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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。
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Tƒ——滚动阻尼系数ua——最高车速i——坡度CD——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+f1v100+f4(v100)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=0.377rni 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=3.32.4 链条的选择2.5大链轮的计算因为小链轮齿数Z1=15且ic=Z2Z1所以:大链轮齿数：Z2=49分度圆直径：d=psin(180°/z)=12.7sin180°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=190.30mm2.6 链速的确定由公式v=znp 60×1000得 v=14.37m/s2.7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：＝244.34mm3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。
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。
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。
大学生方程式赛车传动系统设计及分析
张勇;裴金源;刘伟;高昀驰
【期刊名称】《机械设计与制造工程》
【年(卷),期】2022(51)2
【摘要】以中国大学生方程式汽车大赛的设计规则为基础,首先基于型号为Honda CBR600RR的发动机相关参数,创新性地设计出链传动的最佳传动比以及链传动的基本参数,并根据相关参数进行大、小链轮的设计。
然后基于方程式赛车的设计制造经验设计新的传动系统,选用托森差速器并设计其壳体、输出轴等,实现了赛车的进一步轻量化,从而保证赛车能够拥有优良的动力性能。
最终通过对传动系统的关键部件进行ANSYS仿真分析,证明其满足设计的强度需求。
【总页数】5页(P80-84)
【关键词】方程式赛车;传动系统;链传动;ANSYS仿真分析
【作者】张勇;裴金源;刘伟;高昀驰
【作者单位】东北石油大学机械科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U469.696
【相关文献】
1.中国大学生方程式赛车进气系统设计与流场分析
2.大学生方程式赛车悬架系统设计与仿真分析
3.大学生方程式赛车(FSAE)制动系统设计与分析
4.大学生电动方程式赛车加速踏板传感器可调传动装置设计
5.电动方程式赛车传动系统设计与试制
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大学生方程式赛车设计（制动与行走系统设计）摘要Formula SAE赛事1980年在美国举办第一次比赛，现在已经是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。
中国大学生方程式赛车比赛的组织与开展始于2010年，至今已成功举办了三届。
本文主要阐述了在中国大学生方程式汽车大赛组委会制定的规则下，如何设计一辆Formula SAE 赛车的制动系统。
设计采用的是前盘后盘的液压双回路制动系方案。
它的工作原理是利用与车身(或车架)相连的非旋转元件和与车轮(或传动轴)相连的旋转元件之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动趋势，亦即由制动踏板的踏板力通过推杆和主缸活塞，使主缸油液在一定压力下流入轮缸，并通过轮缸活塞推使制动衬片夹紧制动盘产生摩擦力矩，从而产生制动力，使车轮减速直至停车。
由于赛车本身质量较小，很多地方不能按常规的设计方法进行设计，我主要采用了市场调研的方法，先选取一些类似的车型，依据它们的制动系统结合赛车的实际情况反复验证，通过极限算法计算出完全制动时制动盘的最小尺寸。
同时在极限工况下对几个危险截面的零件的强度进行了校核，使其满足要求。
同时利用UG软件进行了建模，以辅助后续工作的顺利进行。
关键词：Formula SAE，赛车，制动，校核FORMULA RACING BRAKE AND WALKINGSYSTEM DESIGNABSTRACTFormula-SAE launched in the USA in 1980, Formula-SAE is now an international competition for Society of Automotive Engineers student members to form teams for the purpose of designing, building and competing in a small high-performance race car.The article discusses how to design a Formula SAE car's braking system。
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。
