【正文】 功率輸出性能的重要性則被弱化。大排量高性能4缸機(jī)是多數(shù)車隊(duì)的選擇，較為典型的是Honda CBR600 F4i。Yamaha WR450F就是一款非常適合FSAE的單缸機(jī)。性能指標(biāo)： 發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo) Engine performance metrics發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)排量599cc未限流最高功率（kw）80最高轉(zhuǎn)速（r/min）13000缸徑x沖程（mm）壓縮比:1最高馬力110ps/12500rpm最大扭力限流后最大功率該發(fā)動(dòng)機(jī)還有個(gè)優(yōu)點(diǎn)油底殼較低，這樣車的重心也會(huì)較低。對(duì)于新車隊(duì)來說，改裝油底殼會(huì)比較麻煩，沒有經(jīng)驗(yàn)，也不知道如何去改的時(shí)候，用F4i是很好的選擇F4i還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是價(jià)格比600RR便宜，國內(nèi)二手發(fā)動(dòng)機(jī)的價(jià)格應(yīng)該在一萬人民幣以下原裝電腦，改成規(guī)則規(guī)定的20mm進(jìn)氣以后，馬力應(yīng)該在60~65hp。如圖22 所示。由于受到Formula SAE 規(guī)則的限制，所有的引擎都必須加裝一個(gè)最小截面直徑不超過20mm 的限流器來限制引擎功率。如圖23 所示。圖22 空氣濾清器匣（圈內(nèi)）Fig 22 Air filter cartridge(in Circle)圖23 限流器（圈內(nèi)）Fig 23 current limiter(in Circle)、排氣系統(tǒng)汽車排氣系統(tǒng)是指收集并且排放廢氣的系統(tǒng)，一般由排氣歧管，排氣管，催化轉(zhuǎn)換器，排氣溫度傳感器，汽車消聲器和排氣尾管等組成。汽車排氣系統(tǒng)主要用于輕型車、微型車和客車，摩托車等機(jī)動(dòng)車輛。換擋順序?yàn)椋?擋－空擋－2擋－3擋－4擋－5擋－6擋。在差速器外殼均需要加裝合適的鏈輪。通過對(duì)2012年各個(gè)學(xué)校參加比賽的賽車了解總結(jié)之后發(fā)現(xiàn)，萬豐和Hoosier是FSAE車隊(duì)使用最多的輪胎品牌和輪輞品牌，性能最好的是Hoosier品牌，但由于成本因素等等考慮，我們選擇萬豐輪輞和馬牌輪胎品牌。、懸架系統(tǒng)的選擇、比賽要求（1）賽車所有車輪必須安裝有功能完善的、帶有減震器的懸架。如果賽車沒能表現(xiàn)出適合比賽的操控能力，或是沒有經(jīng)過認(rèn)真的設(shè)計(jì)，裁判有權(quán)取消賽車的參賽資格。、懸架的作用懸架是汽車中的一個(gè)重要總成，它把車架與車輪彈性地聯(lián)系起來，關(guān)系到汽車的多種使用性能。比如，為了取得良好的舒適性，需要大大緩沖汽車的震動(dòng)，這樣彈簧就要設(shè)計(jì)得軟些，但彈簧軟了卻容易使汽車發(fā)生剎車“點(diǎn)頭”、加速“抬頭”以及左右側(cè)傾嚴(yán)重的不良傾向，不利于汽車的轉(zhuǎn)向，容易導(dǎo)致汽車操縱不穩(wěn)定等。（2）獨(dú)立懸架的車軸分成兩段，每只車輪用螺旋彈簧獨(dú)立地安裝在車架(或車身)下面，當(dāng)一邊車輪發(fā)生跳動(dòng)時(shí)，另一邊車輪不受波及，汽車的平穩(wěn)性和舒適性好?，F(xiàn)代轎車前后懸架大都采用了獨(dú)立懸架，并已成為一種發(fā)展趨勢(shì)。獨(dú)立懸架有多種形式，基于方程式賽車特點(diǎn)，選用雙橫臂不等長(zhǎng)獨(dú)立懸架。路面的適應(yīng)力好，輪胎接地面大、貼地性好。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(dá)到外置式懸架同樣的效果。、制動(dòng)系統(tǒng)的選擇、制動(dòng)系統(tǒng)要求：（1）賽車必須安裝有制動(dòng)系統(tǒng)。（2）制動(dòng)系統(tǒng)必須有兩套獨(dú)立的液壓制動(dòng)回路，當(dāng)某一條回路系統(tǒng)泄漏或失效時(shí)，另一條回路還可以至少保證有兩個(gè)車輪可以維持有效的制動(dòng)力。（3）安裝有限滑式差速器的車橋，其兩個(gè)車輪可以使用單個(gè)制動(dòng)器制動(dòng)。（5）禁止使用線控制動(dòng)。（7）制動(dòng)系統(tǒng)必須被碎片護(hù)罩保護(hù)，以防傳動(dòng)系失效或小碰撞引起的碎片破壞制動(dòng)系統(tǒng)。電磁式制動(dòng)器雖有作用滯后性好、易于連接而且接頭可靠等優(yōu)點(diǎn)，但因成本高，只在一部分總質(zhì)量較大的商用車上用作車輪制動(dòng)器或緩速器；液力式制動(dòng)器一般只用作緩速器。（2）摩擦式制動(dòng)器按摩擦副結(jié)構(gòu)形式不同，可以分為鼓式、盤式和帶式三種。（3）盤式與鼓式相比有如下優(yōu)點(diǎn)：熱穩(wěn)定性好；水穩(wěn)定性好；制動(dòng)力矩與汽車運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)；易于構(gòu)成雙回路制動(dòng)系，使汽車有較高的可靠性和安全性；尺寸小、質(zhì)量小、散熱良好；更換襯塊簡(jiǎn)單容易。、制動(dòng)器的選擇通過以上比較，以及參考其他院校制動(dòng)器的選擇，這里我們選擇雙輪浮動(dòng)盤式制動(dòng)willwood DSP。禁止使用線控轉(zhuǎn)向。限位塊可安裝在轉(zhuǎn)向立柱或齒條上，并且必須防止輪胎在轉(zhuǎn)向行駛時(shí)接觸懸架、車身或車架部件。（在方向盤上測(cè)量）。（5）方向盤輪廓必須為連續(xù)閉合的近圓形或近橢圓形。禁止使用H形、8型或分開式方向盤。機(jī)械轉(zhuǎn)向系依靠駕駛員的手力轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，經(jīng)轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。其中轉(zhuǎn)向器我們選擇機(jī)械式中的齒輪齒條式，因?yàn)樗且环N最常見的轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向軸帶動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒條便做直線運(yùn)動(dòng)。所以，這是一種最簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)向器。在汽車上得到廣泛應(yīng)用。汽車的基體，一般由兩根縱梁和幾根橫梁組成，經(jīng)由懸掛裝置﹑前橋﹑后橋支承在車輪上。、車架的設(shè)計(jì)要評(píng)價(jià)車架設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)的好壞，首先應(yīng)該清楚了解的是車輛在行駛時(shí)車架所要承受的各種不同的力。而車架在實(shí)際環(huán)境下要面對(duì)4種壓力。而這個(gè)壓力，主要會(huì)集中在軸距的中心點(diǎn)。（2）非水平扭動(dòng)當(dāng)前后對(duì)角車輪遇到道路上的不平而滾動(dòng)，車架的梁柱便要承受這個(gè)縱向扭曲壓力(longltudinaltorsion），情況就好像要你將一塊塑料片扭曲成螺旋形一樣。（4）水平菱形扭動(dòng)實(shí)車架的好壞并非物理指標(biāo)就可以涵蓋，所以即使有超強(qiáng)的新車架出現(xiàn)，最傳統(tǒng)的車架形式依然存在，正因?yàn)榇?，以下的?nèi)容才有了發(fā)布的意義。由于成本原因國內(nèi)FSAE賽車大多使用的是鋼管式車架，但國外大多使用一體式碳纖維車架。但是對(duì)于少量生產(chǎn)的轎車又如何呢？雖然可以采用共用平臺(tái)策略，但所謂的“共用平臺(tái)”能共用的只是懸架、傳動(dòng)系統(tǒng)等底盤部件，承載式的車架由于必須與車身形狀吻合，對(duì)于不同的車身造型是不能共用車架的。顧名思義，鋼管式車架就是用很多鋼管焊接成一個(gè)框架，再將零部件裝在這個(gè)框架上。時(shí)至今日仍采用鋼管車架的都是一些產(chǎn)量較少的跑車廠，如LAMBORGHINI和TVR，原因是可以省去沖壓設(shè)備的巨大投資。如下圖所示：圖210 桁架結(jié)構(gòu)車架Fig 210 Truss structure frame（2）、優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：加工制造方便，造價(jià)低廉，具有較好的容錯(cuò)性，強(qiáng)度較高。 一體式碳纖維車架（1）、定義它通過一個(gè)物體的表面來承載，而不是使用內(nèi)部框架來承載。Coque是來源于法語，殼的意思。但現(xiàn)代大多數(shù)乘用車的白車身，并不是完整意義上的單體殼，而是箱體、管件和艙壁的組合，并不強(qiáng)調(diào)表面的剛度和強(qiáng)度，主要通過凹凸形成的箱體和管件來承載。另外在超跑和賽車領(lǐng)域，也幾乎都是碳纖維單體殼。缺點(diǎn)：制造加工困難，造價(jià)高昂，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度難控制，基本沒有容錯(cuò)性，壽命短，修復(fù)困難，不可回收。由于我們學(xué)校正處于研究初期，所以我們選用的鋼管式車架，然后通過ANSYS軟件進(jìn)行強(qiáng)度分析。、車架設(shè)計(jì)要求：（1）賽車的結(jié)構(gòu)必須包括兩個(gè)帶有斜撐的防滾架、有支撐系統(tǒng)和緩沖結(jié)構(gòu)的前隔板、以及側(cè)邊防撞結(jié)構(gòu)；（2）賽車的基本結(jié)構(gòu)必須為以下材料制作：低碳鋼或合金鋼（%）圓管；（3）除主環(huán)和主環(huán)斜撐必須使用鋼材以外，其他管件均可使用替代尺寸規(guī)格和材料。、名詞解釋（1）主環(huán)——位于車手旁邊或是身后的一個(gè)防滾架；（2）前環(huán)——位于車手雙腿之上，接近方向盤的防滾架；（3）防滾架支承結(jié)構(gòu)支承——從主前環(huán)支承的末端引出到主前環(huán)上；（4）車架單元——最短的未切割的、連續(xù)的管件；（5）車架 —— “車架”是被設(shè)計(jì)用來支撐所有賽車的功能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)總成，該部件可以是單個(gè)焊接結(jié)構(gòu)，也可是復(fù)雜的焊接結(jié)構(gòu)，或是復(fù)合材料與焊接結(jié)構(gòu)的組合；（6）基本結(jié)構(gòu)—— 基本結(jié)構(gòu)包括以下車架部件：1）主環(huán) 2）前環(huán) 3）防滾架斜撐 4）側(cè)邊防撞結(jié)構(gòu) 5）前隔板 6)前隔板支撐系統(tǒng) 7）所有的能將安全帶的負(fù)荷傳遞到16 的車架單元；（7）車架主體結(jié)構(gòu)——已定義的車架基本結(jié)構(gòu)所包圍的車架部分為車架主體結(jié)構(gòu)。其功能是保護(hù)車手雙腳；（9）前端緩沖結(jié)構(gòu)——位于前隔板前方的可變形的吸能裝置；（10）側(cè)防撞區(qū)域——從座艙底板上表面到離地350mm（ 英寸），從前環(huán)到主環(huán)間的車輛側(cè)面區(qū)域。、前環(huán)以及前斜撐設(shè)計(jì)前環(huán)是位于車手雙手之上，接近方向盤的防滾架，一般來說前環(huán)不僅是方向盤的支撐載體，同時(shí)在緊急狀況下，如撞擊、側(cè)翻、翻滾，如果車手未能及時(shí)逃出賽車，前環(huán)對(duì)保護(hù)車手的雙手起著重要作用。要求如下：（1）前環(huán)必須由封閉的金屬管件構(gòu)成。（3）前環(huán)必須從車架單元一側(cè)的最低端，向上繞過車架后在連接到另一側(cè)車架的最低端。（5）前環(huán)的最高點(diǎn)必須在任何角度下高于方向盤的最高點(diǎn)。這個(gè)距離是沿賽車的中線，水平的從前環(huán)的后部到方向盤放置狀態(tài)下的最前端量起。根據(jù)上述要求設(shè)計(jì)出的前環(huán)如維模型圖如下面所示：圖32 前環(huán)三維模型圖Fig 32 the 3 d model figure of Front Roll Hoop、主環(huán)設(shè)計(jì)（1）主環(huán)必須由一根未切割的、連續(xù)的、截面形狀封閉的鋼管構(gòu)成；（2）禁止使用鋁合金、鈦合金或其他復(fù)合材料制作主環(huán)；（3）主環(huán)必須從車架一側(cè)的最低處向上延伸，越過車架，再到達(dá)另一側(cè)的車架最低處；（4）從車的側(cè)視圖看，主環(huán)位于車架主體結(jié)構(gòu)的安裝點(diǎn)以上的部分必須在與豎直方向上的傾斜角在10176。如下圖所示：圖33 主環(huán)設(shè)計(jì)示意圖Fig 33 the schematic diagram of Main Roll Hoop根據(jù)上述要求設(shè)計(jì)出的主環(huán)三維圖如下圖所示：圖34 主環(huán)三維圖Fig 34 the 3 d model figure of Main Roll Hoop、支撐要求主環(huán)支架：（1）主環(huán)支架必須由封閉的鋼管構(gòu)件構(gòu)成；（2）主環(huán)支架禁止使用鋁合金、鈦合金等復(fù)合材料；（3）主環(huán)支架必須是直的，即沒有任何彎曲。其他支撐要求：（1）在支架沒有和鋼制車架焊接的地方，支架必須安全可靠地用8mm級(jí)別或更高級(jí)別的螺栓和車架連接起來。所謂輕量化，就是在滿足其它性能的前提下，盡量減輕自身的重量，它是指同一臺(tái)車在同樣的尺寸或同一種車型在同樣功率的前提下重量的減輕。一下是幾種比較常用的材料：(1)Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱在A3板。Q代表的是這種材質(zhì)的屈服極限，后面的235，就是指這種材質(zhì)的屈服值，在235MPa左右。由于含碳適中，綜合性能較好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到較好配合，用途最廣泛。它是低合金鋼，廣泛應(yīng)用于橋梁、車輛、船舶、建筑、壓力容器等。并會(huì)隨著材質(zhì)的厚度的增加而使其屈服值減小。（3）30CrMo又稱4130此鋼具有高的強(qiáng)度和韌性，淬透性較高，在油中臨界淬透直徑15～70mm；鋼的熱強(qiáng)度性也較好，在500℃以下具有足夠的高溫強(qiáng)度，但550℃時(shí)其強(qiáng)度顯著下降；當(dāng)合金元素在下限時(shí)焊接相當(dāng)好，但接近上限時(shí)焊接性中等，并在焊前需預(yù)熱到175℃以上；鋼的可切削性良好，冷變形時(shí)塑性中等；熱處理時(shí)在300～350℃的范圍有第一類回火脆性；有形成白點(diǎn)的傾向。、車架焊接方式的選擇一般用電弧焊和氬弧焊兩種方式，但是氬弧焊是最好的！氬弧焊焊接出來的條紋漂亮，而且不易變形，比電弧焊更容易控制。試想想，管材才2mm厚左右，這么薄，用電弧焊不小心就很容易燒穿了（當(dāng)然，氬弧焊調(diào)的電流不適當(dāng)時(shí)，也會(huì)燒穿，不過，調(diào)好之后就不怕了），而且有焊渣，焊完之后又有焊碴，又要用角磨機(jī)打磨，麻煩死啦~焊碴夾雜在焊縫那里，這已經(jīng)焊接質(zhì)量不好了。建議，如果你怕強(qiáng)度夠的話，就用打底焊，即是氬弧焊焊完一次之后，再補(bǔ)多一層氬弧焊。參照本田Honda CBR600 F4i發(fā)動(dòng)機(jī)外形參數(shù)建立三維模型如下圖：圖37 發(fā)動(dòng)機(jī)總成以及變速箱三維模型Fig 37 the 3 d model figure of the Engine assembly and gearbox參照長(zhǎng)安之星制動(dòng)總泵外形以及參數(shù)建立三維模型如下圖：圖38 制動(dòng)總泵以及各個(gè)踏板三維模型Fig 38 the 3 d model figure of the Brake master cylinder and pedals懸架設(shè)計(jì)的要求：（1） 賽車前后輪裝配有可以自由工作的懸架、并有減震器；（2） 。如下圖所示：圖310 willwood dsp 三維模型Fig 310 the 3 d model figure of willwood dsp、車輪三維建模因?yàn)槲覀冞x擇的是萬豐13英寸鋁合金輪輞和馬牌205/510R13輪胎，根據(jù)其參數(shù)建立三維模型如下圖：圖311 車輪三維模型Fig 311 the 3 d model figure of vehicle wheels、后驅(qū)動(dòng)橋三維模型根據(jù)整車總體尺寸建立后驅(qū)動(dòng)橋三維模型如下圖所示：圖312 后驅(qū)動(dòng)橋三維模型Fig 312 the 3 d model figure of rear drive axle、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)要求：（1）、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)必須至少在兩只車輪上起作用；（2）、轉(zhuǎn)向輪必須與前輪機(jī)械連接；（3）、方向盤輪廓必須為連續(xù)閉合近圓形。根據(jù)整車尺寸以及懸架布置等設(shè)計(jì)出車身的三維模型如下圖：圖315 車身三維模型Fig 315 the 3 d model figure of car body、座椅的設(shè)計(jì)座椅設(shè)計(jì)的要求：車手座椅的最低點(diǎn)必須不低于車架底部管件的最低平面，或有一條或幾條可以滿足側(cè)防撞管要求的縱向管，在座位的最低點(diǎn)下穿過。它是把一個(gè)連續(xù)的介質(zhì)或構(gòu)件看成是由有限個(gè)單元組成的集合體，在各單元內(nèi)假設(shè)具有一定理想化的位移和應(yīng)力分布模式，各單元通過節(jié)點(diǎn)相連接，并以此實(shí)現(xiàn)應(yīng)力的傳遞，各單元間的交接面要求位移協(xié)調(diào)，通過力的平衡條件來建立一套線性方程組，求解這些方程組，便可得到各節(jié)點(diǎn)和各單元的位移及應(yīng)力。汽車車架是發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器等總成的承載體，承載了車輛行駛中的各種載荷，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和剛度對(duì)整車性能有著舉足輕重的影響。ANSYS軟件是有限元分析最常用的一種軟件，作者采用ANSYS 軟件對(duì)某越野車車架進(jìn)行了靜力載荷分析，分析結(jié)果可以為賽車車架的結(jié)構(gòu)