CAE分析、结构优化设计以减重和提高刚度。车架
质量40kg，扭转刚度2200N*m（ansys软件梁单元
分析结果）电池和电机安装结构都进行了材料和
结构的优化，采用了2000系铝，联接结构总体减
重60%
加工工艺
为了保证加工精度，针对空间桁架结构设计
了可调的铝型材夹具，用激光水平仪测量定位，
夹具固定防止焊接变形量过大，使车架焊接尺寸
精度在2mm之内
转向
转向几何及转向机
转向系统采用齿轮齿条式中央前置转向，最
大转向角度为 30°，最小转向半径为2.8m，方向
盘全部转角为 240°，转梯形通过 ADAMS 软件仿
真和优化设计后，结合往年驾驶经验，在满足最
小转向半径的基础上优化了阿克曼率，阿克曼率
最终选择比例为60%
图3 转向器总成
为了更好得满足设计要求， GR02-C 采用自
主设计和制造的转向器，在多方面采取措施减小
了间隙和空程：采用滚珠压紧调整机构，并在齿
条两段配备直线轴承以减小摩擦。同时遵循轻量
化设计原则，在转向拉杆和转向器部分采用碳纤
维管，同时在保证强度的基础上采用铝制齿条以
最大限度减轻整个系统的质量
制动系统
GR02-E的制动系统采用四轮液压定钳浮盘式
制动，由制动踏板带动两个主缸，分别控制前、
后轮分泵。通过平衡杆的力的分配实现前后制动
力的分配和调节。制动系统采用Tilton主缸，
ISR卡钳。主缸直径15.8mm，前轮为四活塞固定
钳，后轮为二活塞固定钳，活塞直径25mm。前轮
刹车盘直径200mm，后轮刹车盘直径189mm，厚度
均为5mm
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踏板总成
今年的踏板总成有了以下改变：1.可调式踏
板机构，可以根据车手不同身高调整合适的踏板
距离。2.纵向主缸布置节省了纵向空间，有利于
可调式踏板机构和车身轻量化。3.经过有限元分
析的轻量化踏板，制动踏板质量为259g，油门踏
板质量为103g。4.碳纤维脚托的使用
图4 踏板总成
悬架
悬架的设计秉持轻量化，操控稳定性的原
则。通过采用较去年更小尺寸的轮胎以及应用碳
纤维管作为控制臂材料，并且通过零部件的结构
优化来减小簧下质量进一步达到轻量化。通过
adams/car对悬架K&C特性的优化以及通过悬架刚
度与避震阻尼的匹配进一步提高操控稳定性和极
限性能
轮胎及轮辋的选型
针对赛道情况及整车动力性选择了更小的
Hoosier 18.0x6.0-10轮胎，进一步提高了赛车加
速性能和转向灵活性，同时减小了整车重量
悬架类型及整体布置
悬架采用不等长双A臂悬架形式，更好地控
制轮胎的运动轨迹，使轮胎在各种工况及路面情
况下时刻保持与地面的接触状态。同时前后均采
用拉杆和避震器下置的形式进一步降低整车重
心
图5 悬架总成
悬架K&C特性的选择及优化
通过adams/insight对悬架硬点的优化使轮胎倾角束角以及主销拖距磨胎半径等悬架K参数在
轮胎各种运动形式下在极小范围内变化
同时更加关注侧倾中心在侧倾运动中的变
化。通过前低后高的侧倾中心来提高赛车瞬态响
应；通过合理的侧倾中心高度进一步减小侧倾力
矩的基础上减小弯道举升力；通过优化使得前后
侧倾中心在前后左右方向能在弯道中保持更小范
围内的移动从而提高弯道中的车身姿态的稳定
性
图6 ADMAS悬架仿真
C参数方面针对赛道特性提高了悬架刚度，
进一步减小在弯道中的侧倾情况。同时加装了前
防侧倾杆，通过调节防侧倾杆刚度控制载荷转移
在前后轴的配比情况进一步改变赛车转向特性以
适应不同车手驾驶风格。同时采用可调式
ohlions避震器，通过调节阻尼控制载荷转移的速
率提高赛车瞬态响应的同时让车手在弯道中更好
地控制车身姿态
A臂材料选择
A臂采用碳纤维管，较去年进一步减小了重
量。同时通过对照性拉伸试验选择了最佳化的铝
接头长度和胶层厚度保证最佳化的拉伸强度
动力总成
电机
GR02-E采用大连电机集团35KW（S9）大功率
永磁同步电机提供峰值220N.M的高扭矩输出，30
KVA高效（95%）控制器更好发挥电机性能，成熟
工艺、量产型号保证系统安全可靠
减速系统
本车在设计过程中运用matlab对赛车实际动
力性能进行仿真计算，在加速性和最高时速均衡
优化的前提下，综合考虑电机效率、轮胎参数、
整车质量和经济性等修正参数，最终设定总传动
比为6.25 。减速方式为行星齿轮减速器加链传
动
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1.行星轮减速器
为了满足大扭矩高传动比的需求，我们自行
设计了行星轮减速器。该减速器减速比为3，由外
壳、输入输出轴、星轮、太阳轮、齿圈、行星架
等零件构成，采用两片式法兰行星架以及综合分
析工况后进行了轻量化设计的行星轮能够良好的
满足高速重载下的减速效果。根据转速和载荷选
用了GL-5级别润滑油，飞溅式润滑的同时起到降
温效果，同时在放油口安置了温度传感器用于实
时监测减速箱内部温度
图7 减速箱爆炸图
2.链传动
传统的链传动形式作为传动系统最后一个环
节，进一步提升了扭矩输出，并且协调了整车传
动系统的布置。小链轮齿数为 17 齿，大链轮齿
数为 36，传动比为2.08。考虑到驱动桥在车架的
布置问题，中心距定位259 mm，传动链型号为
ISO525。链条的长度由公式计算定为912.6m
3.差速器
今年选用的差速器为 Drexler 的ANSICHT
V3闭式限滑差速器，这款差速器具有质量轻、限
滑效果好、密封性好等优点。另外，我们对差速
器内部输出轴连接部位进行改进设计，使其质量
更轻。整个差速器总成仅为2.7kg.
4.半轴和球笼
由于后桥布置导致半轴长度不同，我们进行
了计算分析后选取左右半轴直径为17mm和20mm，
保证了在同样受力情况下半轴形变相同，从而保
证赛车驱动轮同步响应。同时采用空心半轴，减
重16%
GR02-E所使用的内外球笼都为三叉式球笼，
材料为40Cr,调质工艺处理。此外，本车的外球笼
与轮毂做成一体，这不仅使后桥布置简洁美观，
而且与分体式相比减轻了0.8kg的重量
电池系统
GR02-E采用长春浩泰科技有限公司生产的高
功率型聚合物锂离子电池。与传统电池相比，该电池具有无法比拟的优势：
1.高放电倍率：最大连续放电电流175A，
10C；
2.容量密度大,其容量密度明显高于其他类
型电池；
3.寿命长，正常使用其循环寿命可达到
300次以上
4.单位质量容量大，单体重量335g，标称容
量17.5Ah；
5.内阻小：聚合物电芯的内阻甚至可以做到
1.2mΩ以下，极大的减低了电池的自耗电
同时此电池配备的电池管理系统为电动车锂
电池组提供完善的保护
GR02-E电池管理系统优势如下：
1.高精确度：系统参数采样误差较小，电压
采样精度±5mV，电流采样精度±0.5A，温度采
样精度±1℃，电池组正常状态SOC精度小于8%；
2.CAN总线通讯功能，可通过多重隔离的半
角总线实现与整车控制器／电机控制器/仪表及
充电机之间的智能交互，实现各种信息的共享；
3.实时显示：通过接通与显示屏进行通讯，
实时显示电池组电压、温度、SOC、故障等信
息；
4.系统上电自检：系统上电后对电压、温
度、通讯、显示等功能进行自动检测，保证系统
自身的工作正常
整车控制系统
控制器以ARM Cortex-M3作为内核的STM32单
片机为核心，通过CAN总线实现对电机控制器和
电池管理系统的控制，完成对电机的控制。对整
车状态的实时监控和相应故障警示及处理，极大
提升系统可靠性和稳定性。搭配可编程智能TFT-
LCD显示，自主设计图形界面，实现当前车辆状
态实时显示，并通过Zigbee无线模块实时与场外
通信，基于LABVIEW的上位机实现实时监控及数
据分析，共同搭建实用调试平台，为调试人员带
来便捷。而基于绝对式的旋转编码器保证踏板角
度测量精度的同时提升抗干扰能力，保证踏板系
统稳定可靠，带给车手车随心动的驾驶体验
；
电路采用了集成化、模块化设计，将很多线
整车电路
束集成在了PCB板上，大大减轻了线束重量
DC/DC变换器采用VICOR的最新电动汽车用产品，
最大输出功率600W，转换效率达到93%，功率密度
21244W/in
气防水盒封装，之间线束采用铝合金轻质LEMO连
接器，防水等级达到IP68，可拆卸，方便拆装与
维修。绝缘监控模块采用Bender ISOMETER
IR155-3204，重量减轻50%以上
图8 DC/DC模块 图9 线缆连接器
图10 绝缘监控模块图11 EDA工具设计PCB
,减轻近1KG重量。此外，各个模块用电
车身和空气动力学设计
GR02-E车身在造型设计上最大限度体现凌魂
电车的灵动的电驱魅力。综合运用各种车身曲线
和曲面的导流作用，在减小空气阻力和散热方面
有着积极的功用。车头变窄，减小形状阻力;车头
到仪表上方的导流曲线设计，避免气流撞击赛车
手正面;侧箱对后轮的导流线条设计，引导气流从
车轮上方通过;设置有引流和防雨车身，能够最大
限度保证赛车在雨中的安全性;造型整体化与流线
型化。流线型可以减少空气流经车身时在尾部真
空区产生的涡流，从而减少压差阻力。侧箱与电
池箱的造型上采用双层式结构，保证侧箱造型的
同时不增加风阻
车身在造型上仿生鲨鱼的流线型，设计采用
有组织的简洁明快的线条，从车头到尾部一气呵
成，各个部分曲线相呼应，既有重复又有变化，
使整车协调美观，曲线流畅自然，表现出赛车的
速度感与轻灵之美
今年整体车身分为七部分，分块合理流畅，
为赛车随时调校提供良好环境。各部分之间采用
快拆件进行连接
4图13 电池支架分析图14 减速器行星架分析
图15 减速器输入轴分析图16 差速器支架分析
图18 吊耳、摇臂分析
图19 碳纤维悬架拉伸试验图20 IAD实验
图17 制动踏板分析
图12 GR02-E。