【正文】 驅(qū)動力 — 行駛阻力圖 1. 驅(qū)動力 汽車的驅(qū)動力是由發(fā)動機轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動系傳至驅(qū)動輪上得到的。由于該賽車只在標(biāo)準(zhǔn)賽道上行駛，幾乎沒有坡度，因而不需要對最大爬坡度進行匹配計算。 2. 汽車的加速時間 常用原地起步加速時間與超車加速時間來表明汽車的加速能力。 汽車的動力性 167。在達到上述要求的同時，車架的設(shè)計還必須符合 Formula SAE 比賽規(guī)則對于車架的相關(guān)規(guī)定和限制。還要在駕駛艙側(cè)面添加足夠的側(cè)面防撞保護。 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 24 圖 24 車架示意圖 在設(shè)計時盡可能把 懸架的連接點安排在框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點附近以分散應(yīng)力提高連接強度。 車架設(shè)計 車架采用的是空間桁架式結(jié)構(gòu)，其作用是為賽車所有其他部件的連接基礎(chǔ)，同時通過前、中、后防滾架的設(shè)計對駕駛艙提供保護。最后對車殼進行噴漆即完成了對車身的制作。脫模后，對車殼的內(nèi)表面進行打磨處理，除 去粘連的泡沫塑料，根據(jù)具體的安裝位置，在其他部件如懸架的安裝點，開孔后，便可將車殼安裝到車架上。在樹脂充分固化之后，將泡沫塑料模型從固化的玻璃鋼殼中取出。 把泡沫塑料模型作為一個陽模，在其外表上涂抹一層樹脂，開始敷設(shè)玻璃纖維布。采用泡沫塑料制作模型最大的好處在于成本低，加工方便。由于泡沫塑料非常容易加工，可以采用純手 工制作。首先根據(jù)車架外形設(shè)計車身外形，并制作泡沫塑料模型。 第二代賽車采用的是玻璃鋼車身，覆蓋位置為車頭和駕駛艙。 167。整流器位于外側(cè) ，也有利于散熱。線束沿鋼管布置，便于固定。 電氣系統(tǒng)的整體布置不僅影響到整車電氣系統(tǒng)工作的可靠性，對線束的的長度、重量也有影響。根據(jù)整車電氣原理圖、線束專用件清單進行設(shè)計，完整正確的體現(xiàn)整車電氣系統(tǒng)的功能，根據(jù)原理圖分配用電設(shè)備的電源類型、保險絲容量、搭鐵位置。啟動系統(tǒng)采用有輔助繼電器的起動機驅(qū)動電路，儀表設(shè)有檔位顯示和時速表，檔位的顯示采用二極管直接照明，時速表采用電子式指針?biāo)俣缺?，較機械式時速表工作更可靠。 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 22 參考 CBR600 的整車電路原理圖進行整車電路的設(shè)計，點火系統(tǒng)要能產(chǎn)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(dāng)，在發(fā)動機不同的工況下能夠調(diào)節(jié)點火提前角確?？扇蓟旌蠚獾娜紵皶r、完全；起動部分起動機能夠提供足夠的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，使發(fā)動機 能夠可靠且快速的起動；儀表的設(shè)計要保證儀表顯示準(zhǔn)確，在駕駛艙內(nèi)可以看的清楚。 電器系統(tǒng) 設(shè)計 電器與電子設(shè)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(jīng)濟性、可靠性與安全性。 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。 綜合上述情況，第二代賽車選用 II 型回路系統(tǒng)。 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。因此，采用這種分路方案的汽車，其主銷偏移距應(yīng)取負值（至 20mm），這樣，不平衡的制動力使車輪反向轉(zhuǎn)動，改善了汽車的方向穩(wěn)定性， 多用于中、小型轎車。 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 21 X 型的結(jié)構(gòu)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(shù)和同步附著系數(shù)沒有變化，保證了制動時與整車負荷的適應(yīng)性。 雙軸汽車的液壓式制動驅(qū)動機構(gòu)的雙回路系統(tǒng)有多種形式，其中常見的有五種，分別是 II、 X、 HI、 LL、 HH 型。故第二代賽車中采用液壓式的動力制動系統(tǒng)來作為制動驅(qū)動機構(gòu)的方案。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。根據(jù)制動力源的不同，制動驅(qū)動機構(gòu)一般可分為簡單制動、動力制動和伺服制動三大類。結(jié)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。 根據(jù)大學(xué)生方程式賽車賽事規(guī)則，賽車制動系統(tǒng)配備的制動系統(tǒng)必須有兩套獨立的液壓回路，以防系統(tǒng)泄露或失效時，至少在兩輪上還保持有有效地制動力。按摩擦副中的固定元件的結(jié)構(gòu)來分，盤式制動器分為鉗盤式和全盤式制動器兩大類。 汽車制動器幾乎均為機械摩擦式的，即利用旋轉(zhuǎn)元件與固定元件兩工作表面間的摩擦產(chǎn)生力矩使汽車減速或停車。 167。 齒輪齒條轉(zhuǎn)向機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，成本低，工作可靠。轉(zhuǎn)向不足對車手來說是一種穩(wěn)定的可控工況。 由于在轉(zhuǎn)向節(jié)臂、橫拉桿以及齒條機構(gòu)的連接必然存在微小的間隙，如果將轉(zhuǎn)向梯形后置將會帶來的結(jié)果是在車輛入彎時由于整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將受到來自轉(zhuǎn)向輪的力，此作用力會壓縮連接部件之間的間隙，導(dǎo)致稍微增加轉(zhuǎn)向角度，造成微小的轉(zhuǎn)向過度感，不利于在彎中的操控性。 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計 賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是關(guān)系到賽車性能的主要系統(tǒng)，它是用來保持或者改 變賽車行駛方向的機構(gòu)，在賽車行駛時，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。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(shù)設(shè)定來確保賽車的表現(xiàn)，通過獨特的機構(gòu)，可以方便地改變懸架參數(shù)，達到比賽需要。 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 19 該系統(tǒng)采用將彈性元件內(nèi)置于車身外殼中的形式，這樣可以降低高速行駛中的風(fēng)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(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量。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。獨立懸架有多種結(jié)構(gòu)形式，如雙橫臂式，燭式，麥弗遜式等。 懸架系統(tǒng)的設(shè)計是根據(jù)大學(xué)生方程式汽車大賽的比賽規(guī)則及賽車設(shè)計具體參數(shù)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。 我校第二代賽車采用國內(nèi)外 FSAE 普遍應(yīng)用的發(fā)動機中置后驅(qū)的布置方式，各個系統(tǒng)設(shè)計如表 27： 表 27 第二代賽車各系統(tǒng)設(shè)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(zhuǎn)向 齒輪齒條轉(zhuǎn)向機 制動 串聯(lián)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 13 8 車身 玻璃纖維 167。 賽車各系統(tǒng)設(shè)計 FSAE 賽車區(qū)別于民用車，和專業(yè)的 F F3 等專業(yè)賽車也是有一定區(qū)別，它具有自己獨特的技術(shù)特點，故而吸引 無數(shù)大學(xué)瘋狂的投入 FSAE 賽車的設(shè)車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 18 計。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(yīng)急制動時的操縱力來評價制動效能。 （ 3）制動前俯角 為了不影響乘坐舒適性，要求汽車以 的減速度制動時，車身前俯角不大于 176。的向心加速度沿定圓等速行駛時，車身側(cè)傾角控制在 3176。為宜。的向心加速度沿定圓轉(zhuǎn)向時，前、后輪側(cè)偏車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 17 角之差 21?? 作為評價參數(shù)，此參數(shù)在 1176。 汽車操縱穩(wěn)定性的評價參數(shù)較多，與總體設(shè)計有關(guān)并能作為設(shè)計指標(biāo)的有： （ 1）轉(zhuǎn)向特性參數(shù) 為了保證良好的操縱穩(wěn)定性，汽車應(yīng)具有一定程度的轉(zhuǎn)向不足。對機動性要求高的汽車， minD 應(yīng)取小些。 對于賽車而言，影響汽車 minD 的因素有汽車轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角、汽車軸距、輪距等。 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)至極限位置時，汽車前外轉(zhuǎn)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(zhuǎn)彎直徑 minD 。 汽車的燃油經(jīng)濟性用汽車在水平的水泥或瀝青路面上，以經(jīng)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。對于最高車速 amaxU 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。 （ 1） 最高車速 amaxU 最高車速 amaxU 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。 性能參數(shù) 汽車的性能參數(shù)主要包括動力性參數(shù)、燃油經(jīng)濟性參數(shù)、汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑、通過性參數(shù)、操縱穩(wěn)定性參數(shù)、制動性參數(shù)、舒適性。 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(qū)動形式、發(fā)動機的位置、汽車結(jié)構(gòu)特點、車頭形式和使用條件決定。對于第二代賽車而言，賽車的總質(zhì)量 ma 等于整備質(zhì)量 m0、載質(zhì)量 me 兩大部分組成 ，即 ma=m0+me。 0m? 質(zhì)量系數(shù)0m?是指汽車載質(zhì)量與整車整備質(zhì)量的比值，即0m?=me/數(shù)反映了汽車的設(shè)計水平和工藝水平，0m?值越大，說明該汽車的結(jié)構(gòu)和制造工藝越先進。載質(zhì)量越輕，賽車總質(zhì)量相對越輕。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(guān)質(zhì)量數(shù)據(jù)，結(jié)合目標(biāo)車輛設(shè)計的特點、工藝水平等初步估算各總成、部件的質(zhì)量，再累計構(gòu)成整車整備質(zhì)量。整車整備質(zhì)量對汽車的制造成本和燃油經(jīng)濟性有影響。 質(zhì)量參數(shù) 汽車的質(zhì)量參數(shù)包括整車整備質(zhì)量 m0、載質(zhì)量、質(zhì)量系數(shù)0m?、汽車總質(zhì)量 ma、軸荷分配等。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。 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。 乘用車總寬不得超過 米，輪距不宜過大。 B1 和后輪距 B2 改變汽車輪距 B 會影響賽車總寬、總質(zhì)量、側(cè)傾剛度、側(cè)傾剛度、最小轉(zhuǎn)彎直徑等因素發(fā)生變化。 對于 賽車而言，賽車更強調(diào)機動性，因此軸距應(yīng)適當(dāng)?shù)娜《桃恍?。此外，軸距還對軸荷分配、傳動軸夾角有影響。 L 軸距 L 對整備質(zhì)量、汽車總長、汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑、傳動軸長度、縱向通過半徑等有影響。 60)mm， 對于賽車而言具有參考意義。 賽車寬度由賽車手與車身造型決定，同時也應(yīng)保證布置下發(fā)動機、車架、懸架、轉(zhuǎn)向系和車輪等?？傞L aL 等于軸距 L 、前懸 FL 和后懸 RL 之和。 汽車的長、寬、高稱為汽車的外廓尺寸。 賽車主要設(shè)計參數(shù)的確定 167。 賽車發(fā)動機選型 第一代賽車采用大賽組委會提供的 CF188 發(fā)動機，但其重量大，轉(zhuǎn)速相對低等不足，對于第二代賽車，決定在符合大賽規(guī)則的前提下選用大功率發(fā)動機，經(jīng)過一 番對比和選擇，我們最終選擇 CBR600 發(fā)動機，是一款本田公路賽摩托車發(fā)動機，主要參數(shù)如下： 表 22 CF188 和 CBR600 發(fā)動機主要參數(shù)對比 CF188 CBR600 型式 單缸，四沖程，化油器 四缸，四沖程，電噴 排量 493cc 599cc 壓縮比 :1 :1 最大凈功率 24kw/6500rpm 86kw/13000rpm 最大扭矩 mN? /5500rpm mN? /11000rpm 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 13 CBR600 發(fā)動機與 CF188 發(fā)動機相比，具有高轉(zhuǎn)速、大功率、大扭矩的特點，將為第二代賽車提供更加強大的動力輸出，同時，電噴的應(yīng)用將使賽車在擁有強大動力的同時，還將具有良好的燃油經(jīng)濟性。 φ （ 27）