大学生纯电动方程式赛车设计过程分析
大学生纯电动方程式赛车设计过程分析
作者：苏润凡
来源：《科学与财富》2016年第34期
（西华大学成都 610039）
摘要：为了加快我国电动汽车高效良性的可持续发展，中国汽车工程学会于 2013 年举办了首届中国大学生方程式电车大赛（简称 FSEC）。
西华大学纯电动方程式赛车队是首次参赛的国内十支电动方程式车队之一。
本文以西华大学16届纯电动方程式赛车为例，对FSEC赛车的设计方法及指导思想进行了详细的介绍。
并结合纯电动赛车的结构特点，对FSEC赛车的整车控制系统、驱动电机系统、动力电池及管理系统、悬架系统、转向系统进行了一一布置和分析。
关键词：FSEC赛车；设计；过程分析
中国大学生方程式汽车大赛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。
FSEC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。
在设计过程中，根据赛道尺寸及比赛规则的要求首先从电动机和电池的选择入手。
考虑赛车的最高形式速度，加速性能及续航时间选择合适的电机和设计满足比赛要求的电池系统。
在选择好电机和电池后，赛车的底盘设计与燃油式赛车的底盘设计类似，分为车架，车身，悬架系统，转向系统，传动系统及制动系统。
同时结合电动汽车的特点完成整车控制系统及整车布线的设计与布置。
1、纯电动赛车的设计概述：
1.1总体设计要求：
赛车必须在加速、制动和操控性方面具有非常优异的表现，同时又必须具有足够的耐久性以顺利完成规则中提及的及比赛现场进行的所有项目。
赛车必须注意驾驶时的安全问题。
设计制造过程中也要考虑知识产权保护等问题。
1.2总体设计目标：
通过分析往年FSEC赛车在比赛时采集的数据以及赛道特性可以发现： FSEC 赛道属于低速多弯赛道，并且对赛车的弯道性能以及出弯加速性能要求较高。
因此赛车的设计目标之一是通过电池箱及电机的布局，实现理想的重量分布以及合适的轴距。
使重量更向后集中于车辆后
轴并尽可能地降低了赛车重心，从而保证前轴灵敏的转向响应，以及后轮在出弯时出色的加速表现。
其余设计目标主要为一下几点：75m直线加速时间不超过10s；动力系统能为赛车提供至少整个耐久赛的动力；设计中赛车成本也必须有相关的考虑。
赛车制造完成后需要对其进行相关实验。
主要的测试项目包括直线加速，侧向速度skid—Pad测试，最小转弯半径，赛车续航能力等。
2、全车结构：
2.1动力总成及传动系统：
主要部件包括：电池箱体、电池组、电池管理系统、电机、电机控制器、电机散热机构、减速驱动轴、差速器基座、链轮/皮带轮、差速器轴承、差速器、万向节、保护罩和连接紧固装置等。
2.2车架及车身：
主要包括：主环、前环、主环前撑、前隔板、侧边防撞结构、肩带安装杆、电池箱链接、驱动系统保护结构、前后定风翼和扩散器等。
2.3悬架车轮及转向系统：
主要包括：弹性元件、减震装置、导向机构、横向稳定器、车毂、车辋、车辐、转向操纵机构、转向器和转向传动机构等。
2.4制动系统：
主要包括：制动踏板机构、制动传动装置和制动器。
2.5整车电气部分：
主要包括：整车控制器、整车线速、绝缘检测装置、各类传感器、继电器、各式开关、制动灯和仪表盘等。
2.6其他：
主要包括：座椅、安全带、防火墙、车架车身涂装和防护罩等。
3赛车设计的基本流程：
3.1基准目标的设定：
基准目标是制作车辆的直接目标，将其分解为各个单元和部件的设计目标。
即：制定如何完成各个单元和部件的功能、重量、成本等设计目标的方案。
制定基准目标前应进行必要信息的收集。
尽可能地详细调查车辆的规格、结构、质量、各种性能以及比赛成绩（外形设计、车检、75m加速、制动性能、耐久性、成本报告、营销报告、噪声等）。
通过研究成功的经验，总结失败的原因设定出基准目标。
在基准目标的设定阶段有很多性能要素还未正式定下来，这时需要对性能要素进行假设，或者使用上次参赛时车辆的重量及重心位置等进行假设以使其符合基准目标。
需要事先设定的要素：①质量。
②重心位置。
③轮距。
④轴距。
⑤电机形式、位置、重量及输出功率。
⑥变速器的形式位置。
⑦转向齿轮比、转向盘半径。
⑧驾驶座的位置、加速踏板、制动踏板的位置。
⑨电池箱的位置和电池总容量。
⑩车架的大概构造。
3.2绘制总布置草图
通过CATIA等三维建模软件绘制出赛车的整体三维模型。
在此之前要设计确定出各总成及部件的外形和尺寸，完成各总成及部件的三维建模。
通过对赛车进行整体装配确认各部件之间不存在干涉情况。
如果存在干涉情况，相关设计人员应及时进行协调并更改设计解决干涉问题。
通过绘制总布置草图，确定整车主要尺寸，性能要素。
以便较准确地确定赛车其他部件的相关关键参数。
3.3各零件具体设计及校核：
通过前期确定的关键参数，查阅相关资料进行零部件的具体设计及校核。
使用建模工具UG、CATIA和CAD等常用的机械设计或模具打造的模拟软件，完成零部件的三维模型。
完成三维建模后，对于本身承受外力较大的零部件我们应使用ANSYS等有限元分析软件对其进行校核。
3.4零件加工及装配：
零部件初步设计好后还应充分考虑加工的可行性，本着不影响零部件功用的情况下尽量减少加工工序，降低成本。
在加工前应完成对应工程图及装配图的出图。
零部件加工完后应对应工程图及装配图检查是否合格，不合格应及时返工。
4赛车各系统设计：
西华大学纯电动式方程式赛车采用国内外普遍应用的电机后置后驱的布置方式。
电池箱内置位于车架主环后。
4.1动力电池及管理系统：
常用的充电电池有铅酸电池、钠硫电池、镍氢电池、锂电池、及软包电池。
而大学生方程式赛车上一般使用的是锂电池或软包电池。
2016赛季西华大学电车队选用三星2500mAH，放电倍率达10C的18650电池。
电池在满足赛车对大电流需求的同时，其高强度的单体外壳还能为高压电池组的安全提供保障。
电池箱还应配备相对应的电池管理系统。
实时精准的检测电池状态，保障高压电池组的安全，在合理管理电池能量的同时使电池内部与外部整车进行信息交互。
其装配的热管理系统，可以有效减少电池组内的温度差异，抑制局部热区的形成，防止电池过快衰减，延迟电池组整体寿命。
4.2驱动电机及整车控制系统：
赛车电机的选择需要考虑赛车的最高车速、加速性能，并根据电机峰值功率的持续时间、控制响应时间、扭矩及调速范围等条件。
选用合适的电机，还应为电机设计冷却系统。
整车控制系统的芯片国内外普遍应用飞思卡尔芯片。
西华大学电车队采用四层PCB板提升抗电磁干扰能力，为了提高运算速度，采用双核16位飞思卡尔M9S12XS128作为主控芯片，自助设计嵌入式整车控制系统，实现对整车可靠、高效、精准的控制。
4.3悬架系统
悬架系统的设计从解读轮胎开始。
通过建立的轮胎模型，对轮胎不同载荷、不同胎压下的横向及纵向特性进行了分析，从而优化悬架几何保证赛车在出弯时两侧后轮同时工作在理想的轮胎外倾角下，配合底部扩散器，确保出弯时更快的加速。
悬架对硬点有很高的精度要求，所以悬架的夹具设计应避免由于悬架硬点附近车架焊接变形造成的误差。
其他关键零件如立柱、轮毂，摇臂应运用CAE软件进行校核和优化。
最后，悬架设计离不开实车调校，应安装相应的传感器为悬架的调校测试提供准确的数据。
4.4转向系统
针对转向系统方案的确定，赛车的转向机构转向梯形前置，转向拉杆横置，转向机构为齿轮齿条。
由于在连接转向节臂、横拉杆以及齿条机构的过程中必然存在微小的间隙，因此在转向梯形后置的状态下，当车辆转弯时，来自转向轮的力将会影响整个转向系统，这将对其操控性产生一定不良的影响。
4.5制动系统
设计制动器时不仅要考虑诸如制动距离长短等物理指标，还要考虑到人-机系统的协调配合，例如车辆能否按照驾驶员的意图减速等问题。
赛车由于制动情况频繁，所以就需要制动器在频繁的工作状态下也能确保瞬间产生稳定、足够的摩擦力，这时需要解决关于制动散热等问题，一般采用盘式制动器。
5结语：
本文主要是作为一名正式参赛队员对所学的汽车设计知识及赛车设计制造过程的总结。
从赛车的总体设计要求，基准目标的设定，到赛车各系统的介绍和各系统设计原理简述，本文皆做了全面的探讨。
作者希望本文对其他后续参赛者能有所帮助。
参考文献
[1] 张强华，李强，丁一慧，张可成. 大学生方程式赛车空气动力学套件的流场分析[J]. 浙江科技学院学报. 2016（01）.
[2 阮安正，朱丽. 基于有限元的节能赛车车架模拟分析[J]. 机械工程师. 2016（08）.。
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。
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电动赛车整车布置及性能分析
FSAE电动赛车整车布置及性能分析摘要: 大学生电动方程式赛车是在传统燃油大学生方程式赛车的基础上发展起来的，其绝大多数零部件都与燃油车相似，如赛车的车架、制动、传动以及悬架等，其主要差别在于动力系统和电子控制系统。
本文以FSAE大学生电动方程式赛车整车布置及性能分析为研究对象，主要进行以下研究：1）通过研究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，掌握电动赛车总体布置方案；2）查阅国内外相关参考文献，从而为整车布置以及整车参数设计提供理论依据；3）首先从车架结构以及车架所使用的材料进行选择说明，通过结构与材料之间的对比，分别选择合适结构和材料来设计车架，建立电动赛车车架的三维模型；4）对悬架采用的类型与部件的设计参数进行讨论说明，然后对悬架特性参数进行计算说明，确定悬架的硬点位置，最后对悬架系统的零部件结构进行设计，从而确定赛车悬架系统；5）首先确定制动系统采用的方案，选择制动器的形式与液压分路系统；然后对制动系统的主要参数与盘式制动器的相关尺寸进行相关计算；最后对整套制动系统的液压驱动机构进行设计计算，包括前后轮制动卡钳的尺寸以及前后轮制动主缸尺寸的大小。
由于电机是驱动电动赛车的唯一动力源，所以它的选择尤为重要，关系到整个汽车的动力性和操纵稳定性。
实际应用时，往往会因为各种情况导致实际转矩和理论转矩出现误差，本文选用永磁无刷直流电机来当作电动赛车驱动系统的驱动电机。
根据方程式汽车大赛规则，FSAE赛车的车架设计内容包括车架的结构布置、车架材料的选择、车架的内部空间布置设计并且设计要符合人机工程。
FSAE赛车车架采用桁架式车架结构，选择了四种厚度不同的的30CrMo钢材，最大限度地缩小赛车的整车重量，使得车架的整体性能得到提高。
结合国内外车队相关悬架优秀设计经验，本文选择了推杆不等长双横臂悬挂。
主要因素有：推杆不等长双横臂悬挂，加工方便，装配精度高，符合学生的技术水平；重心较高的问题，由于采用了铝合金部件和碳纤维材料，可以有效解决；赛车通过传动形式的对比，选择链传动作为本次设计的传动形式。
中国大学生方程式赛车设计
中国大学生方程式赛车设计在汽车工业飞速发展的今天，赛车运动尤其是方程式赛车运动在全球范围内都拥有着广泛的影响力。
在这场技术的盛宴中，中国大学生方程式赛车设计正在崭露头角，他们以独特的视角，充满热情地参与到这个充满挑战与创新的项目中。
中国大学生方程式赛车设计赛事起始于2010年，以“培养大学生团队精神、设计和动手能力”为主旨，是一项由在校学生自行设计、制造、调试方程式赛车的比赛。
这种赛事不仅需要学生掌握扎实的理论知识，还需要他们具备极强的实践能力和团队合作精神。
在今年的比赛中，来自全国各地的车队都展现出了极高的竞技水平。
例如，华南理工大学车队以7项核心指标全部合格的优秀成绩夺得了总冠军。
这不仅体现了他们在赛车设计上的高超技能，更彰显了他们在团队合作和创新上的实力。
方程式赛车的设计与制造是一个复杂且繁琐的过程。
从最初的草图设计，到最后的赛车制造完成，每一步都需要精细的计算和设计。
而且，由于比赛规则的限制，每辆赛车都需要在保证性能的同时，尽可能地降低成本和重量。
这无疑是对参赛者们的一次巨大的挑战。
然而，这些年轻的大学生并没有被困难所吓倒。
他们以积极的态度和极高的热情投入到这个项目中，用他们的智慧和努力，一次次突破难关，一次次刷新记录。
他们的努力不仅仅体现在赛车的性能上，更体现在他们的团队合作和创新能力上。
中国大学生方程式赛车设计比赛不仅提供了一个展示大学生们创新能力的平台，更是他们实践理论知识的最佳场所。
在这个平台上，他们可以自由发挥，大胆创新，从而提升自我价值。
同时，通过这样的比赛，他们也提前接触到了社会的挑战与压力，为未来的职业生涯打下了坚实的基础。
中国大学生方程式赛车设计比赛对于推动中国汽车工业的发展也起到了积极的推动作用。
通过参与这样的比赛，学生们可以更加深入地了解到汽车工业的最新技术和趋势，从而提升自己的专业素养。
他们也通过这个平台结识了许多志同道合的朋友，为未来的合作与发展打下了良好的基础。
大学生方程式赛车设计与分析(完成)
上海工程技术大学毕业设计（毕业论文）任务书学院汽车工程学院专业机械设计制造及其自动化（汽车工程）（中美合作）班级学号062110316学生彭涛指导教师李传昌题目方程式赛车发动机进气系统设计与分析任务规定进行日期自2014 年2 月17 日起，至2014 年6 月20 日止目录摘要 (4)关键词 (4)Abstract (5)Key words (5)引言 (5)绪论 (6)1.1 课题研究背景和意义 (6)1.2 汽车发动机进气系统的简介 (7)1.2.1 进气系统定义 (7)1.2.2 基本构成 (7)1.3 汽车发动机进气系统发展趋势 (7)1.4 进气限流情况下提高进气效率技术的研究现状 (8)1.5 研究内容 (8)1.6 进气系统系统概述 (9)1.6.1 进气系统结构参数对充气效率的影响 (9)1.6.2 进气管长度对充气效率的影响 (9)1.6.3 FSAE规则对进气系统限制 (10)1.6.4 赛车进气系统主要构成 (11)2 进气系统方案设计 (11)2.1 进气系统设计流程 (11)2.2 确定进气系统材料与制造工艺 (13)2.3 节气门体类型选择 (14)3 设定进气系统各部件基本参数 (15)3.1 系统参数 (15)3.2 空气滤清器 (15)3.3 限流阀开口 (16)3.4 限流阀 (16)3.5 限流阀扩散器 (17)3.6 稳压腔 (17)3.7 进气道 (18)3.8设计要求 (18)3.8.1 进气方案 (18)3.8.2 进气管形式 (19)4 各部件基本参数设计 (21)4.1 节气门口径 (21)4.2 进气总管长度 (21)4.3 稳压腔体积 (22)4.4 进气歧管长度 (22)5 流场分析 (22)5.1 分析软件介绍 (22)5.2 模型网格划分与边界条件初定义 (23)5.2.1 进气总管分析 (23)5.2.2 稳压腔分析 (25)5.2.3 进气歧管长度分析验证 (29)6 进气系统装配 (29)7 结论与展望 (31)参考文献 (32)大学生方程式赛车进气系统设计与分析车辆工程专业彭涛指导教师李传昌摘要：本设计是针对我院2014年FSAE赛车发动机进气系统的优化设计与仿真研究。
大学生方程式赛车设计(发动机匹配试算与装配设计)-汽服11403班
序号281140303（学号）：长春大学毕业设计说明书大学生方程式赛车设计（发动机匹配试算与装配设计）姓名沈姗姗学院车辆工程学院专业汽车服务工程班级1140303指导教师李未(教授)2015 年 5 月20 日大学生方程式赛车设计（发动机匹配试算与装配设计）摘要中国大学生方程式汽车大赛是由各个大学在校学生组队参加的汽车设计与制造的一项比赛。
各参赛车队严格遵循比赛规则，在一年内自主设计和生产出一辆在各方面优秀的小型单人座休闲赛车，进行比赛。
本文是对大学生方程式赛车发动机系统的匹配试算和结构设计，通过了解发动机的性能参数、结构参数，运用汽车设计、发动机原理、汽车构造等知识，通过网上查询资料对发动机进行选择。
文章主要论述如何改进发动机的进排气及冷却系统，使发动机达到预想的状态，且符合大赛的规定。
我将采用GT-Power、FLUNT等软件对排气系统进行优化设计，采用四个分置的进气歧管，避免了由于进排气时间不同而出现挣气现象，使得进排气更加顺畅，发动机在动力方面更出色。
建议进气系统使用限流阀这样可以使赛车更加安全，这样可以让学生更好的学习如何改进进气系统，做成两头锥的形状，使得进气无死角，又符合大赛规定。
应用流体力学设计谐振腔，使得进气量多。
关键词：方程式赛车（FSAE），发动机，匹配，进排气Design of FSAE(trial matching and assembly design of engine)ABSTRACTContest of Chinese college students formula car is by each team for university students in car design and manufacture of a game. Each participating team strictly follow the rules of the game, the independent design and production in one year out of a good in all aspects of small single leisure car, for the game.This article is on college students' formula engine system matching of the trial and the structure design, through understanding engine performance parameters, structure parameters, using the principle of automobile design, engine, automobile structure, such as knowledge, through the Internet query information of engine to choose. This paper mainly discusses how to improve the inlet and exhaust and cooling system of engine, the engine the desired state, and in accordance with the rulesof the competition. I will use the GT - Power, FLUNT optimize the exhaust system design of software, such as the four division of the intake manifold, to avoid the phenomenon make gas due to different inlet and exhaust time, makes the exhaust more smoothly and the engine better in terms of Power. Suggested that the air intake system use flow-limiting valve so that we can make cars safer, this can let students learn how to better improve the air intake system, make it two of the shape of the nose cone, making intakeno dead Angle, and comply with the regulations of competition.Application of fluid mechanics cavity is designed to ensure the air inflow. Keywords: formula (FSAE), engine, match, into the exhaust目录第一章大学生方程式赛车简介.................................................................................... - 1 - §1.1 赛事简介 ..................................................................................................... - 1 - §1.2愿景与使命.................................................................................................. - 1 - 第二章发动机的匹配. (1)§2.1发动机的匹配 (1)§2.1.1匹配的定义 (1)§2.1.2发动机匹配的应用场合 (2)§2.2 发动机的机械匹配技术 (3)§2.2.1 发动机和变速器的选型和匹配 (4)§2.2.2 设计与分析 (2)§2.3 发动机管理系统及其开发技术 (2)§2.3.1 发动机管理系统 (2)§2.3.2 发动机管理系统开发技术 (3)§2.4 发动机的标定技术 (3)§2.4.1 发动机标定 ....................................................................................... - 3 -§2.4.2 发动机标定软件 (3)§2.4.3 发动机标定设备 (3)§2.4.4 发动机标定试验 (3)§2.5 其它相关电气系统的开发 (3)§2.5.1车载网络系统的开发 (3)§2.5.2 电气线束系统的开发 (3)§2.6发动机的选购 (3)§2.6.1 赛车发动机的选择原则 (3)§2.6.2 以下是国内几款常用FSAE发动机的资料 (3)第三章发动机进排气系统的匹配 (7)§3.1 FSAE进排气系统和限流阀的关系 (7)§3.2 GT-Power介绍 (7)§3.3发动机的进排气管 (7)§3.3.1 进气管长度对发动机性能影响 (8)§3.3.2排气管长度对发动机性能影响 (8)§3.4 限流阀的作用意义 (8)§3.4.1 什么是进气限制器 (9)§3.4.2 进气限制器的作用 (9)§3.4.3 为什么要有进气限制器 (10)§3.5 谐振腔CAE分析方法 (11)§3.6 进排气歧管的设计 (11)§3.7进排气最终方案 (13)§3.7.1 进排气系统UG图 (13)§3.7.2进排气CAD图 (14)第四章冷却系统匹配 (15)§4.1 冷却系统的总体布置原则 (15)§4.1.1 提高进风系数 (15)§4.1.2提高冷却液循环中的散热能力 (15)§4.2 膨胀水箱的选择 (15)§4.3 水管的设计 (15)§4.4 防冻液的选择 (16)§4.5冷却系统的固定 (16)第五章润滑系统 (17)§5.1 润滑的意义 (17)§5.2 润滑的方式 (17)§5.3 润滑系统的组成及油路 (18)§5.4 曲轴箱通风装置 (18)§5.5 机油的功用 (19)§5.6 机油的使用特性及机油添加剂 (19)§5.7 机油的分类 (20)§5.8 机油泵 (22)§5.9 机油滤清器 (22)§5.10 冷却器 (23)第六章总结 (24)参考文献 (25)致谢 (26)附录 (27)第一章大学生方程式赛车简介§1.1 赛事简介中国大学生方程式汽车大赛是由各个大学在校学生组队参加的汽车设计与制造的一项比赛。
大学生F1方程式赛车整车设计毕业论文
大学生F1方程式赛车整车设计毕业论文大学生F1方程式赛车整车设计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。
关键词：UG，大学生F1方程式赛车，车架，有限元分析，动力匹配Formule SAE Collegiate Design of The Racing CarABSTRACTThe article is Based on the BAJA racing car model which is made at the Practice of Automobile Theory Course , and at the same time with combinations of the FSAE car racing game rules and the circuit layout characteristics, to expand the design of a formula sae race car. Start from the chassis of the car , this article focuses on the design of automobile frame, because the frame is an important part of vehicle, it not only suffered from a variety of complex surface load, at the same time it is the carrier to installthe other assembly. Through the finite element method analysis of frame structure, has important significances to improve the vehicle performance. According to《FSC contest rules (2012) of the People's Republic of China》requires, first of all, using the software of UG6.0 to carrry out on the car frame structure design, setting up multiple 3 d model of the frame, and then imported multiple frame and BAJA model frame into the finite element software, using the statics to analysis the frame, by comparing the static and stress distribution analysis to select the better frame. To select the type of Formula SAE racing car engine system, the wheel system,the transmission system, the suspension system, the steering system and the brake system and layout of the whole, and then according to the parameters of the selected to match the vehicle dynamic performance and analyzed the vehicle dynamic performance , Thus design a car to match requirements of the competition and also have performances.KEY WORDS:UG, the formula 1 racing car of College students, frame ,finite element analysis , dynamic matching.目录第一章绪论1.1、 Formule SAE概述1.1.1、背景1.1.2、发展及现状1.2、任务及目标第二章赛车总体参数与主要总成的选择2.1、概述2.1.1、总体设计因满足的要求2.1.2、总体设计的目的2.2、汽车形式的选择2.2.1、轴数2.2.2、驱动形式2.2.3、布置形式2.3、汽车主要参数的选择2.3.1、汽车主要尺寸的确定2.3.2、汽车质量参数的确定2.3.3、汽车动力性参数的确定2.4、发动机的选择2.4.1、发动机限制2.4.2、发动机主要性能指标的选择2.4.3、进气系统2.4.4、排气系统2.5、传动系统2.5.1、变速箱性能参数的确定2.5.2、主减速器及差速器的确定2.6、轮胎和轮辋的选择2.7、悬架系统的选择2.7.1、比赛要求2.7.2、悬架的作用2.7.3、悬架的分类2.7.4、悬架的选择2.7.5、方程式赛车悬架的特殊性2.8、制动系统的选择2.8.1、制动系统要求2.8.2、制动器的分类2.8.3、制动器的选择2.9、转向系统的选择2.9.1、转向的要求2.9.2、转向系的确定2.10、车架形式的选择2.10.1、车架的定义2.10.2、车架的设计2.10.3、车架的分类第三章赛车整车的总体设计3.1、车架的设计3.1.1、车架的设计流程3.1.2、车架设计要求3.1.3、名词解释3.1.4、车架设计过程3.1.4.1、前环以及前斜撑设计3.1.4.2、主环设计3.1.4.3、支撑要求3.1.5、车架材料的选择3.1.6、车架焊接方式的选择3.2、其他部件的三维建模3.2.1、发动机总成以及变速箱三维建模3.2.2、制动总泵以及各个踏板的三维建模3.2.3、悬架系统建模3.2.4、制动系统的三维建模3.2.5、车轮三维建模3.2.6、后驱动桥三维建模3.2.7、转向系统的设计3.2.8、油箱三维模型的建立3.2.9、车身的设计3.2.10、座椅的设计3.2.11、赛车的总装第四章整车设计中的关键问题4.1、车架强度校核4.1.1、有限元软件介绍4.1.2、有限元模型的建立4.1.3、模型的简化及建立4.1.4、网格划分4.1.5、车架静力学分析4.1.5.1、车架静态载荷分析4.1.5.2、工况分析及边界条件处理4.1.5.3、弯曲工况分析4.1.5.4、制动工况的分析4.1.6、车架刚度分析4.1.6.1、车架扭转刚度分析4.1.6.2、车架弯曲刚度分析4.1.7、车架模型（二）的有限元模型分析4.2、动力系统计算匹配及评价4.2.1、概述4.2.2、动力性能计算4.2.2.1、动力性相关公式4.2.2.2、计算过程及结果4.2.2.3、本节结论第五章结论参考文献致谢绪论1.1、Formule SAE概述1.1.1、背景Formula SAE，是由各国SAE，即汽车工程师协会举办的面向在读或毕业7个月以内的本科生或研究生举办的一项学生方程式赛车比赛，要求在一年的时间内制造出一辆在加速、刹车、操控性方面有优异的表现并且足够稳定耐久，能够成功完成规则中列举的所有项目业余休闲赛车。
基于大学生电动方程式赛车设计过程分析
交通与建筑II基于大学生电动方程式赛车设计过程分析黄爱维王承梅许镜仪(南通理工学院，江苏南通226002)摘要:FSAE赛车项目由南通理工学院汽车服务工程和车辆工程专业合作开展。
本文详细介绍了本次设计的方法及指导思想。
在设计过程分析中，综合电动汽车的结构特点，对汽车的传功系统、行驶系统、转向系 统、制动系统进行一一分析和布置。
关键词:FSAE赛车;设计;过程分析中图分类号:U469.696 文献标识码:A 文章编号：1003-5168(2016)02-0100-02Based on the Analysis of the Design Process of the Electric Formula Racing CarHuang Aiwei Wang Chengmei Xu Jingyi(Nantong Institute of Technology,Nantong Jiangsu 226002)Abstract：FSAE racing project is developed by the Nantong Institute of technology automobile service engineering and vehicle engineering professional cooperation. This paper introduced the design of the methodand its reference. In the analysis and design process, w ith the structural characteristics of the integrated electric vehicle, the transmission system of automobile, driving system, steering system, braking system were analyzed and arranged.Keywords：FSAE racing;design;process analysis纯电动汽车是指将车载电池作为唯一动力源，以电机 驱动的方式驱动轮胎旋转,此类车辆能够符合道路交通、安 全法规中各项要求。
Get格雅毕业设计(论文)-大学生方程式纯电动赛车(总体设计)(含全套CAD图纸)
毕业设计〔论文〕-大学生方程式纯电动赛车〔总体设计〕〔含全套CAD图纸〕大学生方程式纯电动赛车〔总体设计〕摘要本文详细介绍了本次设计的方法及指导思想，本次设计的内容是大学生方程式纯电动赛车的设计。
纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、平安法规各项要求的车辆。
由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟。
随着计算机和电子产品继续开放级骑，电动车技术已经成熟和完善，使驾驶变得更平安，方便，灵活，舒适。
现在，从普通消费者从很远的电动车，只有在少数人匆忙它时髦。
电力汽车可以真正传统燃料汽车在未来竞争的汽车市场，最终会和智能汽车的电动汽车代替。
这只是时间问题。
在设计过程中，我是从电动机和电池的选择入手，为了使汽车获的最高行驶速度,经过计算选择了电机和电池。
在选好电机和电池后，和设计燃油汽车的底盘一样，并同时综合电动汽车的结构特点，对汽车的传动系统，行驶系统，转向系统，制动系统进行一一分析和布置。
在这为纯电动赛车车设计底盘的过程中，要特别注意电动汽车与燃油汽车不同的地方。
在我所设计的这辆纯电动赛车上，它的传动系很简单，是电机直接和主减速器用链传动直接连接，这样整个底盘的总布置也可以变的很自由。
关键词：纯电动赛车，电机，电池，底盘总布置ABSTRACTThis paper introduces in detail the design methods and the guiding ideology, the content of this design is a college student equation of pure electric car design. Pure electric car is powered by car power, with the motor driven wheel driving, conform to the requirements of road traffic and safety regulations of the vehicle. Because of less environmental impact compared with the traditional cars, its prospect is widely, but the current technology is not mature. With the computer and electronic products continue to open-class ride, electric car technology has matured and improved, making driving safer, convenient, flexible and comfortable. Now, the electric car from the ordinary consumer from very far, only a few people in a hurry fashionable it. Electric cars can really traditional fuel vehicles to compete in the future automotive market will eventually be electric cars and smart cars are replaced. This is only a matter of time that day will come for.In the design process, first is to the selection of motor and battery, in order to make the car won the highest speeds, I chose the motor and battery after calculation. After chooses the electrical machinery and the battery, is same with the design fuel oil automobile chassis, and simultaneously synthesizes the electric automobile the unique feature, to the automobile transmission system, the travel system, the steering system, the braking system carries on analyses and the design. In the car chassis design process for electric vehicles, it is important to pay special attention to the different parts of the electric vehicles and fuel cars. The electric car’s drive train I designed is very simple. motor and reducer connected directly with chain transmission, so the layout of the whole chassis is free.KEY WORDS: electric car, electromotor, the battery, the chassis layout目录第一章大学生方程式赛车介绍 (1)§1.1 FSAE 赛车起源 (1)§1.2 FSAE 赛车现状 (2)§1.2.1 赛车现状 (2)§我校赛车现状 (2)第二章纯电动汽车 (3)§2.1 纯电动汽车的开展 (3)§2.1.1 电动汽车电池开展 (3)§2.1.2 电动汽车行业开展 (4)§2.1.3 中国汽车驶入“无油〞时代 (4)汽车优点 (5)§2.3 开展现状 (6)§2.3.1 兴旺国家现状 (6)§2.3.2 中国现状 (8)§2.4 电动车的未来开展方向 (8)大学生方程式纯电动赛车开展状况 (10)第三章赛车总体设计 (12)§3.1 赛车总体设计概述 (12)§3.1.1 总体设计要求 (12)§3.1.2 总体设计目标 (13)整车结构 (13)总体设计进度概述 (14)§3.1.5 课题的意义 (15)§3.2 赛车总体设计的一般顺序 (16)§3.3 赛车各系统设计 (18)§3.3.1 悬架系统设计 (18)§3.3.2 转向系统设计 (19)§3.3.3 制动系统设计 (19)§3.3.4 车架设计 (20)第四章赛车主要参数的初步确定 (22)§主要参数 (22)§4.1.1 主要技术参数 (22)§4.1.2 电动机的选择 (23)§4.1.3电动车电池面临的主要问题 (25)§4.1.4电动车电池的选择 (26)§4.1.5 轮胎的选择 (27)§4.2 赛车主要设计参数确实定 (28)§4.2.1 性能参数的计算 (28)§4.2.2 整车尺寸参数 (30)§4.3.3 主要技术参数 (31)第五章赛车动力性分析 (33)§5.1 行驶稳定性计算 (33)§5.2 动力性计算 (34)第六章赛车的底盘总布置 (37)§6.1 整车布置的基准确实定 (37)§6.2 赛车布置 (37)总结 (40)参考文献 (41)致谢 (44)第一章大学生方程式赛车介绍§1.1 FSAE 赛车起源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。
大学生方程式赛车设计（模具及卡具设计）（有cad图三维图）
大学生方程式赛车设计（模具及卡具设计）（有cad图三维图）毕业设计（论文）题目大学生方程式赛车设计（模具及卡具设计）2013年5月30日方程式赛车模具及卡具设计摘要本文依据大学生方程式汽车大赛FSAE赛事技术规则对大学生方程式赛车整体车架、悬架进行了模具及卡具设计。
在卡具设计当中不仅需要考虑赛车车架各杆件是否定位完全以及夹紧可靠，同时必须考虑支撑杆件的强度和刚度能否满足要求，最终还必须考虑焊接空间是否与支撑杆干涉。
在模具设计当中不仅要考虑凸、凹模的加工精度以及冲压机的选择，同时还必须考虑凸、凹模的强度和刚度。
本文在完全满足上述要求的前提下对模具及卡具进行了设计。
在模具及卡具设计之初，将方程式汽车大赛的有关规定和评分标准，作为后续模具及卡具设计的技术规范要求；为了达到卡具设计合理性的目的，本设计参考了湖南大学、天津大学以及部分国外大学的赛车模具及卡具。
进入设计阶段，本设计通过分析比较几种模具及卡具的结构形式，决定选择定位与夹紧一体化的卡具设计，采用压弯模制得对强度要求较高的主环。
然后依据技术规范、车架的最终尺寸确定了卡具及模具的结构形式和具体尺寸，并在UG7.0中建立车架卡具的模型。
再对模具及卡具进行受力分析，使各杆件能合理的定位、夹紧，使主环能满足强度和精度的要求，直至模具及卡具结构满足各个方面的要求。
关键词：FSAE，模具，卡具，建模，工艺分析FORMULE SAE—A MOLD AND FIXTURE DESIGNABSTRACTBased on equation FSAE car competition event technical regulations of university students for the college studentsformula overall frame, suspension for the mould and fixture design. In fixture design not only need to consider whether or not the car frame each bar of positioning and clamping completely reliable, at the same time must consider the strength of the support bar and stiffness can meet the requirements, the final must also consider whether the welding space interference with the support bar. During mold design should not only consider the machining precision of the convex, concave die and punch, also must consider the intensity of the convex, concave die and stiffness. In this paper, on the premise of fully meet the above requirements on the mould and fixture design.At the beginning of the mould and fixture design, the formula car contest regulations and criteria, as the follow-up mold and fixture design of the technical specification requirements; In order to achieve the purpose of fixture design rationality, the design reference of Hunan university, Tianjin university and some of the foreign car mold and fixture. Entered the stage of design, this design through the comparative analysis several kinds of mould and the structure of fixture, decided to choose integration of positioning and clamping fixture design, USES the bending molding of strength to demand higher main ring. Then according to specification, to obtain the final size of the frame the structure of the mould and fixture and the specific size, and set up in the UG7.0 frame models of the fixture. Stress analysis was carried out on the mold and fixture, make each bar can reasonable positioning, clamping, the main ring can meet the accuracy requirement of the strength and, until the mold and fixture structure meet the requirements of all aspects.Key words: FSAE, mould, fixture, modeling, process analysis 目录第一章绪论 (1)§1.1 赛事简介 (1)§1.2 大赛性质 (2)§1.3 大赛理念 (2)§1.4 愿景与使命 (2)§1.5 组织结构 (3)第二章焊接卡具的设计 (4)§2.1 焊接的主要类型 (4)§2.1.1 点焊 (4)§2.1.2 凸焊 (4)§2.1.3 钎焊 (5)§2.1.4 二氧化碳焊 (5)§2.2 车用焊接卡具分析 (5)§2.3 焊接夹具的分类 (6)§2.3.1 无驱动夹具 (6)§2.3.2 气动夹具和手动夹具 (6)§2.4 焊接夹具的结构设计 (7)§2.5 六点定位原则在车身焊装夹具上的应用 (7) §2.6 焊装夹具设计原则 (8)§2.7 焊装夹具的基本要求 (8)§2.8 工艺分析 (9)§2.8.1 车架的分析 (9)§2.8.2 基准的选择 (9)§2.8.3 制定工艺路线 (10)§2.9 定位、夹紧元件的选择 (11)§2.9.1 定位元件及定位方式的选择 (11)§2.9.2 工件的夹紧及对夹紧装置的要求 (13)§2.9.3 定位误差的分析与计算 (13)§2.10 工件的夹紧 (14)§2.10.1 夹紧装置的设计原则 (15)§2.10.2 夹紧力确定的基本原则 (16) §2.10.3 减小夹紧变形的措施 (18)第三章模具的设计 (20)§3.1 模具的发展与现状 (20)§3.1.1 国内模具的发展与现状 (20)§3.1.2 模具CAD/CAE/CAM技术 (22) §3.2 零件工艺性分析 (23)§3.2.1 材料选择 (23)§3.2.2 结构分析 (23)§3.2.3 工艺分析 (24)§3.3 U形件弯曲模结构设计 (25)§3.3.1 模具的整体结构 (25)§3.3.2 凸、凹模的结构和固定形式 (25) §3.4 模具零件的设计与计算 (26)§3.4.1 凸、凹模的间隙 (26)§3.4.2 弯曲力计算 (27)§3.4.3 凸模长度的确定 (28)§3.4.4 凹模尺寸的确定 (28)§3.5 冲压设备的选用 (29)§3.5.1 冲压设备主要技术参数 (29)§3.5.2 冲压力的计算 (31)§3.5.3 选择压力机 (31)§3.6 模具强度和刚度的计算 (32)第四章结论 (35)参考文献 (36)致谢 (38)第一章绪论§1.1 赛事简介Formula SAE 赛事由美国汽车工程师协会（the Society of Automotive Engineers 简称SAE）主办。