北京航空航天大学AERO方程式赛车队
AERO-E-2014设计报告传动系统：
本赛季差速器沿用Torsen限滑差速
器，可调中心距支承形式，可保证链传
动的良好松紧度，还设计加装了防尘
壳。采用航空超硬铝轴承座，质轻且强
度高。大链轮和差速器由法兰紧凑连
接，保证了差速器的中央布置。合理设
计的内球笼，更好地满足差速器的结构
特点及动力传输，使连接紧凑有效。另
外轮毂和外球笼一体化设计以达到减
量目的
差速器总成
传动方式沿用一贯的链传动形式
今年电车的传动比为3.91，小链轮11
齿，大链轮43齿，链节数48，中心距
196.8mm。今年我们在去年的基础上选
用了更薄的链条，进一步将减重做到极
致
悬架系统
结构方面，前悬为单龙骨形式，左
右下A臂内点对置到同一吊耳上
吊耳采用单片设计，减重且降低加
工成本。采用新的焊接定位工艺，保证
单片吊耳焊接精度
前后均使用拉杆降低重心。防倾杆
扭臂长度六级可调，吊耳为铝制活动吊
耳，整个系统可拆卸
运动学方面，单龙骨前悬令车轮参
数保持相对稳定。刚度方面，偏频控制
在3Hz以上，且前悬刚度较大，转向特
性趋于不足。部分重要参数如下表
参数 前悬 后悬
轮跳外侧deg/m -11 -32.7
轮跳转向deg/m 0.63 0
适乘刚度deg/m 26.526.0
偏频Hz 3.07 2.91
侧倾刚度deg/g 0.51～0.610.46～0.64
前Upright的上部吊耳为分体式，
通过吊耳后部垫片静态调节车轮外倾
角。经有限元法仿真优化，Upright重
量控制在316g，极限应力约为186MPa，
强度合格
轮辋与轮胎
选用国产铝制十寸轮辋，性价比高
（对比参考下侧表格），强度满足要求
Upright结构紧凑，轮系装配的最小间
隙为卡钳距轮辋内侧5mm.。前Upright
的上部吊耳为分体式，通过吊耳后部垫
片静态调节车轮外倾角。经有限元法仿
真优化，Upright重量控制在316g，极
限应力约为186MPa，强度合格
Keizer 10 i 国产铝轮
价格 ￥1800 ￥165
质量 2.1kg 2.46 kg
ET等尺寸 可订制 不可订制
材料及成型
6061铝
CNC
A360铝
低压铸造
赛车后轮轮毂采用三球销外球笼
一体式，选用45号钢材制造以增强耐
磨性能。优化传动轴及后轮毂设计，相
比往届降低重量2.5kg。该系统兼容成
品10×5.5”轮辋与10×7”轮辋，可
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AERO-E-2014设计报告在实车调试中按需求更换
转向系统
使用一个双十字轴万向节让转向
轴夹角最大，减少连接件。转向轴采用
钢管，重量降低，抗扭性强。吊耳与套
筒拆卸方便，转向齿条轴线低于吊耳中
心（硬点由悬架变形转向最小化确定），
既降低重心，又增大驾驶舱空间。铝制
齿条罩与齿轮罩重量轻，用法兰盘固定
后既作为加工定位，又保证齿轮齿条啮
合间隙。在齿轮底部安装角位移传感
器，实时监测方向盘转角
转向主要参数如下表所示，阿克曼
率可由Upright上双孔吊耳调节，让车
手感受不同转向特性带来的影响
最小转弯半径m 3.3
角传动比 4.38
阿克曼率% 4.5 或 42.8
制动系统
后卡钳采用性价比较高的
wildwood。 前卡钳采用ISR 22-048-OC，
布置形式为对置四活塞式，小尺寸仍能
提供足够的制动力，且单个卡钳减重
500g, 完美适应10寸轮辋。前后轴各
一套独立液压回路，制动力前后比
74:26。刹车盘为浮动式，制动反应迅
速灵敏，紧固件数量少
放弃选择贵四倍的Tilton立式制
动主缸，选用Wildwood制动主缸置于
分隔板之下，结构紧凑，使车架长度在
车鼻处缩短150mm，显著提高赛车的
机动性
车架与车身
人机工程：
优化人体模型，增加腰部直区域和
背部弯曲区域，更符合实际。针对不同
体型的车手，调整聚氨酯发泡填充座椅
的形状，使背部角度从30°到48°变
化，保证车手视野；使用不同宽度填充
剂，使车手拥有良好的座椅包裹性。将
往届全包围式防火墙座椅改成半包围
式，重量低至2kg，比去年减重35%；
防火墙分成两部分，降低装卸难度。自
制金属夹层碳纤维板作为驾驶舱底部
覆盖板，重量轻且强度高。铺设的覆盖
板使整个驾驶舱整齐干净，为车手提供
安全舒适的驾驶环境。优选轻质安全
带，较往届减轻3.2kg，减重65%。自
制碳纤维挡脚块和踏板，增加侧板以确
保车手双脚不会脱离踏板
车架设计：
利用有限元软件进行车架模态和扭转
刚度分析，得到车架低阶固有频率在
32.37Hz-86.03Hz，避开了发动机高转速
的激振频率；车架扭转刚度为
1715Nm/deg，在许可范围内。采用自
主设计焊接平台保证车架加工精度及
悬架装配精度，选用不易变形且低成本
的铝型材作为焊接平台基本框架，使用
根据车架管径设计的夹具夹套紧固车
架单元
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AERO-E-2014设计报告车身：
车身设计融合战斗机与几何线条
元素。整体造型借鉴后掠翼战斗机形
式，使AERO-E-2014在视觉上具有静则
蓄势待发，动则迅电惊雷的美感。空气
沿车鼻两侧曲面流向侧箱，并从侧箱后
部鲨鱼鳃形开口处流出，利于散热，同
时流出的空气沿着侧箱外导流斜面流
向后翼，提高后翼空气动力学性能。车
身上表面平整一体化以减少升力的产
生。车身进行全车风洞CFD仿真，在产
生紊流的区域加装扰流片，提高车身整
体的空气动力学性能
前后翼：
前翼与后翼均为双层格式。对多组
高升力翼型进行最大升力系数、最大升
阻比以及失速攻角的综合对比后，选取
了CH-10翼型。对前后翼相对位置进行
等步长仿真分析，确定上翼片位置相对
于下翼片前缘，纵向0.9倍弦长，法向
0.1倍弦长处可获得双层形式组合中的
最大升力系数与升阻比。又对上下翼片
的攻角进行优化，确定下翼片攻角-5
度，上翼片攻角25度。前翼的下翼片
在展向中间位置有下凹，令气流顺畅流
进前鼻下方。前翼的上下翼以两侧的端
板、中部的翼刀作为连接，增加结构强
度的同时也起到减阻增压作用
后翼通过在端板的上层添加百叶
结构来平衡翼尖部分的气压，减小产生
的涡流；同时端板上部缺口为气流扩散
提供了充足空间，减小阻力。直线加速
时可减小后翼的上翼片攻角，进而减少
后翼阻力70%。在前后翼的翼片尾端安
装 Gurney Flap，改善前后翼尾端的流
动，下压力提高8%。仿真得出20m/s
车速下前翼能产生32.4kg下压力，后
翼能产生60kg下压力
扩散器：
总体构型采用前部成品碳板，后部
开模加工三通道设计，简约实用。通道
起始斜率阶跃至0.17，有效刺激气流增
速；吸气贪婪有力，进口段起始宽度达
983mm，外扩设计初始夹角45度，流
线贴壁而过，有效减少能量损失；辅助
流道外壁曲线呈拉瓦尔喷管形式，空间
二次扩张，并充分利用低压区。通道末
端与举升杆固连，解决了钢丝连接法向
约束不足的问题。仿真显示，添装扩散
器后整车升力系数从0.71降至0.16，
扩散器整体在20m/s下产生20kg下压
力
仪表、配线和附件
自制方向盘与仪表：
采用碳纤维材料手工制作方向盘
壳体，轻量化达到极致；壳体中心的凹
槽以及方向盘内部的尼龙垫块极大提
升了方向盘的扭转刚度；方向盘内部铝
制加强块保证了方向盘整体的刚度。方
向盘前后壳体完全一样，使用相同模具
进行碳纤维加工，大大节省了成本。仪
表使用OLED大对比度屏幕，可接收上
位机发送的指令、数据，实时显示当前
圈数/最大圈数，本圈时间与进步秒数
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AERO-E-2014设计报告Upright仿真图 后轮辋仿真图
整车空气动力学仿真
车架扭转刚度位移云图
车架模态分析振型图。