大學(xué)生方程式賽車整車設(shè)計

姜沛羽　任峰　李龍海

摘 要：賽車的整車設(shè)計是賽車制造過程中的第一步也是最重要的一步，本文中寫明長春師范大學(xué)工程學(xué)院車輛工程專業(yè)根據(jù)FSEC規(guī)則設(shè)計的賽車的整車設(shè)計方案，詳細(xì)的論述了該車的整車主要參數(shù)、懸架、轉(zhuǎn)向、電氣、車架等方面的設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞：FSEC賽車;整車設(shè)計;轉(zhuǎn)向系統(tǒng);電氣系統(tǒng);車架

1 引言

中國大學(xué)生電動方程式汽車大賽（FSEC）是由中國汽車工程學(xué)會主辦，考驗各個有汽車專業(yè)高校學(xué)生在汽車設(shè)計與制造方面能力的比賽，全國多所院校參加。本文圍繞本次大賽長春師范大學(xué)新時代車隊自主設(shè)計的賽車展開，分析了該車的整車主要參數(shù)、懸架、轉(zhuǎn)向、電氣、車架等方面的設(shè)計，并通過對實車的測試，驗證的設(shè)計過程的合理。

2 整車主要參數(shù)

整車的設(shè)計理念是在兼顧大賽規(guī)則、成本、性能等因素下盡量選擇合適的軸距，同時做好承重合理分布、前后軸載荷的均勻分配。軸距和輪距是很重要的參數(shù)，軸距的大小會影響到整車的質(zhì)量和中心的額位置，增加軸距長度，會提高抗俯仰和橫擺性能增強(qiáng)穩(wěn)定性，但同時會一定程度上影響汽車的靈活性。綜合考慮到輕量化、重心位置等因素，將軸距定為1650mm以達(dá)到理想的性能。根據(jù)大賽規(guī)則，車輛的最小輪距不可以小于最大輪距的75%，輪距的選擇決定了汽車的橫向?qū)挾?、橫向穩(wěn)定性等因素，綜合考慮，前輪輪距定為1220mm，后輪輪距定為1180mm，并確定汽車總寬1220mm，考慮到車架的長度，將汽車總長定為2450mm。

3 懸架系統(tǒng)設(shè)計

懸架系統(tǒng)采用了推桿不等長雙橫臂獨(dú)立懸架，并選用10英寸鋁合金輪輞、Hoosier43105輪胎。通過ANSYS分析，確定了推桿長度以及最佳焊點，并在后期的調(diào)試中進(jìn)行了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男薷?，以保整車的最佳狀態(tài)。

4 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計

在比賽中，八字繞環(huán)和高速避兩個項目對賽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提出了很高的要求，因為車身較輕，故采用了無助力的機(jī)械式轉(zhuǎn)向器并將其附于車架底部。同時設(shè)定了最小轉(zhuǎn)彎半徑3500mm，并通過計算、校準(zhǔn)保證標(biāo)準(zhǔn)阿克曼轉(zhuǎn)向。

5 電氣系統(tǒng)設(shè)計

蓄電池選用三元鋰電池，電機(jī)選擇長安汽車電機(jī)，并裝有過充放電保護(hù)控制板，通過BMS控制動力電池的切斷或?qū)?，?dāng)監(jiān)測到漏電和高壓互鎖故障時，通過高壓繼電器切斷電池包對外輸出，以防止人員觸電。低壓電源與車架焊接接地，電池箱內(nèi)部控制系統(tǒng)通過連接耳件接地，控制系統(tǒng)所有部分都和車架相連保證接地。

6 車架設(shè)計

車架材料采用4130號鋼，設(shè)計空間桁架結(jié)構(gòu)車身，根據(jù)大賽規(guī)則設(shè)計了防滾架、主環(huán)斜撐等結(jié)構(gòu)，通過ANSYS分析驗證，并通過TIG鎢極惰性氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接。

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