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武汉理工大学80_FSC方程式赛车设计报告

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更新时间:2020/1/4(发布于湖北)
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文本描述
托森限滑差速器,能够更明显的减少发动机动力的损失。此外,为了增加链轮中心距调节的
方便性和准确性,我们采用了不等厚垫片的调节方式,同时更好的保证了差速器两侧调节的
距离相等,保证了大小链轮平面的平行。对于链条,我们采用了TA2-520型,在满足强度足
够的情况下,链条重量得到明显减轻,符合车队轻量化设计的理念。另外,我们将外球笼与
轮毂做成一体,并采用优质航空铝材制作,再次体现了轻量化的目标
1.3电气
电气系统的设计理念是保证稳定性前提下,完善以前的设计和积极探索新技术
今年依然采用MoTeC M84为主的发动机电控系统,其可靠性在13赛季得到实战考验,
今年主要在台架上对控制策略进行优化。此外今年对此款ECU进行了升级,新增牵引力控
制、换挡自动断火等功能。另外,新引入的ABS使我们能够在底盘控制方面积累一些经验,
提升底盘方面的电控技术水平是我们今后发展的目标之一
在整车控制方面,我们开发了一款控制器,集成数据采集记录、仪表显示、遥感监测和
换挡控制等功能。该控制器基于业内广泛使用的飞思卡尔芯片,具有不错的性能和稳定性;
输入信号部分来自于ECU的CAN总线,避免重复安装传感器,降低系统复杂度提高可靠性;
仪表显示采用目前流行的工控屏,满足使用要求的同时能够提高开发效率,甚至能根据车手
习惯定制不同的仪表界面;在去年基础上优化设计的遥感监测系统具有更远的监控距离及更
加丰富的监测数据;采用更加细腻的换挡控制策略,换用直流减速电机作为执行元件使得系
统重量大幅减小
此外,在整车三维模型上进行模拟布线,优化线束走向,设计上保证线束可靠美观;线
束制作时参照国家标准并依据竞赛条件进行相应的优化,保证线束规范可靠
2、 底盘
2.1悬架
悬架的设计理念是在保证安全可靠的前提下,实现轻量化。通过对悬架参数的优化设计,
最大程度地发掘轮胎的性能,最终达到赛车操纵稳定与轻量化的目标
悬架的布置形式为不等长双横臂独立悬架,通过对悬架结构正视、侧视几何结构的设计,
保证在各类工况下悬架能保持良好的定位参数,使得直线、转弯行驶时轮胎能尽最大程度紧
贴地面,同时使车轮跳动时轮距变化最小
为了达到良好的操纵稳定性,使转向力及回正力矩在一个合理的范围内变化波动,通过
Adams软件进行CAE分析,得出车轮定位参数的最终优化结果
在定位参数可调性的设计方面,采用快插垫片以及正反丝伸缩杆式的设计,使得车轮外
倾角、前束角、自由快速可调
对于偏频的选取,在避开人体垂直方向上的敏感频率范围5—8Hz的前提下,在满足对
车身冲击不至于过大的情况下,减少垂直震动对能量的损耗,设计合理的刚度匹配赛车
设计横向稳定杆时,综合考虑其对整车侧倾角增益、各轮垂直载荷的影响,使其值处于
一个合理范围内,同时通过前悬横稳的刚度匹配使得稳态特性趋于不足转向特性
2.2制动
制动系统设计的理念是保证赛车制动时的方向稳定性的同时尽可能提高制动效能,保证
安全、稳定、高效的同时兼顾轻量化设计
根据比赛规则,制动系统必须具备两套独立的液压制动回路。因此,在制动主缸选取方
面,我们最终选择两个相同的单活塞主缸并联使用;通过平衡杆和前后轮选用不同缸径的制
动钳来调节前后轮制动器制动力的分配;制动盘、制动钳等零部件的选型偏向大排量摩托;
制动油路布置尽量实现管路最短;同时加入了ABS系统,可以有效缩短制动距离,防止后
轮侧滑;踏板总成可以实现较大范围为内的前后可调,以满足不同身材车手对赛车舒适性的
要求
2.3转向
转向系统设计理念是:在符合比赛规则的前提下,协调转向的“轻”与“便”
用Matlab和Adams/car等仿真软件对转向梯形做参数化优化,通过改变外硬点的位
置,做出符合不同工况下的三套可调转向梯形参数
自制碳纤维转向器,改变齿轮的分度圆外径来协调转向的轻便,同时实现轻量化
方向盘采用真空导入树脂碳纤维成型工艺 ,在保证强度的前提下,很好的从材料上,
实现轻量化
3、 车身车架
3.1车身
FSC 赛车车身在整体设计方面较去年有较大变化,主要为空气动力学方面的分析与改

首先是在空气动力学方面,在往届扩散器研究和去年前尾翼探索的基础上,采用更合理
的设计,同时在侧箱部分增加侧翼,使空气动力学套件更充分满足赛车的转弯行驶路况,使
赛车获得更大的转弯速度
然后是外观方面,在继承WUT车身刀锋设计理念的同时,在部分地方采用更加流畅和柔
和的线条,提高整体的协调性
运用艺术造型设计的手法科学的设计一款符合造型美学、良好的空气动力学、人机工程
学、符合大赛规则、有良好的 WUT 风格继承性的 FSC 赛车
3.2车架
车架结构为空间桁架式车架,设计理念是在满足规则和要求下实现轻量化并使用人机工
程装置以达到更精确的人机效果
车架的总体设计根据悬架和转向的安装点几何位置和规则中对于车架的限制,驾驶舱部
分根据男性第95 百分位模板设计,利用人机工程装置收集每个车手相对应的驾驶舱主要设
计参数,根据实验结果确定最终设计方案。并根据该人机数据对座椅模型进行修正,数铣模
具后制作碳纤维座椅。随后对初步设计的车架运用 ANSYS 进行强度刚度校核,在满足强度
和刚度要求的前提下简化杆件。其次,对各个总成件进行了虚拟装配,确定安装位置和安装
方式
车架的制造使用高强度的的 30CrMo 钢管,根据比赛规则以及 CAE 分析确定不同规格
钢管的使用场合,尽量减轻整体质量,以使车架总重控制在 30kg 以内。在车架制作完成后
利用实验室 LMS 系统的仿真平台对车架进行模态试验测试,根据实验结构和 ANSYS 的模
态分析数据进行对比分析。车架制造采用气体保护焊的焊接方式,以提高焊接质量。采用多
种形式将焊点分散及用单根管弯曲的方式来代替焊接避免多次焊接造成的焊接热影响区力
学特性下降。焊接过程中采用夹具定位,直至将所有的管件焊接完后,完成时效处理后再撤
出夹具。。