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析结果对空气动力学套件进行优
化，使得整车具有良好的空气动力
学性能。在翼型的设计中利用
profili做初步的选择，在20m/s速
度下选出具有高升力系数的几种翼
型：
图4 翼型选择
利用Fluent的二维分析，对以
上几种翼型在速度为20m/s、相同
攻角、相同外流场等条件下进行定
量分析，得出几种翼型在该条件下
的空气动力学性能，根据分析结果，
选出需要的翼型；选出翼型后，继
续通过二维分析大致确定翼片间的
缝隙宽度，以及攻角范围；最后建
立尾翼、鼻翼的三维模型，配合整
车利用Fluent进行三维分析，确定
攻角、缝隙宽度、离地间隙，并根
据结果进行优化处理。通过优化后
得到在72Km/h的车速下整车有
802N的下压力，有267N的阻力，
升力系数为-3.029，阻力系数为
1.059
图5 流线图及压力云图
四 动力系统
BTR-V采用LD450-196MR单
缸水冷发动机，对发动机的进排气
系统、燃油供给系统，冷却系统和
电控系统等外部组件进行了重新设
计和匹配。利用GT-Power软件对
进气系统进行一维仿真分析，并结
合CFX软件进行了流场分析，最终
确定限流阀的长度为475mm，进气
入射角为14°，扩散角为6°，稳
压腔容积为1.8L时，进气系统的充
气效率最佳，仿真结果如图所示：
图6充气效率与进气歧管长度关系
并通过台架试验改变歧管的长度和
谐振腔的容积来验证分析的结果，
实验结果表明在稳压腔容积为1.8L
时满足设计要求
图7 发动机台架实验
通过改进稳压腔的加工工艺，
使得加工的精度更高，表面质量好，
减小进气流动损失。根据排气管的
布置空间，提出了多套排气管走形
方案，同样利用GT-Power软件分
析了不同方案对整机性能的影响，
最终确定了排气系统的设计方案
将原机上的化油器式燃油供给
系统改为电控燃油喷射系统，发动
机电控技术的运用，使发动机动力
性得到显著提升，同时便于匹配适
于不同比赛项目时的电控参数组
合，最大化的提高发动机燃油经济
性和动力性。根据发动机的散热量，
利用GT-power中的冷却模型对冷
却系统进行理论计算，使冷却水箱
的扇热面积设计更加合理
通过自行设计曲轴和凸轮轴信
号齿，使用Motec M84电控单元对
发动机的喷油量和点火正时进行标
定，对发动机的启动，怠速，暖机，
加速，正常行驶，急加速，急减速
等工况进行标定，获得发动机输出
的最大扭矩为42.5N.m/6500rpm,输
出的最大功率为32kW/8000rpm
采用发动机空燃比的闭环控制，使
燃油经济性得到更大的改善
五 底盘
1.传动系统
传动系统主要功用是将发动机
输出的动力有效可靠的传递至驱动
轮，保证赛车在各种行驶条件下所
必需的牵引力，并保证赛车具有优
良的燃油经济性
图8 差速器总成爆炸图
通过对发动机外特性参数采集，利
用GT-Drive软件对整车进行动力
匹配计算，变速箱设置4个档位，
确定主减速比2.8，最高车速可达到
120km/h，选用520钛合金链条，
进一步减轻质量。为了使赛车在各
种赛况下获得足够的驱动力，采用
Torsen机械锁止式限滑差速器，转
矩比为3:1。为减轻传动部件的转
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动惯量，重新设计了7075-T6铝合
金的差速器壳体，原装壳体质量为
1.92kg，经Ansys/Workbench分析
优化后的壳体较原装壳体减轻
1.03kg，强度及刚度均满足设计要
求
图9 差速器壳体分析应力云图
小链轮齿数减少至11齿，大链
轮的质量也减轻；在满足性能的要
求下，自主设计了三轴球万向节、
半轴等，使总体质量得到减轻，使
传动系统总质量低于10kg；合理的
将传动系统悬置在车架之内，使得
整车结构更加紧凑，便于拆装和维
护
BTR-V采用拨片式气动换挡，
通过操纵安装在方向盘后端的拨片
来完成档位的切换，利用MoTeC
M84升档切断点火和降档补油模
块，切换档位时车手不用进行油门
和离合的控制，使操作更加轻便，
换挡更加准确和迅速，减少动力损
失，20Mpa高压储气瓶可实现换挡
操作800多次，满足耐久赛换挡需
求。利用MoTeC M84牵引力控制
模块，BTR-Ⅳ设计了TCS控制系
统，包括弹射起步控制和加速度控
制，保证赛车时刻获得最佳牵引力
2.悬架系统
BTR-V悬架系统设计旨在提
升整车操纵稳定性（具有中性转
向），利用OptimumT软件对轮胎数
据处理结果，将轮胎的附着性能及
侧偏性能发挥到最优，轻量化，易
于装配、调校也是BTR-V悬架系统
优化设计的目标
BTR-V采用不等长双叉臂悬
架。考虑整车性能参数、方便布置
与调校，前后悬架系统均采用推杆
为减小簧下质量，提高赛车平顺性
BTR-V采用十寸的Keizer-10i轮
辋，BTR-V悬架系统零部件广泛采
用7075-T6高强度，小密度铝合金，
万向节与轮毂轴一体化设计，利用
Ansys/Workbench与solidworks的
参数匹配对所有自制件进行优化设
计，经优化设计，其中前悬轮毂由
上届的405g减至309g,减轻23.7%，
后轮毂由上955g,减至484g,减轻
49.3%，为提高材料利用率以及轻
量化设计将横向稳定杆由实心改用
4130钢管。A臂采用4130钢管，
通过受力校核将壁厚减至1.2mm，
进一步降低簧下质量，提升了
BTR-V的动力学、燃油经济型、舒
适性、操纵稳定性
图10 轮内结构
对比多种轮胎的热熔性、接地
面积、不同载荷不同气压下的多种
轮胎性能，BTR-V选用Hoosier 18.0
x 6.0 - 10 C2000-R25B热熔光头轮
胎。采用CCDB避震器满足赛车在
各种工况下的响应速度且阻尼可
调。分析上届赛车BTR-IV的K&C
实验数据，结合车手直观感受，选
取前悬偏频3.3HZ，后悬偏频
3.1HZ。前后悬架刚度分别为
19N/mm、21N/mm。使用Matlab
对前后悬侧倾中心高度以及侧倾角
刚度进行仿真分析后确定前后悬侧
倾中心高度分别为20mm/50mm
前后悬侧倾角刚度分别为
400Nm/deg与392Nm/deg.在最大侧
倾角为1.2deg时，前后悬横向稳定
杆分别提供125Nm/deg和
98Nm/deg的侧倾角刚度值，并对横
向稳定杆系统进行曲线拟合仿真，
使其满足性能要求。结合制动及加
速极限工况下悬架杆件受力，同时
满足车轮定位参数变化要求，以及
纵倾中心变化范围要求，取抗点头
率25%，抗后蹲15%。BTR-V的前
悬侧倾阀值为2.1g,后悬侧倾阀值
为1.9g,完全满足运动中的各种侧
倾工况要求
通过与孔辉科技有限公司协同
合作，采集上届赛车K&C实验数
据，并对Adams模型进行模型校
验，从而得到更为准确的新赛车设
计仿真计算，保证仿真结果的可靠
性，提高赛车操纵稳定性，实验结
果与仿真结果对比，如图11所示：
图11 后悬架平行轮跳动前束对比
在模型调校好的基础上借助
Adams/Insight模块，对悬架点位进
行仿真优化，并对悬架定位参数进
行合理调整，在车轮上下跳动±
25.4mm时，前束变化0.1°，主销
外倾变化0.4°，主销后倾变化
0.4°以及轮距变化为2.9mm,轴距
变化2.2mm 。在精确定位之后，
利用Adams/car模块对BTR-V进行
整车仿真，参照比赛项目和相关国
家标准，对赛车进行75m加速、8
字绕环、高速避障、转向盘转角阶
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跃输入试验等，结果表明空气阻力
不是影响比赛成绩的主要因素、整
车质量对比赛成绩影响较大、质心
位置对转向特性及赛道极限速度影
响较大、本届赛车具有中性转向趋
势，符合赛车设计要求
3.转向系统
BTR-V提供最小转弯半径为
3.5m，转向趋势为中性转向，确保
赛车直线行驶能力外，还需要保证
过弯优异操控响应。因此在参数设
计上为了获得更好的赛车转向系统
性能，对轮胎数据使用OptimumT
软件及其插件处理后进行对赛车静
态前束值以及阿克曼趋势进计算
计算结果为轮胎静态前束值为负
1.5°，阿克曼趋势为正阿克曼，前
置转向梯形。使用Adams对梯形断
开点进行分析，并将分析结果代入
CarSim中进行验证以获得优异的
过弯操控响应
图12 不足转向梯度值
通过不足转向梯度试验及方向
盘角阶跃试验进行转向峰值横摆角
速度响应时间、稳态横摆角速度值、
不足转向梯度值参数进行对比仿
真
图13 横摆角速度响应曲线
实验结果显示经Adams优化
后的转向梯形断开点拥有极为迅速
的出、入弯响应时间以及较低的稳
态横摆角速度值。稳态不足转向梯
度值为0.2dg/g，趋近中性转向，前
束值变化趋势为外轮toe-in，内轮
toe-out。阿克曼值为15.6%。零部
件结构上大量使用碳纤维以减轻重
量。自制转向器及快拆，使用Ansys
/Workbench对齿轮齿条以及快拆进
行常规分析之外还进行了磨损疲劳
分析，优化零件结构，高材料的利
用率
4.制动系统
为了满足不同车手能够顺利驾
驶赛车，设计制动、油门和离合踏
板整体可调布置。根据BTR-V整车
布置的轴荷分配以及制动各种工
况，前后轮抱死制动力分配比设计
值为71:29，当踏板力达到560N时
四轮能够同时抱死，并配置有远程
快调旋钮，车手可根据不同驾驶工
况在50%～79.5%范围内，连续调节
平衡杆改变前后轮制动力分配，根
据制动力分配比以及占用空间、灵
敏性，配制动主缸和卡钳的性能参
数；以“更轻、更快、更稳”的设
计理念自行设计快拆式浮动盘，充
分利用碳纤维材料高强度、轻量化
特性，设计制造高性能、低质量的
全碳纤维制动踏板总成，利于降低
整车质量；制动系统整体采用立式
主缸，通过在同圆度上调节主缸倾
角大小能三级改变踏板力传动比，
以适应不同身体素质的车手，立式
布置使结构紧凑，受力合理，反应
灵敏，在踩动制动踏板时，平衡杆
会随之微转动使平衡杆杆身右移缩
短前轮主缸与平衡杆受力中心距离
从而增大前轮制动力分配比
图14 制动踏板总成
六 电气系统
电气系统本届设计核心是把无
线技术尽量多的应用于赛车之上
空旷场地1.5KM的远程实时行车
数据采集系统，置于方向盘的蓝牙
编程智能液晶等都是本届的设计亮
点。将传感器实时采集的冷却水温，
发动机油温，四轮转速，三轴加速
度，发动机转速等参数用无线模块
发给上位机，用蓝牙传给液晶显示，
并把数据存在2G的TF卡中。控制
方面，在气动换挡电磁阀中位保证
上双管齐下保证安装精度优化精简
控制程序；使用MoTeCM84作为控
制核心，通过理论计算和试验的方
式确定出了一套适合本届赛车的
PID控制参数，有高可读性和美观
性的可编程智能液晶显示界面，
LED换挡提示灯组，都是我们为了
整车美观和方便车手观察做出的努
力
图15 液晶显示界面设计
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图16 BTR-V整车渲染图
图17悬架系统总成 图18 人机工程踏板模型 图19 进气压力云图
图20 K&C实验图21 碳纤维管粘接抗拉实验图22 发动机标定实验
图23 整车8字绕环仿真图24 转向盘力-时间-曲线图25 不同质心位置侧向加速度-速度曲线。