【文章內容簡介】 2. 軸距L軸距L對整備質量、汽車總長、汽車最小轉彎半徑、傳動軸長度、縱向通過半徑等有影響。當軸距短時，上述指標減小。此外，軸距還對軸荷分配、傳動軸夾角有影響。軸距過短時車廂長度不足或后懸過長：上坡或制動時軸荷轉移過大使制動性和操縱穩(wěn)定性變壞；縱向角振動增大平順性下降；傳動軸夾角增大。對于賽車而言，賽車更強調機動性，因此軸距應適當的取短一些。2011年大賽規(guī)則規(guī)定賽車軸距不得小于1525mm。改變汽車輪距B會影響賽車總寬、總質量、側傾剛度、側傾剛度、最小轉彎直徑等因素發(fā)生變化。增加倫軍則賽車寬度隨之增加，并有利于增加側傾剛度，汽車橫向穩(wěn)定性好；但是汽車的總寬和總質量及最小轉彎直徑等增加，并導致汽車的比功率、比轉矩指標下降，機動性變壞。，輪距不宜過大。在選定的后輪距B1范圍內，應能布置下發(fā)動機、懸架和輪胎；前輪距要保證有足夠的轉向空間，同時轉向桿系與車架、車輪之間有足夠的運動間隙。3. 前懸LF和后懸LR前懸尺寸LF對汽車通過性、碰撞安全性、駕駛員視野及其汽車造型等均有影響。增加前懸尺寸，減小了汽車的接近角，使通過性減低，并使賽車手視野變壞。后懸尺寸LR同樣影響汽車通過性，并取決于軸距和軸荷分配的要求。4. 尺寸參數的初步確定 經過計算與分析，尺寸參數初定如表21：表21 尺寸參數初定外廓尺寸長寬 高2800mm1500mm1225mm軸距 1600mm輪距前輪距B11280mm后輪距B21250mm前懸LF后懸LR167。 質量參數 汽車的質量參數包括整車整備質量m0、載質量、質量系數、汽車總質量ma、軸荷分配等。1. 整車整備質量m0整車整備質量是指車上帶有全部裝備（包括隨車工具、備胎等），加滿燃料、水，但沒有裝貨和載人時的整車質量。整車整備質量對汽車的制造成本和燃油經濟性有影響。整車整備質量在設計階段需估算確定。在日常工作中，搜集大量同類型汽車各總成、部件和整車的有關質量數據，結合目標車輛設計的特點、工藝水平等初步估算各總成、部件的質量，再累計構成整車整備質量。2. 載質量對于賽車而言，載質量主要指的是賽車手質量及其車手裝備質量。載質量越輕，賽車總質量相對越輕。根據目前已購的賽手裝備，如賽手服、手套、頭盔、賽手鞋等，共計5kg，因此，同等駕駛水平下，賽車手質量越輕，就越能發(fā)揮出賽車的優(yōu)良性能。3. 質量系數 質量系數是指汽車載質量與整車整備質量的比值，即=me/，值越大，說明該汽車的結構和制造工藝越先進。4. 汽車總質量ma 汽車總質量ma是指裝備齊全，并按規(guī)定裝滿客、貨時的整車質量。對于第二代賽車而言，賽車的總質量ma等于整備質量m0、載質量me兩大部分組成，即ma=m0+me。5. 軸荷分配汽車的軸荷分配是指汽車正在空載或滿載靜止狀態(tài)下，各車軸對支撐平面的垂直載荷，也可以用占空載或滿載總質量的百分比來表示。軸荷分配對輪胎壽命和汽車的許多使用性能如牽引性、通過性、操縱性、制動性等有影響，它主要受汽車的驅動形式、發(fā)動機的位置、汽車結構特點、車頭形式和使用條件決定。6. 質量參數的初步確定經過計算與分析，尺寸參數初定如表22：表22 軸荷分配表整車整備質量240kg裝載質量65kg總質量305kg軸荷分配空載滿載前86后154前154后161167。 性能參數 汽車的性能參數主要包括動力性參數、燃油經濟性參數、汽車最小轉彎半徑、通過性參數、操縱穩(wěn)定性參數、制動性參數、舒適性。1. 動力性參數 汽車動力性參數主要包括最高車速、加速時間t和、最大爬坡度（對于賽車可以不考慮）、比功率和比轉矩等。（1） 最高車速 最高車速是指汽車滿載是在水平良好的路面（混凝土或瀝青）所能達到的最高行駛速度。（2） 加速時間t汽車在平直的良好路面上，從原地起步開始以最大加速度加速到一定車速所用的時間，稱為加速時間。對于最高車速大于100km/h的汽車，加速時間常用加速到100km/h所需的時間來評價。在比賽中，賽車的加速能力將直接決定動態(tài)項目直線加速項目（賽車從靜止加速通過一段75米得平直路面）的成績。汽車的燃油經濟性用汽車在水平的水泥或瀝青路面上，以經濟車速或多工況滿載行駛百公里的燃油消耗量（L/100km）來評價。該值越小，燃油經濟性越好。3. 汽車最小轉彎半徑轉向盤轉至極限位置時，汽車前外轉向輪輪轍中心在支撐平面上的軌跡圓的直徑，稱為汽車最小轉彎直徑。用來描述汽車轉向機動性，是汽車轉向能力和轉向安全性能的一項重要指標。對于賽車而言，影響汽車的因素有汽車轉向輪最大轉角、汽車軸距、輪距等。轉向輪最大轉角越大，軸距越短，輪距越小，汽車的最小轉彎半徑越小。對機動性要求高的汽車，應取小些?？傮w設計要確定的通過性幾何參數有：最小離地間隙，接近角，離去角，縱向通過半徑等。5. 操縱穩(wěn)定性參數汽車操縱穩(wěn)定性的評價參數較多，與總體設計有關并能作為設計指標的有： （1）轉向特性參數 為了保證良好的操縱穩(wěn)定性，汽車應具有一定程度的轉向不足。176。的向心加速度沿定圓轉向時，前、后輪側偏角之差作為評價參數，此參數在1176?！?176。為宜。 （2）車身側傾角 176。的向心加速度沿定圓等速行駛時，車身側傾角控制在3176。以內較好，最大不允許超過7176。 （3）制動前俯角 為了不影響乘坐舒適性，176。6. 制動性參數汽車制動性是指汽車在制動時，能盡可能短的距離內保持方向穩(wěn)定，下長坡時能維持較低的安全車速并在一定坡度上長期駐車的能力。目前常用制動距離、平均制動減速度和行車制動的踏板力及應急制動時的操縱力來評價制動效能。7. 性能參數的初步確定經過計算與分析，尺寸參數初定如表2表24表25表26：表23 動力性參數 最高時速加速時間（100m）比功率比轉矩140km/h11s24kw 表24 通過性幾何參數最小離地間隙接近角離去角4090表25 操縱特性參數 轉向特性參數車身側傾角制動前俯角3度表26 制動性參數 制動距離St平均制動減速度j行車制動的踏板力應急制動操縱力60m600N167。 賽車各系統設計FSAE賽車區(qū)別于民用車，和專業(yè)的FF3等專業(yè)賽車也是有一定區(qū)別，它具有自己獨特的技術特點，故而吸引無數大學瘋狂的投入FSAE賽車的設計。由于我國FSAE賽車設計起步較晚，從2010年開始以第一屆中國大學生方程式汽車大賽為契機，國內高校紛紛投入這項賽事。我校第二代賽車采用國內外FSAE普遍應用的發(fā)動機中置后驅的布置方式，各個系統設計如表27：表27 第二代賽車各系統設計發(fā)動機型號CBR600，四缸，四沖程，電噴排量599cc最大功率86kw/13000rpm最大扭矩車架33kg，4130鋼，鋼管桁架式懸架不等長雙橫臂獨立懸架轉向齒輪齒條轉向機制動串聯雙腔制動總泵控制的Ⅱ型雙回路液壓盤式制動輪胎輪輞輪胎：錦湖180/530 R13，輪輞：FM 138車身玻璃纖維167。 懸架系統設計懸架總成是汽車的一個重要組成部分，它的功用是把路面作用于車輪上的垂直反力、縱向反力和側向反力以及這些反力所造成的力矩傳遞到車架上，以保證汽車的正常行駛。懸架系統的設計是根據大學生方程式汽車大賽的比賽規(guī)則及賽車設計具體參數要求，參考各種賽車懸架資料，分析各種懸架類型的優(yōu)缺點，并最終確定適合賽車運動的懸架形式不等長雙橫臂式螺旋彈簧獨立懸架。1. FSAE賽車懸架系統第二代賽車采用當今廣泛應用于方程式賽車的雙橫臂獨立懸架（doublewishbone）。獨立懸架有多種結構形式，如雙橫臂式，燭式，麥弗遜式等?；诜匠淌劫愜嚨奶攸c選用雙橫臂式獨立懸架，不等長雙橫臂式獨立懸架的設計自由度大，懸架控制臂的長度可自行設定，有較小的非簧載質量，可使賽車具有良好的轉彎性能、直線行駛性能。由于賽車采用較大的彈性剛度，雙橫臂懸架運動空間不足的特點也不會造成很大影響。綜合而論，這種裝置基本性能優(yōu)于其他形式的懸架裝置。該系統采用將彈性元件內置于車身外殼中的形式，這樣可以降低高速行駛中的風阻，避免了避震彈簧上的橫向力影響，減小了由于橫向力而造成的車身振動，并且減小了懸架運動部分的質量和轉動慣量。將彈簧與阻尼元件隱藏在車身中，利用推拉桿和搖臂盤的組合，達到外置式懸架同樣的效果。真實比賽中，由于天氣、溫度、賽道形式等因素，需要通過不同的懸架參數設定來確保賽車的表現，通過獨特的機構，可以方便地改變懸架參數，達到比賽需要。167。 轉向系統設計賽車轉向系統是關系到賽車性能的主要系統，它是用來保持或者改變賽車行駛方向的機構，在賽車行駛時，保證各轉向輪之間有協調的轉角關系。1. 轉向系統方案的確定 第二代賽車的轉向機構轉向梯形前置，轉向拉桿橫置，轉向機構為齒輪齒條。 由于在轉向節(jié)臂、橫拉桿以及齒條機構的連接必然存在微小的間隙，如果將轉向梯形后置將會帶來的結果是在車輛入彎時由于整個轉向系統將受到來自轉向輪的力，此作用力會壓縮連接部件之間的間隙，導致稍微增加轉向角度，造成微小的轉向過度感，不利于在彎中的操控性。同理，如果將整個轉向梯形前置，被壓縮的間隙造成的效果剛好和轉向梯形后置時相反，會導致轉向角度的稍微減少，造成微小的轉向不足。轉向不足對車手來說是一種穩(wěn)定的可控工況。所以樣車選擇了轉向梯形前置的布置方案。齒輪齒條轉向機構結構簡單，質量輕，成本低，工作可靠。非常符合FormulaSAE 賽車的需要。167。 制動系統設計 使行駛中的汽車減速甚至停車，使下坡行駛的汽車的速度保持穩(wěn)定，以及使已經停駛的汽車保持不動，這些作用統稱為汽車制動。1. 制動器方案的確定汽車制動器幾乎均為機械摩擦式的，即利用旋轉元件與固定元件兩工作表面間的摩擦產生力矩使汽車減速或停車。摩擦式制動器按其旋轉元件的形狀分為鼓式和盤式兩大類。按摩擦副中的固定元件的結構來分，盤式制動器分為鉗盤式和全盤式制動器兩大類。其中鉗盤式有以下三種：固定鉗式、滑動鉗式和擺動鉗式。根據大學生方程式賽車賽事規(guī)則，賽車制動系統配備的制動系統必須有兩套獨立的液壓回路，以防系統泄露或失效時，至少在兩輪上還保持有有效地制動力。而盤式制動器的優(yōu)點就是易于構成多回路制動驅動系統，使系統有較好的可靠性與安全性，以保證汽車在任何車速下各車輪都均勻一致的平穩(wěn)制動。結合賽事規(guī)則和賽車具體情況，第二代賽車采用盤式制動器。制動驅動機構將來自駕駛員或其他力源的力傳給制動器，使之產生制動力矩。根據制動力源的不同，制動驅動機構一般可分為簡單制動、動力制動和伺服制動三大類。而力的傳遞方式又有機械式，液壓式，氣壓式和氣壓液壓式的區(qū)別。液壓式簡單制動系（通常簡稱為液壓制動系）用于行車制動裝置。液壓制動的優(yōu)點是：作用滯后時間短(～)，工作壓力高(可達10～12MPa)，輪缸尺寸小，可布置在制動器內部作為制動蹄張開機構或制動塊壓緊機構，使之結構簡單、緊湊、質量小、造價低；機械效率高。故第二代賽車中采用液壓式的動力制動系統來作為制動驅動機構的方案。 為了提高制動驅動機構的工作可靠性，保證行車安全，驅動機構采用了兩套獨立的系統，即應是雙回路系統。 雙軸汽車的液壓式制動驅動機構的雙回路系統有多種形式，其中常見的有五種，分別是II、X、HI、LL、HH型。如下圖21； 圖21 液壓回路系統的形式II型管路的布置較為簡單，可與傳統的但輪缸盤式制動器配合使用，成本較低，目前在各類汽車特別是商用車上用得最廣泛對于這種形式，若后制動回路失效，則一旦前輪抱死即極易喪失轉彎制動能力。X型的結構也很簡單，一回路失效時仍能保持50%的制動效能，并且制動力的分配系數和同步附著系數沒有變化，保證了制動時與整車負荷的適應性。此時前，后各有一側車輪有制動作用，使制動力不對稱，導致前輪將朝制動起作用車輪的一側繞主銷轉動，使汽車失去方向穩(wěn)定性。因此，采用這種分路方案的汽車，其主銷偏移距應取負值（至20mm），這樣，不平衡的制動力使車輪反向轉動，改善了汽車的方向穩(wěn)定性，多用于中、小型轎車。HI、LL、HH型的結構均較II型、X型復雜。LL型和HH型在任意回路失效時，前、后制動力比值均與正常情況相同，剩余總制動力可達正常值的50%左右。HI型單用一軸半回路時剩余制動力較大，但此時與LL型一樣，緊急制動情況下后輪很容易先抱死。綜合上述情況，第二代賽車選用II型回路系統。圖22 串聯雙腔制動主缸內部結構現代汽車制動主缸的形式有單腔和串聯雙腔制動主缸，根據大賽要求，每個液壓回路必須有其專屬的儲油罐，因此初步確定采用串聯雙腔形式的制動主缸，但考慮賽車的總體布局和空間問題，不排除采用并聯單腔制動主缸的可能。制動主缸由灰鑄鐵制造，也可以采用低碳鋼冷擠成形；活塞可有灰鑄鐵、鋁合金或中碳鋼制造。167。 電器系統設計電器與電子設備是方程式賽車的重要組成部分，其性能的好壞會直接影響到賽車的經濟性、可靠性與安全性。電氣系統的設計在保證安全性、可靠性和經濟性的基礎上盡量使線路簡單，容易制造。參考CBR600的整車電路原理圖進行整車電路的設計，點火系統要能產生足夠高的次級電壓，且點火電壓能隨發(fā)動機的工況而改變；要有足夠的點火能量保證跳火后能夠確保可燃混合氣迅速燃燒；點火時刻要適當，在發(fā)動機不同的工況下能夠調節(jié)點火提前角確保可燃混合氣的燃燒及時、完全；起動部分起動機能夠提供足夠的轉矩和轉速，使發(fā)動機能夠可靠且快速的起動；儀表的設計要保證儀表顯示準確，在駕駛艙內可以看的清楚。根據以上的要求，點火系統采用電子點火可以改善傳統點火系統的不足，傳統點火系的不足有：工作可靠性差，次級電壓不穩(wěn)定，點火能量低，對火花塞積碳敏感且對無線電干擾大。啟動系統采用有輔助繼電器的起動機驅動電路，儀表設有檔位顯示和時速表，檔位的顯示采用二極管直接照明，時速