车辆工程毕业设计论文-方程式赛车rl7050h0总布置设计(编辑修改稿)

车辆工程毕业设计论文-方程式赛车rl7050h0总布置设计(编辑修改稿)内容摘要：

善和创新，形成一个比较完整的方案。 中国 FSAE 赛车总体 设计 要求： 1．赛车构造 赛车必须是裸露式车轮和敞开式驾驶舱（方程式车型），以及四个车轮不能在一条直线上。 2．车身 从车的前端到主防滚架或者防火墙的这段空间里，除了驾驶舱必须的开口，车体上不允许有其他的开口。 允许在前悬架处有微小的开口。 3．轴距 赛车必须有至少 1525mm（ 60 英寸）的轴距。 轴距是指在车轮指向正前方时同一侧两车轮与地面的接触点之间的距离。 4．轮距 赛车较小的轮距（前轮或后轮）必须不小于较大轮距的 75%。 5 5．可视性 检查表格上所有的条目必须在不使用工具，比如内窥镜或是镜子的情况下清楚地呈现给技术检察官看。 呈示时可以拆卸车身外板或提供可拆卸的可见套件。 样车分析 选同类型的样车，作为设计参数和设计的目标车型。 第一届 FSAE 北京理工大学参赛赛车，如图 , 所示： 图 北京理工大学参赛赛车后视图 图 北京理工大学参赛赛车侧视图 北京理工大学参赛赛车车身尺寸为：长 2868mm、宽 1450mm、高 1048mm，轴距 1650mm，前轮轮距为 1250mm，后轮轮距为 1200mm，车身小巧，最小转弯半径为3m。 整备质量也为 208kg，前后轴荷比被设计成 46:54。 10 英寸 KEIZER 铝合金轮毂，与规格为 18*610（ R25B）的 Hoosier 方程式热熔胎相搭配。 驾驶舱内装有萨波尔特(Sabelt)的五点式安全带。 CF188 自然吸气式发动机，排量为 493cc，最大功率可达 32kw， 6 引擎最高转速可达 7000rpm，极速为 135km/h，百公里加速时间。 前后悬结构采用的是双横臂式、四轮盘式制动、传动方式为链条传动、后驱动轮（该车为后轮驱动）设有对称锥齿轮式差速器，而与发动机相搭配的是一台 CVT 无级变速器。 车身是由4130 钢材焊接而成的，车架之间的焊接加工工艺采用的是二氧化碳保护焊，如图 所示。 前后 willwood caliper ps1 双活塞卡钳，可在保证足够的制动力同时大幅减小制动总成质量。 图 车架 制定设计目标 RL7050H0 赛车主要应用于 FSAE 比赛，对于各总成部件要求符合比赛规则。 为了使 RL7050H0 赛车能够在赛事中取得优异的综合测评，要求其在动态项目中，赛车必须保持其机械性能完整性。 能够顺利的完成加速性测试， 8 字绕环测试，高速避障测试，燃油消耗测试和耐久测试。 并要将制造成本控制到最低。 整车型式的选择 根据设 计要求，对 整车型式 进行 方案 分析 ，主要包括以下几个部分： （ 1）发动机的种类和型式 （ 2）轴数和驱动型式 （ 3）车头和驾驶室的型式及发动机与前轴的位置关系 （ 4）轮胎的选择 发动机的种类和布置型式 驱动赛车的发动机必须为四冲程、排量 610cc 以下。 第一年中国 FSAE 大赛，发动机统一采用赞助单位提供的发动机，可以在规则的限制范围内改造发动机。 CF188（ 500cc）四气门 ATV专用发动机 （如图 所示） 是春风控股集团有限公 7 司根据国内外 ATV 车生产厂家对大型 ATV 车专用发动机特有使用要求专门全新 研发的四气门无极变速 ATV专用发动机。 既保持了春风发动机寿命长、动力强、声音轻、省油、环保等五大特点，又利用春风水冷机的特点解决了沙滩车大扭矩低车速长期工作情况下对发动机的冷却要求。 单缸水冷四气门四冲程化油器发动机，具有前后轴传动输出，电和手拉两种起动方式，带发动机易起动减压功能， CVT 自动无极变速，带下坡发动机制动，带停车变换的发动机体内一体化高档、低档、空档、停车档、倒档和档位显示，带车速里程输出，带汽车式易更换机油滤；还可以根据厂家需要选择配套 4x4 车、 4 独立悬架的前后桥和所有传动轴，可以电控方式方 便的进行 4x 4x前桥差速锁死的变换， ECU点火器带危险工况的保护功能，还可以选装空滤器、散热器、风扇 等。 图 CF188 发动机外形尺寸图 发动机： CF188（ 500CC） 缸径 行程： 82 最大功率： 24kW/6500r/min 点火方式：无触点、 CDI 直流点火 外形尺寸（长 x 宽 x 高）： 610 519（ mm） 发动机形式：单缸、四冲程、水冷、四气门、顶置式凸轮轴、单平衡轴 压缩比： :1 最低燃油消耗率 (g/ )：  340 润滑方式：压力飞溅润滑 8 启动方式： 电起动 /手拉起动 驾驶室的型式 驾驶室与发动机、前轴的布置位置，可组成不同的布置结构，形成不同的整车外型，对使用性能也有一定的影响。 方案一：发动机前置前轮驱动（ FF） 这种布置型式为微型、普通级和中级轿车所广泛采用。 与后轮驱动的乘用车相比较，前轮驱动乘用车的前桥轴荷大，有明显的不足转向性能；因为前轮是驱动轮，所以越过障碍的能力高；主减速器和变速器装在同一个壳体内，动力总成结构紧凑，且不需要在变速器与主减速器之间设置传动轴，车内地板凸包高度 降低，有利提高乘坐舒适性；发动机布置在轴距外时，汽车的轴距可以缩短，因而有利于提高汽车的机动性；汽车的散热器布置在汽车前部，散热条件好，发动机可以得到足够的冷却；行李箱布置在汽车后部，固有足够大的行李箱空间；容易改装为客货两用车或救护车；供暖机构简单，且因管路短而供暖效率高；发动机、离合器、变速器与驾驶员位置近，所以操纵机构简单；发动机横置时能缩短汽车的总长，加上取消了传动轴等因素的影响，汽车消耗的材料明显减少，使整备质量减轻；发动机横置时，原主减速器的锥齿轮需要用圆柱齿轮取代，这又降低了制造难度，同时在装 配和使用时也不必进行齿轮调整工作，此时，变速器和主减速器可以使用同一种润滑油。 前轮驱动并转向需要采用等速万向节，其结构和制造工艺均复杂；前桥负荷较后轴重，并且前轮又是转向轮，故故前轮工作条件恶劣，轮胎寿命短；上坡行驶时因驱动轮上的附着力减小，汽车爬坡能力降低，特别是在爬越泥泞的坡路时，驱动轮容易打滑并使汽车丧失操纵稳定性；由于后轴负荷小而且制动时轴荷要前移，后轮容易抱死并引起汽车侧滑；当发动横置时受空间限制，总体布置工作困难，维修与保养时的接近性变差；一旦发生正面碰撞事故，因发动机及其附件损失较大，维修费 用高。 方案二 :：发动机前置后轮驱动（ FR） 汽车的传统布置形式，常为中高级及高级轿车所采用。 轴荷分配合理，因而有利于提高轮胎的使用寿命；前轮不驱动，因而不需要采用等速万向节，这有利于减少制造成本；操纵机构简单；采暖机构简单，且管路供暖效率高；发动机冷却条件好；上坡行驶时，因驱动轮上的附着力增大，故爬坡能力强；改装为客货两用车或救护车比较容易；有足够大的行李箱空间；因变速器与主减速器分开，故拆装、维修容易；发动机的接近性良好。 因为车身地板下方有传动轴，所以地板上有凸起的通道，并使后排座椅中部座垫 9 的厚度减 薄，影响乘坐舒适性；汽车正面与其他物体发生碰撞时，易导致发动机进入客厢，会使前排乘员受到严重伤害；汽车的总长、轴距均较长，整车整备质量增大，同时影响到汽车的燃油经济性和动力性。 方案三：发动机后置后轮驱动（ RR） 这种布置在微型汽车和小型轿车上曾得到广泛使用，但现在轿车上已很少采用。 动力总成布置成一体而使机构紧凑，因为发动机后置，汽车前部高度有条件降低，改善驾驶员视野；同时排气管不必从前部向后部延伸，加上可以省掉传动轴，故可向内地板凸包只需要有较低的高度用来容纳操纵机构的杆件和加强地板刚度即可，这就改善了 后排座椅中间座位乘员出入的条件；整车整备质量小；乘客座椅能够布置在舒适区域；上坡行驶时，由于驱动轮上的附着力增加，爬坡能力提高；当发动机布置在轴距外时轴距短，汽车机动性能好。 后轴负荷重，使汽车具有过多转向倾向，操纵性变坏；前轮附着力小，高速行驶时转向不稳定，影响操纵稳定性；行李箱在前部，受转向轮转向时要占据一定空间和改善驾驶视野的影响，行李箱体积不够大；因动力总成在后部，距驾驶员较远，所以操纵机构复杂；驾驶员发现发动机故障不如发动机前置容易；发动机后置不仅对发动机冷却和前风挡玻璃除霜带来不利，而且发动机工 作噪声容易传给驾驶员，一旦汽车发生追尾事故，又会对后排乘员构成危险；受发动机高度影响，改装为客货两用车或救护车困难。 方案四 :：发动机中置后轮驱动（ MR) 是大多数运动型轿车和方程式赛车所采用的型式。 此外，某些大、中型客车也采用该型式，但采用该型式的货车很少。 对于运动型车 ,可获得最佳的轴荷分配，操纵稳定性和行驶平顺性较好 .发动机临近驱动桥，无需传动轴，从而减轻车重，具有较高的传动效率 ； 重量集中，车身平摆方向的惯性力矩小，转弯时，转向盘操作灵敏，运动性好 ； 对于大、中型客车具有车厢内的面积利用率较高、车内噪音 小、传动轴短、传动效率高等优点。 发动机的布置占据了车厢和行李箱的一部分空间，通常，车厢内只能安放 2 张座椅 ； 对发动机的隔音和绝热效果差，乘坐舒适性有所降低 ； 对于大、中型客车 ,发动机需要特殊设计，且其冷却和防尘不易 ； 远程操纵机构复杂，维修保养不便 .地板高度难于降低。 因赛车的布置结构紧凑，选用此种布置发动机。 10 轮胎的选型 根据车辆类型、总质量、道路条件、车速及其他特殊要求，合理地选择轮胎。 轮胎选择的好坏直接影响整车的使用性能，如动力性、经济性、通过性、安全性等。 因此必须按使用要求、道路条件和国家标 准进行合理的选择。 一般在汽车满载时，轮胎所受的静负荷应等于小于它的额定负荷（约 —）。 这主要根据车辆的使用情况和道路条件而定，在条件比较好的情况下－不超载、道路条件好，轮胎的静负荷可与额定负荷相等或相近，气压也可选高一点，这样会提高整车的经济性能。 轮胎选择的另一个关键因素是车速。 随着高速公路的发展和道路条件的改善，现代汽车的车速越来越高，对于轮胎来说，车速越高，轮胎的发热量也越大，致使轮胎的磨损和寿命都受到影响。 轮胎的额定负荷能力是在一定车速下给定的，超过该车速长期使用合适轮胎的寿命急剧下降。 另外 ，还要考虑的一个因素是超载。 车辆超载或减载运行将对轮胎的负荷能力和使用寿命产生直线下降或上升的影响。 所以要根据具体的使用条件－道路、载荷、车速等因素来选择轮胎的规格、基本参数、气压和负荷能力，以保证整车的正常使用和性能的发挥。 汽车常用的轮胎有普通斜交胎和普通子午线胎。 普通斜交胎的胎体帘线层较多，胎侧厚，使用中不易刺破，侧向刚度大，但是缓冲性能差。 而子午线胎的帘布层呈子午线排列，是帘布线的强度得到充分的利用，缓冲层也较多，加强了胎冠，所以提高了轮胎的缓冲性能、附着性能和使用寿命，滚动阻力比普通斜交胎要小，因 而提高了整车的经济性。 但是制造成本较高，由于胎侧较薄，侧向刚度小，太侧易被刺破。 但是其优点较明显，相对斜交轮胎，子午线轮胎具备以下特点 : 良好的操纵稳定性能 、安全的转弯性能 、 良好的耐磨性能 、 生热少 、 滚动阻力低，节省燃油费用 、 牵引能力强，打滑少 、 高速行驶时的乘车舒适感好。 2020 中国 FSAE 攒足轮胎相关参数见表 ，赛事规定赛车可装备如下两套轮胎： 表 2. 1 2020 中国 FSAE 赞助 轮胎 的相关参数 规格 180/530R13 轮胎接地面宽 (mm inch) 185 标准轮辋内距 轮胎半径 (mm) 244 轮胎胎面宽 (mm inch) 223 轮胎周长 1626 轮胎外径 (mm inch) 533 轮辋内距 干胎 ——在检查时安装在赛车上的轮胎定义为干胎。 干胎尺寸任意，型号任意。 他们可以是光头胎，也可是有纹的 雨胎 ——雨胎可以是如下规定的任何型号和尺寸的有花纹和沟槽的样式： 11 （ 1）花纹和沟槽的图案必须是由轮胎厂商塑造成型的，任何被刻制的花纹沟槽必须有文件证明它是符合比赛的相关规定的。 （ 2）沟槽最浅为 （ 3/32 英寸）。 转向机构型式的选择 1．齿轮齿条式转向器 中小型轿车以及前轴轴荷小于 的客车、货车，多采用该种型式 ，如图 所示。 齿轮齿条式转向器的传动副为齿轮与齿条。 转向轴带动小齿轮旋转时，齿条便做直线运动。 有时，靠齿条来直接带动横拉杆，就可使转向轮转向。 通常均布置在前轮轴线之后。 转向传动副的主动件是一斜齿圆柱小齿轮，它和装在外壳中的从动件 ——齿条相啮合，外壳固定在车身或车架上。 齿条利用两个球接头直接和两根分开的左、右横拉杆相联。 横拉杆再经球接头与梯形臂相接。 齿轮齿条式转向器是依靠齿条背部靠近主动小齿轮处装置的可调节压力的弹簧来消除齿轮齿条传动副的齿间间隙的。 为了转向轻便，主动小齿轮的直径应尽量小。 通常，这类转向器 的齿轮模数多在 2～ 3mm范围内，压力角为 20。 ，主动小齿轮有 5～ 8 个齿，螺旋角为 9176。 ～ 15176。 根据小齿轮螺旋角和齿条倾斜角的大小和方向的不同，可以构成不同的传动方案。 齿轮齿条式 液压助力 转向器，是相对于机械转向器而言的 ，其 增加了转向油泵、转向油壶、转向油管、转向阀、转向油缸等部件，以期达到改善驾驶员手感，增加转向助力的目的的转向装置。 齿轮齿条式转向器结构简单、紧凑；布置方便；制造容易，成本低廉；壳体采用铝合金或镁合金压铸而成，转向器的质量较小； 转向灵敏 ,传动效率高达 9。