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河南科技大学06_FSC方程式赛车设计报告

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更新时间:2020/5/22(发布于河南)
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文本描述
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悬架&转向&制动
架前后悬均采用可调式外倾角设计,前悬外倾角设计初始值-1°,随轮胎上跳有减小的趋势,始终为负值,变化率
-0.0067°/mm,能保证赛车具有较好的稳态响应;②前悬后倾角设计初始值3°,随轮胎上跳呈增加的趋势,变化率0.0075
°/mm,能保证轮胎有足够的回正力矩;③前悬采用滑动轴承,既能保证悬架有较大的跳动行程,又使结构简化,达到
轻量化;④前悬3.0Hz,后悬2.8Hz,能保证赛车有足够大的侧倾角刚度,在35Km/h切入半径5m最小弯时不发生侧滑,
能与45:55的轴荷分配和载荷转移很好的匹配;⑤前后悬均有刚度可调
式的横向稳定杆,能增加赛车侧倾刚度,保证赛车具有-1.807°/g的侧
倾增益,增加稳定性;⑥首次运用ADAMS/car对悬架各硬点处进行动
载计算,能给焊接块、Upright、叉臂等零件的结构分析提供精确可靠
的数据;同时运用ADAMS/car对整车进行运动学分析,有利于我们对直线加速,8字绕环,高速避障进行更有针对性的研究
向①最小转弯半径为3m,传动比4:1;②用Matlab优化内外轮转角关系,使其更加接近理论Ackerman值;③充分运用
Adams/Car进行运动仿真分析,将跳动转向约束在0.1度范围内;④充分运用
ANSYS优化零件结构,将整个转向系较去年减重2300多克
动①定制碳纤维轮辋,搭配整合一体式铝合金轮毂,较传统结构减轻40%左
右簧下质量,使悬挂系统拥有更好的动态响应能力以及良好的操控性;②踏板使用螺杆式调节,减轻重量的同时优化了驾驶舱
空间结构布局;制动踏板集成平衡杆装置,方便地调节前后制动力分配,提升车辆操控性能,以适应不同的路况,使赛车的制
动性能时刻保持最佳状态;③全浮动式定制刹车盘有效消除高温条件下的膨胀变形及内部应力,搭配wilwood双活塞卡钳,使
碟盘与刹车片始终保持最合适的磨擦面,保证刹车稳定性和可靠性
电控&传动&发动机
控①采用拨片式气动换挡,通过单片机控制电磁阀,实现对换挡时机的控制以及升档时对ECU的信号传递,使ECU实现升




悬架系统
转向系统
踏板总成
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档断火功能,加快换挡速度;②马瑞利独立ECU,通过发动机台架实验对发动机的点火提前角以及喷油量进行标定,得出比赛各项
目的发动机输出曲线,喷油量与点火提前角的3Dmap图以节气门开度和发动机转速为基准,追求响应的快速,并以进气压力,进气
温度,水温对其进行修正;③采用马瑞利的MDU230仪表,通过CAN总线将ECU的数据传送到仪表,实现对档位、转速、车速、
水温的清晰显示;④采用锂电池,重量仅仅只有铅蓄电池的五分之一,兼顾了安全性和轻量化
动①根据发动机的台架试验得到的外特性数据和整车参数拟合出75米加速最短时间,并确定主减速比;使赛车具有良好的加速
性能,动力性能和燃油经济性;②采用铝合金链轮,既减轻了重量,又降低了旋转部件的转动惯量;大小
链轮中心距固定式,中心距较小,省去张紧机构及部分调解机构;差速器支架结构与赛车后部集成板配合,
在保证强度的前提下,采用减重孔和减重槽加工工艺,使差速器总成达到最轻;③自主设计半轴与球笼,
能保证其精度和强度,并达到轻量化;半轴外万向节与轮毂采用一2体式设计,不仅保证了强度和寿命,而且质量轻,惯量小;④气动为主,手动为
辅,保证气动和手动换挡互不干涉
动机①采用自然吸气式,通过计算、CFD、FLUENT分析,确定进气歧管长度使其充气效率达到95%;采用了CNC机加工、ABS塑料,保证整个
进气系统的进气压力,能够有效增加进气量,提升动力;②采用4-2-1的设计;歧管有效长度一致,截面积相等;并用FLUENT进行流体分析,减
小排气阻力;碳纤维直排消音器既降低了噪音,又减少了高转速背压,同时提高输出功率;③双散热器左右对称布置,既平衡质量,又使迎风面积达
到最大;采用ECU控制风扇,根据水温自动开关;水路并联,增大流速,散热效果相当明显;④在台架试验数据的基础上确定油箱容积为5L,选择
7075铝制作油箱
车身&车架
身①传承了三代车完美的曲线,精巧的车身设计能使车手拥有更开阔的视野;②凸起的前盖,与柔和的腰线互补,可拆卸式前盖设计,不仅美观且拆卸方便,便于车架内
零部件的维修、更换、调校;③侧箱前部和车身结合,造型显得动感十足,使用ANSYS对翼进行分析和筛选,最终确定与赛车速度相
符合的低速翼型;④水滴状的扩散器,既符合空气动力学,又能满足ANSYS的仿真要求
架①由主车架4130钢管部分和副车架7075铝板部分组成的桁架式车架,使用三角形结构确保车架具有足够的强度和刚度,通过人
机工程合理设计钢管尺寸;②将发动机固定点、后悬架吊耳、差速器总成支撑点融合为一体,实现发动机刚体化,提高了车架的强度
和刚度,保证悬架和差速器的装配精度,便于发动机拆卸;③通过ANSYS对车架进行典型工况的静态、模态分析,确保其强度和扭转
刚度,同时避开发动机常用转速的振动频率,以防发生共振




车架




最大冲击载荷分析主车架转弯、制动复合工况分析副车架转弯、制动复合工况分析
Ⅰ挡、最大扭矩下受力分析
踏板最大受力分析
轮毂最大受力分析进气压力云图
车身流体分析方向盘支架最大应力分析复合工况下主销受力分析
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悬架硬点动载荷采集动态项目中整车分析曲线模态分析
前束角优化前悬架定位参数变化曲线人机工程
直线加速拟合曲线内外轮转角关系
ADAMS优化分析
MATLAB优化分析
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