大学生方程式赛车(总体设计)毕业设计(论文)(编辑修改稿)

大学生方程式赛车(总体设计)毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

最后，严格按比赛规则要求来设计与检查。 所有设计均要在满足规则条件下进行，在过程中不断比对规则。 用静态技术检测标准反馈到赛车设计中，如油、 水泄漏问题，主要体现在制动、冷却等系统，连接件要使用各种标准件，如尽量不用扎带等。 167。 FSAE 赛车项目意义 目前，中国汽车工业已处于大国地位，但还不是强国。 从制造业大国迈向产业强国已成为中国汽车人的首要目标，而人才的培养是实现产业强国目标的基础保障之一。 大学生方程式赛车活动将以院校为单位组织学生参与，赛事组织的目的主要有：一是重点培养学生的设计、制造能力、成本控制能力和团队沟通协作能力 ， 使学生能够尽快适应企业需求，为企业挑选优秀适用人才提供平台；二是通过活动创造学术竞争氛 围，为院校间提供交流平台，进而推动学科建设的提升；大赛在提高和检验汽车行业院校学生的综合素质，为汽车工业健康、快速和可持续发展积蓄人才 ,增进产、学、研三方的交流与互动合作等方面具有十分广泛的意义。 毫无疑问，对于对汽车的了解仅限于书本和个人驾乘体验的大学生而言，组成一个团队设计一辆纯粹而高性能的赛车并将它制造出来，是一段极具挑战，同时也受益颇丰的过程。 在天马行空的幻想、大脑一片空白的开始、兴奋的初步设计、激烈的争执、毫无方向的采购和加工、无可奈何的妥协、令车辆与动力工程学院毕业设计说明书 6 人抓狂的一次次返工、绞尽脑汁的解决难题 之后，参与者能获得的不仅仅是CATIA UG ANSYS以及焊接、定位、机加工技能 ,更有汽车工程师的基本素养和丰富实践经验。 与此同时，管理和运营整个团队让未来的企业管理者接受了一次难度十足的锻炼。 FSAE赛事也给了汽车厂商发现优秀人才和创意想法的机会。 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 7 第二章 FSAE 赛车总体设计 167。 总体设计目标 总体设计目的是制造一辆安全可靠、各方面性能均衡、有良好驾驶特性、调整方便并且足够快的赛车。 可靠性可以确保测试阶段的顺利进行，同时可以保证完成在竞赛中的所有比赛项目。 可调整的特性可以 让赛车适应不同的驾驶环境和不同的驾驶员。 一辆平衡和驾驶特性良好的赛车会让车手更有信心，这能有效提高所有动态项目中最快圈速，这对经验不足的新车手特别重要。 赛车要让车手在任何行驶状态下都能有清晰的路感，这可以使驾驶变得容易和高效。 整车布局为方程式赛车典型的 开放式中置后驱布局。 其基本结构主要包含以下系统： （ 1）车架及车身 主要包括车辆的承 载部分、防滚架和外壳以及蒙皮。 主要部件包括：各种踏板、变速杆（换档杆）及相关连接线、桁架、车身材料、车身附件、底板、定风翼、各种安装基座、连接紧固件等。 （ 2）动力 总成和传动系统 主要部件包括：发动机、离合器、变速箱、进 /排气歧管、消音器、空气滤清器、涡轮 /机械泵增压器、化油器 /节气门体、发动机座、机油滤清器、火花塞、燃油喷射系统、燃油箱、燃油泵、燃油滤清器、燃油管路、散热器、冷却液管路、散热器风扇、软管夹、机油冷却器、传动链 /带、点火线圈 /高压钱、驱动轴、差速器基座、链轮 /皮带轮、差速器轴承、差速器、万向节、保护罩、连接紧固件等。 （ 3）悬架系统 主要部件包括：减震器、弹簧、悬架机械系统、拉 /挺杆、杆端球头、前 /后 A 臂或同等结构、前 /后支柱、直角 杠杆 /换向机构、连接紧固件等。 （ 4）制动系统 主要部件包括：制动管线、制动块、卡钳、液压缸 /泵、制动盘、平衡杆、车辆与动力工程学院毕业设计说明书 8 比例阀、连接紧固件等。 （ 5）转向系统 主要部件包括：转向齿条 /齿轮、转向节、主销、方向盘、转向横拉杆、方向盘快速释放机构，连接紧固件等。 （ 6）车轮 主要部件包括：轮辋、 带耳螺母 、轮胎、气门嘴、车轮平衡块、轮毂轴承、前 /后轮毂、 车轮安装螺栓 、连接紧固件等。 （ 7）仪表、配线和附件 主要部件包括：转速表、 ECM/发动机电子系统、车载计算机、束线 /接口、机油压力表、 仪表板、熄火锁止开关、保险丝、刹车灯、启动机电磁开关、指示灯、蓄电池、继电器、启动开关、水温表、连接紧固件等。 （ 8）其他 主要部件包括：座椅、车载灭火系统、安全带、车架 /车身涂装、防火隔板、后视镜、安全护 罩、头枕 /约束保护等。 167。 赛车目标参数的初步确定 经过对第一代赛车分析及其在比赛中反馈的种种信息，初定第二代赛车主要参数。 具体参数如下 表 21 赛车主要参数初选 外廓尺寸 长 宽 高 2800mm 1500mm 1225mm 轮距 前轮距 B1 1280mm 后轮距 B2 1250mm 最高车速 150km/h 整备质量 240kg 轴距 1600mm 轴荷分配 45:55 离地间隙 50mm 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 9 167。 发动机选择 emaxP 根据做设计汽车应达到的最高车速 amaxU （ Km/h），用下式估算发动机最大功率（发动机功率  滚动阻力功率 +空气阻力功率 ） )U7 6 1 4 0U3 6 0 0(1P a m a xa m a xe m a x  ACfW Drt （ 21） 式中： emaxP —— 发动机最大功率（ Kw) t —— 传动系 效率 （变 速器、 传动 轴、万 向节 、主减 速器 ）， 8 4. 9%9 6%9 8%9 5%%95t  W—— 汽车总重量（ N)， 初选 Ngm a 2 3 5 4 0W  rf —— 滚动阻力系数， rf = amaxV —— 最高车速，初选 amaxV =150Km/h DC —— 空气阻力系数，赛车一般取 ，初选 DC = A —— 汽 车 正 面 投 影 面 积 （ 2m ）， 取 前 轮 距 B1  总高 H ， 2512 80A  得， ax  分析： DC 可能取值偏大，若 DC 取 ，则 ax  用下式计算确定 pe a m xe m a x nP9 54 9T  （ 22） 式中， emaxT 为最大转矩（ mN ）  为转矩适应系数，标志着当行驶阻力增加到发动机外特性曲线自动增加转矩的能力。 初选  =。 pn 为最大功率对应的转速，乘用车汽油机一般在 30007000r/min，作为赛车，最大功率转速远高于乘用车，初选 pn =7000r/min。 得 m a x  发动机适应性系数Tpnn ，表示发动机转速适应行驶工况的程度， 值越大，说明发动机的转速适应性越好。 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 10 采用  值大的发动机可以减少换挡次 数，减轻赛车手疲劳，减少传动系的磨损和降低油耗。 通常，汽油机取 ~，柴油机取 ~。 167。 轮胎的选择 轮胎与车轮用来支撑汽车，承受汽车重力，在车桥（轴）与地面之间传力，驾驶人员经操纵转向轮可实现对汽车运动方向的控制。 轮胎与车轮对汽车的许多重要性能，包括动力性、经济性、通过性、操纵稳定性、制动性及行驶安全性和汽车的承载能力都有影响。 因此，选择轮胎是很重要的工作。 民用车的车胎讲究的是耐用性和可以全天候使 用，不管冬天还是夏天，刮风还是下雨都可以正常使用，而且寿命非常长，可达 3万公里或者更长。 而赛车的轮胎，往往只能在特定的条件下使用，轮胎的温度对摩擦力影响非常大，下雨天有下雨天专用的轮胎，干地有干地专用轮胎，而这些轮胎的寿命一般都只有几十公里到几百公里。 赛车轮胎的橡胶会在达到工作温度的时候变成半融化状态，摩擦系数可以达到 ，就像轮子上涂了胶水一样把车粘在地上，不容易出现打滑，刹车距离也比民用轮胎短非常多。 由此才可以将赛车的性能发挥到极致。 而民用轮胎的摩擦系数通常都在 ，如果装在赛车上使用，不仅重量 非常重，而且极易出现打滑的现象，对赛车来说将是一种灾难。 国外的 FSAE 基本上都使用以下几个公司的轮胎： Hoosier， Goodyear 和Michelin（日本车队大多使用 Bridgestone，但在欧美比赛中非常少见），这些轮胎均为小尺寸的低温光头热熔胎（雨胎有花纹）。 当比赛中遇到下雨的天气时，车队会换上雨胎，雨胎的质地非常软，可以在低温下仍然产生高摩擦力并且很好地排水，但是在干燥的路面上极易磨损，而且抓地力非常小。 轮胎的更换在任何赛车中都是看点， FSAE 也同样如此。 所以各车队不仅应该选择 一套好的干胎，同样需要选择一套好的雨胎。 在平时的测试中也应该多收集一些数据，以便在比赛发生天气突变的情况下车辆与动力工程学院毕业设计说明书 11 仍然使赛车性能最佳化。 轮胎初定锦湖雨胎，型号为 180/530 R13,半径 R。 轮辋初定为万丰奥威 F3 13x8 铝合金轮辋。 167。 传动系最小传动比的确定 初选传动比 ghpr0 U a m a ~ ii  ）（ （ 23） 设五挡为直接挡，则 5gi =1，则传动系的最小传动比等于主减速比 0i。 式中， r 为驱动轮的滚动半径， .5mm260Rrr  ； hgi 为变 速器最高档传动比， hgi =； pn 为发动机最大功率对应转速， pn =13000rpm； 得， 0i =（ ~），但是与实际不是 很 符合，我们根据去年经验，我们初选 0i =。 167。 传动系最大传动比的确定 传动系最大传动比为变速器 I 挡传动比 1gi 与主减速比 0i 的乘积。 根据汽车行驶方程式 dtdumGiuACGfr iiTaDTg   20e m a x （ 24） 即 jiwft FFFFF  （ 25） （驱动力 tF =滚动阻力 fF +空气阻力 wF +坡度阻力 iF +加速阻力 jF ） （ 1） 汽车爬坡时车速不高，空气阻力与加速阻力可忽略，最大驱动力用来克服轮胎与地面的滚动阻力与坡度阻力。 故  s i n co s0e m a x GGfr iiT Tg  （ 26） 式中： G— 作用在汽车上的重力 ， mgG ， m — 汽车质量， g — 重力加速度， mgG =2352N； maxeT — 发动机最大转矩， maxeT =.m； 0i — 主减速器传动比， 0i =9； T — 传动系效率。 对于 双曲面主减速器， 当 0i ≤6 时，取  =90%，。