FSAE方程式赛车车架设计-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

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。

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。

毕业设计（论文）题目大学生方程式赛车设计（整体车架设计、标准安全系统及座椅附件设计）全套图纸，三维加1538937062013年5月30 日方程式赛车整体车架设计摘要FSAE赛车是一项以大学生为对象的赛事，旨在为汽车工业培养更多的优秀人才，参赛的赛车全都由各高校研究设计。

由于是为比赛而设计的赛车车架，因此设计时必须要考虑赛事技术规范。

我的毕业设计就是为FSAE 赛车设计车架。

赛车的车架设计必须要考虑赛车发动机、驾驶员的布置以及赛车各个总成的布置。

又由于赛车车架是赛车的主要受力结构，赛车上的几乎所有的结构以及部件都是有车架直接或者间接支撑，所以车架的结构一定要合理，同时强度刚度必须达到一定的要求。

在车架设计之初，要将大赛的有关规定和评分标准完全掌握，对各部件该怎么布置，布置在什么方位有一个清晰的规划。

同时为了使以后的车架结构设计更为合理，我参考了天津大学、湖南大学以及部分国外的车架。

进入设计阶段后，在对比了车架的结构形式后，选择了桁架式的车架。

根据强度要求，选择车架的材料。

在确定了悬架的安装位置后，依据技术规范、赛车的整体布置、发动机以及人体模型确定车架大致的整体尺寸，然后建立几套车架的雏形；再优化车架结构使整体各个系统能合理的布置在车架上，直至使车架结构满足各个方面的要求。

在几套车架结构基本定型以后，开始对车架进行结构受力分析、优化以及对比，选择结构合理质量最轻的车架。

关键词：FSAE，车架，技术规范，发动机，驾驶员FORMUL SAE—A SPACE FRAME DESIGNABSTRACTThe FSAE vehicle race is one takes university student as the sports event of object,for the purpose of creates more outstanding talents for the automobile industry,participating vehicle race all by various university research and designs. As a result of competition vehicle race frame of design, when design must consider the sports event technology standard.My graduation project designs the frame for the FSAE vehicle race. The frame design of vehicle race must consider the the arrangement of arrangement as well as vehicle race each unit of vehicle race engine and pilot. Because vehicle race frame is the main stress structure of vehicle race, almost all structures as well as the parts in vehicle race have the frame direct or indirect support, therefore the structure of frame is certainly reasonable, simultaneously the intensity rigidity must meet certain requirements. At the beginning of the frame designs, must completely grasps the concerned requirements and point scale of big game, how should arrange to various parts, arranges has a clear plan in any position. Simultaneously to make the later vehicle frame design is more reasonable, I have referred to some Tianjin University, Hunan University as well as overseas frames. After being in the design stage, after contrasting the structural style of frame, has chosen the truss-type frame.According to the intensity request, chooses the material of frame. After locating the airflow distribution of suspension fork, according to the overall arrangement, engine of as well as the manikin determination frame approximate overall size technology standard and vehicle race, then establishes the embryonic form of several sets of frame; Optimizes the vehicle frame to enable the overall each system again to arrange reasonably on the frame, until makes the vehicle frame meet the request in each aspect. After several sets ofvehicle frame finalizes basically, starts to carry on the structure analysis of accepting force, to optimize as well as contrast to the frame, optional structure reasonable quality lightest frame.KEY WORDS: FSAE, frame, technology standard, engine, pilot目录第一章赛车概述 (6)§1.1 国外Formula SAE简介 (6)§1.2 中国大学生方程式汽车简介 (7)第二章车架结构特点综述 (8)§2.1 车架的功用与要求 (8)§2.1.1 车架的功用 (8)§2.1.2 对赛车车架的要求 (8)§2.2 车架的计算 (9)§2.3 车架综合实验要求 (9)§2.3.1 车架的应力测定 (10)§2.3.2 车架的刚度测定 (10)§2.3.3 可靠性与耐久性台架试验 (10)§2.3.4 随整车进行的可靠性道路试验或试车场试验以及使用试验 (10)第三章车架类型方案的对比与分析 (11)§3.1 一体式金属车架 (11)§3.2 单体式车架 (12)§3.3 桁架式车架 (12)第四章车架的材料以及结构 (13)§4.1 车架材料的材料力学分析 (13)§4.2 方程式赛车车架材料的技术规范要求 (13)§4.3 车架材料的选择 (14)§4.4 赛车车架的结构 (15)§4.5 车架应力的消除 (15)第五章大学生方程式赛车车架设计 (16)§5.1 赛车整体结构的设计 (16)§5.2 赛车驾驶舱的设计 (19)§5.3 赛车各个系统及零部件在车架上的安装位置的设计 (20)§5.3.1 悬架系统的安装位置的设计 (20)§5.3.2 转向系统安装位置的设计 (22)§5.3.3 传动系统的要求 (23)§5.4 安全系统的要求 (23)第六章赛车车架的结构分析和优化 (26)§6.1 车架在实际环境下的受力 (26)§6.2 车架的结构分析方法 (26)§6.3 有限元分析方法的基本原理 (27)§6.4 有限单元法的分析步骤 (28)§6.5 基于有限元分析方法的车架的分析 (29)§6.6 基于有限元分析方法的碰撞块分析 (29)第七章座椅设计 (31)§7.1 人性化座椅设计 (31)§7.1.1 系统中人和机的职能分工 (32)§7.1.2 体坐姿体压分布 (33)§7.1.3 座垫上的体压分布 .................. 错误！未定义书签。

SAE III: FSAE Suspension DesignCary HenryMichael MarthaHussain KheshrohRyan PrentissTeam 3: Dr Hollis11/25/20031 0 Abstract/Scope (4)1 1 Problem Definition (4)1 2 Design Goal and Objectives (7)1 3 Design Concept (13)1 4 Materials Selection (15)1 5 Monocoque Body Attachment (16)2 0 Introduction (18)2 1 Goals/Objectives (18)2 2 Motivation (23)2 3 Specifications/Needs Requirements (25)2 4 Definitions (30)3 0 Background (37)3 1 Front Suspension Solutions: (39)3 3 Rear Suspension Solutions: (41)4 0 System Design (43)4 1 Suspension System Selection (43)4 2 Mounting Design (46)4 3 Sway Bar (49)4 4 Final Design (52)14 6 Front Suspension System (55)4 7 Rear Suspension System (62)5 0 Design Finalization (66)5 1 Summary of Results (66)5 3 Future Work (74)Appendix B Adams Modeling Data (80)Front Suspension (95)Good Run Data (98)Failure Run Data (101)Rear Suspension (102)Good Run Data (105)Failure Run Data (108)Appendix C Deliverables (111)Project Scope (111)Needs Assessment (114)Product Specifications (120)Project Plan (124)Project Procedures (124)Concept Generation (129)2Materials Selection (130)Monocoque Body Attachment (132)References (133)31 0 Abstract/Scope1 1 Problem DefinitionTo develop a suspension system for the new FAMU-FSU Formula SAE team The new body for the formula car presents a unique challenge not encountered by previous teams at this school The front section of the car is a carbon fiber composite matrix, where an aluminum honeycomb is sandwiched between two carbon fiber sheets The challenge therein lies in the fact that we have not had previous experience in design and fabrication of metal tubing on a carbon fiber monocoque The rear end of the new FSAE car is a traditional tube-frame, for the sake of motor support This means the design of the rear end of the car will be simpler than the frontDuring the course of an FSAE competition a competing racecar will be subjected to a variety of performance challenges, in which the suspension of the car will be a key factor in the success of the said vehicle4。

[14]Haug E J Concurrent engineering tools and technologies for mechanical system design 1993
[15]Milliken, William F./ Milliken, Douglas L.Race Car Vehicle Dynamics Society of Automotive Engineers2005 6
[10]孙丽，何仁，张园园扭杆式双横臂独立悬架改型设计与运动特性分析，江苏大学，淮阴工学院 2009
[12]刘虹，王其东， 基于ADAMS双横臂独立悬架的运动学仿真分析，合肥工业大学学报（自然科学版）2007
[13]王其东，赵韩，李岩，祝少春，汽车双横臂式独立悬架机构运动特性分析，合肥工业大学学报(自然科学版) 2001
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）
开轮/开舱
使用排量不超过610cc的四冲程汽油机
安装内径20mm的进气限流阀
轴距不小于1525mm
轮辋不小于8英寸
必须能够制动全部四个车轮
悬架行程不小于50.8mm（2英寸）
技术要求（研究方法）：
弹性元件选择、导向机构以及减震器等参数确定，及缓冲块、横向稳定杆等设计。
[7]王其东.赵韩.李岩汽车双横臂式独立悬架机构运动特性分析，合肥工业大学学报(自然科学版)2001.06
[8]李军.邢俊文ADAMS实例教程北京：北京理工大学出版社，2002.10-80
[9]叶鸣强,王耘,胡树根 基于虚拟样机技术的双横臂独立前悬架振动仿真分析及参数优化, 浙江大学机械与能源工程学院, 2005
[3]陈家瑞，汽车构造（下册），人民交通出版社，1999,5
[4]喻凡. 郭孔辉 ,车辆悬架的最优与自校正控制. 汽车工程 ,1998 4:193 —200.

毕业设计说明书学院：机械工程系(专业)：车辆工程题目：方程式赛车悬架系统设计分析毕业设计（论文）中文摘要目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 FSAE大学生方程式汽车大赛简介 (1)1.3 赛事意义 (4)1.4 课题的主要任务 (5)2 FSAE悬架设计 (6)2.1 FSAE底盘规则概况 (6)2.2 悬架概述 (8)2.3 悬架设计要求 (9)2.4 悬架结构的选型 (10)2.5 双横臂独立悬架导向机构的设计 (11)2.6 FSAE赛车悬架参数 (15)2.7 车轮定位参数 (23)2.8 弹性元件、减震器的选择与布置 (24)2.9 A臂材料与尺寸 (25)2.10 连接件及轴承的选择 (26)2.11 CAD图与CATIA三维实体图 (29)2.12 主要零件的受力分析 (40)3 方程式悬架的运动仿真 (45)3.1 ADAMS软件简介 (45)3.2 ADAMS基本模块 (46)3.3 前悬架模型的建立 (47)3.4 模型的仿真 (53)3.5 仿真曲线的后期处理 (60)结论 (66)参考文献 (67)致谢................................................. 错误!未定义书签。

1绪论1.1引言悬架是现代汽车上的重要总成之一[1]，由于双横臂悬架有较好的运动特性，因此在越来越多的轿车的前悬上得到应用，特别是在赛车上，更是得到广泛运用，其设计好坏对操纵稳定性、平顺性和安全性有着重要的影响。

操纵稳定性不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度, 而且也是决定汽车高速安全行驶的一个主要性能[2]。

本文根据中国FSC大赛规则对赛车的悬架系统进行了设计与分析。

汽车的四轮定位决定了整车的运动性能，前转向轮的定位整合了转向与悬架系统的所有几何参数[3]。

悬架的运动学性能直接影响操纵稳定性等汽车使用性能，而正确的车轮定位参数能够使赛车的运动性能得到良好地发挥，同时还能够增加赛车的安全性与舒适性提高轮胎的使用寿命[4]，减轻驾驶员的驾驶疲劳。

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。

目录引言 (2)1车架外形设计 (2)1．1车架设计和制作的整体思路 (2)1. 1. 1车架设计思路 (2)1. 1. 2车架制造思路 (2)1．2车架整体设计 (2)1．2．1车架形式选择 (2)1.2.2车架材料选择 (3)1．2．3车架用钢管规格选择 (4)1. 3车架各部分设计 (5)1. 3. 1底盘外形设计 (5)1．3．2前隔板设计 (6)1. 3. 3前环设计 (7)1. 3. 4前隔板支架 (9)1. 3. 5前环支架 (10)1. 3. 6主环与肩带安装管 (11)1. 3. 7主环支架 (12)1. 3. 8侧防撞结构设计 (14)1. 3. 9发动机安装区的设计 (15)1．3．10后悬架安装区设计 (16)1．3．11其他斜支撑管 (16)2 车架有限元模型的建立 (17)2.１车架实体模型的建立 (17)2．3载荷的分析与处理 (18)2．4车架工况分析 (18)2．4．1弯曲工况 (18)2．4．2扭转工况 (19)2．4．3前右轮悬空 (19)2．4．4右后轮悬空 (20)2．4．5制动工况 (20)2．4．6转弯工况 (21)2．5车架的模态分析 (22)3 结束语 (3)车架设计引言赛车的车架是支撑赛车其他部件，构成赛车主体的重要部件。

该报告就是叙述车架设计的整个过程的，其主要包含两大部分内容:车架外形设计、车架有限元分析。

车架外形设计从车架的形式选择、材料选择、管件规格选择和各部分详细设计等方面进行了叙述。

车架有限元分析主要运用ANSYS力学分析软件对车架模型进行了计算机模拟分析，主要利用有限元方法通过工程分析软件ANSYS对车架进行静态强度和模态分析，获得车架在不同工况下的变形量和强度载荷及不同阶数的固有频率和振型，检验车架的结构是否合理，并未其改进提供依据。

1车架外形设计1．1车架设计和制作的整体思路1. 1. 1车架设计思路如果把一辆赛车比作一个充满活力的运动员的话，车架就是他的骨骼。

方法的复杂程度和尽量简化优化设计过程考虑 ， 确定采用平方和 加权法来求解前悬架的多 目标优化问题。
３运动学仿 真分析
将激振 台架上下激振位移设置为 ４ 使 左右车轮 同步 ０ ｍｍ， 上下跳动 ， 计算悬架主要性能参数 的变化规律。 车轮定位参数随车轮跳动的变化曲线 ， 图 ３ 如 所示 。 外倾角变化范 围为（ １ ３ － ． ）８ ｍ。车轮跳动时外倾 一 ． ～ ０ ６ 。 ０ｍ ９ ２ ／ 角的变化对车辆的稳态响应特性等有很大 的影响 所 以应 尽量 ， 减少车轮相对车身跳 动时的外倾角变化 。 内倾角变化范 围为（ ． ￣ ．７ 。 ０ｉ ３ ４ ４ ） ８ ｌ ３ ８ １ ＇ ｌ ｍ。内倾角影响转 向盘
／ ● ｊ、 ｈｒ● ＿１ ＋１ １、 １ ， “ ｉ ｉ ¨ ● ～ … ¨ ｗ …
中图分类号 ：Ｈ ６ Ｕ ６ ． 文献标识码 ： Ｔ １ ，４ ３ ３ ３ Ａ
１ 『 弓 言
悬架系统是汽车的重要部件 ，双横臂独立悬架是 现代 汽车
定 和 全 有 重 的 响。 性安性着要影
ห้องสมุดไป่ตู้
图 ４轮距 随车轮跳动的变化曲线
由上述分析可知 ， 外倾 角 、 内倾角 、 前束角 ３个参数在悬架
跳动行程范围内变化较大， 需要进行优化。
４多 目标优化设计
多 目标 优化 问题 的求解方法一般有线性加权和法 、 平方和
图 ２双横臂悬架仿真模型
加权法 、 序列最优化法和各种遗传 、 进化算法等『， 于各种求解 １基 Ｏ ｌ
图 ２所示 。
车轮跳动行程／ ｍ ｍ
图 ３车轮定位参数随车轮跳动的变化曲线
轮距随车轮跳动的变化曲线 ， 如图 ４ 所示。轮距 的变化范围

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。

第1章绪论1.1、FSAE概述1.1.1、背景Formula SAE 赛事由美国汽车工程师协会（the Society of Automotive Engineers 简称SAE）主办。

SAE 是一个拥有超过60000 名会员的世界性的工程协会，致力与海、陆、空各类交通工具的发展进步。

Formula SAE 是一项面对美国汽车工程师学会学生会员组队参与的国际赛事，于1980 年在美国举办了第一届赛事。

比赛的目的是设计、制造一辆小型的高性能赛车。

目前美国、欧洲和澳大利亚每年都会定期举办该项赛事。

比赛由三个主要部分组成：工程设计、成本以及静态评比；多项单独的性能试验；高性能耐久性测试。

Formula SAE 发展的初衷是想创立一个小型的道路赛车比赛，而现在已经发展成为一个拥有大约20 竞赛因素的大型比赛，参与者包括赛车和车队。

Formula SAE 向年轻的工程师们提供了一个参与有意义的综合项目的机会。

由参与的学生负责管理整个项目，包括时间节点的安排，做预算以及成本控制、设计、采购设备、材料、部件以及制造和测试。

Formula SAE 为在传统教室学习中的学生提供了一个现实的工程经历。

Formula SAE 队员在这个过程中将会经受考验，面对挑战，培养创造性思维和实践能力。

出于此项比赛的宗旨，参赛学生们是被一个假象的制造公司雇佣，让他们制造一辆原型车，用于量产前的各项评估。

目标市场就是那些会在周末去参加高速穿障比赛（Autocross）的非专业车手。

因此，这些赛车在加速、制动、和操控性方面要有非常好的表现。

它们要造价低廉、便于维修并且足够可靠。

另外，这些赛车的市场竞争力会因为一些附加因素，比如美观、舒适性和零件的兼容性而得到提升。

制造公司日产能力要达到4 辆，并且原型车的造价要低于25,000 美元。

对于设计团队来说，挑战在于要在一定的时间和一定的资金限制下，设计和制造出最能满足这些目的的原型车。

每一项设计将会与其他的设计一起参与比较和评估从而决出最佳整车。

整车各部件的质量及载荷施加方式见表 2，将在后续进 行工况分析时作为工况条件使用。
载荷施加主要通过悬架硬点进行。施加方向参考以车架 尾部方向为 x 轴正方向、车架左边为 y 轴正方向、向上为 z 轴正方向的三维坐标系。同时将悬架硬点标号，方便后续约 束讲解。如图 3 所示。
图 3 悬架硬点标号顺序
2.3 4种工况条件的设置和结果分析
参考文献 [1] 夏瑶 . 基于 BP-SVM 算法的中大型企业财务危机预警系统 [J]. 西安文理学院学报（自然科学版），2023，26（1）:17-20. [2] 李敏 . 大数据视角下企业财务管理系统信息化建设探究 [J]. 西部财会，2022（10）:36-38. [3] 程承 . 大数据对企业财务系统管理的影响与对策探讨 [J]. 中国管理信息化，2022，25（19）:105-108. [4] 方悦，赵红，陈继林 . 基于集成学习的财务信息一体化系 统设计 [J]. 九江学院学报（自然科学版），2022，37（1）:54-58. [5] 阎泽群 . 基于网络爬虫技术的大数据采集系统设计 [J]. 现 代信息科技，2021，5（12）:83-86.
车架结构。
关键词 ：FASE 赛车 ；副车架 ；有限元 ；拓扑优化
中图分类号 ：U 46
文献标志码 ：A
中国大学生方程式汽车大赛是一项由高等院校汽车工 程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比 赛。作为整辆赛车的核心组成部分，车架不仅是赛车的载 体，更是直接影响整车质量和整车性能的关键因素。目前 车架有 2 种形式 ：一是采用复合材料单体壳，二是采用桁 架钢管结构。由于单体壳制造成本高昂，桁架钢管结构的 车架制造成本较低、结构简单且加工制作较容易，因此大 多数参赛车队基本采用桁架钢管结构。但是，在车架钢管 焊接过程中，即使有设计夹具能对管件位置进行固定，由 焊接产生的应力也会导致车架结构发生变形，使吊耳位置 偏移原本位置，因此常出现吊耳定位准确，但冷却拆下定 位夹具后，赛车部件无法装配的问题（部件的定位无法保 证），给整车装配带来了巨大困扰。副车架能改善这种情况。

04
考虑轻量化设计，以降 低车辆能耗和提升动力 性能。
03
FSAE赛车悬架系统设计
设计要求与目标
轻量化
为了提高赛车的加速性能和操 确保赛车在高速行驶和快速转 弯时具有足够的稳定性，避免 侧翻和失控。
舒适性
在保证稳定性的同时，悬架系 统应尽可能提高乘坐舒适性， 减少振动和冲击。
探索更加智能的悬挂系统控 制策略，以适应更加复杂的 赛道和驾驶环境。
鼓励更多的学生参与FSAE赛 车设计和制造，培养更多的 专业人才。
THANKS
感谢观看
悬架几何参数设计
01
几何参数包括主销内倾角、主销外倾角、前束角和后倾角等，对车辆 操控性能和行驶稳定性有直接影响。
02
根据赛车性能需求和赛道特点，调整这些参数以优化车辆操控性能。
03
参数调整需考虑车辆在不同驾驶模式下的表现，如赛道模式、雨天模 式等。
04
通过仿真分析和实际测试验证参数设计的有效性，并进行必要的优化 和改进。
FSAE赛车悬架系统应用现状
赛车运动中，悬架系统是至关重要的部分，它直接影响到车辆的操控性能和行驶 稳定性。FSAE赛车悬架系统在设计上需要充分考虑赛车的性能要求和比赛环境 。
目前，FSAE赛车悬架系统主要采用独立悬挂形式，这种形式可以更好地适应赛 道变化，提高车辆操控性能。同时，为了减轻车身重量和提高响应速度，FSAE 赛车悬架系统通常采用轻量化材料和高性能减震器。
减震器与弹簧设计
减震器用于吸收地面传给 车轮的冲击，提高乘坐舒 适性和车辆稳定性。
根据赛车的重量分布、驾 驶风格以及赛道特性，选 择合适的减震器和弹簧类 型及规格。
ABCD
弹簧用于支撑车身重量， 并缓冲来自路面的振动。

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.

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 (33)§4.1整车布置的基准线（面）-零线的确定 (33)§4.2各部件的布置 (34)§4.3总体设计参数表 (36)第五章结论 (37)参考文献 ........................................................... 错误！未定义书签。

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。