2
分析结果显示，悬架硬点中心点的位移为
-3.256mm，左右悬架各施加+Z和—Z方向的力
4000N情况下计算可得E=1841牛米每度
3、悬架系统
FSAE赛车的悬架，普遍采用双横臂结构。本
车的悬架设计亦采用双横臂结构悬架
3.1设计要求
（1）、保证赛车具有良好的操纵稳定性和行
驶平顺性，其中操纵稳定性为首要考虑的问题
（2）、具有合适的衰减振动能力
（3）、在赛车制动或加速时保证车身具有较
小的俯仰角位移
（4）、能够可靠地传递车架与车轮之间所有
的力和力矩。零部件重量轻，并具有足够的强度
和刚度
（5）、在满足规则要求情况下，做到结构紧
凑，占用空间小，便于布置、维护和保养
3.2设计思路概述
在设计时参考了许多车辆设计书籍和资料，
同时在和国内外许多车子的设计参数进行比较
后，我们按照以下思路进行了设计：
（1）、选择轮辋和轮胎
（2）、确定轮距和轴距
（3）、根据比赛规则对悬架跳动的要求，设
计侧倾角刚度和偏频
（4）、确定侧倾中心高度
（5）、根据以上参数对悬架几何进行设计、
建模。并用Adams进行初步仿真，对悬架参数的
变化情况进行分析
（6）、布置减震器，并初步确定减振器参数
及减振器传递比等
（7）、建立完善的悬架Adams模型，进行仿
真、优化
（8）、对悬架结构细节进行设计以及进行强
度校核计算
3.3悬架结构和参数
1、由设计计算及仿真优化结果，最后确定悬
架平衡位置时的设计参数如下表：
设计参数前悬架后悬架
悬架偏频3.0Hz2.7Hz
侧倾刚度784.3N*m/deg
606.1N*m
/deg
侧倾中心高度25mm45mm
减震器弹簧刚度50N/mm55N/mm
减震器阻尼系数0.420.3
悬架传递比1.11.1
主销后倾角3°0°
主销内倾角6°0°
车轮外倾-1°-1°
车轮前束-1°-1°
2、悬架结构布置图
4、动力传动系统
永磁无刷直流电机参数：
额定功率20kW
最大功率40kW
额定电压312V
额定转矩80N·m
最大转矩180N·m
额定转速3000r/min
最高转速7200r/min
4.1动力性能：
（1）、最大加速度：a=8.6m/s2
（2）、0-75m加速时间为4.83s
4.2传动方案：
下面是电动赛车比较实用的两种方案：
（1）、电机纵置→90度换向减速机→一级
链传动→差速器→半轴；采用减速机，链传动，
结构复杂，占用空间较大，影响电池、电机的布置；（2）、电机橫置→两级链传动→差速器→半
轴；该方案节省空间，结构简单实用，质量较轻，
可降低整车质量，加工方便
比较以上两个方案，本设计采用方案2，
如下图4-1所示：
图4-1传动的布置
4.4传动系参数：
总传动比：i总=6
第一级链传动比：i1=2.4
第二级链传动比：i2=2.53
赛车设计最高车速：118km/h
5、动力蓄电池
5.1动力电池容量的设计
动力电池的选用不仅考虑动力性因素，而且
还要保证耐久赛的行驶里程，电池的容量必须能
够保证跑完耐久赛22KM的有要求，还应考虑环保
和安全方面的因素，电池类型选择磷酸铁锂电池
1.由续驶里程结合实际工况选择电池组：
动力指标和赛道分析：
赛道一圈1375m，一共要跑16圈，全程
S=22km。耐久赛时空气阻力按平均时速在50km/h
时的阻力，加上滚动阻力F阻=Mgf+CD*Av2/21.15
=112N阻力做的功：W1=F阻*S=0.68kwh，根据工
况的分析和实际的需要，全程以平均速度50km/h，
估算出跑完全程所用的时间t总=22/50=0.44h一
圈，有15个点需要突然加速的地方，大约35s，
16圈的总共的加速时间t1=16*35=0.16h消耗的
总能量：额定功率20kW，最高功率40KW的电机，
加速时，20kW足以提供动力，可以用更高的功率
加速，所用的加速时间也会缩短，效率ηT=0.85
W2=Pt1=3.2kwh，Q总=（W1+W2）/ηT=4.85kwh，因
为电池不能完全放完电，需要预留1/4的电量，
则电池电量Q=6.06kwh，根据控制器的电U=312v，
由于电池生产需要，电池的电量Q取6.24kwh
5.2电池的确定
（1）工作环境
赛车行驶时约25%的时间加速行驶，赛车不
加速时，正常情况下电机功率小于4KW，赛车加
速时功率为20KW足以提供动力。根据控制器的电
压U=312v，电池的电量为6.24kwh，则电池的容
量c=Q/U=20Ah，考虑电池的放电倍率问题，电池
容量取20Ah,分三组A、B、C箱，布置和尺寸如
下：
A、B箱各装32串电池组，C箱装35串电池组，
共99串，电池总容量316V20AH，即6.32KWh
型号F20-95155225P
标称电压3.2V
标称容量20Ah
恒流充电终止电压3.65±0.05V
标准放电电流20A
最大放电电流100A
脉冲放电8秒的电流200A
内阻≤3mΩ
单体尺寸（mm）厚*宽*高
=9.7*156*226.0
5.3电池管理系统
电池管理系统是电动赛车车的关键组成模
块，实时采集电动赛车蓄电池组中的每块电池电
池的端电压、温度、充放电电流以及电池组总电
压等，对每块电池进行监控
图5-1.电池管理系统结构图
6、转向系统6.1转向系设计目标：
转向系设计目标：（1）、赛车转弯行驶时，全
部车轮应绕瞬时转向中心旋转，防止轮胎滑移或
滑转，提高赛车行驶稳定性；（2）、赛车行驶时，
驾驶员在转动转向盘的条件下，转向轮具有合适
的回正能力并稳定行驶；（3)、赛车在行驶状态下，
转向轮不得产生自振，转向盘不产生摆动；（4)、
在赛车行驶中，转向传动机构和悬架构件共同工
作时，不能产生干涉，由于运动不协调使车轮产
生的摆动应最小；（5）、保证赛车具有较高的机动
性，具有迅速转弯行驶的能力
转向梯形的设计目标是：利用Adams优化横
拉杆的内外断开点坐标来调整梯形结构，达到阿
克曼几何关系，同时满足总布置的要求以及驾驶
的操纵稳定性。其理想的内外转角分别为：37.55
度，26.22度。本赛车采用与独立悬架相配合的中
间输入两端输出的断开式转向梯形，转向机采用
齿轮齿条式转向机。考虑到悬架的设计安装方式，
其转向梯形的布置形式为前轴前方前置梯形如图
6-1.
图
6-1转向结构图
7、制动系统
7.1制动方案分析及确定
制动系统设计采用更适用于赛车的盘式制
动，其与鼓式相比，在相同条件下具有结构简单，
尺寸和质量较小，散热性较好，制动效能稳定，
反应时间短等特点。经对比分析，采用双Ⅱ型回
路双独立主缸的简单人力液压制动系，为使得前
后轮获得所需的合理制动力分配比，发挥整车制
动系统的制动性能，我们设置了适合于两个独立
主缸使用的平衡杆机构，用以对制动力进行按需
分配
整车制动系统采用四轮四制动卡钳布置。经
计算确定，制动主缸直径18mm，前后轮均采用
缸径33mm的四活塞卡钳，制动盘均为直径220m，
同时，在踏板机构稳定性设计中采用铝型材精铣
出一体式的肋板，力争让制动系统成为赛车优异
性能和车手安全的可靠保证
8、车身设计
8.1理念体现与设计建模
车身汇众人之构想，融合后首先体现于手绘
图之上，紧扣规则、结合流线与仿生学设计思路
车身整体感强、线条流畅、极具张力，圆头车鼻
的仿生设计既有利于气流顺利通过车身又有利于
压心后移,并配备γ=10°多通道扩散器给予整车充
足下压力以提高赛车稳定性。独特固定车身快拆、
合理分块进而可以调整车身拆卸方式，以满足特
定的要求。白色的基调点缀鲜亮橘红、黄、白，
彰显年轻车队的活力与奔放。赛车接近角13.94°，
离去角10.66°，迎风面积为1.106m2
8.2模拟流场分析
通过对流动控制方程的数值求解达到对赛车
流场特性以及赛车气动性能研究的的目的，最终
将结果可视化，可以看到流场的各种细节，进而
分析流动的分离、表面压力分布、受力大小等
车队使用Fluent对赛车进行模拟流场分析：
整车与路面压力系数云图
8.3车身的制作与工艺
车身实物制作工艺采用分模块方法，整体玻
璃钢成型。模具依据车身截面线框图分块切型，
把块状高密度泡沫顺次粘合打磨后用原子灰进行
表面平整光滑处理，得出车身阳模，再在阳模上
反复喷涂三次脱模剂,待干后手糊环氧树脂和敷
玻璃纤维布并掩埋车身紧固件，并结合车身结构
分析优化的结论在应力集中处敷加玻纤剪成的条
状“龙骨”加强筋，之后在车身拐角处开洞避免
树脂集聚，待固化后脱模。最后再对成型玻璃钢
车身美化处理：刮原子灰、打磨、抛光、喷漆、
拉花。9、赛车三视图
主视图。