FSAE方程式赛车制动系统设计

第38卷 第11期 2016-11 

【33】FSAE方程式赛车进气系统设计

Design on intake system of FSAE racing car

汤 沛1,2，倪骁骅1，赵雪晶1，刘 锐2，魏民祥2

TANG Pei1,2, NI Xiao-hua1, ZHAO Xue-jing1, LIU Rui2, WEI Min-xiang2

（1.盐城工学院 汽车学院，盐城 210016；2.南京航空航天大学 能源与动力学院，南京 210016）摘 要：研究分析S.FSAE方程式赛车进气总管的渐缩角与扩张角、稳压腔的容积大小以及进气歧管的内径与长度对充气效率的影响关系。结合CATIA软件绘图、FLUENT软件对赛车进气系统进行流场分析，运用GT-POWER软件仿真试验得出优化数据。分析结果得出进气总管的渐缩角为18°、扩张角为6°、进气歧管的长度为180mm、稳压腔体积为2.9L时进气效果最优。关键词：FSAE方程式赛车；进气系统；优化设计中图分类号：TK413 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2016)11-0033-04

收稿日期：2016-09-09基金项目：江苏省普通高校研究生科研创新计划（KYLX-0244）作者简介：汤沛（1981 -），男，江苏盐城人，博士研究生，主要从事发动机仿真设计工作

。0 引言

自2010年第一届中国FSC比赛以来，中国FSC始终

致力于培养国内优秀汽车人才，考验未来一批汽车人的

各方面能力。中国FSC比赛规定赛事所用发动机排量小

于600cc，且在进气系统的进气总管处设有20mm的限流

阀；同时也规定出进气顺序为：空滤—节气门—总管

（内设限流阀）—稳压腔—歧管—发动机。在以上这些

限制条件下，设计出的赛车要取得更好的成绩，并能使

发动机工况处于最佳状态，这就要求进气系统做出更合

理的设计，并尽可能提高充气效率。本次的研究目的主

要是对进气系统进行优化设计，并验证优化结果。

摘 要

Formula SAE比赛由美国车辆工程师学会（SAE）于1979年创立，每年在世界各地有600余支大学车队参加各个分站赛，2011年将在中国举办第一届中国大学生方程式赛车，本设计将针对中国赛程规定进行设计。

本说明书主要介绍了大学生方程式赛车制动的设计，首先介绍了汽车制动系统的设计意义、研究现状以及设计目标。然后对制动系统进行方案论证分析与选择，主要包括制动器形式方案分析、制动驱动机构的机构形式选择、液压分路系统的形式选择和液压制动主缸的设计方案，最后确定方案采用简单人力液压制动双回路前后盘式制动器。除此之外，还根据已知的汽车相关参数，通过计算得到了制动器主要参数、前后制动力矩分配系数、制动力矩和制动力以及液压制动驱动机构相关参数。最后对制动性能进行了详细分析。

关键字：制动、盘式制动器、液压

Abstract

Formula SAE race was founded in 1979 by the American cars institute of Engineers every year

more than 600 teams participate in various races around the world,China will hold the first Formula

one for Chinese college students,the design will be for design of the provisions of the Chinese

calendar.

This paper mainly introduces the design of breaking system of the Formula Student.First of

all,breaking system's development,structure and category are shown,and according to the

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FSAE赛车转向系统的研究与设计

作者：徐娇艳

来源：《丝路视野》2018年第09期

【摘要】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。

【关键词】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：转向系统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

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。

加速踏板制动踏板整车控制器电机控制器驱动电机传动系统车轮动力电池系统电机驱动子系统充电接口动力电池DCDC辅助电池车载电器辅助电器子系统电池管理系统车轮控制系统

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。