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辽宁工业大学98_FSC方程式赛车设计报告
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上传时间 2020-1-13
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    辽宁工业大学2014年FSC团队赛车设计报告钮,改变尾翼的角度,从而改变升阻比
    2、自制转向器
    转向器壳体采用7075铝和碳纤维制作而成,齿轮齿条采用了大众齿轮材
    料40Cr,实现了转向器轻量化并且减小转向间隙,更加符合了大赛规则
    本次自制转向器的优点是:
    1)横拉杆断开点数据可以根据计算得到,不再因为购买转向器的横拉杆断开
    点固定而造成阿克曼数据误差偏大
    2)齿条行程可调,实现了转向随时调试的可能
    3、电动换挡
    在去年气动换挡的基础上,更改为电动换挡系统。电动换挡其优点如下
    1)质量轻,容易布置,换挡稳定,操作简单
    2)减轻赛车手动换档的疲劳,提高换档效率。耐久比赛是对赛车的考验也
    是对赛车手的考验。在耐久比赛中,提高换档效率,减轻频繁换档对车手带来的
    疲劳,使赛车手保持充沛的体力
    4、发动机调试
    使用MOTEC独立ECU,自主对发动机进行标定,并采用底盘测功机对整车
    进行测功
    发动机标定的优点如下:
    1)充分发挥发动机的动力性,使整车与发动机动力匹配更加合理
    2)实现发动机断油断火控制,减少燃油消耗
    三、其他总成设计要点
    1、车架
    本赛车车架为桁架式结构。使用4130钢钢管进行二氧化碳气体保护焊组合焊
    接而成,兼有车架和车身的作用
    1)在设计中,充分考虑到车架结构的强度与刚度、弯管技术、加工难易程
    度、车架在焊接过程中发生变形等各方面因素,今年重新设计夹具,采用4040
    型材,该组合夹具的设计方便安装,易调整,精度高,可循环利用。由车队队员
    独立完成了车架的焊接工作
    2)为了考虑轻量化设计,车架的某些杆件在符合规则的前提下采用直径
    辽宁工业大学2014年FSC团队赛车设计报告16mm,壁厚为2mm的4130钢管。车架整体质量控制在30kg以下
    3)车架结构也进行了优化,各个部分结构更加紧凑,发动机采用两点固定
    4)车架的设计更加符合人机工程学,而且在进行优化的同时也进行ansys分
    析,确保车架的安全性
    2、悬架
    横臂杆件采用4130钢管,杆端采用杆端关节轴承,使悬架参数可调。将立
    柱的有效铰接点设计的赛车采用不等长双横臂独立悬架,减小非簧载质量,使制
    动,加速过程中悬架所受冲击载荷,同时降低了质心高度,赛车在曲线行驶时,
    减小转向过度,防止侧滑,提高了赛车的行驶稳定性
    今年悬架横臂扇形焊接件为自主设计,其角度与横臂杆倾斜角度相同,使横
    臂受力更加合理,应用Ansys有限元分析优化,减少非簧载质量,可使车架和横
    臂铰接处的受力减小,支撑件变形不超其极限范围,从而提高了赛车的安全性能
    和车轮导向精确度。立柱和导向块材料采用7075-T6航空铝,讲过Ansys分析优
    化,做轻量化处理,提高了立柱和导向块的安全系数及精确度。为了提高轮胎的
    侧偏性能,车轮外倾角设计为-1度,使车轮上跳时外倾向负值变化,下落时向正
    值变化,从而减小轮胎磨损
    由于襄阳赛道弯道较多,存在发夹弯,直角弯等复杂弯道,从而将轴距设计
    相对较短,使在同样的转向轮转角下,转弯圆减小。同时,避免产生增大轮胎侧
    偏角的缺点,附加横向稳定杆,在赛车高速过弯时,弯内轮的悬挂伸长,弯外轮
    的悬挂压缩,容易造成弯内轮抓地力不足,弯外轮侧倾角度过大,与地面接触面
    积减小,抓地力减小。而防倾杆可以适度抑制这种侧倾,提高赛车过弯性能。防
    倾杆材料选用碳素弹簧钢65Mn。前轮防倾杆为Φ10,后轮为Φ8。以便在过弯
    时降低弯内驱动轮,避免造成动力损失,而转向轮又有一定的侧倾刚度
    3、制动系
    在满足大赛规则要求的基础上,制动系统采用立式主缸结构,缩小了制动踏
    板与制动主缸空间,且制动踏板位置可调,满足不同驾驶员的需求。驾驶更加舒

    5、传动系
    传动系零件多用7075航空铝加工,在保证强度的基础上,又减轻了质量
    辽宁工业大学2014年FSC团队赛车设计报告赛车大链轮采用一体式结构,装配方便,并经过Ansys软件进行应力分析,保证
    了其可靠安全性。内球笼采用分体式内球笼,赛车轮毂与内球笼采用一体式结构,
    结构简单,可靠性高
    四、赛车CAE分析项目清单
    为了使自主设计加工的零部件结构更加合理,更符合轻量化设计理念,在赛
    车设计过程中,采用有限元分析软件进行强度分析显得尤为必要
    进行有限元分析的零部件和系统有:
    车架:进行了模态和刚度分析,对其结构进行合理优化,实现轻量化
    车身:进行空气动力学分析,对其结构进行合理优化
    空气动力学装置:进行空气动力学分析,对翼型截面及翼片布置进行优化,
    增大其升阻比系数
    轮毂、大链轮、内球笼:进行应力和变形分析
    悬架系统的Adams多刚体动力学仿真:进行了前悬架的双轮同向跳动仿真,
    分析优化了其前轮前束、车轮外倾角、主销内倾角和主销后倾角
    悬架立柱:在制动时对前后立柱进行强度分析
    悬架导向块:在悬架最大跳跃量下对导向块进行了强度分析
    悬架前后双横臂:在悬架最大跳跃量下对前后双横臂进行了强度分析
    五、总结
    亲手制作是我们一直追求的目标,在碳纤维的制作,模具的制作,发动机的
    调试以及零件的加工等方面我们都始终坚持独立完成,自主创新。力争打造一台
    属于大学生自己的方程式赛车,一台具有“辽工”特色的方程式赛车
    从车队成立至今,大赛组委会以及校企领导给予我们大力帮助。在队员的努
    力下,在去年赛车的基础上,我们对今年的赛车做了很多优化,在保证安全、追
    求速度与与轻量化的前提下,兼顾美学、空气动力学和人机工程学要求,制造出
    了一辆空间布置更合理、操纵性能更优越、更加轻量化的方程式赛车。希望在
    2014襄阳的赛场上,我们能够赛出水平,赛出风格,再创佳绩
    辽宁工业大学2014年FSC团队赛车设计报告赛车装配三视图:
    赛车主视图。



     
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