机械5

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校 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。本文选用浮钳盘式为这次设计的布置形式，选择前后的双回路液压制动回路作为我们的液压分路系统布置形式，考虑到制动的加速度比较大，造成的前后制动力变化范围比较大，也会方便我们在竞赛过程根据不同的项目及时调整前轮及后轮的制动力分配。要求较高的可维修性，快速调节，良好的操控稳定性，推杆不等长双横臂悬挂均满足。通过本文研究分析，有利于为电动赛车的整车布置设计提供理论基矗 关键词：电动方程式赛车；整车布置；性能分析；驱动电机 目录 摘要I Abstract III 1绪论1 1.1引言1 1.2国内外研究现状1 1.2.1国内研究现状1 1.2.2国外研究现状1 1.3本文研究内容2 1.3.1汽车悬架系统的作用2 1.4本章小结2 2.FSAE电动赛车总体设计4 2.1电动赛车结构布置4 2.1.1电动赛车结构布置4 2.1.2电动赛车车架5 2.1.3电动赛车悬架系统5 2.1.4电动赛车传动、制动系统5 2.2整车参数设计5 2.3本章小结7 3.赛车车架设计8 3.1车架结构选择8 3.2车架材料选择8 3.3车架三维模型建立9 3.4本章小结9 4.赛车悬架设计10 4.1悬架类型与设计参数确定10 4.2设计计算11 4.3悬架硬点确定16 4.4悬架零部件设计17 4.4.1立柱设计17 4.4.2摇臂设计18 4.4.3叉臂总成设计19 4.4.4吊耳设计19 4.4.5轮辐设计20 4.5本章小结21 5.赛车制动系统设计22 5.1制动系统方案确定22 5.1.1制动器形式选择22 5.1.2液压分路系统选择22 5.2制动系统设计计算23 5.2.1制动系统主要参数设置23 5.2.2盘式制动器相关计算29 5.3液压驱动机构设计计算30 5.3.1前后轮制动卡钳尺寸确定30 5.3.2前后轮制动主缸尺寸确定32 5.4本章小结33 6.赛车传动系统设计34 6.1传动比计算34 6.2传动形式选择35 6.3主要零件设计计算35 6.4本章小结37 7.总结与展望38 7.1总结38 7.2展望38 参考文献39 致谢40