方程式赛车转向系统设计毕业设计论文 精品
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赛车转向系统的研究与设计
FSAE赛车转向系统的研究与设计大学生方程式大赛（FSAE）是为热爱赛车的在读大学生举办的一项竞赛。
汽车的转向系统是用来保持或者改变行驶方向的机构。
本文从该角度分析了赛车转向系统的作用、基本构成、要求和总体性能。
标签：FSAE赛车；齿轮齿条式转向器；设计一、研究意义FSAE旨在通过学生亲手设计制造一辆满足大赛要求的赛车，来提高学生对汽车设计知识的拓展应用能力和实际加工动脑动手能力。
大赛赛道设有转向半径较小的急转弯道和间距不等的障碍道，需要赛车转向系统灵敏、轻便、高效。
FSAE 赛车的转向系统设计能使车手在比赛时更好地高速避障、入弯出弯及紧急转向保证行车安全。
二、FSAE转向系统概述转向系统是用来保持或者改变车辆行驶方向并在车辆转向行驶时保证各转向轮之间有协调的转角关系的机构。
FSAE大赛规定仅使用机械转向系统，即依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器和转向传动机构使转向轮偏转。
转向器作为改变汽车行驶方向及保持汽车稳定直线行驶的关键零部件，其性能至关重要。
转向系统的技术状况，对于保证行驶安全、减轻驾驶员劳动强度和延长车辆使用寿命均有很重要的作用。
如何改善赛车转向系统的操纵稳定性、灵敏性、可靠性和轻便性，应作为设计工作的重点。
另外，合适的转向器对转向系统也很重要。
比赛还规定：转向系統必须安装有效的转向限位块，以防止转向连杆结构反转；限位块可安装在转向立柱或齿条上，并且必须防止轮胎在转向行驶时接触悬架、车身或车架部件；转向系统的自由行程不得超过7°；方向盘必须安装在快拆器上，保证车手在正常驾驶坐姿并配戴手套时可以操作快拆器；方向盘轮廓必须为连续闭合的近圆形或近椭圆形。
三、FSAE赛车转向系统设计初始参数：1.转向盘总圈数≤3.02.转向盘直径≤200mm3.最大转向盘操纵力≤100N4.转向盘在上下方向的最大调节量≥50mm转向系统的设计要求：（1）保证汽车有较高的机动性；（2）汽车转向时，全部车轮应绕一个瞬时转向中心旋转，不应有侧滑；（3）传给转向盘的反冲要尽量小；（4）转向后转向盘应自动回正，并使汽车保持直线行驶状态；（5）发生车祸时，当转向盘和转向轴由于车架和车身变形后移时，转向系统最好有保护机构防止伤到乘员。
大学生方程式赛车设计——转向系统
赛车转向系统是用于改变或保持赛车行驶方向的专门机构。
起作用是使赛车在行驶过程中能按照车手的操纵要求而适时地改变其行驶方向，并在受到路面传来的偶然冲击及赛车意外地偏离行驶方向时，能与行驶系统配合共同保持赛车继续稳定行驶。
因此，转向系统的性能直接影响着赛车的操纵稳定性和安全性。
对赛车的行驶安全至关重要，因此赛车转向系统的零件都称为保安件。
赛车转向系统和制动系统都是赛车安全必须要重视的两个系统。
当转动赛车方向盘时，车轮就会转向。
为了使车轮转向，方向盘和轮胎之间发生了许多复杂的运动。
最常见的赛车转向系统的工作原理包括：齿条齿轮式转向系统和循环球式转向系统。
当赛车转向时，两个前轮并不指向同一个方向。
要让赛车顺利转向，每个车轮都必须按不同的圆圈运动。
由于内车轮所经过的圆圈半径较小，因此它的转向角度比外车轮要大。
如果对每个车轮都画一条垂直于它们的直线，那么线的交点便是转向的中心点。
转向拉杆具有独特的几何结构，可使内车轮的转向度大于外车轮。
赛车转向系统分为两大类：机械转向系统和动力转向系统。
a机械转向系统：完全靠车手手力操纵的转向系统。
b动力转向系统：借助动力来操纵的转向系统。
动力转向系统又可分为液压动力转向系统和电动助力动力转向系统。
机械转向系以车手的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械的。
机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成（如图）。
车手对转向盘施加的转向力矩通过转向轴输入转向器。
从转向盘到转向传动轴这一系列零件即属于转向操纵机构。
作为减速传动装置的转向器中有级减速传动副。
经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向横拉杆，再传给固定于转向节上的转向节臂，使转向节和它所支承的转向轮偏转，从而改变了赛车的行驶方向。
这里，转向横拉杆和转向节属于转向传动机构。
转向操纵机构由方向盘、转向轴、转向管柱等组成，它的作用是将车手转动转向盘的操纵力传给转向器。
机械转向器(也常称为转向机)是完成由旋转运动到直线运动(或近似直线运动)的一组齿轮机构，同时也是转向系中的减速传动装置。
大学生方程式汽车转向系统的设计
大学生方程式汽车转向系统的设计摘要本篇论文开篇先简要地介绍了转向系统的作用以及中国大学生方程式汽车大赛，然后较为详细地介绍现阶段国内外高校对大学生方程式汽车的研究情况，最后引出这篇论文的研究内容，即大学生方程式汽车转向系统的设计。
在第二章中，则较为详细地介绍了转向系统的结构，并着重介绍了与转向系统相关的理论知识，为后文做铺垫。
第三章为本论文的核心部分。
在立足于第二章的知识理论和参考其他各类相关资料的基础上，对整个转向系统进行设计计算。
第四章为建模部分，根据第三章设计计算出来的参数，把整个系统用三维软件ＣＡＴＩＡ画出。
文中将展示转向系统各零部件的三维图以及整个系统的装配图。
第五章为总结与展望部分，本章会客观的陈述本论文采用的方法，完成的内容，达成的效果等，并提出期望。
关键词：大学生方程式汽车、转向系统、CATIADesign of the Steering System of Formula Student AutomobileAbstractThis paper begins with a more detailed introduction of the current domestic and foreign universities on the undergraduate formula car research, and finally leads to the research content of this paper, namely undergraduate formula car steering system design. In the second chapter, the structure of steering system is introduced in detail, and the theoretical knowledge related to steering system is introduced emphatically.The third chapter is the core part of this thesis. The fourth chapter is the modeling part. According to the parameters calculated in the third chapter, the whole system is drawn with 3d software CATIA. The fifth chapter is the summary and prospect part. This chapter will objectively state the methods adopted in this paper, the completed content, the achieved effect and so on, and put forward the expectation.Keywords: Formula student car、steering system、CATIA目录1 前言 (1)1.1 背景 (1)1.2 国内外现状 (1)1.3 主要设计内容 (1)1.4本章小结 (2)2 转向系统结构及其理论 (3)2.1转向系统分类 (3)2.2转向系统结构 (3)2.2.1操纵机构 (3)（1）万向节 (4)2.2.2传动机构 (4)2.2.3转向器的分类及其优缺点 (5)（1）蜗杆曲柄式转向器 (5)（2）齿轮齿条式转向器 (5)（3）循环球式转向器 (8)2.2.4转向器的另一种分类 (8)2.3理论基础 (8)2.3.1转向系传动比 (8)（1）转向系力传动比 (8)（2）转向系角传动比 (8)（3）两者之间的关系 (8)2.3.2转向时车轮运动规律 (8)2.3.3转向特性 (8)2.3.4阿克曼转向 (10)2.3.5轮跳转向 (10)2.3.6转向系效率 (11)2.3.7传动间隙 (11)2.3.8齿轮齿条转向器变速比 (11)2.3.9轮胎的侧偏现象 (12)2.4传动方式 (12)2.5分析问题 (12)2.6本章小结 (12)3设计计算部分 (14)3.1本校赛车参数 (14)3.2方向盘设计 (15)3.3方向盘快拆 (15)3.4万向节的选取 (16)3.5转向轴的设计 (16)3.6前轮最大转向角度 (16)3.7转向系内外车轮转角关系 (17)3.8转向系的力传动比 (17)3.9校核转向系载荷 (17)3.10转向横拉杆直径的确认 (18)3.11齿轮齿条的设计计算 (18)3.11.1初步估算主动齿轮轴的直径 (18)3.11.2斜齿轮齿条转向器参数的选取 (18)3.11.3齿条模数、齿条压力角 (19)3.11.4齿条单向行程 (19)3.11.5齿轮分度圆直径 (19)3.11.6齿条的齿数计算 (19)3.11.7齿条宽度 (19)3.11.8齿轮齿条参数整合 (20)3.12齿轮齿条转向器的材料选取和强度校核 (20)3.12.1材料选择 (20)3.12.2齿轮接触疲劳强度校核 (20)3.12.3齿轮弯曲疲劳强度校核 (21)3.13齿轮齿条式转向器的受力分析与计算 (21)3.14转向横拉杆设计 (22)3.15转向传动机构的臂、杆与球头的设计 (23)3.16转向梯形的设计 (23)3.17图解法确定断开点 (24)3.18本章小结 (25)4.转向系统的三维建模与装配 (26)4.1方向盘建模 (26)4.2快拆建模 (26)4.3快拆花键轴建模 (26)4.4快拆轴建模 (27)4.5杆端轴承外螺纹M8建模 (27)4.6M8杆端轴承建模 (27)4.7M8球建模 (28)4.8M8球环建模 (28)4.9万向节十字轴建模 (28)4.10万向节主体建模 (29)4.11转向机壳体建模 (29)4.12转向齿条建模 (29)4.13下转向传动轴建模 (30)4.14转向机固定座建模 (30)4.15转向机固定耳盘建模 (30)4.16转向机固定上盖建模 (30)4.17转向机接头转接器建模 (31)4.18转向机装配 (31)4.19转向拉杆建模 (31)4.20转向横拉杆建模 (31)4.21转向系统装配 (32)4.22本章小结 (32)5.总结与展望 (33)5.1总结 (33)5.2展望 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录一 (36)附录二 (46)1前言转向系统是汽车的重要的子系统。
大学生F1方程式赛车整车设计毕业论文-精品
大学生F1方程式赛车整车设计毕业论文-精品2020-12-12【关键字】方案、目录、建议、情况、道路、思路、方法、环节、条件、动力、前提、成绩、空间、领域、文件、质量、模式、行动、计划、传统、地方、问题、战略、系统、有效、继续、充分、整体、现代、平稳、均衡、平衡、合理、良好、公平、快速、加大、配合、沟通、执行、保持、提升、统一、发展、建立、提出、发现、了解、研究、合力、措施、规律、特点、位置、关键、支撑、安全、稳定、信心、理想、思想、成果、要素、基础、需要、素质、环境、工程、项目、倾向、重点、能力、需求、载体、方式、作用、标准、规模、结构、水平、主体、任务、反映、速度、关系、设置、增强、分析、简化、倾斜、营造、借鉴、形成、拓展、保护、推广、满足、整合、管理、鼓励、保证、维护、确保、帮助、带动、支持、发挥、教育、解决、优化、调整、改善、完善、方向、促进、加强、适应、实现、提高、转变、协调、改进、减轻、多方面、创造力、中心、核心、重要性摘要本文基于汽车理论课程实践所做的BAJA赛车模型，并结合FSAE赛车比赛规则和赛道的布置特点，进行拓展设计一款大学生F1方程式赛车。
从赛车底盘角度出发，本文侧重于汽车车架的设计，因为车架是整车的重要组成部分，它不仅承受着来自路面的各种复杂载荷，同时也是其他总成的安装载体。
通过有限元法对车架结构进行分析，对提高整车的各种性能有重要的意义。
本文根据《中国FSC大赛规则（2012）》要求，首先利用UG6.0软件对赛车车架进行结构设计，建立起多个车架的三维模型，然后将设计出来的多个车架以及BAJA模型的车架导入到有限元软件中，对车架进行静力学分析，通过对比静力和应力分布图分析选出更优秀的车架。
同时对Formula SAE赛车的发动机系统、车轮系统、传动系统、悬架系统、转向系统、制动系统等进行选型和整体布置，然后根据所选的总成参数对整车动力性能进行匹配以及整车动力性能进行分析，从而设计出一款符合大赛要求同时性能优异的赛车。
开题报告-fsae赛车转向系统设计及性能分析大学论文
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）指导教师系（教研室）负责人一、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。
大学生方程式赛车(总体设计)毕业设计(论文) 精品
河南科技大学毕业设计（论文）题目大学生方程式赛车设计（总体设计）大学生方程式赛车设计（总体设计）摘要本次毕业设计为期二个多月，进行了方程式赛车的总体设计。
在设计中，主要运用了对比分析的方法，各项参数通过优化设计和UG、MATLAB等进行优化。
初期阶段，我们根据2011年大学生方程式汽车大赛规则确定了赛车整体布置方案，并进行论证与分析，初步确定赛车主要参数。
通过计算与对比，确定发动机型号，初选传动系最大传动比、最小传动比。
中期阶段，我们设计中使用UG6.0三维软件对各个零部件总成进行建模和整体装配，并进行悬架、转向的运动干涉分析。
利用发动机动力特性曲线特点，用MATLAB软件绘制出赛车驱动力-行驶阻力平衡图、加速度曲线图等，并详细计算赛车燃油经济性。
最后阶段，利用UG7.5进行导出赛车总体布置二维工程图，并制成总体参数表，并将第一代赛车与第二代赛车进行对比分析。
对于考虑到的实际生产中可能发生变化的悬架、车架和转向部件，预留方案。
通过本次毕业设计，了解和掌握了对汽车进行总体设计的步骤和方法，巩固了本专业的所学的专业知识，增强了搜集资料、整合资料的能力，这些将为我毕业以后从事汽车设计工作打下良好的基础。
关键词：FSAE，总体参数，参数确定，总布置、赛车动力性、燃油经济性ABSTRACTFor two months, My graduation design is the overall design of the formula racing. we used the contrast analysis method mainly in the design, through optimizing the parameters optimization design and optimization of UG MATLAB, etc.Initial stage, we according to 2011 auto contest rules determine college equation overall layout of the car, and the demonstration and analysis, the main parameter is determined primarily racing. Through calculation and comparison, sure engine type, primaries drivetrain maximum transmission ratio, minimum transmission.The intermediate stage, we design UG6.0 3d software used in various parts of assembly for modeling and whole assembly, and suspension, steering movement interference analysis. Use of engine power characteristic curve characteristic, MATLAB software mapped drive car driving forces - resistance balance figure, acceleration curve, and etc, and detailed calculation racing fuel economy.The final stages UG7.5 are derived by car, general layout, and two-dimensional engineering graphics overall parameter table, and made the first generation and the second generation racing cars are compared and analyzed. For considering the actual production of may change suspension, frame and steering parts, obligate scheme.Through the graduation design, I understand and master the overall design of car of the steps and method, the professional knowledge of professional knowledge, enhance the data collection and integration of information, these ability after my graduation will be engaged in car design lay a good foundation for the job.KEY WORDS:FSAE, general parameters, parameter identification, general arrangement,the car power, fuel economy特殊符号m a 汽车总质量kgV 最高车速km/hL 轴距 mmB1 前轮距 mmB2 后轮距 mmR 最小转弯半径mmhg 满载时质心高度mmhgˊ空载时质心高度mmD 轮胎直径mmB 轮胎宽度mmP 轮胎气压MPA 汽车迎风面积F 滚动阻力系数C空气阻力系数Do i驱动桥主减速比g i变速器传动比F汽车行驶使的空气阻力w1g i变速器Ⅰ挡传动比F车轮与路面的附着力ϕm汽车总质量au汽车行驶速度aP发动机最大功率emaxT发动机转矩eP为克服滚动阻力所消耗的功率fϕ轮胎与路面的附着系数η传动系效率tQ是百公里油耗s目录第一章FSAE赛车总体概况 (1)§1.1 FSAE赛车起源 (1)§1.2 FSAE赛车现状 (2)§1.2.1国际赛车概况 (2)§1.2.2国内赛车概况 (2)§1.2.3我校赛车概况 (2)§1.3 FSAE赛车总体设计概述 (3)§1.3.1汽车设计的规律、决策与设计过程 (3)§1.3.2 FSAE赛车主要技术要求 (3)§1.3.3 第二代赛车设计目标 (4)§1.3.4 FSAE赛车项目意义 (5)第二章FSAE赛车总体设计 (7)§2.1 总体设计目标 (7)§2.2 赛车目标参数的初步确定 (8)§2.2.1 发动机选择 (9)§2.2.2 轮胎的选择 (10)§2.2.3 传动系最小传动比的确定 (11)§2.2.4 传动系最大传动比的确定 (11)§2.3 赛车发动机选型 (12)§2.4 赛车主要设计参数的确定 (13)§2.4.1 尺寸参数 (13)§2.4.2 质量参数 (14)§2.4.3 性能参数 (15)§2.5 赛车各系统设计 (17)§2.5.1 悬架系统设计 (18)§2.5.2 转向系统设计 (19)§2.5.3 制动系统设计 (19)§2.5.4 电器系统设计 (21)§2.5.5 车身设计 (23)§2.5.6 车架设计 (23)第三章赛车动力性与燃油经济性 (25)§3.1 汽车的动力性 (25)§3.1.1 动力性的评价指标 (25)§3.1.2驱动力—行驶阻力图 (25)§3.1.3 汽车的加速能力 (28)§3.1.4 动力特性图 (29)§3.1.5 功率平衡 (31)§3.2 燃油经济性 (32)第四章赛车总体布置 (34)§4.1整车布置的基准线（面）-零线的确定 (34)§4.2各部件的布置 (34)§4.3总体设计参数表 (37)第五章结论 (39)参考文献 (40)致谢 (42)第一章FSAE赛车总体概况Formula SAE 赛事1980年在美国举办第一次比赛以来，现在已经成为汽车工程学会的学生成员举办的一项国际赛事，其目的是设计、制造一辆小型的高性能方程式赛车，并使用这辆自行设计和制造的赛车参加比赛。
方程式赛车的转向系统(s)
大学生方程式赛车转向系统设计1、概述汽车产品的质量检测具有重大的社会意义。
转向器作为汽车的一个重要部件，对其综合性能进行检测直接关系到人民的生命财产安全。
根据汽车安全性统计,，全世界每年因交通事故死亡的人数超过20万，加之几倍于死者的受伤者以及物质上的损失，其直接或间接的危害是难以估计的。
在我国，因为交通管理技术落后、路况差、车辆性能差，加之各类车辆混合行驶，交通事故时有发生。
近年来，我国交通事故死亡人数居世界前几位，每万辆车平均事故居大国中第一位。
交通事故己成为一个严重的社会问题。
概括交通事故的原因，不外乎人、汽车和环境三个因素。
显而易见，提高汽车的安全性能是减少交通事故的关键措施之一，因此，汽车工业发达的国家都非常重视汽车安全性的研究。
目前汽车工业己成为我国的支柱产业之一，所以，为了提高汽车的质量，保证行驶的安全性，在大力发展我国的汽车工业的同时，这就要求生产厂家对每一批产品必须进行质量检测，而其中转向器是汽车维持驾驶员给定方向稳定行驶能力(即操纵稳定性)的基本保障，所以汽车转向器综合性能试验成了汽车性能测试中的一个重要项目。
因为汽车转向器属于汽车系统中的关键部件，它在汽车系统中占有重要位置，因而它的发展同时也反映了汽车工业的发展，它的规模和质量也成为了衡量汽车工业发展水平的重要标志之一。
近年来随着我过汽车工业的迅猛发展，作为汽车的重要安全部件—汽车转向器的生产水平也有了很大的提高。
在汽车转向器生产行业里，70年代推广循环球转向器，80年代开发和推广了循环球变传动比转向器，到了90年代，驾驶员对汽车转向器性能的要求有了进一步的提高，要求转向更轻便，操纵更灵敏。
随着汽车的高速比和超低压扁轮胎的通用化，过去的采用循环球转向器和循环球变传比转向器只能相对的解决转向轻便性和操纵灵敏性问题，现在虽然转向器以向动力转向发展，但大部分汽车还应用机械型转向器，如何改进转向器的设计，使之更加适合驾驶者，是最重要的，因此还需不断改进。
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河南科技大学毕业设计（论文）题目方程式赛车前、后悬架及转向系统设计（转向系统）方程式赛车前、后悬架及转向系统设计（转向系统）摘要赛车转向系的设计对赛车转向行驶性能、操纵稳定性等性能都有较大影响。
在赛车转向系设计过程中首先通过转向系统受力计算和UG草图功能进行运动分析，确定转向系的传动比，确定了方向盘转角输入与轮胎转角输出之间的关系；运用空间机构运动学的原理,采用Matlab软件编制转向梯形断开点的通用优化计算程序,确定汽车转向梯形断开点的最佳位置,从而将悬架导向机构与转向杆系的运动干涉减至最小；然后采用UG运动分析的方法,分析转向系在转向时的运动,求解内外轮转角、拉杆与转向器及转向节臂的传动角、转向器的行程的对应关系,为转向梯形设计及优化提供数据依据。
完成结构设计与优化后我们对转向纵拉杆与横拉杆计算球铰的强度与耐磨性校核以及对一些易断的杆件进行了校核计算，确保赛车有足够的强度与寿命。
完成了对转向轻便性的计算，我们计算了转向轮的转向力矩M，转以及转向盘回转总圈数n，以确认是否达到赛车规则中转向盘上作用力p手所规定的要求以及转向的灵活性与轻便性。
最后我们建立三维模型数据进行预装配，在软件上检查我们设计的转向系是否存在干涉等现象以及检查我们的转向系是否满足我们的设计要求，对我们的设计进行改进。
我们还计划采用adams柔性体单元建立转向系统模型，以提高模型仿真优化的精确度。
关键词：赛车，转向，UG，转向梯形，运动分析，齿轮齿条The design of Formula front and rear suspension andsteering system (steering system)ABSTRACTSteering System Design of a car has a significant impact of driving performance, steering stability. In the car design process, first through the steering force calculations and the UG kinetic analysis we determine the ratio of steering system, the relationship between the wheel angle input and output; The principles of spatial mechanism kinetics and a related optimization program by using Matlab are applied to the calculation of the spatial motion of the ackerman steering linkage. By using the method,the interference between suspension guiding mechanism and steering linkage is minimized; then UG kinetic analysis is used to analysis the motion of steering system when turning and calculating the corresponding relation between the turning angle of inside and outside wheels, the transmission angle of steering linkage and steering box or steering linkage and track-rod, and steering box stroke. And it provides a theoretical basis for designing and optimizing the steering trapezoidal mechanism.After the work we calculate the ball joints tie rod strength and wear resistance, and some calculations was made on some dangerous bars, to ensure the car has enough strength and life. After carrying out a complete calculation of the portability, we calculate the torque of the wheel, the force of steering wheel on the hands and the total number of turns , to meet the requirements in the car ruls. Finally, we set up pre-assembled three-dimensional model data, checking the steering we designed whether there is interference phenomena and to examine whether our steering meet our design requirements, to improve our design. We also plan to use adams flexible body element to establish steering system model to improve the accuracy of simulation and optimization models.KEY WORD：FSAE，UG, steering trapezoid, motion analysis, rack and pinion目录第一章绪论 (1)§1.1 Formula SAE 概述 (1)§1.1.1 背景 (1)§1.1.2 发展和现状 (2)§1.2 中国FSAE发展概况 (2)§1.3 任务和目标 (3)第二章转向系设计方案分析 (4)§2.1 赛车转向系概述 (4)§2.2 转向系的基本构成 (4)§2.3 转向操纵机构 (4)§2.4 转向传动机构 (6)§2.5 机械式转向器方案分析 (6)§2.5.1 齿轮齿条式转向器 (6)§2.5.3 转向器形式的选择 (9)§2.6 赛车转向系统传动比分析 (9)§2.7 转向梯形机构的分析与选择 (10)§2.7.1 转向梯形机构的选择 (10)§2.7.2 断开式转向梯形参数的确定 (10)§2.7.3 转向系内外轮转角的关系的确定 (12)§2.7.4 MATLAB内外轮转角关系曲线部分程序 (14)第三章转向系主要性能参数 (16)§3.1 转向器的效率 (16)§3.1.1 转向器的正效率η+ (16)§3.1.2 转向器的逆效率η- (17)§3.2 传动比的变化特性 (17)§3.2.1 转向系传动比 (17)§3.2.2 力传动比与转向系角传动比的关系 (18)§3.2.3转向系的角传动比iwo (19)§3.2.4转向器角传动比及其变化规律 (19)§3.3 转向器传动副的传动间隙Δt (20)§3.3.1转向器传动间隙特性 (20)§3.3.2如何获得传动间隙特性 (21)§3.4 转向系传动比的确定 (22)第四章齿轮齿条式转向器设计与计算 (23)§4.1 转向系计算载荷的确定 (23)§4.1.1 原地转向阻力矩MR的计算 (23)§4.1.2 作用在转向盘上的手力Fh (23)§4.1.3转向横拉杆直径的确定 (24)§4.1.4初步估算主动齿轮轴的直径 (24)§4.2 齿轮齿条式转向器的设计 (24)§4.2.1 齿条的设计 (25)§4.2.2 齿轮的设计 (25)§4.2.3 转向横拉杆及其端部的设计 (26)§4.2.4齿条调整 (26)§4.2.5转向传动比 (27)§4.2.6 齿轮齿条式转向器的设计要求 (27)§4.3齿轮轴和齿条的设计计算 (28)§4.3.1选择齿轮材料、热处理方式及计算许用应力 (28)§4.3.2初步确定齿轮的基本参数和主要尺寸 (29)§4.3.3确定齿轮传动主要参数和几何尺寸 (30)§4.4 齿轮齿条转向器转向横拉杆的运动分析 (30)§4.5 齿轮齿条传动受力分析 (31)§4.6 齿轮轴的强度校核 (32)§4.6.1轴的受力分析 (32)§4.6.2判断危险剖面 (33)§4.6.3轴的弯扭合成强度校核 (33)§4.6.4轴的疲劳强度安全系数校核 (33)§4.7 齿轮轴轴承的校核 (35)第五章转向梯形的优化设计 (36)§5.1目标函数的建立 (36)§5.2设计变量与约束条件 (37)§5.2.1保证梯形臂不与车轮上的零部件发生干涉 (37)§5.2.2保证有足够的齿条行程来实现要求的最大转角.38§5.2.3保证有足够大的传动角α (38)第六章基于UG运动仿真的转向梯形设计与优化 (41)§6.1建立UG三维模型 (41)§6.2建立连杆特性 (41)§6.3建立运动副 (42)§6.4运动驱动 (42)§6.5 参数设定及输出 (43)§6.6 试验验证效果 (43)§6.7 基于UG工程图模块的转向机动图 (45)§6.8 UG模型以及基于UG高级仿真的零部件校核 (46)§6.9 UG装配模型检查干涉问题 (47)第七章结论 (48)参考文献 (49)致谢 (50)第一章绪论§1.1 Formula SAE 概述§1.1.1 背景Formula SAE 赛事由美国汽车工程师协会（the Society of AutomotiveEngineers 简称SAE）主办。