FSAE电动赛车整车布置及性能分析

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FSAE电动赛车整车布置及性能分析任务书

4.完成电动赛车的整车布置及性能分析。
任务书
3．对毕业设计成果的要求：
1.毕业设计说明书
2.图纸
3.外文翻译
4．毕业设计工作进度计划：
起迄日期
工作内容
2017年
2月13日～3月3日
3月4日～4月10日
4月11日～5月10日
5月11日～5月19日
完成毕业设计的选题工作，根据论文要求收集相关文献资料，完成开题报告。
收集资料，按照要求完成设计。
论文撰写及修整
论文答辩
学生所在系审查意见：
系主任：
年月日
宽(mm) 1250前后轴荷分配55：45
高(mm) 1350最小离地间隙（mm）50
2.根据以上赛车的条件和设计资料，设计电动赛车一辆，需要满足大学生方程式汽车大赛赛事相关规则以及赛车制造标准要求
3.完成一套完整的设计计算说明书。说明书应包括：赛车的结构布置、车架、悬架、传动和制动系统等的设计与计算。
4.完成设计图纸1张：电动赛车的学校要求完成毕业设计文件
设计完成后，应提交设计结果并撰写设计论文，论文应体现设计思想、设计过程等。
具体应包括：
1.确定主要赛车系统，完成设计图纸1张
2.编制设计说明书和计算书；
3.对主要的赛车系统和零部件进行设计；
任务书
1．毕业设计的任务和要求：
采用面向对象的部件建模方法，建立可涵盖普通汽车及新能源汽车动力传动部件模型库，并进行驾驶员在环的动力性和制动性能计算。
2．毕业设计的具体工作内容：
1.轴距(mm) 1580前轮距(mm) 1230
后轮距(mm) 1200重力（N）3136
长(mm) 2800车重（KG含车手）320

FSAE赛车悬架的优化设计及分析

2、阻尼：阻尼的大小直接影响赛车的反弹速度和行驶平顺性。阻尼过大，赛车反弹过快，会影响赛车的操控性和稳定性；阻尼过小，则会导致赛车行驶平顺性降低。
3、几何形状：悬架的几何形状决定了赛车在不同行驶状态下的性能表现。例如，多连杆悬架可以提供更好的操控性和稳定性，但需要更高的技术要求和更复杂的结构设计。
二、大学生方程式赛车悬架的设计
1、确定悬架类型：大学生方程式赛车通常采用麦弗逊式独立悬架，这种悬架具有结构简单、重量轻、占用空间小等优点。
2、选择合适的材料：考虑到赛车的轻量化和刚度需求，通常会选择高强度铝合金作为悬架的主要材料。
3、确定弹簧刚度和阻尼：弹簧刚度需要根据赛车重量和赛道特性进行选择，而阻尼则需根据驾驶风格和赛道条件进行调整。
1、按照设计图纸进行前期准备
在制造阶段，首先要按照设计图纸进行前期准备，包括加工制造、组装等。要确保各个零部件的尺寸和性能符合设计要求，同时要对材料和加工工艺进行严格把关，确保赛车制造的质量。Biblioteka 2、安装动力装置和其他附件
在制造过程中，要安装发动机、变速器等动力装置，并连接相关管路和附件。在这个过程中，要保证各个零部件之间的连接牢固可靠，同时要确保管路和线路的布置合理，不会影响赛车的性能和安全性。
二、FSAE赛车悬架设计
FSAE赛车的悬架设计需要充分考虑赛车性能的要求和实际行驶情况。一般来说，FSAE赛车的悬架设计需要考虑以下几个方面：
1、刚度：悬架的刚度是决定赛车操控性和舒适性的关键因素。刚度过高会导致赛车过于僵硬，操控性虽然好，但舒适性会降低；刚度过低则会导致赛车过于软弱，操控性降低，同时也会影响赛车的稳定性。
2、性能测试与评估：在完成悬架设计后，需要进行实际的性能测试和评估。这包括在实验室进行振动测试、刚度测试等，以及在赛道上进行实际的驾驶测试。根据测试结果对设计进行相应的调整和优化。

FSAE赛车悬架系统设计

sR RR
三.弹性元件和减振器的选择与计算

弹性元件：而其配套的弹簧可供选用的分别有：300LBS/in、350LBS/in、 400LBS/in、450LBS/in刚度。经过计算，我们选择前弹簧刚度为350LBS/in。减振器：经过计算与分析，最终确定本辆赛车选用直径D=20mm的充气式减振器，这种减振器的优点是在不利于车辆连续行驶的路面上行驶时，能够体现出更加优良的阻尼力，是有着十分出色的工作的持续性和高速特性。
单片吊耳
整体式吊耳
减震器吊耳
摇臂吊耳
四.车轮定位参数的确定和优化
1. 车轮外倾角由于赛车经常需要快速转弯，希望能够最好的发挥轮胎性能，使其在转弯的过程中，最大的提供侧向力，所以赛车设计常把它设置为负角度，从而最大程度利用轮胎的附着能力，并且希望随轮跳变化尽量小。在常见的车轮跳动范围内，其变化量一般控制在1°以内。
e1 ——前悬架纵倾中心到地面的高度(mm)；

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
抗驱动后仰角抗驱动后仰角可减小后轮驱动汽车车尾的下沉量或前轮驱动汽车车头的抬高量。与抗制动前俯角不同的是，只有当汽车为单桥驱动时，该性能才起作用。对于独立悬架而言，当纵倾中心位置高于驱动桥车轮中心时，这一性能方可实现。考虑到车架的加工问题，若上下横臂轴轴线不平行，车架加工难度会非常大，所以本次设计将上下横臂轴轴线设计成都和地面平行，即纵倾中心在无限远处。
推杆使不等长双横臂独立悬架

FSAE 赛事规则要求轮辋最小直径为203.2,mm, （8 英寸），轮辋空间的大小直接影响着立柱的设计，而立柱的大小有决定着上下横臂的距离，如图，为CATIA中建立的8英寸的轮辋模型。

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。

FSAE赛车转向系统设计及性能分析任务书及开题报告资料

附件一毕业设计任务书设计（论文）题目FSAE赛车转向系统设计及性能分析学院名称汽车与交通工程学院专业（班级）车辆工程姓名（学号）胡嗣林指导教师张代胜系（教研室）负责人卢剑伟一、毕业设计（论文）的主要内容及要求（任务及背景、工具环境、成果形式、着重培养的能力）背景：中国汽车工业已处于大国地位，但还不是强国。

从制造业大国迈向产业强国已成为中国汽车人的首要目标，而人才的培养是实现产业强国目标的基础保障之一。

中国大学生方程式汽车大赛（以下简称"FSAE"）是中国汽车工程学会及其合作会员单位，在学习和总结美、日、德等国家相关经验的基础上，结合中国国情，精心打造的一项全新赛事。

FSAE活动由各高等院校汽车工程或与汽车相关专业的在校学生组队参加。

FSAE要求各参赛队按照赛事规则和赛车制造标准，自行设计和制造方程式类型的小型单人座休闲赛车，并携该车参加全部或部分赛事环节。

比赛过程中，参赛队不仅要阐述设计理念，还要由评审裁判对该车进行若干项性能测试项目。

在比赛过程中，参赛队员能充分将所学的理论知识运用于实践中。

同时，还学习到组织管理、市场营销、物流运输、汽车运动等多方面知识，培养了良好的人际沟通能力和团队合作精神，成为符合社会需求的全面人才。

大学生方程式赛车活动将以院校为单位组织学生参与，赛事组织的目的主要有：一是重点培养学生的设计、制造能力、成本控制能力和团队沟通协作能力，使学生能够尽快适应企业需求，为企业挑选优秀适用人才提供平台；二是通过活动创造学术竞争氛围，为院校间提供交流平台，进而推动学科建设的提升；大赛在提高和检验汽车行业院校学生的综合素质，为汽车工业健康、快速和可持续发展积蓄人才,增进产、学、研三方的交流与互动合作等方面具有十分广泛的意义。

任务：调研国内外赛车转向系统结构及原理，遵循FSAE竞赛规则完成赛车转向系统设计，转向梯形优化，系统建模与转向性能分析。

工具环境：CATIA/UG AutoCAD ADAMS Visio MATLAB Office办公软件等成果形式：①翻译相关外文文献不少于5000字②优化设计说明书一份③赛车转向系统三维模型一份能力培养：培养和锻炼学生搜集相关资料，综合运用所学汽车设计知识解决实际问题的能力、提高学生软件应用能力、独立完成赛车转向系统设计及相关问题的能力，为从事本专业有关工作打下坚实基础。

FSAE赛车车架结构优化和轻量化

最后，在定义材料属性及进行几何模型的简化处理后，生成网格，即得到有限元模型，如图 2。
前隔板前环斜撑前环侧防撞壁
主环主环斜撑
图 l 第一届 FSAE 赛车车架三维模型 Fig．1 Three－dimensional model of The First FSAE Frame
2 车架有限元模型（包括网格的划分）
为了减少计算量，需要对车架的网格大小进行合理控制。对于受力复杂的下层车架钢管划分网格分得细密些，尺寸单元约为 5mm，其对于受力较少的上层车架单元网格划分得粗些，其尺寸单元约为 25～45mm，对于与悬架硬点和发动机固定点相连接的车架管件网格划分要更细些。
力分析和模态分析，根据仿真分析结果进行结构优化和轻量化设计，最后确定我校第二届 FSAE 赛车车架，实现
车架减轻重量 8．4kg。因此，结构优化和轻量化对赛车设计制造有重要意义。
［关键词］大学生方程式赛车；车架结构优化；有限元；轻量化设计
［中图分类号］ U469．6＋96 ［文献标志码］ A
［文章编号］ 1673-3142(2012)11-0037-05
1 车架三维模型的建立
FSAE赛车车架的几何模型是依据中国大学生方程式赛车车架的结构要求来建立的车架三维模型［2］，具体的技术要求如下。 1．1 主环及主环斜撑要求
主环必须由一根未切割的，连续的，截面形状封闭的钢管构成，必须从车架一侧的最低处向上延伸，越过车架，再到达另一侧的车架最低处。从侧视图看，主环和主环斜撑禁止布置在过主环顶端垂线的同侧。主环斜撑和主环的连接点应尽量接近主环顶端，连接点低于主环顶端的距离不得超过 160mm（6．3 英寸）。主环和主环斜撑所成夹角至少为 30 °。主环斜撑必须是直的，即没有任何弯曲。 1．2 前环及前环斜撑要求

FSAE大学生方程式赛车(电动版)设计说明书

以大学生方程式赛事为背景，参考广西工学院鹿山学院大学生方程式赛车作为基础，应用汽车理论和汽车设计等相关知识结合比赛规则，对赛车的基本尺寸、质量参数和赛车的性能参数进行选择，对赛车各总成进行选型和总布置，进行赛车蓄能系统、再生制动系统以及行驶系统、传动系统进行设计。

根据同组同学确定的驱动系统，结合比赛需求计算出电池、电容容量和要求，选择电池、电容型号和组合形式，确定出外形尺寸和质量和安装位置。

再为蓄能装置匹配出合适的充电系统。

设计节能环保的再生制动系统,然后按照鹿山二号对纯电动方程式赛车的行驶系统、传动系统进行改动,最后再结合同组同学的参数，确定整车的设计参数。

随着全球能源、环境问题的日益严峻，节能环保的纯电动车辆将会成为下一个时代的主流。

关键词：大学生方程式赛车；总布置；磷酸铁锂电池；超级电容Students Formula One racing events as the background, refer to the Guangxi Institute of Technology the Kayama College Students Formula One racing as a basis for the automotive design and automotive theory and other related information as well as the FSAE competition rules，application of automotive theory and knowledge of automotive design , combined with the rules of the game , the basic dimensions of the car , quality parameters and performance parameters of the car selection , selection and general arrangement of the assembly of the car , the car energy storage system , regenerative braking system and driving system, transmission system design.According to the same group of students to determine the drive system , combined with the game needs to calculate the battery, capacitor , capacity and requirements , select the battery, capacitor model and the combination to determine the shape size and quality , and installation location . Match the charging system for the energy storage device . The regenerative braking system of the design of energy saving and environmental protection , and then follow the Lushan II Formula One racing for pure electric driving system , the transmission system to make changes , and finally combined with the parameters of the same group of students to determine the design parameters of the vehicle .Keywords:college students and Formula One racing ; general arrangement ; lithium iron phosphate batteries ; super capacitor目录1 绪论 (4)1.1 大学生方程式赛事介绍 (4)1.2 大学生方程式的历史 (4)1.3 赛事意义 (5)1.4 国内外发展现状 (5)2 纯电动方程式赛车总布置设计 (6)2.1 赛车主要参数的选取 (6)2.1.1 纯电动方程式赛车机械部分参数的选取 (6)2.1.2 赛车性能参数的选取 (7)2.1.3 悬架主要参数（学院车队提供） (8)2.2 赛车驱动电机的选取 (8)2.2.1 电机类型的选择 (8)2.2.2 电机功率的选择 (9)2.3 赛车各总成选型原则和总布置 (10)2.3.1 悬架、轮胎的选择 (10)2.3.2 制动系统 (10)2.3.3 车架 (11)2.4 人机工程 (11)2.4.1 人体尺寸 (11)2.5 赛车的轴荷分配 (12)2.5.1 学院鹿山2号的轴荷分配 (12)2.5.2 纯电动方程式赛车相对后轴增加的质量分布的计算 (13)2.5.3 纯电动方程式赛车轴荷的分配 (13)3 储能装置的选择 (14)3.1 蓄能装置的容量计算 (14)3.1.1 赛车的续驶里程 (14)3.1.2 蓄能器容量的计算 (14)3.2 蓄能装置类型的选择 (14)3.2.1 高比能量蓄能装置 (14)3.2.2 高比功率储能设备的选择 (17)3.2.3 高比功率装置的计算 (17)3.2.4 超级电容的计算 (22)4 充电器的设计 (24)4．1 锂离子电池充电方法 (24)4.1.1 常用的充电方法[10] (24)4.1.2 赛车充电放式的选取 (25)4．2 赛车的充电要求 (25)4.2.1 赛车的充电要求 (25)4.2.2 充电器方框图 (26)4.2.3 充电器的分析 (27)5 再生制动 (29)5.1 赛车制动力矩的计算 (29)5.1.1 赛车制动力的要求 (29)5.1.2 赛车制动力的计算 (29)5.2 制动距离和制动减速度 (30)5.2.1 制动减速度计算 (30)5.2.2 制动距离计算 (31)5.3 制动效能的恒定性 (31)5.4 制动的稳定性 (31)5.5 前、后制动器制动力的比例关系 (31)5.5.1 求出I曲线 (31)5.5.2 具有固定比值的前、后制动器制动力分析 (32)5.6 赛车要求的最大制动力 (33)5.6.1 赛车最高车速下所具有的能量 (33)5.6.2 塞车的制动力要求 (34)5.6.3 赛车制动器制动力的选取 (34)5.6.4 赛车再生制动路线分析 (36)6 机械传动系统与行驶系 (37)6.1 机械传动系统 (38)6.2 行驶系 (38)6.2.1 车架 (38)6.2.2 车桥和车轮 (38)6.2.3 悬架 (39)致谢 (42)参考文献 (43)1 绪论1.1 大学生方程式赛事介绍全球可利用能源逐渐减少、环境恶化的形式越来越严峻，人类需要一个更安全、低碳的能源体系及环境。

FSAE大学生方程式赛车（电动版）设计说明书

FSAE⼤学⽣⽅程式赛车（电动版）设计说明书以⼤学⽣⽅程式赛事为背景，参考⼴西⼯学院⿅⼭学院⼤学⽣⽅程式赛车作为基础，应⽤汽车理论和汽车设计等相关知识结合⽐赛规则，对赛车的基本尺⼨、质量参数和赛车的性能参数进⾏选择，对赛车各总成进⾏选型和总布置，进⾏赛车蓄能系统、再⽣制动系统以及⾏驶系统、传动系统进⾏设计。

根据同组同学确定的驱动系统，结合⽐赛需求计算出电池、电容容量和要求，选择电池、电容型号和组合形式，确定出外形尺⼨和质量和安装位置。

再为蓄能装置匹配出合适的充电系统。

设计节能环保的再⽣制动系统,然后按照⿅⼭⼆号对纯电动⽅程式赛车的⾏驶系统、传动系统进⾏改动,最后再结合同组同学的参数，确定整车的设计参数。

随着全球能源、环境问题的⽇益严峻，节能环保的纯电动车辆将会成为下⼀个时代的主流。

关键词：⼤学⽣⽅程式赛车；总布置；磷酸铁锂电池；超级电容Students Formula One racing events as the background, refer to the Guangxi Institute of Technology the Kayama College Students Formula One racing as a basis for the automotive design and automotive theory and other related information as well as the FSAE competition rules，application of automotive theory and knowledge of automotive design , combined with the rules of the game , the basic dimensions of the car , quality parameters and performance parameters of the car selection , selection and general arrangement of the assembly of the car , the car energy storage system , regenerative braking system and driving system, transmission system design.According to the same group of students to determine the drive system , combined with the game needs to calculate the battery, capacitor , capacity and requirements , select the battery, capacitor model and the combination to determine the shape size and quality , and installation location . Match the charging system for the energy storage device . The regenerative braking system of the design of energy saving and environmental protection , and then follow the Lushan II Formula One racing for pure electric driving system , the transmission system to make changes , and finally combined with the parameters of the same group of students to determine the design parameters of the vehicle .Keywords:college students and Formula One racing ; general arrangement ; lithium iron phosphate batteries ; super capacitor ⽬录1 绪论 (4)1.1 ⼤学⽣⽅程式赛事介绍 (4)1.2 ⼤学⽣⽅程式的历史 (4)1.3 赛事意义 (5)1.4 国内外发展现状 (5)2 纯电动⽅程式赛车总布置设计 (6)2.1 赛车主要参数的选取 (6)2.1.1 纯电动⽅程式赛车机械部分参数的选取 (6)2.1.2 赛车性能参数的选取 (7)2.1.3 悬架主要参数（学院车队提供） (8)2.2 赛车驱动电机的选取 (8)2.2.1 电机类型的选择 (8)2.2.2 电机功率的选择 (9)2.3 赛车各总成选型原则和总布置 (10)2.3.1 悬架、轮胎的选择 (10)2.3.2 制动系统 (10)2.3.3 车架 (11)2.4 ⼈机⼯程 (11)2.4.1 ⼈体尺⼨ (11)2.5 赛车的轴荷分配 (12)2.5.1 学院⿅⼭2号的轴荷分配 (12)2.5.2 纯电动⽅程式赛车相对后轴增加的质量分布的计算 (13)2.5.3 纯电动⽅程式赛车轴荷的分配 (13)3 储能装置的选择 (14)3.1 蓄能装置的容量计算 (14)3.1.1 赛车的续驶⾥程 (14)3.1.2 蓄能器容量的计算 (14)3.2 蓄能装置类型的选择 (14)3.2.1 ⾼⽐能量蓄能装置 (14)3.2.2 ⾼⽐功率储能设备的选择 (17)3.2.3 ⾼⽐功率装置的计算 (17)3.2.4 超级电容的计算 (22)4 充电器的设计 (24)4．1 锂离⼦电池充电⽅法 (24)4.1.1 常⽤的充电⽅法[10] (24)4.1.2 赛车充电放式的选取 (25)4．2 赛车的充电要求 (25)4.2.1 赛车的充电要求 (25)4.2.2 充电器⽅框图 (26)4.2.3 充电器的分析 (27)5 再⽣制动 (29)5.1 赛车制动⼒矩的计算 (29)5.1.1 赛车制动⼒的要求 (29)5.1.2 赛车制动⼒的计算 (29)5.2 制动距离和制动减速度 (30)5.2.1 制动减速度计算 (30)5.2.2 制动距离计算 (31)5.3 制动效能的恒定性 (31)5.4 制动的稳定性 (31)5.5 前、后制动器制动⼒的⽐例关系 (31)5.5.1 求出I曲线 (31)5.5.2 具有固定⽐值的前、后制动器制动⼒分析 (32)5.6 赛车要求的最⼤制动⼒ (33)5.6.1 赛车最⾼车速下所具有的能量 (33)5.6.2 塞车的制动⼒要求 (34)5.6.3 赛车制动器制动⼒的选取 (34)5.6.4 赛车再⽣制动路线分析 (36)6 机械传动系统与⾏驶系 (37)6.1 机械传动系统 (38)6.2 ⾏驶系 (38)6.2.1 车架 (38)6.2.2 车桥和车轮 (38)6.2.3 悬架 (39)致谢 (42)参考⽂献 (43)1 绪论1.1 ⼤学⽣⽅程式赛事介绍全球可利⽤能源逐渐减少、环境恶化的形式越来越严峻，⼈类需要⼀个更安全、低碳的能源体系及环境。

FSE方程式赛车悬架和车架的设计介绍

FSE方程式赛车悬架和车架的设计介绍（只翻译悬架部分）Edmund F. Gaffney lll and Anthony R. SalinasUniversity of Missouri-Rolla 概要这是一篇基于UM-Rolla队设计经验的有关SAE方程式赛车悬架和车架的设计介绍性文章。

在这里呈现的是一些基础理论和方法，所以一些刚起步的队伍可以遵循这里面的一些基础来设计他们的赛车。

所列举的例子是参照于UM-Rolla队的1996年的参赛数据。

1.悬架几何学悬架几何方面关注于悬架设计的一些基础性知识并着重于UM-Rolla队1996年的设计。

FSAE的悬架由于受过弯速度的限制只能在汽车动力学很狭隘的一个领域内运作，正如你所知道的，过弯速度又是受到跑道尺寸的限制。

因此，FSAE悬架的设计应该严格遵守比赛的要求。

例如，汽车的轮距和轴距是影响操作稳定性至关重要的因素。

这两个方面不仅影响着载荷转移，同时还影响着过弯半径。

此外，我们不仅只能关注于悬架的几何学方面，还得考虑元件的价格还有市场上是否能买得到。

例如，inboard suspension很容易在市场上买到而outboard suspension可能比较便宜些而且制作起来也更加容易些。

UM-Rolla队使用推杆驱动的螺旋弹簧独立悬架系统。

做出这样的决定主要是因为受到安装技术的限制。

此外，不管是对裁判还是对供应商来说，inboard suspension更为适合如今的赛车。

尽管我们所讨论的是上下臂不等长的悬架系统，但你要知道的是这其中的大部分概念对于其他的悬架系统也同样适合。

轮距如图1所示，轮距是汽车左右两侧车轮中心线之间的距离。

对于过弯来说，这是非常重要的一个概念，因为它可以抵制重力作用于质心的惯性力（CG）和作用于轮胎的侧向力所共同产生的倾覆力矩。

对于赛车设计者来说，轮距是影响赛车横向负荷转移的一个至关重要的因素。

这也就是说，在悬架的运动分析之前，设计者一定要对轮距有个深刻的了解。

FSAE电动赛车多连杆式后悬架结构设计与分析开题报告

美国FSAE赛车相比于其他国家发展较早，其可追溯至20世70年代Mini－Indy赛车运动。1981年，第一届FSAE比赛在美国奥斯汀德克萨斯大学举行。经过30多年的发展，FSAE赛车运动在世界影响力日益凸显，比赛规模日益扩大。1998年，英国机械工程师协会举办了第一届英国FSAE比赛，从此FSAE入驻欧洲；2000年，澳大利亚举办第一届FSAE比赛；2003年，Formula SAE Japan开始在日本举行，FSAE赛车比赛正式落户亚洲；此外，巴西、意大利、德国等国家也相继举行了FSAE赛车比赛。另外，FSAE赛车比赛的深度也有所增加。除了传统的燃油车比赛，德国、日本、英国等国家也开始愈加重视电动汽车比赛的推动，德国于2010年开始举办了FSAE电动赛车比赛，拓展了FSAE比赛新领域，丰富了FSAE的内涵。
2010年第一届FSC（FSAE）由中国汽车工程学会、中国21所大学（专）汽车院系、易车（BITAUTO）联合发起并成功举举办,截止2012年11月份，中国已经连续举办了3届FSAE比赛，参赛队伍数量已经由2010年的20支上升到2012年41支。与此同时，北京理工大学、同济大学、厦门理工大学等学校先后成立FSAE车队，并赴国外参赛，积累了一定的比赛经验。FSC立足于中国汽车工程教育和汽车产业的现状，吸收并借鉴其他国家FS赛事成功经验，以培养中国未来汽车产业领导者和工程师为目标的公共教育平台。FSC通过全方位培训，提高学生们的设计、制造、成本控制、商业营销、沟通与协作等五方面的能力，全面提升汽车专业学生的综合素质，为中国汽车产业的发展积蓄人才。FSAE赛车的主要目的是为了全面提升学生的综合能力，同时通过活动创造学术竞争氛围，为院校提供交流平台，进而推动学科建设的提升。
二、悬架的设计及优缺点
1、悬架的设计
悬架是汽车上重要的组成部分,它是车架或承载式车身和车桥或车轮之间弹性连接并传递力和力矩的装置的总称。汽车悬架直接关系到汽车的平顺性和操纵稳定性。其主要功能有把路面作Байду номын сангаас于车轮的垂直反力支承力、纵向反力驱动力和制动力、侧向反力以

FSEC赛车整车操控稳定性分析与研究

FSEC赛车整车操控稳定性分析与研究发表时间：2018-05-02T15:52:59.680Z 来源：《科技中国》2017年12期作者：邱敏，张哲，赵红举[导读] 摘要：基于Adams平台，建立了FSEC赛车的整车虚拟样机，结合FSEC赛事的赛道工况，按照国家对汽车操控稳定性的评价方法，主要以开环评价方式，进行了稳态回转试验、转向盘角阶输入试验、蛇形绕桩试验、脉冲转向试验，分析了赛车转向梯度、瞬态响应特性、侧向加速度、车身侧倾等，并通过改变设计参数，迭代仿真，最优化了赛车操控稳定性。

摘要：基于Adams平台，建立了FSEC赛车的整车虚拟样机，结合FSEC赛事的赛道工况，按照国家对汽车操控稳定性的评价方法，主要以开环评价方式，进行了稳态回转试验、转向盘角阶输入试验、蛇形绕桩试验、脉冲转向试验，分析了赛车转向梯度、瞬态响应特性、侧向加速度、车身侧倾等，并通过改变设计参数，迭代仿真，最优化了赛车操控稳定性。

关键词：操控稳定性；Adams；FSEC；仿真1 引言结合大多数专家对汽车性能的评价，可将车辆的性能分为三个主要指标，分别是驾驶性、操控性和乘坐舒适性[1]，在日常生活的汽车中，驾驶性和舒适性，无疑是驾驶员最容易和经常感受的，而操控性，一般情况在驾驶员驾车比较激烈的状态，才能真正地感受和评价车辆是否能按照自己的驾驶意愿行驶。

一辆赛车，设计的初衷是竞赛，势必激烈，因此操控性也就成了赛车设计的重点，一辆具有良好操控性的赛车，才可以真正意义地做到“人车合一”。

本文利用多体动力学Adams软件，对前期设计做进一步仿真优化，提高赛车的操控稳定性。

2 整车虚拟样机建立Adams/Car软件有两种模式，一种是标准用户模式，适合设计人员和试验工程师使用，可利用Adams数据库，轻易生成子系统和装配，并按照汽车试验标准提供了仿真环境，所有仿真必须在此模式下进行；另外一种是专家用户模式，允许用户建立新的模板，适合有经验的用户，因为模板的建立需要理解汽车每一部分相互连接的拓扑关系，建立相互连接的子系统通讯关系，拓扑关系和通讯关系建立错误、过约束或者欠约束，都将导致模型出错，难以查找问题所在[2]。

基于有限元的FSAE车架刚度及强度分析

科技论坛
・ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ９・
基于有限元的ＦＳＡＥ车架刚度及强度分析
牛华
（南通理工学院，江苏南通２２６００２）
摘要：车架是赛车车手及各部件的载体，承受各种复杂外力，并承担对车手的保护作用。因此，车架应具备足够的强度和刚度。本文通过ＡＮＳＹＳ软件对本校实验车Ｏ１号的车架进行静态、扭转、紧急制动及急转弯等工况进行有限元分析，验证了车架的强度和刚度，为进
一
步优化提供理论依据。
关键词：ＦＳＡＥ；车架；有限元ＦＳＡＥ赛车车架为承载式，需承载赛车手及所有部件。在车辆运行期束。间，车架需承受来自路面的反作用力、车手及各部件的瞬陛力和离心力等由分析得，在该工况下，车架所受扭转应力最大点在悬架与车架连接各种弯矩、扭矩。因而，在车架设计日寸Ｊ正其有足够的强度和刚度。本处，大小为８９．０ＭＰａ。位移最大点发生在前环最高点，大小为０．２２ａｍｒ。应文利用ＡＮＳＹＳ软件，对南通理工学院ＦＳＡＥ实验车０１号车架进行强度力与位移都在合理范围之内。在对车架结构进行改进没ｍ寸，应该尽量避和刚度的分析，为结构的优化改进提供理论依据。免较大的应力产生在管件与管件的焊接处。１车架模型的建立２３紧急制动工况分析本车车架采用桁架结构，应用ＣＡＴＩＡ对车架设计与建模，且结构设根据设计要求，在分析时将紧急制动时的制动减速度设定为１８ｍ／ｓ２口计需满足ＦＳＡＥ大赛要求。车架材料采朋虽度较高的４１３０钢管，其力学赛车总质量为２００ｋｇ，紧急制动工况动载系数取值为２．００根据公式参数见表１。Ｆ＝ｍａ，求得整车制动力为７２００Ｎ。将制动力平均作用在悬架和车架的１６个连接点处，即每个连挠点受到纵向制动力４５０Ｎ。约束左右前悬架约束表１４１３０钢力学参数点３个平动自由度，释放所有转动自由度，约束左右后悬架约束点的垂直自由度和横向自由度。由分析得到在此工况下，车架的最大位移出现在前环与主环间的纵梁中点处，大小为０３２ｍｍ；最大应力出现在后悬架与车架的连接处，大小为９６．２ＭＰａ。此工况下车架的最大应力小于材料的弹Ｉ擞限，其整体应力相对较小，车架结构强度足够，其它部位如座椅和电池的安装点，应力也不是很大，都在材料许用应力的范围以内。２４高速转弯工况分析在车辆高速转弯时，车架后受到由于离力产生的侧向载荷，所以车本车车架长２２９０ｍｍ，宽６４０ｍｍ，高１０６０ｍｍ。在划分网格时，由于架应具备一定承受侧向载荷的能力根据历年来８字环比赛的数据，以及车架底部受力较大，可划分的密些，尺寸为４ｍｍ；￣中上部可采用较大公式求得，离心加速的为１２．Ｓｍ／ｓ，取值１３ｍ／ｓ单元，尺寸为５ａｒｍ；主环与前环的安全要求较高，故可划分的更密一些，在工况分析时，应在赛车手及电池亘施加侧向力。取动载系数为为３ｍｍ。由于考虑采用轮毂电机作为驱动单元，故在车架设计时不需考２，根据公式ＸＸ，求得车手侧向力为１８２０Ｎ，电池侧向力为１８２０Ｎ。同时虑电机的安装。约束左右前悬架连接的垂直与纵向自由度，约束左后悬架连接点３个２车架在各工况下的有限元分析平动自由度，约束右后悬架节点垂直向自由度，释放其余所有自由度。赛车在路面行驶时，会出现匀速直线行驶（车架静载弯曲）、一轮悬由分析得该车架在此工况下，最大变形量出现在主环的顶端，大小为．６５ｍｍ。最大应力出现在主环与底部座椅安装杆的连接处，大小为空（车架扭转）、紧急制动以及高速转弯等四种工况，现就这四种工况对车１架进行有限元分析。２１５ＭＰａｏ在此工况下车架所受应力以及车架的变形均在安全范围内。３结论２１车架静载工况强度分析该工况是指车辆在静止或平直道路匀速行驶时，车架的应力及其各通过对该车架模拟工况的分析，证明该车架具有良好的刚度和强度。节点的变形隋况。车架的受力主要来自车架本身及负重，负重包括车手、再次基础上可对车架进一步优化，减轻重量，降低成本。对优化后的车架电池等（由于本车将采用轮毂电机的方案，故电机重量不计）。车架各载荷再次进行有限元分析，分析结果证明其依然具有良好的刚度和强度，能满见表２。足大赛要求。表２各部件载荷电车车架在静态、扭转、紧急制动及急转弯等工况下的应力分布与变形量进行有限元分析，证明该车架能够满足大赛要求，并根据分析结果对车架结构进行了进一步的优化设计。参考文献［１】吴亮亮．ＦＳＡＥ赛车车架的研究与分析斜天津：河北工业大学３０１４．［２】乔邦．基于有限元分析的大学生方程式赛车车架结构强度优化｛洛阳：分析时，将前、后悬架下摆臂与车架连接点的四个个中心点作为前河南科技大学２０］９－泽涵，范正帅般行山．基于ＡＢＡＱＵＳ的ＦＳＡＥ赛车车架有限元分析支揩点；约束四个支点垂直自由度，约束前悬架支攫点点的纵向自由度和ｌ后悬架支撑滤横向自由度；动载系数选择２。由分彬出在勃江口ｍ电技３（￣２０１３＇４．况下，车架最大位的移量出现处，大小为０．２５ｍｍ；最大应力点位于在驾［４］郭潇然，胡新，何海浪．基于ＡＮＳＹＳ的ＦＳＡＥ赛车车架有限元分栅公１３＿７．驶舱底部横梁中点处，大小为２８．１３ＭＰａｏ最大应力远小于材料的屈服强路与汽运００度。车架在该工况下满足强度要求。２２车架扭转工况分析该工况主要指当车辆冲出赛道，由于路面不平导致某一车轮悬空时，施加在车架上的扭矩致使车架变形的隋况。此时因车速较低，故动载系数不宜过大，这里取值为１５。赛车满载时，其前轴所受最大载荷为５０Ｋｇｏ因此，分别在车架前支承点施加￣７５０Ｎ的反向力。进行约束处理时，对后悬架实施固定约束，前悬架在Ｚ和一Ｚ方向施加２０ｍｍ的位移约

某FSAE赛车整车设计

某FSAE赛车整车设计【摘要】本文以某大学生方程式（FSAE）赛车为例，介绍了其整车及部分关键子系统的设计方法。

在FSAE赛车的设计过程中首先需要遵守的就是严格的比赛规则，在此基础上提出了“轻量化设计、足够大gg附着椭圆、优异操纵性能”的设计要求，并基于此介绍了整车设计、动力传动系统设计、转向系统设计及悬架系统设计等流程。

论文可在一定程度上指导国内FSAE赛车设计。

【关键词】FSAE赛车；整车设计1.整车设计要求赛车圈速与赛道情况、车手水平等密切相关，不能以“开环”的性能参数来表达。

所以，工程师们在进行赛车设计时，往往难以提炼出明确的设计指标。

作者所在车队曾获得两届中国FSAE大赛冠军，结合多辆FSAE赛车设计经验，将FSAE赛车的整车设计要求概括为以下定性的三点。

1.1轻量化极限设计轻量化设计是赛车的首要设计要求。

基于牛顿第二定律，越小质量的物体在同等外力作用下的加速度越大。

并且，FSAE赛车不像传统汽车一样需要很高的耐久性。

故而，FSAE赛车整车零部件在满足强度、刚度的要求下应该尽可能采取轻量化设计。

1.2尽可能大的极限侧向加速度根据作者经验，一辆优秀FSAE赛车的极限侧向加速度不应该小于所用轮胎静载时的附着系数，一般在1.8g左右。

当然，轮胎的垂直载荷会影响到其附着系数的大小，一般应该以静载时为准。

1.3优异的操纵性能对于FSAE赛车而言，所谓优异的操纵性能主要关注赛车的瞬态响应能力以及各侧向加速度下的转向特性，其决定着车手是否可以“顺利”驾驶赛车并发挥赛车极限。

为保证赛车的绕桩速度以及进出弯道的响应速度，要求赛车具有优秀的瞬态响应能力。

换言之，希望其为近似临界阻尼系统，基于汽车动力学相关理论可知，其阻尼比主要由赛车轮距、质心位置、轮胎侧偏刚度等主要参数决定。

2.整车及其子系统设计2.1整车设计流程图1某FSAE赛车整车设计流程某FSAE赛车的整车设计流程如图1所示。

2.2动力传动系统及其设计考虑到轻量化及操纵性的整车设计要求，选择HondaCRF450发动机。

FSAE赛车车架的结构分析与优化

FSAE赛车车架的结构分析与优化FSAE赛车的车架结构分析与优化是设计和制造一台高性能赛车的关键步骤之一、车架作为车辆的骨架，对于操控性能、安全性和整体刚性都起着至关重要的作用。

本文将对FSAE赛车的车架结构进行分析与优化，以提升车辆的性能和竞争力。

首先，车架的主要设计目标是轻量化和刚性化。

轻量化是为了减少整车质量，提高加速性能和操控性能；刚性化是为了保证车身的稳定性和操控精准度。

因此，在车架的结构设计中需要考虑材料的选择、截面形状和连接方式等因素。

材料选择是车架设计中的关键一步。

传统的FSAE赛车车架多使用钢材料，具有较高的刚性和强度。

然而，随着材料科学的发展，一些新型材料如碳纤维复合材料也被应用在赛车车架中。

这些材料具有高强度、低密度和优异的疲劳性能，能够有效减轻整车重量。

因此，在车架结构分析与优化中需要综合考虑材料的性能与成本，选择适合的材料。

截面形状是车架设计中的另一个重要因素。

通常，车架的截面形状可以采用圆管、方管或梁片等形式。

对于FSAE赛车来说，圆管具有良好的韧性和抗弯性能，且易于加工和连接。

但是方管由于其截面形状的不规则性，可以在一定程度上提高刚性和扭转刚度。

因此，在车架结构设计中需要结合比较不同截面形状的优缺点进行分析与优化。

连接方式是车架设计中的关键环节。

常用的连接方式包括焊接、螺栓连接和铆接等。

焊接是实现车架连接的常见方式，具有优秀的刚性和强度。

但是焊接时容易造成应力集中和变形，要求工艺严格控制。

螺栓连接和铆接则具有拆卸方便和更好的应力分散的特点。

因此，在车架结构设计中需要根据实际情况选择合适的连接方式。

车架的优化设计需要依靠结构分析方法。

结构分析可以通过有限元分析等方法来模拟车架的力学性能，验证设计的合理性，并找到潜在的问题和改进的空间。

在结构分析的基础上，可以进行参数优化，使得车架在保持刚性的前提下，减少重量的同时提升整体性能。

例如，在节点的设计中，可以对材料的厚度、连接方式和表面形状等参数进行优化，以提高刚性和减轻重量。

车辆毕业设计fsae方程式赛车车架设计(全套cad图纸)

I
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.

2011吉林大学FSAE设计报告

增压技术是提高发动机动力性最显著的措施之一。我们加装了盖瑞特 GT12 涡轮增压器，并自行设计加工了进、排气歧管。通过 GT-Power 软件联合分析和台架试验，改装后的发动机在 3000rpm 后实现增压介入，稳定压力 0.5bar、峰值压力 0.6bar，效果显著。此外，为保障该系统的稳定可靠，我车队还安装了中冷器和机油冷却器，并使用机油、冷却水共同实现涡轮增压器的冷却。高流量进气限制器
车架人机工程设计整个车架设计以驾驶员为核心，主要的
目标是提高空间利用效率，并保证一定的舒
适性。通过进行搭建模型和使用 CATIA 软件进行分析，结合转向、悬挂、制动等方面的安装件尺寸，确定车体中前部尺寸、各总成的安装位置和驾驶员姿势，并进行驾驶员双眼视区校核、伸及区域校核和干涉分析，上下视野达到 50°，伸及区域可达 1m³以上，最后对驾驶员姿势进行评价，驾驶员身体各部位姿势得分均在 90 以上，再考虑实际坐姿完成车辆的总布置。车架结构设计材料的选择
运用 CATIA 进行车架和座椅的设计，根据不同车手的身材和体型，合理布置方向盘
和踏板的位置，并根据人机工程学原理对设
计方案进行评定。
空气动力性利用空气动力学套件提升下
压力，通过流体软件仿真和翼型优化，获得
最优的升阻比：
通过 Fluent 软件仿真分析前后定风翼的下压力效果，选定最优的翼型参数，并综
设计方案
制动结构设计合理分配前后轮制动力大小，保证四个
车轮可以同时抱死。采用前后两套独立制动回路，以保证制动系统的可靠性和足够的制动效能。自行设计制动踏板，降低高度的同时，获得较合适的杠杆比，并降低了成本。制造零件用有限元软件优化分析，实现轻量化。制动结构参数

FSAE赛车计算

FSAE赛车设计说明书一、整车参数与主要结构1、赛车两轴，采用中置后驱式布置，主要尺寸与质量分配如下表所示：2、动力总成设计参数与形式：发动机采用本田摩托车CBR600F4I的电喷发动机，排量599CC，在未限流情况下的最高功率为80KW，最高转速将近13000r/min。

发动机通过链传动将动力传递到驱动桥，其中链条可以采用摩托车上的520H链条，而差速器可采用五菱之光上的426锥齿差速器（其内部球笼（即三指销等速万向节）是铃木羚羊上的内球笼）或者式差速器，在差速器外壳均需要加装合适的链轮。

最后，半轴根据载荷自行设计。

3、悬架：前后悬架均采用双横臂式独立悬架。

4、制动系统：前后轮均采用钳盘式制动。

二、FSAE赛车动力性1.计算目的通过对发动机的功率、驱动力、行驶加速度、最大车速、0-75m加速时间及加速位移等参数的计算，可以了解FSAE赛车整车的动力性能，为以后的设计改进提供理论基础。

2.计算相关参数2.1 发动机参数以上发动机转速与对应的功率是根据原有外特性曲线，在考虑了比赛要求需要加装20mm的限流阀的情况下估计得到的，与实际可能存在较大的出入，因为计算之时发动机未购得且未进行改装，所以无法得到确切的数据，但该数据仍然有较高的参考价值。

传动系统的匹配需要参考该数据。

2.2整车参数3、汽车动力性能计算汽车的动力性指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。

运输效率之高低在很大程度上取决于汽车的动力性，所以动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。

动力性评价指标主要有三个：a、汽车的最高车速u a max；FSAE赛车通常受到赛道的限制无法达到最高车速b、汽车的加速性能（加速时间t）；FSAE赛车比赛中对于加速性能的测试是通过75M直线加速得到的，所以本计算书另外附加计算了75M加速这一项。

c、汽车的爬坡性能（最大爬坡度imax）：对于FSAE赛车而言不需要考虑爬坡度这一项。