FSAE赛车设计结课论文

湖北汽车工业学院

东风HUAT车队FSAE赛车设计结课论文

课题名称：《赛车设计与技术》

学生姓名：赵凤阗

班级：T1343-3

学号：20130430323

指导老师：邓召文、郭一鸣

截止日期：2015年1月22日

前言

作为一名参加过中国大学生方程式汽车大赛的老队员，我亲身经历过赛场的残酷，也明白规则不可违的重要性！虽然我们用一年时间花很多精力也投入很多资金才做出来一辆赛车，但是如果赛车不符合规则，那么我们是不能通过安全技术检查的，直接导致我们无法参加比赛。一年的努力就这样白费了，到了那时我们想哭都没有眼泪。

规则是我们造车的依据，团队配合是我们造车的保障。

在FSAE赛车设计课上老师和学长都特别强调大赛的规则和团队的合作意识与协作能力，我们应该谨记！

大赛的宗旨：

1.1 中国大学生方程式汽车大赛宗旨

中国大学生方程式汽车大赛旨在由各大学车队的本科生和研究生构想、设计、制造、开发并完成一辆小型方程式赛车并参加比赛。

1.1.1 为了给予参赛车队最大的设计灵活性和自由度以表达其创造力和想象力，赛事对于赛车的整体设计只有很少的限制。参赛队所面临的挑战在于要制作出一辆能够顺利完成规则中所提及的所有条目的赛车。比赛本身给了参赛车队一个同来自各地大学的车队同场竞技的机会，以展示和证明队员的创造力和工程技术水平。

1.2 赛车设计宗旨

为了达到赛事宗旨，假定参赛车队是为一家设计公司设计、制造、测试并展示一辆目标市场为业余周末休闲赛车的原型车。

1.2.1 赛车必须在加速、制动和操控性方面具有非常优异的表现，同时又必须具有足够的耐久性以顺利完成规则中提及的及比赛现场进行的所有项目。

1.2.2 赛车必须适合从第5百分位的女性到第95百分位的男性车手驾驶，同时要满足中国大学生方程式汽车大赛规则中的要求。

1.2.3 其它附加的设计因素也需要予以考虑：美学、成本、人体工程学、可维护性、工艺性和可靠性。

1.2.4 在完成车辆并进行测试后，设计团队应努力向有意生产该赛车的公司―销售‖该设计。对于车队来说，其挑战在于开发一辆能最大程度满足中国 FSC 赛车的设计目标且具有市场前景的样品车。

1.2.5 每辆赛车的设计都将与其它的赛车进行对比评价，以评定出最优秀的设计。

1.3 良好的工程实践

参赛车辆应按照良好的工程实践惯例进行设计和制造。

1.4 测评内容

参赛车辆将在一系列的静态和动态项目中进行测评，其中包括：技术检查、制造成本分析、营销报告、赛车设计、单项性能测试和良好的赛道耐久性。

1.4.1 动态项目通过计分来评定赛车的表现。每个动态项目都指定了性能等级下限，并在得分的计算公式中得以反映

以下为各项分数

静态项目

营销报告75

赛车设计150

制造成本分析100

动态项目

直线加速测试75

8字绕环测试50

高速避障测试150

耐久测试300

效率测试100

总分1,000

赛车设计

根据课上老师和学长讲的内容还有自己所知道的技术方面的知识我做了制动组和车身组的设计说明。结合大赛的规则更好的说明赛车设计和技术与规则的密切联系。

一．制动组：

赛车规则分析

规则基本要求如下：

（1）赛车必须安装制动系统。制动系统必须作用于所有 4 个车轮上，并且通过单一的控制机构控制。

（2）制动系统必须有两套独立的液压制动回路，当某一条回路系统泄漏或失效时，另一条回路还可以至少保证有两个车轮可以维持有效的制动力。每个液压制动回路必须有其专用的储液罐（可以使用独立的储液罐，也可以使用厂家生产的内部被分隔开的储液罐）。

（3）赛车的制动系统将被进行动态测试，测试时，赛车将首先在制动检查官规定的直道上加速，在直道末端，赛车必须制动至静止，并要求四轮抱死且不跑偏。（4）只针对电车：在加速后，车手必须关闭驱动系统，并在制动时抱死四个车轮。如果在驱动系统关闭的情况下，四个车轮同时抱死，则通过制动测试。

备注：由于放电回路可能最多需要5秒来将驱动系统电压降低，因此驱动系统指示灯可以在车完全停止后的一段时间内关闭。

一、赛车制动的布置形式

首先赛车制动必须是双回路，并且制动力必须足够，才能保证赛车的安全性与可靠性，同时一定要保证赛车能够顺利通过车检。

根据这些，我们采用了H型回路（图一）布置，这样布置能够更好地调节前后制动力分配，根据图一，可以得到制动系统应由制动踏板、平衡杆、制动主缸、

制动管路以

及制动器等

五个部分组

成。

分析一下赛车在制动过程中可能出现的几种情况：

1、前轮先抱死滑拖，稳定工况，但此时车辆丧失转向能力，附着条件没有充分利用；

2、后轮先抱死滑拖，危险不稳定工况，此时后轮会发生侧滑甩尾，附着利用率低；

3、前后轮同时抱死滑拖，避免后轴侧滑，且附着条件利用情况最好。

根据上面的三种情况，可以得到最好的情况就是前后轮同时抱死，此时赛车将直线滑行不跑偏，这样满足规则要求。在设计赛车时，应调好赛车前后载荷的分布情况。根据汽车理论上的知识可知，制动时，赛车跑偏的原因有两个：

（1）汽车左、右车轮，特别是前轴左、右车轮（转向轮）制动器的制动力不相等。

（2）制动时悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上的不协调（相互干涉）。

其中，第一原因是制造、调整误差造成的，汽车究竟是向左或是向右跑偏，，要根据具体情况来定；而第二个原因是设计造成的，制动时赛车总是向左（或者向右）一方跑偏。

二、车身组

车身涉及规则

2.1.1连接前后车轮最高点并向上平移68.6mm（2.7英寸）（下图中蓝线）。在此线以下，前后车轮上半部分（上半180°）不允许被遮挡。

2.1.2从侧面看，前后车轮不允许被遮挡。

2.1.3当77kg的车手以驾驶姿势坐在赛车里时，赛车的任何部分都不能进入一个半径比赛车车轮半径大68.6mm的圆形排除区。轮胎的内侧壁（车辆侧面）并不包括在这个检测区内。见下图。

备注：所有的检测都使用干胎。为了方便技术检测，可能会使用一根端部安装有一个网球的工具检测排除区。直径为68.6mm的网球必须可以自由地在轮胎外侧移动，而不碰到除车轮外任何其他部件。

2.2车身除驾驶舱必须开口外，从赛车最前端到主防滚架（或者防火墙）的这段空间里，不允许车身上有深入驾驶舱的开口。允许在前悬架的零件处有微小的开口。

3.2

4.1禁止车身前部有锐边或其他突出的部件。

3.2

4.2车身前部所有可能碰触车外人员身体的边缘，如车鼻等，都必须为半径至少为38mm（1.5英寸）的圆角。该圆角的圆心角必须至少为45°（从正前方向顶部、底部和侧面等全部有影响的方向测量）。

4.4驾驶舱底板驾驶舱底部必须装有由一个或多个平板构成的底板。其作用是隔开车手和路面，且防止路面的碎石、碎片进入车内。底板必须从车手脚部区域延伸到防火墙，且必须使用固体的不易碎的材料制成。如果底板使用多块板材拼接制成，则板材间的间隙不得超过3mm（1/8英寸）。

4.7.1车手在驾驶时，其前方和侧方必须具有良好的视野。当车手以正常姿势乘坐时，他的视野范围至少为200°（左右各100°）.车手可通过扭头或后视镜达到该视野范围。

车身作为F1赛车的重要组成部分之一，其主要功能是减小赛车在行驶过程

中的空气阻力以及保护车手安全。所以其主要设计思路如下：

1.通过车身的流线型设计尽量减小赛车行驶中的空气阻力。

1）车头形式确定。

一般车头形式分为两种。一种为低阻型；一种为增压型。具体结构如下：

低阻型增压型考虑到我们整车重量分配尾仓偏多，所以采用增压型来提高整车稳定性。

2）侧翼形式确定。

通过查阅资料了解到，整车阻力比重较大的区域在前后四个车轮上，所以我们只需要在赛车行驶的过程中尽量将气流导离后轮便可达到减小风阻的效果。同时，根据赛事规则2.1侧翼最宽处尺寸不得大于前后车轮最宽尺寸来确定侧翼尺寸。并且由于我们车架电池箱结构较大，所以我们选择侧翼的形式如下图：

侧翼位置线图

3）座舱位置车身设计。

根据赛事规则4.7.1及座舱检测尺寸来设计座舱位置车身大小

如图：

座舱车身线图

2.设计过程中在保证流线型的同时对车身的包裹性加以强制要求。

根据赛事规则2.2、4.4来增加浅盘型地板保证车身包裹性，防止异物进入驾驶舱伤害到车手。

浅谈在车队中的感想

经过去年一年的付出，自己收获了很多，学到了很多，成长了很多。车队是一个特别磨练人的意志的一个地方，想要有所收获，必须要坚持下来，在我身边走了很多人，都是因为车队的事太多，太累，觉得不适合自己。我很好奇的想问，什么适合自己呢？

在车队的我们，心中都有一个赛车梦，因为赛车梦聚在一起，相互协作帮助，辛苦并快乐着。

作为一名合格的车队队员，我们肩上担负着的是车队给予我们的责任，车队发展的好坏与我们的工作成果密切相关，车队是一个我们自己选择的、欲锻炼自己的平台，既然车队可以给予我们好处，我们也不能一直吃不往外吐吧，所以我们要有拿得出的本领，当车队需要我们的时候，我们可以靠一技之长，把这件事干得漂漂亮亮，让所有人刮眼相看，最主要的是自己觉得自己牛了！

车队是一个注重团结协作的地方，和每一个成员打好关系是生存之道，也是获得快乐的途径！有很多有能力的人值得我们学习，当我们学会学习和分享的时候我们就长大了！

2015赛季又是一个崭新的开始，让我们带着梦想与热爱前行，坚持，不惧艰险。

愿车队在我们的共同努力下，越来越好，2015为冠军而战！

喊出我们的口号：HUAT Fighting