業(yè)出版社，1983.3, 7-476 自動車技術(shù)會小林明，汽車工程手冊（第二分冊），機械工業(yè)出版社，1984.4， 386-4197 編輯委員會，汽車工程手冊摩托車篇，人民交通出版社，2001.3 ，170-1888 機械設計手冊編委會，機械設計手冊新編，機械工業(yè)出版社，2004.8,16-44-16-669 中國汽車技術(shù)研究中心，汽車設計標準資料手冊（金屬篇），河北撫寧印刷，1994.10, 357-35810 長春汽車研究所編.懸架設計.汽車技術(shù)，1973，第五期 ,34-36 11 東北大學組編.機械零件設計手冊.，冶金工業(yè)出版社，1994，268-28112 吳宗澤.機械設計實用手冊.，化學工業(yè)出版社，2001,13王昆，何小柏，汪信遠.機械設計基礎(chǔ)課程設計.，高等教育出版社，2004 14 汽車工程手冊編委會編.汽車工程手冊.設計篇.，人民交通出版社，200115 汽車工程手冊編委會編.汽車工程手冊.基礎(chǔ)篇.，人民交通出版社，200116 神龍汽車有限公司編著.中國轎車叢書：富康.，北京理工大學出版社，199817 吳子牛，王兵，周睿，空氣動力學（上冊），清華大學出版社，2007.118 常思勤，汽車動力裝置，機械工業(yè)出版社，2006.219 2010 Formula SAE Rules, SAE Inc, 2009.10，all20 Race.Car.Vehicle.Dynamics Society of Automotive Engineers, tnc.Warren Date, Pa.21 Carroll Smith, Drive to Win, Motor Books22 Herb Adams, Chassis Engineering, HP Books23 Paul Haney, The Racing & High-Performance Tire: Using Tires to Tunefor Grip & Balance, Society of Automotive Engineers24 Jeff Hartman ,How to Tune and Modify Engine Management Systems,Motor Books25 Carroll Smith, Tune to Win, Motor Books26 Carl Lopez, Going Faster! Mastering the Art of Race Driving, BentleyPublishers27 William F. Milliken & Douglas L. Milliken, Race Car Vehicle Dynamics,SAE International致謝為期13個月的畢業(yè)設計很快結(jié)束了，在這里我要發(fā)自內(nèi)心地說一句“感謝牛毅老師這么長時間來耐心地指導和教誨！”牛老師作為一位高級工程師，他經(jīng)驗豐富，學識淵博，和藹可親，在畢業(yè)設計如此重要的課題面前，牛老師扮演著極其重要的角色，他讓我們這些沒有實踐經(jīng)驗的大學生，在設計賽車時有了清晰的思路和飽滿的熱情，讓我們畢業(yè)設計在快樂和嚴謹中度過。在此，我向牛老師說一聲“牛老師，您辛苦了，希望您在退休以后的日子里身體健康，生活快樂！”在河科大四年的學習生活中，車輛與動力工程學院這個大家庭給了我無盡的知識和力量：院領(lǐng)導帶領(lǐng)所有成員走在正確的道路上，院辦、學生處等許多老師在背后為我們默默地奉獻著，專業(yè)課及其他各科老師在四年的課堂上教會我們?nèi)绾螌W習、做人、做事，因此，我不得不說上一句“我敬愛的老師們，謝謝您們四年來無私的奉獻和諄諄教誨！我將永遠牢記在心！”另外，在此次賽車設計中，我得到了同組組員席文寬、韓夢瑩、李成吉、林祖棟、賈吉亮、劉恩澤、麻文濤幾位同學的積極配合和幫助，是大家的積極努力和配合，以及飽滿的熱情和專注，才讓負責總體設計的我順利完成三維效果圖、二維三視圖和畢業(yè)論文，這個團隊的無私和敬業(yè)精神，使得一切都變得如此輕松和快樂！對此，我想我的同組人員表示衷心的感謝！謝謝你們十三個月的配合與支持！最后，還要感謝評審老師們，能在百忙之中，抽出時間來幫助我們順利結(jié)束大學四年學習生活，讓我們以一個合格的大學生走向自己的工作崗位！您們的認真態(tài)度和專業(yè)素養(yǎng)，讓我們在以后的工作崗位上更加認真和專業(yè)！真心地向您說上一聲“老師，謝謝您！雖然我將畢業(yè)，但我心與您同在！”外文資料譯文英文資料翻譯輪胎力分配在汽車穩(wěn)定工況下（電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)-和電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)-兩種模式）在汽車穩(wěn)定工況下，它不會有翻車的危險，這個為了保證汽車的機動性的電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)-控制裝置和為了保證汽車的橫向穩(wěn)定的電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)-控制裝置開始起到積極的作用。當汽車橫向加速度很小的時候以至于滑動角度很小，并且橫向輪胎力的特性位于線性區(qū)域，正如圖標-9所示，在這些工況下，只有AFC控制模塊起作用，并且AFC控制輸入決定于兩輪驅(qū)動的行車模式如下所示：（20）當橫向加速度明顯增加的時候，基于AFC和AFS模塊的組合控制輸入開始起作用，由于ESC有一些消極的影響，如乘車舒適的退化以及輪胎和制動的磨損，輪胎力的最佳協(xié)調(diào)集中在最小化的使用剎車，一個最佳協(xié)調(diào)的橫向和縱向輪胎力要求的偏航時刻決定于卡羅需庫恩塔克最優(yōu)化條件（KKT），表格-10展示了協(xié)調(diào)系統(tǒng)與合力一致當要求的偏航時刻是正的，要求的偏航時刻符號決定了什么樣的輪胎力被用在最佳協(xié)調(diào)。如果要求的偏航時刻是正的，四個變量,及應該被調(diào)整，使偏航時刻如表格10中描述的那樣。這些最佳變量能夠減少通過使用一些關(guān)系，它和汽車的垂直載荷一致，由于兩個前輪的有效的轉(zhuǎn)向角度都是一樣的，有效的輪胎橫向輪胎力有一個關(guān)系，如下所示：（21）此外，位于前輪和后輪的輪胎縱向力有如下的關(guān)系：（22）使用以上兩個公式，兩個變量，能夠被估算出來在最優(yōu)化問題上，目的是最優(yōu)化分配問題給縱向和橫向輪胎力涉及到兩個變量，命名為和被提議的協(xié)調(diào)功能是通過制動附加的縱向輪胎力的大小，如下所示:這個協(xié)調(diào)問題有兩個變量，與相等和不相等協(xié)調(diào)一起約束，這兩個約束由以下決定：（23）（24）在上式中：公式（23）中的相等約束意味著由橫向力和縱向力生成的偏航時刻的總和應該和要求的偏航時刻相等，公式（24）中意味著橫向力和縱向力的總和應該少于輪胎上的摩擦力。從（22）到（24）漢密爾頓函數(shù)被定義如下：（25）一階必要條件關(guān)于漢密爾頓函數(shù)決定于卡羅需庫恩塔克最優(yōu)化條件（KKT）如下所示：（26）（27）（28）（29）從公式（29）開始，能夠得到兩種實例如下所示：例1：例2：例1意味著縱向和橫向輪胎力的總和要小于輪胎摩擦力，在另一方面，例2意味著輪胎縱向力和橫向力和輪胎摩擦力相等，協(xié)調(diào)解決方案能夠獲得以上兩個例子。如果要求的偏航時刻是正的，解決方案如下：例1：（30）例2：（31）ESC模塊的制動壓力和AFC模塊的附加的轉(zhuǎn)向角度決定于公式（32）如下：（32）在公式（32）中，為制動增量系數(shù)，為輪胎半徑。當要求的偏航時刻是負的，輪胎力能以一種相似的方式獲得到（30）和（31）。2.2.2輪胎力分配在翻轉(zhuǎn)工況下（ROM模式）在先前的部分，要求的制動力這個力應該從屬防止汽車翻轉(zhuǎn)，并且要求的偏航時刻為了減少偏航時刻的錯誤溫馨提示:
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