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襄阳汽车职业技术学院22_FSC方程式赛车设计报告

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更新时间:2020/5/8(发布于四川)

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文本描述
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型优美、线条流畅。所以今年的赛车以猎豹为设计意象,蓝、白两色相辅相成,象征着蓝天
下耸立着的美丽校园,也体现出了襄阳汽院追求梦想的精神
(1)车身。车身线条美观、流畅符合空气动力学要求,为保证整个车身达到重量轻、性能
好的效果,我们采用玻璃纤维与树脂固化剂调配粘合,再贴亮光膜。座椅设计为半躺式,使
车手驾驶更加的舒适。今年的防火墙与去年大不相同,选用薄钢板和防火棉组合使用,既起
到了良好的防火效果又减轻了整车重量。相比我们之前的赛车,我们将头枕换成了珍珠棉填
充,能更好的保护驾驶员头部的安全
(2)扩散器。扩散器主要是利用流体速度的大小与压强成正相关的原理,将赛车底盘下部
的气流梳理后快速导出,增加赛车底盘下部气流的速度,从而形成低压区,达到增强赛车下
压力的效果。形象的理解就是将空气快速的扩散导出,加速气流流动。而气流速度越高,与
气流垂直方向的气压会越小,使赛车轮胎获得更好的抓地力。在设计过程中,我们广泛应用
了计算流体力学软件fluent进行仿真,通过多次优化得出了理想的效果
(3)玻璃纤维加工。我们的车身外壳和座椅采用玻璃纤维布与树脂和固化剂调配粘合,粘
合玻璃纤维布时,采用真空技术尽量减少树脂与玻璃纤维之间的气泡,使车身外表更加美观,
有较大的强度。、发动机
结合规则的要求和购买渠道的便捷,我们今年采用钱江黄龙600BJ465MS-A发动机
经过对规则的研究,我们确定了以下的设计任务,并将其分为四部分:燃油供给系统;进气
系统;排气系统;冷却系统
(1)燃油供给系统
燃油系统采用电子燃油喷射,考虑到整车重心问题,油箱放于座椅下方,油箱的容积定
为5L。油箱用不锈钢焊接。油泵和油量传感器内置于油箱。采用电喷系统,可以大大的简
化油路。我们只需用一根橡胶油管从油泵的出油口直接连接到喷油嘴的进油口
(2).进气系统
我们放弃了原来的进气系统,而是采用高流量型空气滤清器和不锈钢进气管。进气歧管
与稳压腔平面成一定角度安装,节气门进气口与空气滤清器通过橡胶管与卡扣的形式进行固
定。节气门与限流阀用固定螺栓连接,限流阀管道与稳压腔成一体结构,运用软件分析,计
算出进气外形及体积
(3)排气系统
本方案采用碳纤维回压直排消音器,降低整车配重。保留原有排气歧管,排气中段用不
锈钢材料焊接,消音器置于半轴上方空余位置,发动机排气中段与消音器成直线连接,使排
气更顺畅
(4)冷却系统
我们采用原装散热器,因考虑散热效果,避免出现“开锅”现象。所以我们外加一个
同等大小的散热器,并采用并联的连接方式,位于驾驶舱两侧并与前进方向成45度角,具
有较大的迎风面积,保证了散热器的散热强度
在发动机装配上,我们利用赞助企业对这款发动机进行了三维扫描,用计算机建模在车
架上进行合理的装配。以更好地保证整车配重及轴荷分配,减小装配误差。、传动系
(1)传动方案的选择:
由于我们赛车采用的是钱江黄龙600摩托车上的发动机,传动形式为链传动,虽然链传
动的传动效率不及轴传动,但这种传动形式便于设计和安装,布置简单紧凑,也有利于降低
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整车的质量,故综合考虑选择链传动的方案
(2)传动比的确定:为了达到较高的动力性和燃油经济性,再结合赛道的设计特点,今
年的主减速比选定为3.5
链条及其主/从动链轮的设计:
今年我队选用的是黄龙原装链条,主动链轮14个齿,链条传动的张紧机构与差速器悬
置设计为一体,通过正反丝螺纹机构进行调节,使得与差速器相连的链轮有一定的前后位移
量,从而可以调整链条松紧,操作简单方便
(3)差速器的设计:我们第一次选用了托森012000FSAE专用限滑差速器,锁紧系数
3:1,动力分配更合理,能有效提高赛车的过弯速度,防止打滑。由于原装差速器外壳裸露,
不带油封,并且外壳比较重,我们设计将差速器外壳换掉,选用质量更轻的7075铝制外壳
来替代,并且设计了亚克力管作为油封外壳,节省成本
(4)半轴的设计:我们选用了奥拓快乐王子的一套半轴,节约了设计加工成本。内球
笼一端设计一套带花键的短轴与差速器内部的涡轮花键配合
(5)轮毂的设计:前后轮毂均采用两片式的设计,结构更合理,前轮毂选用7075铝
材来加工,质量更轻,后轮毂由于要做内花键,所以选用45号钢来加工。、悬架系
今年的赛车悬架将采用前后双叉臂结构独立悬架,避震器布置方式为对置推杆式。双叉
臂悬架由上A臂(上控制臂),下A臂(下控制臂),推杆,换向器(摇臂)等结构组成,
双叉臂悬架大多运用在高性能跑车上,双叉臂悬架在车轮做上下跳动时,可以改变车辆的车
轮轮距,自行改善车辆的行驶稳定性,并且提升车辆各项性能参数,所以襄阳汽院FSC车
队黑豹2号赛车悬架结构采用前后双叉臂式独立悬架,以获得更优良的行驶性能
今年的赛车采用MR中置后驱布置形式,前后质量分配比重为45:55,设定赛车后悬架
偏频为3.0HZ,前悬架偏频为2.5HZ,后悬架偏向较硬的设定,以保证赛车足够的支撑力
悬架系统的足够的支撑力可减小赛车起步时的后蹲和刹车时的点头现象,并且可以减小赛车
过弯时的侧倾
赛车的悬架双叉臂通过焊接在车架上的45钢吊耳和8.8级的M8螺栓连接,而悬架叉臂
的上下活动是通过安装在叉臂末端的杆断关节轴承,轴承型号为SA8C,悬架立柱,摇臂,
羊角等部件均采用7075铝制材料,在满足强度的同时,大大减轻赛车部件的重量,进而减
轻赛车整体的装备质量,从而使赛车获得更好的加速性能和然后经济性。赛车的悬架叉臂与
立柱连接的向心关节轴承位GE10ES型号,并经过硬化处理,使之获得更大的强度
赛车的避震器布置形式为前后对置布置,并且作用形式为推杆式,前避震器采用台湾
DNM避震器,弹簧磅数为450磅,避震器的阻尼和回弹可调,弹簧软硬刚度可调,后避震
器采用美国FOXDHXVANRC2避震器,弹簧磅数为350磅,避震器下压回弹阻尼可调,
弹簧软硬可调,可调避震器可以让赛车的悬架系统获得更丰富的各项参数,调节余地更加丰
富,赛车前后避震器布置形式都为对置推杆式,这样的布置形式的优点是避震器更加方便布
置,调节更加方便,并且不占用车架内部空间,并且悬架叉臂对避震器的作用效果更加的直
接,襄阳汽院FSC车队黑豹2号赛车使用了更多的铝制轻型材料,能够为赛车带来更佳的
然后经济性和加速性能,轻量化也是今年襄阳汽院FSC车队赛车开发的一个具体方向。悬
架部件大量采用铝制材质,使得悬架系统做到轻量最大化,使赛车的簧下质量更小,使得赛
车的行驶性能更加出色。、转向系
今年转向部分在去年的设计基础上,在确保顺利完赛的前提下进行优化改进。其中方
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向盘先用CATIA设计,再经过有限元分析,最后采用4毫米的7075铝合金板制作。同样立
柱和转向节臂都是采用的7075铝合金制作。因为考虑到立柱和节臂的制作材料,在连接上
采用的是螺栓连接。在控制间隙方面采用的是可换式高精度万向节连接。按照规则说明将间
隙控制在7度以内。转向机仍然是采用前置梯形布置,是经过软件在车架图上进行分析、计
算、优化后进行布置的,在布置上更为合理可行.为了更好的满足赛车具有较高的机动性、
灵活性,迅速性和小转弯行驶能力,我们在适当的减轻重量的前提下确定了最小转弯半径为
3.8米。希望赛车经过优化改进后能够发挥更大的性能。、制动与踏板
(1)制动器设计1)制动盘直径D制动盘受一下三因素影响:1.轮辋内径的限制2.
卡钳的安装需要一定空间3.市场上现有的摩托车制动盘直径的规格。制动盘直径应尽可能
取大些,这时制动盘的有效半径得到增加。受轮辋直径的限制,取轮辋直径的百分之67%,
结合市场刹车盘规格最终确定D=220mm。2)制动盘厚度设计制动盘厚度对制动盘质量
和工作时的温升有影响。为使质量小些,制动盘厚度不宜取得大;为了降低温度,制动盘厚
度又不宜取得过小。为了散热通风的需要在制动盘中间铸出通风孔道。考虑到轻量化设计
选用散热通风的形式,确定厚度为5mm
(2)制动卡钳设计制动卡钳结合去年经验,今年采用原厂钱江黄龙600摩托车改装卡
钳,经过计算结合市场现有尺寸选用活塞直径34mm,定钳,双活塞,增大了活塞直径,更
好的发挥制动效果
(3)制动主缸设计主缸的选择主要是考虑主缸内径和行程能否同时满足设计要求。结
合市场经过计算我们选用活塞直径19.05mm,为了易于调整前后制动器制动比例,选用两个
单腔主缸并用平衡杆调节前后制动器制动比例
(4)制动踏板设计本届制动踏板自行设计制造,考虑到制动踏板要承受2000N的力,
对其强度要求比较高,固和车手脚掌接触的一面比较厚,决定采用强度较高的7075铝合金
制作
用杆断与吊耳进行固定,上杆断作用于吊耳上对踏板行程进行限位。、电气系统
电气系统是赛车的一个重要组成部分,作为“神经系统”控制着赛车。它的设计在辅助
控制和提高赛车各项性能的基础上,着重于简便易操作。在我们的整个赛车电气系统中,最
主要的是发动机及其附属电子控制系统。我们在原车线束的基础上进行改装,去掉很多不必
要的电子元件,防止对整车电控系统产生影响,然后再由此基础上外接我们自己设计的电路
仪表台及其上面的元件布置、制动灯总成的制作、整车开关控制方式的设计、整车外接电器
线路的设计等都是由我们自行设计和制作的,根据车架的构造,赛车线束采用单边走向和中
底层布线的方式,整体呈E和F型布置。使整车线路和电器部分看起来更加美观
部分分析技术清单
结构优化分析
基于有限元分析的车架结构优化
车架静载强度分析
车架扭转刚度分析
车架模态分析
基于有限元分析的踏板结构优化
流体分析发动机进排气气流分析
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三、赛车三视图及相关附图
正视图。