常熟理工学院CIT车队 #28车架的设计在使用满足规则的95百分位人机模型的基础上进行，通过人机软件模拟以
及实物人机实验，优化了车架各部分的结构以及尺寸，真正实现了车架设计的合理性，使赛
车设计更科学，达到人机协调，以最大程度发挥赛车的卓越性能
车身设计利用Alias进行三维建模。考虑到经费问题、实际开模加工工艺性、赛车整体
表现效果和车身结构强度，车身设计采用简洁、大方和复合化的设计思路并完成最终方案
然后尝试利用Virtual Wind Tunnel进行整车外流场CFD模拟分析。整车线条流畅，比例协
调，造型前卫动感，车身美学与空气动力学得到了较好的结合
动力总成
鉴于Honda CBR 600 F4i在中低转速扭矩大、进气较顺畅有较大的优势，所以本次比赛
决定采用此发动机。车队成员在查阅了大量资料的基础上，对其进排气系统、冷却系统、供
油系统重新进行设计制造，同时利用外挂ECU对发动机的喷油量进行了全新调教
进排气系统是影响发动机输出功率及转矩的直接决定因素，本次比赛决定采用结构简单、
制造方便的自然进气系统，在利用FLUENT对进气进行耦合仿真分析后，决定选用30mm的节
气门口径，使进气更加线性顺畅，提高油门响应速度。本次设计采用逐渐增加限流器直径的
方法设计进气道，保证扩展角度在15度一下，以此减少在限流阀后方产生的紊流
采用FLUENT分析15度左右各角度对于流速的影响：
出口延伸角
／（°）
入口直径
／mm
出口直径
／mm
进口流量
／（kg·s－1）
6 50 30 0.244
10 50 36 0.299
14 50 42 0.330
18 50 49 0.300
22 50 55 0.302
由表可分析各个角度限流阀出口延伸角对进气流量的影响，最终选定14度为最合理延
伸角，并且符合小于15°的情况，此时对发动机功率限制达到最小。利用软件分析优化、
计算后，将进气管长度确定为400mm，稳压腔容积3L，优化后的进气更加充沛，油门响应更
加迅速
排气系统设计将排气管长度和排气歧管曲率半径对发动机功率的影响降低到最小，而且
选用“四出二出一”的方案，极大降低排气被压，提高发动机动力输出。为了保护车上重要
部件，排气管采用低发射率的铝箔遮热板隔绝排气管的辐射热
冷却系统中的散热器利用进口铝材制作，增大了水箱的散热系数，同时采用同侧进出冷
却水的设计，不仅降低水流阻力，而且增加了冷却水与散热器的接触面积，使散热器冷却效
果更加明显。电气系统在原发动机线束的基础上进行改进，利用原机上的传感器检测发动机
工作状况，及时传递给ECU，显示在仪表盘上面，对发动机运行状态检测。此外，依靠行车
电脑 powercommander 进行台架试验，对发动机的喷油量进行重新标定，以达到节省燃油、
常熟理工学院CIT车队 #28增加动力的目的。发动机的供油系统采用外置油泵供油，在油轨上安装调压阀，对燃油压力
进行调节，以更好匹配喷油系统要求
传动比的选取需要根据赛车实际所需的运动情况来确定，选取合适的传动比范围，可以
增加赛车的机动性能。确定驱动力的值，我们首先要进行驱动力与行驶阻力试验，得出驱动
力--行驶阻力分析图，可以找到最高行驶速度，根据赛车行驶所需最高时速来调整驱动力
我们需得到功率与速度的关系，通过试验来确定其能达到的最高时速，进而集合驱动力--
行驶阻力来确定最小传动比取值。接着分析加速度与速度的关系，寻找高加速度下运动状态，
来进一步确定最大传动比的取值。由于赛车在行驶过程中还有许多其他的因素影响赛车的驱
动力，固我们需要进行实际行驶试验来调整最终的传动比范围
差速器选用的是torsen01200。因为差速器的原装壳体是铸铁制造，不仅质量大而且没
有直接安装主减速器和限位装置的位置，所以我们对差速器壳体进行重新改造，采用铝合金
制造，从而达到轻量化设计的设计目标。并且设计了外花键来安装定位主减速器。链轮和差
速器通过花键法兰连接，与差速器相连接的万向节选择的是奥拓外球笼。差速器支架与差速
器之间采用深沟球轴承链接，以过盈配合方式，通过油脂润滑，两列组合在一起，保证其运
转稳定性
为了给赛车尽可能提供更多扭矩的同时减少换挡频率，传动比（齿数比）： 一档5.90
（34/12）、 二档4.35（33/16）、 三档3.53（28/17）、 四档3.0（27/19）、 五档2.68（28/22）、
六档2.48（27/23）。今年我们是通过手控操作杆来进行机械换挡，通过直拉杆将发动机上的
换挡机构传递到车手左手边上的换挡杆，以方便其进行换档。链条松紧通过加减垫片调节
轮芯采用轮芯球笼一体化设计，使用铝合金材料加工，球笼采用三球销式，采购市面上标准
尺寸的三芯轴承，与加工的外壳结合，简化其结构设计，实现轻量化
悬架与转向
悬架系统采用上下不等长式双横臂独立悬架形式，推杆驱动弹簧 / 减振器。前后悬架
轴荷比48∶52。首先，考虑到车子的操纵稳定性，确定赛车的前后侧倾中心分别为46mm，
52mm。由于在赛车的舒适性方面不需太多考虑，确定赛车前后悬架偏频分别为2.5和2.2，
在悬架上下跳动极限行程范围内，车轮外倾角及前束角变化均低于 0.5deg。2.2deg/g 的侧
倾角刚度一方面保证了良好的侧向稳定性，另一方面也近可能保证了轮胎的抓地力。为了充
分利用减震气的有效行程，提高赛车侧倾角刚度，因此采用横向稳定杆弥补不足的侧倾角刚
度。同时前后侧倾角刚度比取 1.25:1，使得出弯时的后轮载荷更均匀，出弯性能更出色
其次，考虑到赛车的轻量化，降低非簧载质量并减少非簧载的冲击振动，确定使用10
英寸铝合金轮辋。立柱，轮芯，摇臂以及悬架传力杆件是整个悬架系统里重要的受力元件，
在不同的极限工况下对这些元件加载载荷进行有限元分析后，我们最终得到了优化后的零件
模型，并决定采用力学性能优异的7075铝材进行加工，而悬架传力杆件采用4130钢管
考虑到赛车的拆卸以及调教的方便性，立柱以及吊耳等需要装配螺栓的地方都考虑了扳
手空间。车轮的定位参数可通过A臂外端吊耳与立柱之间增加垫片的方式来调节；前轮外倾
角可调范围0°-3°，前轮前束可调范围0°-4°。后悬架平衡杆也采用可调节方式
在对转向机构进行设计时，首先确定使用机械转向系统，然后对各种类型的转向器进行
常熟理工学院CIT车队 #28比较，根据各转向器的特点并结合大赛要求，决定选择齿轮齿条式转向系。因目前梯形结构
的转向系较接近理想的转角关系，所以使用梯形结构转向。虽然转向梯形有整体式和断开式
两种，但是转向梯形方案与悬架结构密切相关，又因赛车使用独立悬架机构，因此采用断开
式梯形结构。转向梯形选用后置式，后置梯形有较大的布置空间。分析以往赛道，决定选用
30%的阿克曼梯形
此外，在结构上采用了双十字轴万向节实现等速转动的同时减轻了重量，转向机布置在
前轴前、梯形前置的传动系统提供足够大的传动角使得转向更加轻便和灵敏。为减小间隙量
在管柱和齿轮轴连接处加一个锁紧装置。在零件设计上， 横拉杆和节臂均实现可调。横拉
杆中间旋入左右反牙的双头螺柱来调节前束角， 较旋动球头的调节方式更为可靠，同时调
整横拉杆长度和节臂与立柱相对位置； 通过与立柱配合的矩形槽调节转向节臂以改变梯形
底角和节臂长度，一定程度上校正了加工装配误差和因调节前束而引起的阿克曼百分比变化
制动系统
制动系统前、后刹均采用定钳盘轮边制动，整个踏板总成采用7075-T6铝合金，高强
度、低密度的航空铝材料保证了踏板总成的轻便性，制动系统前后刹车均采用Wilwood PS-1
铝合金双活塞固定卡钳，实现模块化，轻量化的设计目标
赛车在行车制动的时候为了保持赛车制动稳定，需要前轮先抱死或者两轮同时抱死，
这就要求前轮制动力大于后轮制动力，根据计算与分析，我们选择了一个合理的制动力
分配比，但是比赛时的路况不可能和理想的一致，我们可以不断的调节平衡杆以期达到
相应的制动力分配比值
在进行理论设计计算后，再进行制动踏板总成的设计制造、优化。此外，制动钳的安装
设计与悬架设计人员合作完成，踏板总成及制动主缸的安装设计与车架设计人员合作完成，
制动踏板超行程开关和制动灯总成与电控设计人员合作完成
工程工具
设计部分 设计软件 分析/测试
车架 CATIA建模
Alias建模
AutoCAD出图
1.利用Hypermesh网格划分
2.利用ANSYS校核车架强度和刚度
3.利用PVC管车架模型进行结构优化
动力系统 1.利用ICEM网格划分
2.利用FLUENT进行进气系统内流场分析及优化
3.利用GT-Power确定稳压腔参数
悬架与转向 1.利用ADAMS进行动态仿真
2.利用matlab进行数据优化
3.利用ANSYS校核关键部件强度和刚度
人机工程 1.利用CATIA人机模块确定车架参数
2.利用PVC管车架模型测试车架合理性
常熟理工学院CIT车队 #28Hypermesh 车身前处理差速器支架校核
改进差速器外壳 定位精确的传动设计
ADAMS 分析优化进气ICEM网格划分
车架扭转刚度校核。