FASE方程式赛车传动设计报告
方程式赛车动力系统设计(本科毕业设计)
一、设计步骤设计背景：本文基于扬州大学力行车队的方程式赛车进行研究，阐述 FSAE赛车动力系统匹配现状与发展的相关问题。
通过对方程式赛车的电机参数、传动比、电池组容量进行匹配设计，借以寻找一种有效的动力系统优化思路。
在保证赛车动力系统运行水平的基础上，持续改进系统功能及其运行策略，最终进一步提高FSAE 赛车动力系统的运行能力，使得所设计以及制造的方程式赛车能够满足FSAE赛事比赛的要求。
主要内容如下：（1）参考对比国内高校方程式赛车电动汽车的整车布置方式，设计本文所要求设计的扬州大学电动方程式赛车的布置方式；（2）以本校电动赛车基本参数和设计目标为基础进行动力系统参数设计，对电机、传动装置及能源系统进行结构设计和总体性能计算；（3）使用CATIA软件进行系统建模，对电机、电池、控制器以及驱动桥的位置进行合理布置，做好动力系统的总布置图；（4）按照设计任务书中对赛车的动力性和经济性的要求，对赛车的动力系统进行参数匹配，最终确定整车动力系统组成部分的选型。
在Optimum Lap软件中建立赛道模型，通过软件分析方程式赛车的比赛工况；（5）基于CRUISE软件进行赛车的性能仿真，对影响赛车的经济性与动力性的几个因素进行分析，验证所设计的动力系统各部分参数的准确性；二、设计思路图1-3 整体设计技术路线三、设计内容赛车的设计是从赛车的总布置开始，涉及车架、车身、底盘、传动、转动、可靠性和稳定性测试等多方面内容[13]。
纯电动赛车与传统的燃油赛车相比，由于动力源的差异，所以纯电动赛车没有发动机和油箱，代之以动力电池系统以及电机驱动系统。
FSEC纯电动方程式赛车是本着对传统车辆的加速、制动和操纵性能进行创新设计，赛车的总布置是一个穿插赛车设计始末的过程，总布置的确定对赛车的性能有着重要的影响。
三、系统布置整个赛车的组成结构如图2-2所示，主要有驱动系统、能源系统、车架车身、底盘系统等基本结构要素。
图 2-2 整车部分系统布置四、控制系统由于FSAE赛车实质上就是一辆纯电动汽车，因此赛车的动力系统也与纯电动汽车相似，都是由电机和电机控制器组成。
毕业设计(论文)-大学生方程式赛车设计(传动及最终传动系统设计)(含全套CAD图纸)
大学生方程式赛车设计（传动及最终传动系统设计）摘要汽车传动系统的基本功用是将发动机输出的动力传递给驱动车轮，传动系统对整车的动力性和设计中一个重要的组成部分。
本文主要研究的是FSAE方程式赛车传动系统的燃油经济性有很大的影响，故传动系统参数的确定是汽车设计，基于我院LS Racing车队三年来的比赛经验和设计理念，对赛车的传动系统进行优化和改造。
本赛车选用的是铃木CBRR600四缸发动机，差速器是选用德雷克斯勒限滑差速器（Drexler），根据发动机的特性参数、档位比和差速器的工作原理，选择合适的链传动比，计算链条的参数，设计差速器固定支架，合理的布置整个传动系统。
针对传动系统各组成部件，采用ANSYS有限元分析软件对零部件进行强度校核，优化结构使其达到质量轻、强度高的目标。
关键字：FSAE，差速器选型，德雷克斯勒限滑差速器，传动系IFormula SAE of china (transmission and final drivesystem)ABSTRACTThe basic function of auto transmission system is transfer engine power to drive wheels .The transmission system has a great influence in dynamic performance .So the parameter of drive system is one of the important part in automobile design .The article mainly research is drive system design of FSAE racing car. The car drive system optimization and transformation is based on LS Racing team competition experience and design concept in the past three years .The racing car engine is choose SUZUKI GSX-R600 have four cylinder engine .The differential is choose Drexler limited slip differential. According to the characteristics of the engine parameters, gear ratio and differential working principle ,that choose the right chain transmission ratio, calculation chain parameters, design the differential fixed bracket, reasonable arrangement of the drive system. Aimed at the transmission system components, use the ANSYS finite element analysis to check intensity of the parts, that optimize structure enables it to achieve light weight, high strength goal.KEY WORD：FSAE, Differential selection, Drexler limited slip differential, the ANSYS finite element analysis目录第一章大赛背景及发展现状 (1)§1.1 赛事背景 (1)§1.2 国外情况 (2)§1.3 国内情况 (2)第二章绪论 (4)§2.1 传动系统的组成 (4)§2.2 传动系统的功能实现 (4)§2.3 FSAE大学生方程式赛车传动系统的特点 (5)§2.4 中国大学生方程式汽车大赛（FSC）传动规则和要求 (6)§2.5 本次传动系统设计任务 (6)第三章赛车动力总成的选择与布置 (7)§3.1 整车参数与主要结构 (7)§3.2 赛车动力性计算 (9)§3.2.1 主减速比确定 (9)§3.2.2 赛车驱动力的计算 (10)§3.3 赛车动力性的验证与优化 (11)§3.3.1 拟合外特性曲线图 (11)§3.3.2 驱动力-行驶阻力平衡图 (12)§3.3.3 发动机功率-行驶阻力功率平衡图 (13)§3.3.4加速度特性曲线 (13)§3.3.5 动力因数图 (14)§3.4 传动方式确定 (14)第四章动力总成与车架的连接及与驱动轮的传动设计 (18)§4.1 差速器固定 (18)§4.2 车轮法兰设计 (20)§4.3 大小链轮的设计 (21)§4.3.1 链轮齿数1Z、和传动2Z比i的计算与确定 (21)§4.3.2齿数的选取原则 (21)§4.3.3 传动比的确定 (21)§4.3.4 链轮的计算与选取 (22)§4.4 差速器的设计与选择 (26)§4.4.1 差速器原理 (26)§4.4.2 差速器的分类 (27)§4.4.3 方程式赛车的差速器结构选择 (31)§4.4.4 差速器选用说明 (32)§4.5 万向节的选择 (32)§4.5.1 万向节的工作原理 (33)§4.5.2 等速万向节的分类 (33)§4.6 此次设计选用的万向节类型 (36)参考文献 (38)结束语 (38)第一章大赛背景及发展现状随着我国汽车工业的崛起，赛车文化日益蓬勃发展，同时为号召十二五时期党中央提出的科技强国口号，在这样一个背景下，2010年首届中国大学生方程式汽车大赛在上海国际赛车场隆重举办。
FSAE方程式赛车链传动设计
FSAE方程式赛车链传动设计FSAE（Formula Society of Automotive Engineers）方程式赛车是一种学生赛车项目，旨在培养年轻工程师在设计、制造和管理的方面的技能。
赛车链传动是一个重要的设计元素，对车辆性能和可靠性有着直接的影响。
首先，选择适当的传动比是链传动设计的关键。
传动比是发动机转速和车轮转速之间的比率，是通过选择齿轮比来实现的。
传动比的选择要考虑赛车的设计速度、扭矩要求和最大转速，以确保发动机和车轮之间的适当转速匹配。
其次，选择合适的链条类型和尺寸也是很重要的。
链条的选择要考虑到传动的功率和扭矩要求，同时要考虑到链条的重量、寿命和可靠性。
一般来说，赛车链传动常使用轻量化的竞速链条，如520或428号链条，以满足性能要求。
链传动中的一个重要参数是张紧力。
适当的链条张紧力是确保传动稳定性和可靠性的关键。
链条张紧器可以通过张紧链条来改变齿轮之间的间隙，以确保正常的传动效果。
太紧的链条会增加传动的摩擦和损耗，太松的链条可能会导致链条脱落。
因此，根据链条的材料和尺寸，以及传动的扭矩要求，应选择适当的链条张紧器。
此外，在链传动设计中，还需要考虑链条的定位和保护。
链条的定位包括导向齿轮和链条导轨的设计，以确保链条正确安装并保持在正确的位置。
链条的保护可以通过使用链条护套或链条罩来防止外部物体的干扰或链条的脱落。
最后，链传动的维护也是设计中的一个重要方面。
定期的链条检查和润滑是确保链传动正常运行和延长链条寿命的关键。
检查链条的磨损程度和松紧情况，并及时进行调整和更换，可以确保传动的可靠性和性能。
综上所述，FSAE方程式赛车的链传动设计是一个复杂而关键的设计任务。
选择适当的传动比、链条类型和尺寸，以及正确的链条张紧器、定位和保护措施，能够确保链传动的可靠性和性能。
定期的维护和检查也是保持链传动运行良好的关键。
通过合理的设计和维护，赛车链传动能够在竞赛中发挥良好的性能。
FASE方程式赛车车架设计报告
目录引言 (2)1车架外形设计 (2)1．1车架设计和制作的整体思路 (2)1. 1. 1车架设计思路 (2)1. 1. 2车架制造思路 (2)1．2车架整体设计 (2)1．2．1车架形式选择 (2)1.2.2车架材料选择 (3)1．2．3车架用钢管规格选择 (4)1. 3车架各部分设计 (5)1. 3. 1底盘外形设计 (5)1．3．2前隔板设计 (6)1. 3. 3前环设计 (7)1. 3. 4前隔板支架 (9)1. 3. 5前环支架 (10)1. 3. 6主环与肩带安装管 (11)1. 3. 7主环支架 (12)1. 3. 8侧防撞结构设计 (14)1. 3. 9发动机安装区的设计 (15)1．3．10后悬架安装区设计 (16)1．3．11其他斜支撑管 (16)2 车架有限元模型的建立 (17)2.１车架实体模型的建立 (17)2．3载荷的分析与处理 (18)2．4车架工况分析 (18)2．4．1弯曲工况 (18)2．4．2扭转工况 (19)2．4．3前右轮悬空 (19)2．4．4右后轮悬空 (20)2．4．5制动工况 (20)2．4．6转弯工况 (21)2．5车架的模态分析 (22)3 结束语 (3)车架设计引言赛车的车架是支撑赛车其他部件，构成赛车主体的重要部件。
该报告就是叙述车架设计的整个过程的，其主要包含两大部分内容:车架外形设计、车架有限元分析。
车架外形设计从车架的形式选择、材料选择、管件规格选择和各部分详细设计等方面进行了叙述。
车架有限元分析主要运用ANSYS力学分析软件对车架模型进行了计算机模拟分析，主要利用有限元方法通过工程分析软件ANSYS对车架进行静态强度和模态分析，获得车架在不同工况下的变形量和强度载荷及不同阶数的固有频率和振型，检验车架的结构是否合理，并未其改进提供依据。
1车架外形设计1．1车架设计和制作的整体思路1. 1. 1车架设计思路如果把一辆赛车比作一个充满活力的运动员的话，车架就是他的骨骼。
FSEC电动方程式赛车动力系统设计
FSEC电动方程式赛车动力系统设计电动方程式赛车是一项高科技、高效能的竞技运动，其动力系统设计是赛车性能优化的关键因素之一、在FSEC车队的电动方程式赛车动力系统设计中，注重提高能量利用效率、最大化功率输出和减轻整车重量，以提升赛车在赛道上的性能表现。
动力系统的设计主要包括电动机、电池组和电控系统。
电池组是电动方程式赛车的能量存储设备，其设计目标是提供高能量密度和高功率输出，以满足赛车长时间高速驾驶的需求。
在FSEC车队的动力系统设计中，采用了最先进的锂离子电池技术，这种电池具有高能量密度、长寿命和快速充电能力。
为了最大限度地减少整车重量，车队还对电池进行了轻量化设计，采用高强度、轻量化的材料，并优化电池模块的布局和结构，以减少不必要的重量。
电控系统是电动方程式赛车动力系统的“大脑”，其设计目标是实现电动机和电池组之间的协调工作，并最大限度地提高系统的效能。
FSEC 车队的电控系统采用了先进的控制算法和高性能的硬件设备，以实现高速响应、高效能和稳定的控制。
电控系统还具有智能能量管理功能，能够根据赛车的需求和路况来自动调整能量分配，以实现最佳的能量利用效率。
除了电动机、电池组和电控系统，FSEC车队的电动方程式赛车动力系统还包括涡轮增压系统、换档系统和冷却系统等辅助设备。
涡轮增压系统可以提供额外的动力输出，以增加赛车的加速性能；换档系统能够实现快速、平稳的换档操作，以最大程度地减少换档时间和功率损耗；冷却系统可以有效地降低电动机和电池组的工作温度，以提高系统的效能和稳定性。
总之，FSEC车队的电动方程式赛车动力系统设计注重提高能量利用效率、最大化功率输出和减轻整车重量，以提升赛车在赛道上的性能表现。
通过精确的电机匹配和参数调整、先进的锂离子电池技术应用、高性能的电控系统设计和辅助设备的优化，FSEC车队的电动方程式赛车动力系统能够实现高效能、高可靠性和高竞争力。
FSAE方程式赛车传动系统的仿真设计与优化
； Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ； 优化设 计
Ｄｒ ｉ ｖ ｉ ｎ ｇ Ｓｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｏｐｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｆｏ ｒ ｍｕ ｌ ａ Ｓ ＡＥ Ｃａ ｒ
Ｂ ＡＩ Ｌ ａ ｎ， ＤＵ Ａ Ｎ Ｙ ｕ ｎ— ｌ ｏ ｎ ｇ ， Ｙ Ａ ＮＧ Ｘｉ ａ ｎ－ ｊ ｕ ｎ， Ｇ ＡＯ Ｊ ｉ ａ ｎ
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｒ ａ ｃ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｒ ａ ｄ ｉ ｒ ｖ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ；ｆ ｉ ｎ ａ ｌ ｄ ｉｖ ｒ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ；ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｉ ｆ ｘ ｅ ｄ ｉ ｎ ｓ ｔ ａ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ；ＡＮＳ ＹＳ ；
据后桥的安装方式 ， 利用 Ｃ Ａ Ｔ Ｉ Ａ对差速器 固定装 置三维建模 ， 使用 ａ ｎ ｓ ｙ ｓ 软件作为优 条件 。 关键词 ： 赛车传动 系统 ； 末级传动 比 ； 差速器悬挂装
中图分类号 ： Ｔ Ｂ ２ ４ 文献标志码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ９—３ １ ５ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） Ｏ ５— ０ ５ ０ ５— ０ ３
Ｆ Ｓ Ａ Ｅ方程式赛车传动系统的仿真设计与优化
白 兰， 段 云龙 ， 杨 宪军， 高 建
（ 大连 民族 学院 机 电信息工程学院， 辽宁 大连 １ １ ６ ６ ０ ５ ）
摘 要： 为了提高赛车 的加 速性 能 ， 利用理论公 式 、 赛道 特点 和赛手使 用情况 ， 设计 出合适 的传动 比。根
ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｒ ｖ ｅ ｒ ｓ ’ｕ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ．Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｒ ａ ｘ ｌ ｅ ｏ ｆ ｉ ｎ ｓ ｔ ａ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ． ｔ ｈ ｅ ３ Ｄ ｍｏ ｄ —
毕业设计（论文）开题报告-赛车传动系设计
２．研究方案：
开题报告
1.研究及解决的问题：
（1） 传动比与动力性计算；
（2） 链传动的计算；
（3） 各零件的设计、建模、应力分析；
（4） 工程图的绘制；
2.设计方案概述： （1）在动力性计算时，可以根据公式进行计算赛车的动力性参数，部分参数需要近
似计算，然后参考数据进行传动系的设计。当然最优的方法是采用台架实验等测出相关 参数，然后采用数据拟合软件，较为精确得到各参数的数值与变化情况。由于设备和知 识水平的限制，本文采用公式计算赛车的动力性。但是经过分析，数据具有有效的参考 价值。
FASE方程式赛车传动设计报告
FASE方程式赛车传动设计报告一、引言随着汽车工业的快速发展，赛车运动已成为世界范围内备受关注的体育项目之一、在赛车运动中，传动系统在提供动力的同时，还需要具备高效、可靠、稳定的特性。
本报告将着重介绍FASE方程式赛车的传动设计，并提供相应的参数和分析。
二、传动系统的设计原则传动系统的设计应符合以下原则：1.高效性：传动系统应能最大限度地将发动机的动力转化为车轮的动力；2.可靠性：传动系统应能够在各种条件下保持稳定的传动效果，避免故障和事故；3.轻量化：传动系统的组件应尽可能轻量化，以减少整体重量，提高车辆性能；4.调节性：传动系统应可根据赛道条件和车手需求，进行调节以获得最佳的动力输出。
三、传动系统的组成1.发动机：作为动力源，提供动力输出；2.离合器：用于在换挡时断开发动机与传动系统之间的连接；3.变速器：根据车速和转速要求，通过不同的齿轮组合来实现不同的传动比；4.差速器：用于平衡驱动轮的转速，确保车辆稳定行驶。
四、传动系统的参数和分析在传动系统设计中，以下参数将被考虑和分析：1.传动比：传动比是指发动机转速与车轮转速之比，可以通过调整变速器的齿轮组合来实现。
传动比的选择对车辆的加速性能和最高速度有重要影响；2.离合器的设计：离合器的设计应根据发动机的转矩和输出功率来确定，以保证离合器在各种工况下都能可靠地传递动力；3.变速器的设计：变速器应根据比赛要求和车辆性能来选取合适的齿轮组合，以实现理想的加速性能和最高速度；4.差速器的设计：差速器的设计应保证驱动轮有足够的抓地力，以确保车辆稳定行驶，并能够根据赛道上的曲线进行调节。
为了帮助提高FASE方程式赛车的传动系统性能，可以进行以下分析：1.动力学模拟：通过建立动力学模拟模型，可以模拟并分析传动系统在不同工况下的性能，从而优化传动比和齿轮组合；2.实测数据分析：通过车辆测试和数据采集，可以获取真实的传动系统运行数据，并进行分析和调整；3.比赛数据回顾：通过回顾之前的比赛数据，可以对传动系统的性能进行评估和改进，并制定更好的设计方案。
fsae方程式赛车传动系统的优化设计
Ft6
Vp=136.2 km/h
0
0
50
100
Fv/(km/h)
150
图 2 驱动力
驱动力-行驶阻力平衡图
通过计算 0—100 km/h 加速和 75 m 加速时间
3.18，继续校验传动比：通过绘制驱动力-行驶阻
考察动力性。由图 3、图 4 可知：0—100 km/h 加速
)Pe/kW
35
有优异表现的小型单人座休闲赛车，能够成功完
成全部或部分赛事环节的比赛[1]。
i1=3.18
i2=3.03
i3=2.84
30
25
20
15
本文主要是通过对赛车发动机动力输出数据
10
的分析，用 MATLAB 计算出最佳传动比。根据发
5
动机输出的动力计算链轮的受力情况，设计链轮
0
0
传动及差速器悬置系统，同时根据悬架轮毂中心
最后，确定主动链轮齿数为 11、从动链轮齿数
为 35，
传动比为 3.18。
*江苏大学第 18 批大学生科研课题立项项目(18A348)
作者简介：
余洁（1998—），
男，
本科生，
从事动力传动系统设计以及 CAE 静力学分析研究。
3.2
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
初级减速器比为 2.111，主减速比为 3.18，1 挡
图1
和驱动轮轮距设计合适的传动半轴，再利用 AN⁃
SYS 对零件进行有限元分析和强度校核，使得传
3000
FSAE方程式赛车链传动设计
链传动比 i 一般≤7，在低速和外廓尺寸不受限制的地方允许到 10。如传动比过大，则 链包在小链轮上的包角过小，啮合的齿数太少，这将加速轮齿的磨损，容易出现跳齿，破坏
主动链轮齿数系数的选取结果见表图1排数系数km齿数z11752533故取齿数系数10因为p初定型号525节距p15875mm的单排链33链轮分度圆直径的计算由公式76mm829mm根据大链轮的齿数链轮34初选中心距a0小传动结构紧凑但a太小链条总长太短单位时间里每一链节参与啮合次数过多加剧链的磨损和疲劳
2 FSAE 方程式赛车传动系的功用
传动系统的首要任务是与发动机协同工作，以保证汽车能在不同使用条件下正常行驶， 并具有良好的动力性和燃油经济性。为此，传动系统应具有如下的功能：○1 实现汽车减速增
作者简介：朱建勇（1988-），男，本科在读；研究方向：汽车运用 陈冬峰（1987-），男，本科在读；研究方向：汽车载运 李顺华（1987-），男，本科在读；研究方向：汽车维修
E-mail: zhujianyongsd@
扭； ○2 实现汽车变速；○3 实现汽车倒车；○4 必要时中断传动系统的动力传递；○5 应使车轮 具有差速功能。
3 滚子链传动的设计计算
已知 传动用途：中高速车辆驱动；工作情况：中等冲击，高速中载；原动机种类；高
转速单缸内燃机；链轮转速 n1=4500r/min，结构尺寸要求等。
若传动速度高，传递的功率大；或传动中心距小，传动比大，取小节距的多排链。若传 动中心距大而传动比小，取大节距的单排链。主动链轮齿数系数的选取结果见表图 1 链排数 的选取见表 2。
FASE方程式赛车车架设计报告
FASE方程式赛车车架设计报告摘要：本报告基于FASE（Formula Alchemist Speed Engineering）方程式赛车车架设计，对车架结构、材料选择和制造工艺进行了详细探讨。
该设计旨在提高赛车的性能和安全性，并满足赛车比赛规则的要求。
经过分析和测试，本设计成功改进了车架结构，优化了材料选择，并改进了制造工艺。
最终的车架具有良好的刚度、轻量化和耐久性。
1.引言FASE方程式赛车车架设计的关键目标是提高赛车的性能和安全性。
赛车车架是车辆的重要组成部分，它承担着支撑车身、吸收冲击、提供瞄准器和悬挂等功能。
一个优秀的车架设计应该具备良好的刚度、轻量化、耐久性和灵活性。
2.参数规定根据FASE方程式赛车比赛规则，车架设计必须符合一系列参数规定，如最大长度、宽度、高度和重量等。
本设计严格按照这些规定进行设计，并在此基础上进行了优化。
3.车架结构设计车架结构的设计对整个赛车的性能有着重要影响。
本设计采用了单壳式车架结构，由前护舱、驾驶舱、后部结构和底盘组成。
此结构可以提供良好的车身刚度和耐撞击性能，同时减少了重量和气动阻力。
4.材料选择材料的选择在车架设计中至关重要，它直接影响车架的刚度、重量和安全性。
为了满足轻量化和刚度的要求，本设计选择了高强度铝合金作为主要材料。
这种材料具有较高的强度和良好的疲劳性能，在保证车身结构强度的前提下可以减少重量。
5.制造工艺制造工艺是确保车架质量和性能的关键环节。
本设计使用了先进的焊接工艺，采用机器焊接以提高精度和一致性。
此外，对于关键焊接部位，采用了复合焊接工艺来提高强度和耐久性。
6.结果与讨论经过测试和仿真分析，本设计所得到的车架在各项性能指标上均达到了预期目标。
其刚度足够高，能够满足高速赛车的要求；重量轻，有利于提高赛车的加速性能和操控性；同时，车架的耐久性也得到了提高。
7.结论本报告提供了基于FASE方程式赛车的车架设计方案。
通过对车架结构、材料选择和制造工艺的优化，得到了满足比赛规则并具有良好性能的车架。
车辆毕业设计fsae方程式赛车车架设计(全套cad图纸)
黑龙江工程学院本科生毕业设计
ABSTRACT
Formula SAE 1980 competition held in the first race in the United States, now is the student members of the Society of Automotive Engineers held an international event, whose purpose and designed using the Zheliang and manufactured race cars. For the purposes of this competition is to allow students to wear barrier for amateur drivers speed development and fabrication of a prototype vehicle, the original driving should have had the capacity to small batch product ion and prototype cars cost less than 25,000 dollars. The main competition includes three basic elements, namely: engineering design, cost control and static evaluation, a separate dynamic performance testing, durability testing high-performance Formula SAE competiti ons are usually the main participants from universities a convoy of students. Now in the United States, Europe and Australia will host an annual Formula SAE competition. In order to promote the national auto industry development, China started in 2010 to organize the event. This design is therefore to start, this design is mainly starting from the structure of the frame in order to allow the frame to match the car's stiffness and strength with the design and analysis, the design of the vehicle made a layout, determine the center of gravity position. And then design their own out of the use of three different frame structures Proe model, then three trailers into ansys structural analysis software for static and time frame roll static analysis, by comparing the optimized results will optimize the modal analysis of the frame. Since the frame is a simple fact to see is more complicated, not only through the analysis ansys software to meet design requirements, and shorten the design cycle. The optimal design by the Chinese FSAE car frame is designed to be more perfect, while a lot of data by race for the nation through the automotive industry can provide many important data, and further make the national car more secure and practical.
FSAE赛车传动系的设计与分析
【 Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ］ Ｆ Ｓ Ａ Ｅ ｃ ａ ｒ ； Ｄ ｉ ｒ ｖ ｅ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ； Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ； Ｄ ｙ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ
０ 引言
汽车传动系统是位于发动机和驱动车轮之 间的动 力传动装置 ， 其 作用是将发动机发出的动力传给驱动车轮 传动系统的首要任务是与 发动机协 同工作 ． 以保证汽车在各种行驶条件下正 常行驶 所必需 的驱 动力与车速 ． 并使汽车具有 良好的动力性和燃油经济性【 ｌ ＿ 。为此 ， 任何 形式的传动系统都必须具有 ： 实现减速增扭 ； 实现汽车变 速 ； 实现汽车 倒车 ： 必要 时中断传动 系统 的动力传递 ； 应使两侧驱 动车轮具有 差速 作用 ． 差速器使左右两驱动轮可 以以不 同的角速度旋转。 此外 ， 由于发动机 、 离合器和变速器固定在车架上 ， 而驱动桥和驱 动轮一般是通过弹性悬架与车架联系的 ．因此在汽车行驶过 程中 ， 变 速器与驱动轮之间有相对运动 在此情下 ． 两者之 间不能 用简单的整 体传动轴传动 ． 应采用 由万向节和传动轴组成的万向传动装置口 。 汽车 图 １ 主 减 速 器 传动系统的组成及其在汽车上的布置形式 ． 取决于发 动机 的形式和性 ． ３ ． １ 计算 的相关参数 能、 汽车总体结 构形式 、 汽 车行驶系统及 传动系统本 身的结构形 式等 １ 表 １ 发 动机参数 许多因素 赛车一般采用发动机 中置后轮驱动 的 Ｍ Ｒ方案 。 ＭＲ方案是 将发动机置于驾驶室后面的汽车中部 ． 后轮驱动 该方案 布置有利于 最大功率 实现前 、 后轴的轴荷分配。ＭＲ方案中发动机发出的动力经过离合器 、 ５ Ｏ ． ２ ｋ Ｗ／ １ ４ ０ Ｏ ０ ｒ ， ｍｉ ｎ 变速器 、 由万向节和传 动轴组成的万向传动装置 以及安装在 驱动桥的 主减速器 、 差速器和半轴 ， 最后传到 驱 动车轮 。 表２ Ｙ Ｚ Ｆ －Ｒ ６ 外特性实验参数
FSAE设计报告
江苏大学“江大之星”赛车设计报告一（介绍部分）目前车队已完成车架的焊接，减震器减震弹簧正在采购中，转向器已采购完毕，制动器基本到位，传动方案已确定也正在联系某些部件的厂家和制造某些部件。
车的外形已经设计完毕，外壳的旨在也在紧锣密鼓的进行。
预计六月份之前能完成整车的装配。
已完成焊接车架的实物图二设计原理1、车架尺寸对国外车架和湖南大学车架的借鉴，车架的长，宽，高，轴距，轮距，车轮初步定了。
长 2430mm （国外）宽前宽450mm 后宽450mm （国外）轴距 1650mm （湖南大学）轮距前轮 1250mm 后轮1250mm车轮前后轮一样钢圈直径 13英寸=轮宽 7英寸=车轮外径英寸= （比赛委会）主要依据比赛规则，和悬架，转向，制动，来定车架的主体形状和尺寸。
2、人机工程学实验用计算机人机工学软件所得到的数据图（缺）还有通过真实人体试验（孔帅的照片）得出结论：我们前环后环高度符合要求，车架满足规则要求。
3车架设计图使用CATIA软件，画出三维实体结构，期间修改讨论多次。
并根据此三维图，用木材和钢丝作出了1：1模型，对车架又重新改进，对参数进行精确化，得到最终图形。
3.车架材料参考国外和湖南大学车架材料，以及国内标准圆管钢材，选择 20# 25mm*和25mm*2mm 的结构钢。
不考虑替代材料和大小不一的钢管。
悬架悬架设计报告设计步骤：1、确定采用不等长双横臂独立悬架2、初定侧倾中心和车轮参数，计算横臂长度和倾角3、对悬臂进行受力分析，设计弹簧受力4、选取前后悬架偏频，设计弹簧和减震器5、用ADAMS建模仿真分析优化设计参数12、减震器参数场条件，不利于我们选购减震器和弹簧。
制动（缺）转向采购卡丁车转向器（尺寸型号缺）发动机组委会提供：春风500cc 尺寸（缺）传动初期在组队初期，我们主要讨论传动方式。
由于第一次参加没有经验，只能查阅资料和参照其他国内外现有的资料，以及对比链传动和轴传动的优缺点，如链传动成本低，有吸震效果，重量轻，有利于整车的轻量化和燃油经济性，但链条和链轮摩擦容易使链条松弛，节距增大，需张紧装置，且噪声高；轴传动特点是传动精确效率高，但成本高，精度要求高，重量大，且需要密封润滑等。
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传动部分
1 发动机
1.1 发动机的选择：
根据大赛规则，驱动赛车的发动机必须采用四冲程、排量610CC一下的活塞式发
1.2 发动机的固定
采用六点固定，具体固定情况如下图：
2 传动系基本参数的确定：
2.1变速箱的基本参数：
2.2
根据功率平衡方程：
确定赛车的最高车速。
式中：P e——发动机有效输出功率
G——重力
η
——传动效率
T
ƒ——滚动阻尼系数
u
a
——最高车速
i——坡度
C
D
——风阻系数
A——迎风面积
δ——旋转质量换算
m——质量
根据最高车速的定义得：i=0,du/dt=0
其中:加装限流阀后P e=51.45KW；G=2940N；ηT=0.85；C D=0.25；A=0.746m2；
滚动阻尼系数由经验公式：f=f0+f1v
100+f4(v
100
)4可算出
查表后取：f0=0.01；f1=0.00027；f4=0.0012；
由此求得：u a=118km/h。
2.3确定传动比
根据公式：
u a=0.377rn
i g i o i c
式中：u a=118km/h；r=0.2667m；n=9000rpm；i g=1.272；i c=1.822；求得：i o=3.3
2.4 链条的选择
2.5大链轮的计算
因为小链轮齿数Z1=15且ic=Z2
Z1
所以:
大链轮齿数：Z
2
=49
分度圆直径：d=
p
sin(180°/z)
=12.7
sin180°49
⁄
=198.22mm
齿顶圆直径：d a=p(0.54+cot180°
z
) =204.67mm 齿根圆直径：d f=d−d1=190.30mm
2.6 链速的确定
由公式v=
znp 60×1000
得 v=14.37m/s
2.7链轮中心距的确定
根据所建传动部分的模型有，中心距a0=236；
所以链条节数：
＝70.74
圆整后取Lp＝72
然后由下式可求得实际中心距为：
＝244.34mm
3差速器部分：
3.1差速器的选择
由于普通差速器的转矩是按1:1在左右半轴间分配的，所以普通差速器有一种弊端，那就是由于一侧车轮悬空而导致空转，一旦发生类似的情况，差速器将动力源源不断的传给没有阻力的空转车轮，车辆不但不能向前运动，大量的动力也会流失。
而LSD则可以实现转矩按一定比例分配，在工作时使左右车轮一同运转，且将左右车轮的转速差控制在一定范围之内，以保证车辆正常的行驶。
在高速过弯时，赛车质心高于摩擦力作用点---地面，因此在离心力和转矩的作用下迫使车辆内侧车轮负荷向外侧转移使得内侧车轮的附着力下降，这时内侧轮胎会出现打滑甚至离开地面空转的情况，此时LSD会限制内侧车轮的打滑或空转，并将动力转移到外侧车轮，因此采用限滑差速器可以提高塞车的过弯速度。
在四大动态测试----直线加速、8字绕圈、高速避和障耐久赛中除直线加速外均含有大量的弯道，因而采用LSD对提高塞车的整体成绩有很大的帮助。
而且装有LSD的赛车，在过弯过程中的那种操控特性与普通赛车完全不同，车手可以将油门踩深些，这时候除了提升了过弯的速度外，也可以使车手不用担心车辆因为进出弯速度太快而造成的危险，车手也不用费很大力气和精力去控制赛车的平稳，防止了车手的体力和精力的过度消耗以至于影响赛车的驾驶，这也从另一方面来提高了赛车的成绩。
因此装载了LSD的赛车在过弯速度和可操纵性方面都比普通的差速器要好。
综合考虑上述原因和经费、加工等因素，最后我们选择了一款改装自轴传动沙滩车的滑块凸轮式限滑差速器。
实物如下图：
3.2差速器的加工
差速器直接固定在发动机上，固定方案如下图：
考虑到后驱动桥的整体布置和固定需要对差速器的密封端盖以及输出轴进行一些改进。
首先将差速器密封端盖改为如下图：
链盘则加工为如下图所示形状：
二者通过花键相连接。
在端盖一侧安装一卡簧来限制链盘的轴向移动。
4半轴的设计计算
4.1半轴的计算载荷的确定
全浮式半轴只承受转矩，其计算转矩：T=X2L∙r r=X2R∙r r
其中X2L =X2R =m’G2φ/2
式中：φ——轮胎与地面的附着系数，取1.4
m’——减速或加速时的质量转移系数，可取1.2～1.4此处取1.3
G2——汽车后轴载荷，为2800
所以：X2L =X2R=1.3×1400×1.4/2 =1274N
若按发动机最大转矩计算，即
X2L=X2R=ξT e max iη/r r
式中：ξ——差速器的转矩分配系数，这里取0.6
η——传动效率，为0.85
T e max——发动机最大输出转矩，限流后为60N·m
i——传动系最低档传动比，为2.833
r r——轮胎滚动半径，为0.2667m
代入后解得：
X2L=X2R=604.9N
所以：T=99.8N·m
4.2 半轴的直径可根据下式初选：
由此可求得：d =(9.51～12.9)mm
查表可得其需用切应力：[τ]=490MPa
考虑球笼的配套购买，最终选择：d =23mm
4.3 半轴强度计算
MPa
扭转应力：τ=16T
πd
式中：T——半轴的计算转矩，取99.8 N·m
d——半轴杆部的直径
由上式可求得：τ=47.8MPa＜[τ]=490MPa
故，强度满足要求。
5.传动系统防护及保护装置
大赛规则8.13.1要求：曝露在外的高速旋转部件都必须安装防护罩以防失效。
8.13.3 传动链的防护罩必须使用厚度至少为2.66mm（0.105英寸）的钢板制成，其宽度至少为链条宽度的三倍。
8.13.5 安装用紧固件——防护罩必须使用至少8.8级M6螺栓安装。
8.13.6安全罩必须在任何情况下在横向上与链或带保持平行。
结合以上要求，我们防护罩采用2.8mm厚的钢板制作，采用8.8级M6螺栓固定。
其宽度为68mm.。