文本描述
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发动机
GR03-C沿用了本田CBR600RR(05)发动机,
相比较于GR02-C在很多方面有重大改进,比如3D
打印进气系统,电控热管理系统,干式油底壳润滑
系统等。整体布局更为紧凑, 总质量也较GR02-C
轻了10%
进排气系统
进气系统在GR02-C的基础上进行了一系列改
进,尽可能减小进气湍流,提高进气量。利用软件
分析内流场,优化喇叭口型线,使各缸进气流量差
在1%以下,稳压腔容积为3.0L,改善了发动机响
应速度,进气歧管长度185mm,使谐振作用提高
8000转左右的进气量。采用28mm直径无轴式节气
门体,减小进气阻力的同时提高了油门响应速度
整个进气系统采用3D打印技术成型,以实现轻量
化
图3 进气腔体
排气系统采用4-2-1结构,有利于发动机低转
速扭矩输出。歧管有效长度为400mm,最大限度降
低各缸排气干扰。歧管焊接时处理内壁,以减小排
气阻力,使用前置直排钛合金消音器,以减轻质量,
也利于整车前后质量分配
冷却系统
冷却系统沿用了GR02-C表现良好的横流式双
通道散热器,有助于降低散热器高度,延长水流散
热时间,达到更好的散热效果。GR03-C采用了基于
电子水泵的电控热管理系统,以电子水泵取代了传
统的节温器,机械水泵和小循环水路,完全避免了
驱动机械水泵的机械损失,提高了散热强度,简化
了冷却系统的结构
燃油供给系统
燃油供给系统采用与GR02-C不同的内置式燃
油泵设计,实现了供油系统的轻量化,使结构更加
紧凑,同时加入了横置式挡油板,通过仿真分析验
证吸油情况,防止在转弯时吸不到油的情况产生
润滑系统
为了提高润滑系统的润滑效果以及可靠性,
GR03-C采用了自主设计的基于专业赛车润滑系统的
干式油底壳润滑系统。干式油底壳的采用不仅保证
了赛车在转向、急加减速等极限工况下吸油的稳定
性,并使赛车发动机的质心高度相对于原车降低了
100mm
离合换挡机构
摒弃原来的气动换挡机构,采用减速电机通过
连杆机构驱动发动机换挡杆,此系统比气动换挡轻
1.5kg,无需频繁给储气瓶打气,直接使用12V电源,
更加方便。换挡响应更加直接,搭配换挡断火的程
序控制,可以实现0.1s内完成换挡。离合方案依旧
采用车手右侧的手拉式离合,改进了离合操控力,
使得操作更轻便
电控
采用 Motec M84独立ECU控制,以节气门开
度为主负载控制喷油量和点火提前角,油门响应快
使用双氧传感器对两组气缸的喷油进行标定,提高
各缸工作均匀性。采用牵引力控制系统,防止赛车
打滑,提升驾驶的操控性
传动
GR03-C传动系统采用FSAE比赛中普遍的链传
动形式。综合考虑动力性及后桥布置,选用13齿小
链轮和40齿大链轮的搭配,减速比3.077,链轮中
心距225mm,采用的链条型号为ISO525。利用
ANSYS对链轮结构进行优化,质量较去年降低50%
以上
选用Drexler ANSICHT V3型差速器,优化差速
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器支撑架以及内外球笼结构,采用铝壳镶嵌钢套结
构,保证足够接触强度的同时也实现了赛车的减重
图4 传动系统装配图
悬架
GR03-C悬架的设计秉持轻量化,操控稳定性的
原则。通过采用较去年更小尺寸的轮胎以及应用碳
纤维管作为控制臂材料,并利用零部件的结构优化
来减小簧下质量进一步达到轻量化。用Adams/car
对悬架K&C特性的优化以及通过悬架刚度与避震
阻尼的匹配进一步提高操控稳定性和极限性能
图5 悬架系统装配图
轮边结构
首次采用10寸Keizer轮辋,18寸Hoosier轮
胎,有利于减轻整个轮边总成的质量。立柱设计将
主销定位角考虑在内,便于后期的安装定位,并用
Altair Hyperworks软件进行拓扑优化,在保证极限
强度的基础上,尽可能实现了等强度设计。轮毂采
用反串螺栓直接安装,进一步降低了连接件的质量
图6 轮边系统爆炸图
悬架类型及整体布置
悬架采用不等长双A臂悬架形式,更好地控制
轮胎的运动轨迹,使轮胎在各种工况及路面情况下
时刻保持与地面的接触状态。前后均采用拉杆和避
震器下置的形式进一步降低整车重心
悬架K&C特性的选择及优化
通过adams/insight对悬架硬点的优化使轮胎倾
角束角、主销拖距以及磨胎半径等悬架K参数在轮
胎各种运动形式下在极小范围内变化。C参数方面
针对赛道特性提高了悬架刚度,进一步减小在弯道
中的侧倾情况。加装了前防侧倾杆,通过调节防侧
倾杆刚度控制载荷转移在前后轴的配比情况进一步
改变赛车转向特性以适应不同车手驾驶风格。采用
可调式ohlions避震器,通过调节阻尼控制载荷转移
的速率提高赛车瞬态响应的同时让车手在弯道中更
好地控制车身姿态
A臂材料选择
A臂采用碳纤维管,较去年进一步减小了重量
通过对照性拉伸试验选择了最佳化的铝接头长度和
胶层厚度保证最佳化的拉伸强度,拉伸的极限拉力
基本保持在12KN,完全满足悬架的使用要求
转向
转向几何及转向机
转向系统采用齿轮齿条式中央前置转向,最大
转向角度为30°,最小转向半径为2.8m,方向盘全
部转角为 240°,转梯形通过ADAMS软件分析和
优化设计后,结合往年驾驶经验,在满足最小转向
半径的基础上优化了阿克曼率,阿克曼率最终选择
比例为60%
为了更好得满足设计要求,GR03-C采用自主设
计和制造的转向器,为减小了间隙和空程,采用滚
珠压紧调整机构,并在齿条两端配备直线轴承以减
小摩擦。同时在保证强度的基础上采用铝制齿条以
最大限度减轻整个系统质量
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图7 转向器
方向盘
集成仪表式方向盘,手柄握持处采用3D打印,
边缘厚度增加至30mm,贴合手型。采用碳纤维作
为基板,前端为自制赛车仪表系统,后部为换挡拨
片以及快拆器。方向盘可以显示档位,发动机转速,
水温等,通过点动按钮和选择旋钮实现不同的功能
自行设计电路板,通过CAN通信模块从ECU中读
取发动机的相关信息,进行处理并显示
图8 方向盘爆炸图
制动
制动部件
采用四轮液压定钳浮盘式制动,由制动踏板带
动两个主缸,分别控制前、后轮分泵。通过平衡杆
实现前后制动力的分配和调节。制动系统中,前轮
卡钳四活塞,后轮卡钳双活塞,直径均为25mm
主缸为Tilton公司的77-625系列,缸径15.88mm
前后制动盘分别为直径200mm和189mm,厚度为
5mm的浮动盘
踏板总成
踏板系统配合Tilton77-625立式主缸而设计,
充分利用前部空间。具备踏板位置调节功能,插销
的调节方式方便快捷,可调范围为80mm,满足不
同身高车手的需求。踏板设计经过ANSYS分析优
化,油门踏板质量108g,制动踏板质量258g
图9 踏板总成模型
车身与空气动力学套件
车身造型
继承GR02-C简洁大方、整体线条趋势流畅以及
部分细节特点,保证车身造型的传承。新增侧箱鲨
鱼鳃散热开口,与水箱成90°角保证散热。设置前
环盖板和侧箱导流板,前者将气流导向尾翼,后者
将气流到向轮胎上部,减小气流与车手以及车轮的
正面碰撞以降低阻力。车身涂装根据车队VI手册辅
助图形进行设计,形象统一整洁识别度高
空气动力
在去年扩散器的基础上增加了鼻翼、双襟翼尾
翼,构成了整套空气动力学套件。套件全部由碳纤
维制成,前后襟翼攻角可调,通过改变升阻比来满
足不同赛事的需求,扩散器前部导流板能够更好的
引导气流进入拉法尔管。通过CFD软件对整车进行
空气动力学仿真分析,并对翼型攻角、前后负升力
分配进行了优化,最终整套空气动力学套件在
115Kph时,提供负升力力820N,阻力260N。空气
动力套件提升了整车的空气动力学性能,使赛车能
够产生较大的抓地力,以提高过弯速度
电气
GR03-C整车电路中包括总电源开关、急停开
关、超行程开关、制动灯电路、仪表以及各种传感
器。自行设计的制动灯,小巧美观,具有爆闪功能,
闪烁频率10Hz。电路连接保证可靠,线束设计简洁
有逻辑,复杂线束用贴标跟踪,使线束便于识别
所有接头采用防水接头,保证电路稳定。为了便于
管理,制作了电路控制盒,安装大部分的电路
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图10 GR03-C车身效果图
图11 整车CFD分析流线图 图13 方向盘电路板 图12 进气流体分析
图13 刹车灯 图14 油底壳 图15 IAD试验。