fsae赛车设计本科毕业设计

摘要

FSAE（Formula SAE）国际学生方程式赛车由美国车辆工程师学会于1979年开办，在国际上被视为是“学界的F1方程式赛车”。每年在世界各地有600余支大学车队参加各个分站赛，2011年在中国举办了第一届中国大学生方程式赛车，本设计将针对中国赛程规定进行设计。

本说明书主要介绍了大学生方程式赛车制动系的设计，首先介绍了汽车制动系统的设计意义、研究现状以及设计目标。在选定了基本结构后本论文对制动器展开了以下设计。第一，制动系的参数：包括制动力分配系数、同步附着系数、制动强度、附着系数利用率以及最大制动力矩等参数的选择计算；第二，制动器及其零部件：制动盘、制动钳体、摩擦衬块等制动器零部件的尺寸计算与材料选择；第三，制动驱动机构：制动轮缸、制动主缸、以及踏板行程的设计计算。除此之外，本论文还介绍了制动驱动机构的结构型式选择，制动主缸，制动管路的多回路系统的选择以及制动器的研究现状及发展前景。

最后，根据设计与计算用AUTOCAD绘制出了该赛车制动器的装配图和制动钳体、制动盘等零件图，并用UG对其进行了三维建模。

关键词：盘式制动器,赛车,设计,建模

Abstract

Formula SAE race was founded in 1979 by the American cars institute of Engineers.It was regarded as the “academic Formula 1 racing”.China has hold the first Formula one for Chinese college students in 2011,the design will be for design of the provisions of the Chinese calendar.

In This paper,we mainly introduces the design of breaking system of the Formula Student.First of all,breaking system's design meaning,research status,an goals are been introduced.This paper start the following steps after selecting the basic structure. First, the parameters of braking power distribution coefficient include: adhesion coefficient, synchronous adhesion coefficient, strength, and brake, and maximum braking torque parameters calculation, etc. The second brake and its components: the brake disc and calliper, friction lining block size of components etc brake calculation and material selection, Third : brake wheel drive mechanism brake cylinder, the brake pedal stroke the cylinder, and the design calculation.In addition, this paper introduces the drive mechanism brake type selection, brake main cylinder pipe, braking system, the selection of multi-loop research status of brake and development prospects.

Finally, according to the design and calculation using AUTOCAD drawing brake assembly and brake caliper disc brake, at the same time ,the paper also carried a three-dimensional modeling by UG.

Key words:disc brake, racing cars,design,modeling

中文摘要

英文摘要

第一章绪论 (1)

1.1 前言 (1)

1.2 制动系统的基本概念 (1)

1.3 制动系统研究现状 (2)

1.4 FSAE赛车对制动系统的基本要求 (2)

1.5 课题研究方案 (3)

第二章制动器的结构形式选择 (4)

2.1 鼓式制动器结构形式简介 (4)

2.2 盘式制动器结构形式简介 (4)

2.3 盘式制动器的优缺点 (6)

2.3.1 盘式制动器的优点 (6)

2.3.2 盘式制动器的缺点 (7)

2.4 FSAE方程式赛车制动器结构的最终选择 (7)

第三章制动器主要参数及其选择 (9)

3.1 制动力与制动力分配系数 (9)

3.3 制动强度、地面制动力和附着系数利用率 (14)

3.4 制动器最大制动力矩 (16)

3.5 制动器因数 (17)

3.6 盘式制动器主要参数的确定 (17)

3.6.1 制动盘直径D (17)

3.6.2 制动盘厚度h (18)

3.6.3 摩擦衬块内径与外径与厚度b (18)

3.6.4 摩擦衬块工作面积A (18)

3.6.5 摩擦衬块摩擦系数f (18)

第四章制动器的设计计算 (19)

4.1摩擦衬块的磨损特性计算 (19)

4.1.1 比能量耗散率 (19)

4.1.2 比滑磨功 (20)

4.2 制动器的热容量和温升核算 (20)

4.3 盘式制动器有效半径的计算 (21)

第五章制动器主要零部件的结构设计 (24)

5.1 制动盘 (24)

5.2 制动钳 (24)

5.3 制动块 (24)

5.4 摩擦材料 (25)

5.5 制动器间隙的调整方法及相应机构 (26)

第六章制动驱动机构的结构形式选择与设计计算 (27)

6.1 制动驱动机构的结构型式选择 (27)

6.1.1 简单制动系 (27)

6.1.2 动力制动系 (28)

6.1.3 伺服制动系 (28)

6.2 制动管路的多回路系统 (30)

6.3 液压制动驱动机构的设计计算 (31)

6.3.1 制动轮缸直径与工作容积 (31)

6.3.2 制动主缸直径与工作容积 (32)

6.3.3 制动踏板力与踏板行程 (33)

6.3.4 制动主缸 (34)

第七章制动性能分析 (35)

7.1 制动性能评价指标 (35)

7.1.1 制动效能 (35)

该结果符合有关标准。 (36)

7.1.2 制动效能的恒定性 (36)

结论 (37)

参考文献........................................................................................................ 错误！未定义书签。致谢................................................................................................................ 错误！未定义书签。附录三维模型. (41)

第一章绪论

1.1 前言

由美国车辆工程师学会于1979年开办的FSAE（Formula SAE）国际学生方程式赛车，在国际上被视为是“学界的F1方程式赛车”。比赛过程要求各参赛队伍按照赛事规则和赛车制造标准，在1年的时间内自行设计和制造出1辆在加速、制动、操控性等方面具有优异表现的小型单人座休闲赛车，能够成功完成全部或部分赛事环节的比赛。比赛分为静态赛和动态赛两项。静态项目包括制造成本报告、营销报告和技术设计报告；动态项目包括直线加速、8字环绕、高速避障、耐久赛和燃油经济性测试。FSAE在2010年才正式进入中国，但短短两年已得到众多高校的关注。目前，很多文献都是研究乘用车和商用车的制动系统的设计，前后制动力的匹配等，都是以ECE 制动法规和GB12676—1999给出的制动要求为前提。然而FSAE 方程式赛车是一种比较特殊的车型，因为车的设计目的是参赛，以及涉及到轮胎等与传统车辆的不同因素，所以不能一味地以乘用车的标准去设计。因此本文提出了一套适用于FSAE方程式赛车制动系统设计的方法。

1.2 制动系统的基本概念

使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车的速度保持稳定，以及使已停驶的汽车保持不动，这些作用统称为制动；汽车上装设的一系列专门装置，以便驾驶员能根据道路和交通等情况，借以使外界（主要是路面）在汽车某些部分（主要是车轮）施加一定的力，对汽车进行一定程度的制动，这种可控制的对汽车进行制动的外力称为制动力；这样的一系列专门装置即称为制动系。

这种用以使行驶中的汽车减速甚至停车的制动系称为行车制动系；用以使已停驶的汽车驻留原地不动的装置，称为驻车制动系。这两个制动系是每辆汽车必须具备的。由于本次设计FSAE赛车主要是针对竞赛，所以仅进行行车制动系统的设计。

任何制动系都具有以下四个基本组成部分：

供能装置：包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件。

控制装置：包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件。

传动装置：包括将制动能量传输到制动器的各个部件

制动器：产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力（制动力）的部件，其中包括辅助制动系中的缓速装置。

按制动能源来分类，行车制动系可分为，以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系称为人力制动系；完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的则是动力制动系，其制动源可以是发动机驱动的空气压缩机或油泵；兼用人力和发动机动力进行制动的制动系称为伺服制动系。

1.3 制动系统研究现状

目前，在一般车辆上主要还是采用盘式和鼓式制动器的组合形式。虽然盘式制动器的使用经济性现在有所提高，但是与鼓式制动器比起来还是贵得多。当然，气压盘式制动器的性能更优越，内衬的使用寿命更长，维修间隔和保养技术也进一步提升。

摩擦材料现在更大程度的向有机材料类型转变，这对盘式制动器的发展来说是一个契机，可以使得气压盘式制动器在更高的温度下运行，而鼓式制动器材料是不能承受这样的温度的。鼓式制动器的发展已经达到了最高限度。

在材料选择方面：80年代之前，国内外都主要采用有石棉树脂型摩擦材料用于汽车制动，但因石棉摩擦产生有毒粉尘吸入人体后对肺产生影响，以及产生环境污染，同时在高速、高温下，石棉材料的强度、摩擦系数、耐磨性能等均下降，因此，汽车制动系无石棉化已是一种必然的发展趋势。国外从70年代就开始禁止采用石棉用做制动材料，我国在1999年修改的GB12676-1999法规也明确规定“2003年10月1日之后，制动衬片应不含石棉”。目前国际上第三代摩擦材料诞生——无石棉有机物NAO片。主要使用玻璃纤维、芳香族聚酰纤维或其它纤维（碳、陶瓷等）作为加固材料。其主要优点是：无论在低温或高温都保持良好的制动效果，减少磨损，降低噪音，延长刹车盘的使用寿命，代表目前摩擦材料的发展方向。

目前国内多以半金属纤维增强复合摩擦材料应用最为普遍。但一些企业和地方根据本身的特点，也在研究新型摩擦材料，比如由河北工业大学所承担的科研项目“替代石棉制品汽车制动摩擦片的研制”中，采用当地的海泡石纤维来研制摩擦材料取得初步成功；西安交大与广东省东方剑麻集团有限公司联合研制采用剑麻作为增强纤维也初步取得成功，据报道该制动器的摩擦系数、磨损率、硬度、冲击韧性等各项性能均达到国家标准、具有摩擦系数平稳、热恢复性能好、刹车噪音小、使用寿命长、低成本等优点。另外，国内还有人研究采用水镁石做摩擦材料。不同的纤维有不同的优缺点，因此研制一种比较符合各种要求的摩擦材料也就成为人们的追求。但不管如何，未来汽车制动摩擦材料必须是环保化、安全化、轻量化以及低成本的原则。

1.4 FSAE赛车对制动系统的基本要求

对于FSAE方程式赛车，根据中国FSC大赛规定对赛车制动系统的要求，FSAE 赛车的制动系统必须符合以下基本要求：

1.赛车必须安装有制动系统。制动系统必须作用于所有四个车轮上，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.安装有限滑式差速器的车桥，其两个车轮可以使用单个制动器制动。

4.制动系统必须在后述的测试中，能够抱死所有四个车轮。

5.禁止使用线控制动。

6.禁止使用没有保护的塑料制动管路。

7.制动系统必须被碎片护罩保护，以防传动系失效或小碰撞引起的碎片破坏制动系统。

8.从侧面看，安装在赛车簧上部分上的制动系统的任何部分都不可以低于车架或者单体壳的下表面。

1.5 课题研究方案

1.制动系统的结构方案分析及选择。分析FSAE方程式赛车制动系统的设计要求，通过比较、计算以及查阅相关资料，选出适合的结构方案。

2.制动系统的主要参数及其选择。选择制动力、制动力分配系数、制动强度、最大制动力矩等。

3.制动器的设计和计算。根据所选方案与参数，分析计算制动器的制动因数、摩擦衬块的磨损特性，核算制动器热容量和温升等。

4.制动器主要零部件的结构设计与计算。

5.制动驱动机构的结构形式选择与设计计算。

6.综合上述设计与计算，用绘图软件绘制该制动器的零部件图及总布置图。

第二章制动器的结构形式选择

汽车制动器几乎均为机械摩擦式，即利用旋转元件和固定元件两工作表面间的摩擦产生的制动力矩使汽车减速或停车。一般摩擦式制动器按旋转元件的形状分为鼓式和盘式两大类。

2.1 鼓式制动器结构形式简介

鼓式制动器是最早形式的汽车制动器，当盘式制动器还没有出现前，它已经广泛用干各类汽车上。鼓式制动器又分为内张型鼓式制动器（又称蹄式制动器）和外束型鼓式制动器（又称带式制动器）两种结构型式。在汽车制动系中，带式制动器曾仅用作一些汽车的中央制动器，但现代汽车已很少采用。所以，内张型鼓式制动器通常简称为鼓式制动器，通常所说的鼓式制动器就是指这种内张型鼓式结构。鼓式制动器按蹄的类型分为：

图 2.1 鼓式制动器简图

（a）领从蹄式（用凸轮张开）；（b）领从蹄式（用制动轮缸张开）；（c）双领蹄式（非双向，平衡式）；（d）双向双领蹄式；（e）单向增力式；（f）双向增力式

2.2 盘式制动器结构形式简介

按摩擦副中的固定摩擦元件的结构来分，盘式制动器可分为钳盘式和全盘式制动器两大类。

钳盘式制动器的固定摩擦元件是两块带有摩擦衬块的制动块，后者装在以螺栓固定于转向节或桥壳上的制动钳体内。两块制动块之间装有作为旋转元件的制动盘，制

动盘用螺栓固定于轮毂上。制动块的摩擦衬块与制动盘的接触面积很小，在盘上所占的中心角一般仅约30°～50°，所以这种盘式制动器又称为点盘式制动器。其结构较简单，质量小，散热性较好，且借助于制动盘的离心力作用易于将泥水、污物等甩掉，维修也方便。但由于摩擦衬块的面积较小，制动时其单位压力很高，摩擦面的温度较高，故对摩擦材料的要求较高。

全盘式制动器的固定摩擦元件和旋转元件均为圆盘形，制动时各盘摩擦表面全部接触。其工作原理如摩擦离合器，故又称为离合器式制动器。用得较多的是多片全盘式制动器，以便获得较大的制动力。但这种制动器的散热性能较差，故多为油冷式，结构较复杂。

按制动钳的结构型式来划分，钳盘式制动器又可分为固定钳式和浮动钳式两种。

1)固定钳式盘式制动器

如图2.2.1 所示，在制动钳体上有两个液压油缸，其中各装有一个活塞。当压力油液进入两个油缸活塞外腔时，推动两个活塞向内将位于制动盘两侧的制动块总成压紧到制动盘上，从而将车轮制动。当放松制动踏板使油液压力减小时，回位弹簧又将两制动块总成及活塞推离制动盘。这种型式也称为对置活塞式或浮动活塞式固定钳式盘式制动器。

图2.2.1 固定钳式盘式制动器

1—转向节（或桥壳）；2—调整垫片；3—活塞；4—制动块总成；5-导向支承销；

6—制动钳体；7—轮辋；8—回位弹簧；9—制动盘；10—轮毂固定钳式盘式制动器的应用是早于浮动钳式的，其制动钳的刚度好，除活塞和制动块外无其他滑动件，但由于需采用两个油缸分置于制动盘的两侧，使结构尺寸较大，布置较困难；需两组高精度的液压缸和活塞，成本较高；制动热经制动钳体上的油路传给制动油液，易使其由于温度过高而产生气泡影响制动效果。

2)浮动钳式盘式制动器

浮动钳式盘式制动器的制动钳体是浮动的。其浮动方式有两种，一种是制动钳体可作平行滑动；另一种是制动钳体可绕一支承销摆动(见图2.2.2)。因而有滑动钳式盘

式制动器和摆动钳式盘式制动器之分。但它们的制动油缸均为单侧的，且与油缸同侧的制动块总成是活动的，而另一侧的制动块总成则固定在钳体上。制动时在油液压力作用下，活塞推动该侧活动的制动块总成压靠到制动盘，而反作用力则推动制动钳体连同固定于其上的制动块总成压向制动盘的另一侧，直到两侧的制动块总成受力均等为止。对摆动钳式盘式制动器来说，钳体不是滑动而是在与制动盘垂直的平面内摆动。这样就要求制动摩擦衬块应预先做成楔形的(摩擦表面对背面的倾斜角为6°左右)。在使用过程中，摩擦衬块逐渐磨损到各处残存厚度均匀(一般约为l mm)后即应更换。

图2.2.2 浮动钳式盘式制动器工作原理图

(a)滑动钳式盘式制动器(b)摆动钳式盘式制动器

1—制动盘；2—制动钳体；3—制动块总成；4—带磨损警报装置的制动块总成；

5—活塞；6—制动钳支架；7—导向销

浮动钳式盘式制动器只在制动盘的一侧装油缸，结构简单，造价低廉，易于布置，结构尺寸紧凑，可以将制动器进一步移近轮毂，同一组制动块可兼用于行车和驻车制动。浮动钳由于没有跨越制动盘的油道或油管，减少了油液的受热机会，单侧油缸又位于盘的内侧，受车轮遮蔽较少，使冷却条件较好。另外，单侧油缸的活塞比两侧油缸的活塞要长，也增大了油缸的散热面积，因此制动油液温度比固定钳式的低30℃～50℃，汽化的可能性较小。但由于制动钳体是浮动的，必须设法减少滑动处或摆动中心处的摩擦、磨损和噪声。

2.3 盘式制动器的优缺点

2.3.1 盘式制动器的优点

与鼓式制动器相比，盘式制动器具有如下优点：

1.热稳定性较好，因为制动盘对摩擦衬块无摩擦増力作用；另外，制动摩擦衬块的尺寸不大，其工作表面的面积仅为制动盘面积的12%～16%，鼓散热性较好。

2.水稳定性较好，因为制动块对制动盘的单位压力高，易于将附着的水挤出，加上离心力作用及衬块对盘的擦拭作用，出水后只需经一到二次制动，制动器即能恢复正常。而鼓式制动器则需经十余次制动方能恢复正常。

3.制动力矩与车辆运动方向（前进或后退）无关。

4.制动稳定性好。

5.易于构成双回路制动系，使系统有较高的可靠性和安全性。

6.尺寸小，质量小，散热良好。

7.压力在制动衬块上的分布比较均匀，故衬块磨损也均匀。

8.摩擦衬块在磨损后比鼓式制动器更换简单容易。

9.摩擦衬块与制动盘之间的间隙小（0.05～0.15mm），缩短了油缸活塞的操作时间，并使制动驱动机构的力传动比有增大的可能。

10.易于实现间隙自动调整。

11.能方便地实现制动器磨损报警，以便及时更换摩擦衬块。

2.3.2 盘式制动器的缺点

1.难以完全防止尘污和锈蚀（封闭的多片全盘式制动器除外）。

2.兼作驻车制动器时，所需附加的手驱动机构比较复杂。

3.在制动驱动机构中必须装有助力器。

4.因为衬块工作表面小，所以磨损快，使用寿命低，需用高材质的衬块。

2.4 FSAE方程式赛车制动器结构的最终选择

简单来讲，制动就是利用摩擦将动能转换成热能，使车辆失去动能而停止下来。因此，散热对制动系统是十分重要的。如果制动系统经常处于高温状态，就会阻碍能量的转换过程，造成制动性能下降。越是跑得快的汽车，制动起来所产生的热量越大，对制动性能的影响也越大。解决好散热问题，对提高汽车的制动性能也就起了事倍功半的作用。由于FSAE赛车在比赛过程中要达到一定的车速，且应具有良好的散热性能，故倾向于采用散热性能较好的盘式制动器。

当然，盘式制动器也有自己的缺陷。例如对制动器和制动管路的制造要求较高，摩擦片的耗损量较大，成本贵，而且由于摩擦片的面积小，相对摩擦的工作面也较小，需要的制动液压高，必须要有助力装置的车辆才能使用。而鼓式制动器成本相对低廉，比较经济。四轮轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%～80%，因此前轮制动力要比后轮大。轿车生产厂家为了节省成本，就采用前轮盘式制动，后轮鼓式制动的方式。在FSAE赛车在比赛过程中为了保证赛车在制动过程中具有稳定的制动性能，根据上述叙述，前后轮均采用浮钳盘式制动器。

根据制动盘的不同，盘式制动器还可分为普通盘式和通风盘式。普通盘式我们比较容易理解，就是实心的。通风盘式就是空心的，顾名思义具有通风功效，指的是汽车在行使当中产生的离心力能使空气对流，达到散热的目的，这是由盘式碟片的特殊构造决定的。从外表看，它在圆周上有许多通向圆心的洞孔，这些洞孔是经一种特殊工艺（slotteded drilled）制造而成，因此比普通盘式散热效果要好许多，但是由于FSAE 赛车车轮尺寸对制动盘尺寸的限制，所以前后制动器的制动盘均采用实心式制动盘。

综上所述，本次赛车制动系统的设计，前后轮均采用浮动钳盘式制动器，前后轮制动盘均选择普通盘。

第三章 制动器主要参数及其选择

盘式制动器设计的一般流程为：根据所给数据，设计要求，依据大赛要求确定出的整车总布置参数。在有关的整车总布置参数及制动器结构型式确定之后，根据已给参数并参考已有的同等级汽车的同类型制动器，初选制动器的主要参数，并据以进行制动器结构的初步设计；然后进行制动力矩和磨损性能的验算，并与所要求的数据比较，直到达到设计要求。

之后再根据各项演算和比较的结果，对初选的参数进行必要的修改，直到基本性能参数能满足使用要求为止；最后进行详细的结构设计和分析。

在这里先给出该FSAE 赛车的整车参数：

赛车轴距：1650mm

质心高度：310mm

赛车高度：1170mm

赛车长度：2136mm

质心到前轴的距离：907.5mm

质心到后轴的距离：742.5mm

轮胎半径：244mm

轮胎型号:180/530R13

总质量(含人)：345kg

赛车前轴载荷：155.3kg

赛车后轴载荷：189.7kg

3.1 制动力与制动力分配系数

赛车制动时，如果忽略路面对车轮的滚动阻力矩和汽车回转质量的惯性力矩，则任一角速度0＞ω的车轮，其力矩平衡方程为

0=-e B f r F T (3-1)

式中：f T —制动器对车轮作用的制动力矩，即制动器的摩擦力矩，其方向与车轮旋

转方向相反，N·m ；

B F —地面作用于车轮上的制动力，即地面与轮胎之间的摩擦力，又称为地面

制动力，其方向与汽车行驶方向相反，N ；

e r —车轮有效半径，m 。

令 e f

f r T F = (3-2)

并称之为制动器制动力，它是在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的力，又称为制动周缘力。f F 与地面制动力b F 的方向相反，当车轮角速度0＞ω时，大小也相等。f F 取决于制动器的结构型式、尺寸、摩擦副的摩擦系数及车轮有效半径等，并与制

动踏板力即制动系的液压成正比。当加大踏板力以加大f T ，f F 和B F 均随之增大。但

地面制动力B F 受着附着条件的限制，其值不可能大于附着力?F ，即

B F ≤??Z F = (3-3) ??Z F F B ==m a x (3-4) 式中：?—轮胎与地面间的附着系数；

Z —地面对车轮的法向反力。

当制动器制动力f F 和地面制动力B F 达到附着力?F 值时，车轮即被抱死并在地面上滑移。此后制动力矩f T 即表现为静摩擦力矩，而e f f r T F /=即成为与B F 相平衡以阻止车轮再旋转的周缘力的极限值。当制动到ω=0以后，地面制动力b F 达到附着力?F 值后就不再增大，而制动器制动力f F 由于踏板力P F 的增大使摩擦力矩f T 增大而继续上升（图3.1.1）。

图 3.1.1 制动器制动力f F 、涤棉制动力B F 与踏板力P F 的关系

图3.1.2所示为赛车在水平路面上制动时的受力情况。其中忽略了空气阻力、旋转质量减速度时产生的惯性力矩以及汽车的滚到阻力偶矩。另外，在以下的分析中还忽略制动时车轮边滚动边滑动的情况，且附着系数只取一个数值?。

图3.1.2 制动时的汽车受力图

根据图3.1.2 中给出的赛车制动时的整车受力情况，并对后轴车轮的接地点取力矩，得平衡式为

g dt

du GL L Z h m 21+=

对前轴车轮的接地点取力矩，得平衡式为

g h dt

du GL L Z m 12-= 式中：1Z ——汽车制动时水平地面对前轴车轮的法向反力，N ；

2Z ——汽车制动时水平地面对后轴车轮的法向反力，N ；

L ——汽车轴距，mm ；

1L ——汽车质心离前轴距离，mm ；

2L ——汽车质心离后轴距离，mm ；

g h ——汽车质心高度，mm ；

G ——汽车所受重力，N ；

m ——汽车质量kg ；

dt

du ——汽车制动减速度，2/m s 。 根据上述汽车制动时的整车受力分析，考虑到汽车制动时的轴荷转移以及G=mg ，式中g 为重力加速度(2/m s )，则可求得汽车制动时水平地面对前、后轴车轮的法向反力1Z ，2Z 分别为 ???

? ??+=dt du g L L G Z g h 21 ???? ??-=

dt du g L L G Z g h 12 （3-5） 令dt

du =qg ，q 称为制动强度，则汽车制动时水平地面对汽车前、后轴车轮的法向反力1Z ，2Z 又可表达为 ()g L L

G Z qh 21+=

()g 12qh -=L L G Z （3-6） 若在附着系数为?的路面上制动，前、后轮均抱死（同时抱死或先后抱死均可），此时汽车总的地面制动力B F （21B B F F +=）等于汽车前、后轴车轮的总附着力?F ()21??F F +=，亦等于作用于质心的制动惯性力m dt

du （见图3.1.2），即有 dt

du m φφ===G F F B 或

大学生方程式赛车使用材料分析

大学生方程式赛车使用材料分析 摘要：本论文主要内容为大学生方程式赛车正在普及中国的高校，在参赛队伍的努力下，这项比赛正在给中国的汽车制造业注入活力。对于参赛者而言，对汽车材料知识的学习非常重要，因为通过对车架、车身、轮胎、油气系统材料选择以及优化可以极大提高赛车的整体性能下文，将会对现在的方程式赛车的整体车结构的材料进行分析以及对于参赛者材料选择重要性的论述。 Abstract: the main content of this thesis is to popularize Chinese for college students of Formula One racing college, in the team's efforts, this game is to Chinese automobile manufacturing industry infuse vigor.The contestants, to automotive materials knowledge learning is very important, because the frame, body, tires, oil and gas system in material selection and optimization can greatly improve the overall performance of the car below, will be on the present formula car integral structure material for analysis and material selection for contestants in the exposition of the importance. 中国大学生方程式汽车大赛（以下简称“FSAE”）是中国汽车工程学会及其合作会员单位在学习和总结美、日、德等国家相关经验的基础上结合中国国情精心打造的一项全新赛事。我们大学生参与其中主要意义在于通过动手实践增强理论知识，为我国的汽车工业发展输送高素质的人才。在参与FASE中，对于赛车的设计固然重要，但是对于赛车材料的选择同样是重中之重。通过对材料的准确把握，设计制造出合格的赛车，是FASE的灵魂。而灵魂的重要性值得所有参与其中的人认真研究。 首先我们从车架说起。车架是是构起赛车的基本，车架是车辆的主体结构，为其他部件，如悬架、发动机、座椅、踏板、传动装置等提供安装的位置，并承受所有部件传来的力。所以我们说，对于车架材料的选择非常重要，因为它决定了赛车的稳定性。对因为于大学生来讲，设计的赛车从简单以及可行性来考虑，多采用空间衍架结构，设计制造简单便宜，并且发生碰撞后可以很容易的检修。

Proe的轿车车身造型设计和轿车车身设计

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 安徽工业大学 毕业设计(论文)任务书 课题名称Proe的轿车车身造型设计和轿车车身设计 学院工商学院 专业班级车辆工程0441 姓名潘雪宁 学号049184356 毕业设计（论文）的工作内容: 1. Proe的研究与发展 2.车身设计的简介与发展 3. Proe曲面设计学习 4.创意图的绘制 5.Proe软件的应用 6.车身总布置的设计、计算及绘图 7.毕业设计工作日志 8.说明书不少于1万字、5000字英文文献翻译、300字中英文摘要； 9.A0图纸一张，A1图纸一张，A3图纸一张 起止时间： 2008 年 2 月20 日至2008 年 6 月12 日共15 周 指导教师 签字 系主任 签字 院长 签字

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 摘要 在汽车新车型设计开发过程中,汽车车身设计是直接影响设计成功与否的重要因素。从早期的依靠经验类比进行设计到传统的通过制作车身油泥模型进行设计,车身造型设计正朝着缩短设计周期、提高设计质量、降低开发成本及提高汽车产品的市场竞争力的方向不断发展。近年来随着计算机硬件和计算机图形学的发展,为实现车身造型设计、结构强度分析和模具制造一体化工程提供了条件。 Proe正是车身曲面设计的很好的工具，本论文前半段主要学习Proe车身造型的研究背景及意义，创意图的绘制，Proe软件的应用，及车身造型在Proe中的实现。 本论文的后半段主要学习设计的轿车车身。轿车车身设计主要包括：车身坐标系的确定，驾驶员座椅位置，眼椭圆，布置各种操纵杆件、踏板的位置，仪表板的布置，前轮罩的设计，座椅的布置,前方视野，后方视野，前风窗刮水器挂扫区。 关键词：车身设计研究意义与展望，Proe曲面造型设计车身，车身设计

大学生方程式赛车设计——转向系统

赛车转向系统是用于改变或保持赛车行驶方向的专门机构。起作用是使赛车在行驶过程中能按照车手的操纵要求而适时地改变其行驶方向，并在受到路面传来的偶然冲击及赛车意外地偏离行驶方向时，能与行驶系统配合共同保持赛车继续稳定行驶。因此，转向系统的性能直接影响着赛车的操纵稳定性和安全性。对赛车的行驶安全至关重要，因此赛车转向系统的零件都称为保安件。赛车转向系统和制动系统都是赛车安全必须要重视的两个系统。当转动赛车方向盘时，车轮就会转向。为了使车轮转向，方向盘和轮胎之间发生了许多复杂的运动。最常见的赛车转向系统的工作原理包括：齿条齿轮式转向系统和循环球式转向系统。当赛车转向时，两个前轮并不指向同一个方向。要让赛车顺利转向，每个车轮都必须按不同的圆圈运动。由于内车轮所经过的圆圈半径较小，因此它的转向角度比外车轮要大。如果对每个车轮都画一条垂直于它们的直线，那么线的交点便是转向的中心点。转向拉杆具有独特的几何结构，可使内车轮的转向度大于外车轮。赛车转向系统分为两大类：机械转向系 统和动力转向系统。a机械转向 系统：完全靠车手手力操纵的转 向系统。b动力转向系统：借助 动力来操纵的转向系统。动力转 向系统又可分为液压动力转向系 统和电动助力动力转向系统。机 械转向系以车手的体力作为转向 能源，其中所有传力件都是机械 的。机械转向系由转向操纵机构、 转向器和转向传动机构三大部分 组成（如图）。车手对转向盘施 加的转向力矩通过转向轴输入转 向器。从转向盘到转向传动轴这 一系列零件即属于转向操纵机构。作为减速传动装置的转向器中有级减速传动副。经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向横拉杆，再传给固定于转向节上的转向节臂，使转向节和它所支承的转向轮偏转，从而改变了赛车的行驶方向。这里，转向横拉杆和转向节属于转向传动机构。。 转向操纵机构由方向盘、转向轴、转向管柱等组成，它的作用是将车手转动转向盘的操纵力传给转向器。机械转向器(也常称为转向机)是完成由旋转运动到直线运动(或近似直线运动)的一组齿轮机构，同时也是转向系中的减速传动装置。常用的有齿轮齿条式、循环球曲柄指销式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、蜗杆滚轮式等。齿条齿轮式齿轮组被包在一个金属管中，齿条的各个齿端都突出在金属管外，并用横拉杆连在一起。小齿轮连在

FSAE赛车悬架设计(清华)

FSAE赛车悬架设计 袁振(1)，尹伟奇(2)，刘爽(1) 1.清华大学汽车工程系， 2.清华大学物理系 【摘要】本文的目的是完成对清华大学FSAE车队2010年赛车的悬架设计，为车队以后的工作留下一份设计和分析思路。首先结合规则要求，确定赛车的偏频，进而计算出包括悬架刚度在内的有关参数，为更进一步的计算打下基础。之后分析了车轮定位参数对赛车性能的影响，明确了赛车悬架设计的有关基 本原则。通过ADAMS软件完成了前悬架的参数模型，并结合整车设计参数，进行仿真分析。利用ADAMS 软件的优化功能，对悬架参数进行优化。 【关键词】FSAE，悬架设计，CATIA，ADAMS Suspension Design for FASE Racecar Yuan Zhen(1), Yin Weiqi(2), Liu Shuang(1) 1. Department of Automotive Engineering, Tsinghua University 2.Department of Physics，Tsinghua University Abstract:Tsinghua University FSAE program currently has no rigorous method for designing and analyzing the student-made racecars. This paper is to complete the suspension and to leave them not only a design but an idea of how to design. In suspension design process, I referred the general process. For the first, I combined regulatory requirements and determined the free frequency of the car. And then, I calculated a number of parameters, laying the foundation for the further calculation. For the next, I made it out how wheel alignment parameters will influence the performance of the car, and figured out some basic principles. I completed the parameter model of the front suspension with ADAMS. After that, I started to simulations. But results were not so satisfied. By using ADAMS Insight.，I got a set of ideal results with which the changes of wheel alignment parameters was within the range of experience. Key words: FSAE, Suspension design, CATIA, ADAMS 1悬架设计的要求 一般汽车悬架设计要求保证汽车具有良好的行驶平顺性，故悬架的固有频率应较低，普通乘用车偏频为0.5-1.5Hz。对于赛车而言，舒适性则显得不是那重要，所以赛车悬架的偏频要高一些，具有适中负升力的赛车偏频为1.5-2Hz，具有高负升力的赛车，悬架的偏频为3-5Hz[1]。 悬架应该具有合适的减震性能，能快速衰减震动。 悬架应该能够保证赛车具有良好的操纵稳定性，转向时，赛车具有中性的转向特性；车轮跳动时，应不使车轮的定位参数变化过大，转向杆系与悬架导向机构的运动相协调。 赛车制动和加速时保证车身稳定，减小车身俯仰。 赛车在转弯时，侧倾幅度不能太大[2]。 能可靠地传递车身与车轮之间的一切力和力矩，在满足零部件轻的同时还要有足够的强度和寿命。当然对于赛车，寿命往往只有几个小时近百公里，但是我们制造的FSAE赛车同时需要让车手平时练习，所以寿命还是需要有保障的。 2悬架主要性能参数的确定

汽车传动系统详细讲解

汽车传动系统详细讲解 以前我们介绍过汽车车身尺寸的意义和汽车心脏发动机的基本构造，然而汽车要行驶在道路上必须先使车轮转动，要如何将发动机的动力传送到车轮并使车轮转动？负责传递动力让汽车发挥行驶功能的装置就是传动系统，汽车没有了它就会成为一台发电机或坐人的空壳，并且还是一台烧钱的机器了。 在基本的传动系统中包含了负责动力连接的装置、改变力量大小的变速机构、克服车轮之间转速不同的，和联结各个机构的传动轴，有了这四个主要的装置之后就能够把发动机的动力传送到轮子上了。 一、动力连接装置 1. 离合器：这组机构被装置在发动机与手动之间，负责将发动机的动力传送到手动。 汽油发动机车辆在运行时，发动机需要持续运转。但是为了满足汽车行驶上的需求，车辆必须有停止、换档等功能，因此必须在发动机的外连动之处，加入一组机构，以视需求中断动力的传递，以在发动机持续运转的情形之下，达成让车辆静止或是进行换档的需求。这组机构，便是动力连接装置。一般在车辆上可以看到的动力连接装置有离合器与扭力转换器等两种。

离合器这组机构被装置在发动机与手动之间，负责将发动机的动力传送到手动。如图所示，飞轮机构与发动机的输出轴固定在一起。在飞轮的外壳之中，以一圆盘状的弹簧连接压板，其间有一摩擦盘与输入轴连接。 当离合器踏板释放时，飞轮内的压板利用弹簧的力量，紧紧压住摩擦板，使两者之间处于没有滑动的连动现象，达成连接的目的，而发动机的动力便可以通过这一机构，传递至，完成动力传递的工作。 而当踩下踏板时，机构将向弹簧加压，使得弹簧的外围翘起，压皮便与摩擦板脱离。此时摩擦板与飞轮之间已无法连动，即便发动机持续运转，动力并不会传递至及车轮，此时，驾驶者便可以进行换档以及停车等动作，而不会使得发动机熄火。 2. 扭力转换器：这组机构被装置在发动机与自动之间，能够将发动机的动力平顺的传送到自动。在扭力转换器中含有一组离合器，以增加传动效率。 当汽车工业继续发展，一般消费者开始对于控制油门、剎车以及离合器等三个踏板的复杂操作模式感到厌烦。机械工程师开始思考如何以利用机构来简化操作过程。扭力转换器便是在这样的情形之下被导入汽车产品的，成就了全新的使用感受。 扭力转换器导入，改变了人们驾驶汽车的习惯！扭力转换器取代了传统的机械式离合器，被安装在发动机与自动之间，能够将发动机的动力平顺的传送到自动。 从图中可以清楚地看到，扭力转换器的离作方式与离合器之间截然不同。在扭力转换器之中，左侧为发动机动力输出轴，直接与泵轮外壳连接。而在扭力转换器的左侧，则有一组涡轮，透过轴与位于右侧的变速系统连接。导轮与涡轮之间没有任何直接的连接机构，两者均密封在扭力转换器的外壳之中，而扭力转换器之内则是充满了黏性液体。 当发动机低速运转时，整个扭力转换器会同样低速运转，泵轮上的叶片会带动扭力转换器内的黏性液体，使其进行循环流动。但是由于转速太低，液体对于

大学生方程式赛车制动系统设计和优化

大学生方程式赛车制动系 统设计和优化 Prepared on 22 November 2020

摘要 Formula SAE比赛由美国车辆工程师学会（SAE）于1979年创立，每年在世界各地有600余支大学车队参加各个分站赛，2011年将在中国举办第一届中国大学生方程式赛车，本设计将针对中国赛程规定进行设计。 本说明书主要介绍了大学生方程式赛车制动的设计，首先介绍了汽车制动系统的设计意义、研究现状以及设计目标。然后对制动系统进行方案论证分析与选择，主要包括制动器形式方案分析、制动驱动机构的机构形式选择、液压分路系统的形式选择和液压制动主缸的设计方案，最后确定方案采用简单人力液压制动双回路前后盘式制动器。除此之外，还根据已知的汽车相关参数，通过计算得到了制动器主要参数、前后制动力矩分配系数、制动力矩和制动力以及液压制动驱动机构相关参数。最后对制动性能进行了详细分析。 关键字：制动、盘式制动器、液压

Abstract Formula SAE race was founded in 1979 by the American cars institute of Engineers every year more than 600 teams participate in various races around the world,China will hold the first Formula one for Chinese college students,the design will be for design of the provisions of the Chinese calendar. This paper mainly introduces the design of breaking system of the Formula of all,breaking system's development,structure and category are shown,and according to the structures,virtues and weakness of drum brake and disc brake analysis is done. At last, the plan adopting hydroid two-backway brake with front disc and rear , this paper also introduces the designing process of front brake and rear break,braking cylinder,parameter's choice of main components braking and channel settings and the analysis of brake performance. Key words:braking,braking disc,hydroid pressure

轿车传动系总体方案设计及万向传动轴的设计

汽车设计课程设计 题目轿车传动系统总体方案及万向传动轴的设计 院（系）机械与汽车工程学院 专业车辆工程（新能源） 年级2011级 学生姓名 学号 指导教师邓利军 二○一四年六月

摘要 汽车传动系统的基本功用是将发动机发出的动力传给驱动车轮。组成现代汽车普遍采用的是活塞式内燃机，与之相配用的传动系统大多数是采用机械式或液力机械式的。普通双轴货车或部分轿车的发动机纵向布置在汽车的前部，并且以后轮为驱动轮，其传动系统的组成和布置发动机发出的动力依次经过离合器、变速器(或自动变速器)和由万向节与传动轴组成的万向传动装置，以及安装在驱动桥中的主减速器、差速器和半轴，最后传到驱动车轮。传动系统的首要任务是与发动机协同工作，以保证汽车能在不同使用条件下正常行驶，并具有良好的动力性和燃油经济性。 关键词：离合器、变速器、万向节传动轴、驱动桥、主减速器、差速器、半轴、驱动车轮

Abstract The basic issue of Automotive driveline is to driving force from the engine to drive wheels. The modern Motor commonly used is the piston-type internal combustion engine and usually use mechanical drive system or hydraulic mechanical drive system to match with it. The engine of General biaxial goods or part of the vertical layout are in the front of the car, and use the rear wheel for driving wheel, the composition of the drive system and arrangement of the engine power to issue the order after clutch、gearbox (or automatic transmission) and the drive shaft gear which make up of the universal section and the composition, and the main reducer which installed on the drive axle 、 differential and axle, and finally is the drive wheels.The primary tasks of transmission is to work together with the engine for ensure that the use of motor vehicles to normal in different traffic conditions, and has good power and fuel economy. Key words: Clutch, transmission, drive shaft universal joints, drive axle, main reducer, differential, axle, drive wheels

大学生方程式赛车悬架系统设计

大学生方程式赛车悬架系统设计 中国大学生方程式汽车大赛，在XX年开始举办，至XX 年已举办三届，大赛目的是为了提高大学生汽车设计与团队协作等能力，而华南农业大学XX年才组队设计赛车，现在还没有派队参加比赛，本文初步探讨SAE赛车悬架设计的方案，为日后华南农业大学参赛打下基础。 本课题的重点和难点 1、根据整车的布置对FSAE赛车悬架的结构形式进行的选择。 2、对前后悬架的主要参数和导向机构进行初步的设计。 3、用Catia或Proe建立悬架三维实体模型。 4、在Adams/car中建立该悬架的虚拟样机模型，进行仿真，分析其运动学性能。 5、悬架设计方案确定后的优化改良。优化的方案一：用ADAMS/Insight进行优化，以车轮的定位参数优化目标，以上下横臂与车架的铰接点为设计变量进行优化。优化的方案二：轻量化，使用Ansys软件进行模拟悬架工作状况，进行受力分析，强度校核，优化个部件结构，受力情况。 1、查阅FSAE悬架的设计。 2、运用Pro/E或者Catia进行零件设计和仿真建模，设计出悬架的雏形。 3、在Adams/car中建立该悬架的虚拟样机模型，进行仿真，分析其运动学性能。 4、用ADAMS/Insight进行优化，改善操纵稳定性。

5、使用Ansys软件进行模拟悬架工作状况，进行受力分析，优化个部件结构及轻量化。 悬架设计流程如下： 首先要确定赛车主要框架参数，包括：外形尺寸、重量、发动机马力等等。 确定悬架系统类型，一般都会选用双横臂式，主要是决定选用拉杆还是推杆。 确定赛车的偏频和赛车前后偏频比。 估计簧上质量和簧下质量的四个车轮独立负重。 根据上面几个参数推算出赛车的悬架刚度和弹簧的弹性系数。 推算出赛车在没有安装防侧倾杆之前的悬架刚度初值，并计算车轮在最大负重情况下的轮胎变形。 计算没安装防侧倾杆时赛车的横向负载转移分布。 根据上面计算数值，选择防侧倾杆以获得预想的侧倾刚度和 LLTD。最后确定减振器阻尼率。 上面计算和选型完成后，再重新对初值进行校核。 运用Pro/E或者Catia进行零件设计和仿真建模，设计出悬架的雏形。在Adams/car中建立该悬架的虚拟样机模型，进行仿真，分析其运动学性能，并用ADAMS/Insight进行优化分析。 使用Ansys软件进行模拟悬架工作状况，进行受力分析，

跑车车身造型设计

1绪论 1.1课题背景 汽车作为人类最伟大的发明之一，其意义已经完全超越了普通的代步工具，逐步演变成为当今人类文明的重要标志。汽车已经形成一种文化，深深的影响着我们的生活。 1898年在法国，一场从巴黎到波尔多行程1200公里的汽车大赛轰轰烈烈展开，这是全世界第一次汽车大赛，从那一刻开始，速度，成为了汽车制造的终极追求。一百多年过去了，无论汽车工业如何发展，人们对于汽车速度的迷恋从来没有减弱，这点集中体现在人们对F1的痴迷以及对拉力赛的关注。生活中，人们对于速度的渴望又聚拢到了另一个焦点上——跑车。类型化的名字简单又容易理解，可对于全世界的车迷们来说，正是这个名字，已经成为汽车工业在技术上前进与发展的图腾。 如果仅仅从造型来区分，最早将空气动力学和汽车外型设计结合的品牌是克莱斯勒（Chrysler），它在1934年造就了世界上第一辆流线型轿车“气流”，这个创举第一次在设计模式上将跑车与传统汽车区别开来[1]。二次世界大战阻碍了汽车经济的发展，但从 图1.1 第一辆四轮汽车“戴姆勒1号”图1.2 第一辆流线型轿车:克莱司勒“气流” 客观上来看，战争时期军备竞赛所带来的机械技术进步，变相为今后跑车作为独立的车型模式登上世界汽车制造舞台打下了坚实的基础。而飞机设计水平在战争中的提高，更是造就了一大批空气动力学专家级人物，他们是战后将空气动力学大范围应用在跑车设计上的中坚分子。这其中，最具有代表意义的品牌就是宝马（BMW）。60到70年代，西方自由主义思潮的兴起，为是培育跑车文化提供了最好的温床。人们很容易将速度与自由精神联系到一起，再加上跑车其本身流线型的多变款式，成为了希望摆脱束缚的一

FSAE赛车悬架设计

中北大学信息商务学院毕业论文开题报告 学生姓名：赵大谦学号：11010141X51 学院、系：机械工程系 专业：车辆工程 论文题目：FSC赛车悬架设计及优化 指导教师:杨世文 2015年3月22日

1．结合毕业论文情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述： 文献综述 一、本课题的研究背景及意义 悬架通过吸收车辆振动来改善乘坐舒适度错误!未找到引用源。。悬架运动学特性是一些悬架结构参数随车轮跳动的变化规律, 与悬架的导向机构有关.。这些参数的变化会使车轮的地面附着情况及滚动趋向发生变化, 进而影响车辆的动力性、制动性和操纵稳定性等性能错误!未找到引用源。。双横臂悬架系统常用在后轮驱动的汽车中，双横臂独立悬架是现代汽车常用的结构形式，特别是在赛车上得到了广泛的应用，其设计好坏对操纵稳定性、平顺性和安全性有着重要的影响错误!未找到引用源。。操纵稳定性不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度, 而且也是决定汽车高速安全行驶的一个主要性能。 FSE赛车悬架系统进行设计的目的与意义，在于探讨悬架运动学参数的变化规律，为赛车调试提供理论依据错误!未找到引用源。。确保赛车具有良好的操纵稳定性和行驶平顺性。确保所设计悬架在车队赛车上运用的可行性和可靠性错误!未找到引用源。。 二、本课题的国内研究现状 我国从80年代开始逐步开展对汽车悬架运动学的研究，研究成果则多见于90年代。其中，中国工程院院士郭孔辉所著的《汽车操纵稳定性》对悬架运动学作了最为系统的分析，并且在国内首次提出了从侧向力、纵向力转向的角度研究悬架运动学错误!未找到引用源。。吉林大学的林逸教授等人在90 年代也先后在各报刊发表文章阐述了橡胶元件的基本性能，着重分析了独立悬架中橡胶元件对汽车操纵稳定性的和平顺性的影响，并提出了处理运动学问题的思路和方法错误!未找到引用源。。清华大学张越今博士著的《汽车多体动力学及计算机仿真》一书，重点介绍了整车多体系统弹性模型的建立方法错误!未找到引用源。。 虽然国内对悬架动力学的研究比较多，但是由于悬架结构的复杂性对于对于悬架的有限元研究还是并不是很多。华南理工大学的黄向东教授在1994年发表的文章中介绍了分析汽车悬架系统的新方法有限元新分析，对于几种常见的悬架有限元模型进行了讨论和分析，讨论了悬架的有限元模型的可靠性和准确性，同时也提出了建模时的难点和技术关键，为以后的悬架有限元分析奠定了基础错误!未找到引用源。。吉林工业大学的初亮对滑

FASE方程式赛车传动设计报告

传动部分 1 发动机 1.1 发动机的选择： 根据大赛规则，驱动赛车的发动机必须采用四冲程、排量610CC一下的活塞式发 1.2 发动机的固定 采用六点固定，具体固定情况如下图： 2 传动系基本参数的确定： 2.1变速箱的基本参数： 2.2 根据功率平衡方程： 确定赛车的最高车速。 式中：P e——发动机有效输出功率 G——重力 η ——传动效率 T ?——滚动阻尼系数

u a ——最高车速 i——坡度 C D ——风阻系数 A——迎风面积 δ——旋转质量换算 m——质量 根据最高车速的定义得：i=0,du/dt=0 其中:加装限流阀后P e=51.45KW；G=2940N；ηT=0.85；C D=0.25；A=0.746m2； 滚动阻尼系数由经验公式：f=f0+f1v 100+f4(v 100 )4可算出 查表后取：f0=0.01；f1=0.00027；f4=0.0012； 由此求得：u a=118km/h。 2.3确定传动比 根据公式： u a=0.377rn i g i o i c 式中：u a=118km/h；r=0.2667m；n=9000rpm；i g=1.272；i c=1.822；求得：i o=3.3 2.4 链条的选择 2.5大链轮的计算 因为小链轮齿数Z1=15且ic=Z2 Z1 所以: 大链轮齿数：Z 2 =49 分度圆直径：d= p sin(180°/z) =12.7 sin180°49 ? =198.22mm 齿顶圆直径：d a=p(0.54+cot180° z ) =204.67mm 齿根圆直径：d f=d?d1=190.30mm 2.6 链速的确定 由公式v= znp 60×1000 得 v=14.37m/s

ug画轿车车身曲面造型设计讲解

(1)绘制曲线如图1所示。 图1 绘制曲线 （2）单击“通过曲线组”按钮，打开如 图2所示的对话框，选择这5条曲线（红框内 的曲线）如图3所示。创建曲面1如图4所示。 图3 选择曲线 图4 创建曲面1 图2“通过曲线组”对话框

（3）选择下面的3条曲线，创建曲线组曲面如图5所示。 图5 创建曲面2 （4）选择上面的5条曲线，创建曲面3如图6所示。 图6 创建曲面3 （5）选择车尾上面的5条曲线，创建曲面4如图7所示。 图7 创建曲面4

（6）选择车尾部的5条曲线，创建曲面5如图8所示。 曲面3 曲面4 曲面1 曲面5 曲面2 图8 创建曲面5 （7）单击“桥接”按钮，打开“桥接”对话框如图9所示。先单击（侧面）按钮，去选择“曲面1”的右侧面，再单“第一侧面线串”按钮，再去选择“曲面2”，创建两曲面的连接，如图10所示。 侧面第一侧面线串 图9 “桥接”对话框 桥接曲面1

（8）用同样的方法，创建的桥接曲面2，如图11所示。 图11 创建桥接曲面2 （9）单击“截型体”按钮，打开如图12所示的“截型体”对话框。在对话框中单击 “圆角-hro”按钮，打开“截面”对话框如图13所示。选择“曲面3”的左边线，弹出如图14所示的对话框。 特别提醒： 在UG4、UG5中为“截型体”，但是在UG6以后的版本则 称之为“剖切曲面”按钮， 当使用该功能时，弹出的“剖切曲面”对话框如下图所示。

图12 “截型体”对话框 图13“截面”面对话框 图14 对话框“剖切曲面”对话框 然后，在视窗单击右键，分别选择右键菜单中的“渲染样式”|“着色”命令，显示如图15所示。 图15 着色显示 （10）选择车顶上的面，将其删除，结果如图16所示。

FSAE赛车车架的人机工程设计

FSAE赛车车架的人机工程设计 赵帅, 隰大帅, 王世朝, 王达, 姜莽 吉林大学 【摘要】在赛车开发过程中，人机工程设计是及其重要的设计工作。FSAE赛车是单人驾驶的方程式赛车，在满足大赛规则规定的前提下，应尽量保证车手具有合适的驾驶姿势、可以方 便地进行各项驾驶操作，并合理安排赛车驾驶舱的空间布置，使整辆赛车紧凑而高效。在本次 FSAE赛车的设计过程中，吉林大学FSAE车队依照V字形开发流程，主要利用CATIA软件进 行初步设计并搭建木条模型完成设计工作。 【关键词】 FSAE ，车架，人机工程设计 Ergonomics Design for FSAE Race Car Frame Zhao Shuai, Xi Dashuai, Wang Shichao, Wang Da, Jiang Mang Jilin University Abstract:During the process of designing a race car, ergonomics is a very important part. Considering FSAE race car is for one racer, we should ensure that the racer has a right posture to control expediently. On the other hand, a more reasonable cabin-space layout can make the whole car compact and efficient. Based on the V design flow, JLU racing team finished the work by Dassault CATIA engineering software and manual wooden model. Key words: FSAE, Frame, Ergonomics 1引言 FSAE赛车的人机工程主要关系到赛车车架的结构设计。车队从大赛的相关规则规定入手，同时满足车手的驾驶条件，利用CATIA软件逐步设计出满足最低条件的车架模型，之后通过搭建1:1木条模型进行修改完善，最终确定车架的人机结构。开发流程如图1。 大赛的基本要求确定车架的结构和尺寸 ①车手的驾驶姿势 多次完善修改 ②驾驶舱的空间布置 ③腿部空间 搭建1:1 …… 木条模型 满足条件的 车架模型 图1 V字形开发的基本流程 1.1《中国大学生方程式汽车大赛规则》（以下简称《规则》）相关规定

大学生方程式赛车使用材料分析

大学生方程式赛车使用材料分析 机械工程学院 1116150107 包俊 中文摘要：本篇论文介绍了大学生方程式赛车所用的材料，主要从车身材料，底盘材料以及车轮材料三个方面介绍。材料是方程式赛车的基础，必须具有优良的性能。其中，车身材料主要采用的是碳纤维，它具有轻盈，抗冲击的性能；赛车底盘则采用蜂窝铝材和碳纤维合成的复合材料，其具有机械强度高,耐温性好,耐腐蚀性好等性能；而车轮材料则比较复杂，会根据比赛赛道的不同选用不同的轮胎，有的软，有的硬，每场比赛所使用的轮胎成分差别很大，但是其外框主要是尼龙和聚酯纤维的复杂编织物。 English Abstract: This paper introduces the formula of materials used for college students, mainly from the body material, material of the chassis and wheel material is introduced from three aspects. Material is a Formula One racing based, must have excellent performance, which, the body material is the main use of carbon fiber, it has a light, shock resistant performance; racing chassis uses the titanium alloy material, which has high mechanical strength, good temperature resistance, good corrosion resistance and other properties; while the wheel material more complex, depending on the race track choose different tires, some soft, some hard, every game the used tire composition varies greatly, but the frame is mainly nylon and polyester fiber complex woven fabric. 中国大学生方程式汽车大赛（简称“中国FSAE”）是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛。各参赛车队按照赛事规则和赛车制造标准，在一年的时间内自行设计和制造出一辆在加速、制动、操控性等方面具有优异表现的小型单人座休闲赛车，能够成功完成全部或部分赛事环节的比赛。而本文则主要对其车身所用材料展开探究，赛车主要由车身，底盘和轮胎构成，下面就从这三方面来分别详细地介绍其所用材料和性能特点。 车身材料：碳纤维 车身是一辆赛车的主体部分，其重要性不言而喻，而赛车对于速度的追求则理所当然地要求车身材料必须具有轻盈的特点。而作为赛车手的屏障，其又必须具有良好的抗冲击性能，这两种看似矛盾的要求必须在一种材料中体现，似乎有些困难，而碳纤维材料则很好地符合了这两样要求。碳纤维，又称碳化纤维，泛指一些以碳纤维编织或多层复合而成的材料。因为它又轻又坚硬，所以它的用途很广泛。碳纤维在汽车领

毕业设计(论文)-车身造型设计

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 本科毕业论文 轿车车身设计 Car Body Design 学院名称： 专业班级： 学生姓名： 指导教师姓名： 指导教师职称： 2011年5 月

目录 摘要 (01) Abstract (02) 引言 (03) 第一章轿车车身造型设计 (07) 1.1 美学的运用 (07) 1.2 空气动力学的应用 (08) 第二章车身总布置设计 (10) 2.1 车身总布置与整车总布置 (10) 2.2 人机工程学的运用 (11) 2.2.1 H点人体模型 (11) 2.2.2 眼椭圆及其定位 (12) 2.2.3 本次设计的人机工程部分 (12) 2.3 工程图的绘制 (13) 第三章三维模型的建立 (15) 3.1 建立方法及原则 (15) 3.2 车身建模分块 (16) 3.3 空间曲线的处理 (16) 3.4 空间曲面的构成和处理 (18) 3.4.1 空间曲面的处理 (18) 3.4.2 空间曲面的构成 (18) 3.5 曲面间的过渡 (19) 3.6 渲染 (21) 结论 (23) 致谢 (24) 参考文献 (25)

轿车车身设计 专业班级：学生姓名： 指导教师：职称： 摘要概述了车身外形设计方法，介绍了逆向工程的含义，阐述了应用逆向工程进行汽车覆盖件模具设计的工作流程及其关键技术。最后针对汽车车身，在ALIAS中进行车身造型设计，再通过CATIA进行数据整理。结果表明,逆向工程可以大大提高覆盖件产品开发的效率和质量。 关键词：逆向工程；全车外形；造型设计

Car body design Abstract Outlines the body contour design, introduces the meaning of reverse engineering to explain the application of reverse engineering for automotive panel die design workflow and key technologies. Finally, according to the vehicle body, ALIAS of body modelling design, again through the CATIA carries on the data arrangement. The results show that reverse engineering can greatly improve the efficiency of product development covering parts and quality. Keywords：Reverseengineering; All car shape; Modelling design

大学生方程式赛车悬架设计

大学生方程式赛车悬架设计 加布里埃尔·德·波拉爱德华多 圣保罗大学摘要 独立完成一次大学生方程式赛车的悬架设计。首先分析赛规，通常，赛规会对悬架的最小行程和轴距作出限制，并且给出本次设计所要达成的最终目的，除此之外还会评判出得分最高的一个团队。本文会讨论到轮胎的运动，并详细分析前后悬架的拉杆不等长的摆臂。维度论是基于CAD的尺寸限制发展出来的。在总的力与时间的图上分析了暂态稳定、控制和操纵性能。在分析运动学和动力学时创建了多体模型。该模型能模仿侧翻，驾驶和操纵并且能进行几何调整，使得弹簧和阻尼器实现其性能。 前言 美国汽车工程师学会举办的大学生方程式汽车大赛激励学生 们去设计、制作一个小的方程式风格的赛车，并参加比赛。竞争的基础是假设一个公司集合了一个工程师团队来制造一个小的方程式赛车。第一步是分析赛事规则，赛规限制悬架系统的最小轮距为50mm，轴距大于1524mm。FSAE悬架工作在一个狭窄的车辆动力学范围，这是由于赛道尺寸决定的有限过弯速度，140公里每小时为最高速度和60公里每小时为转弯最高速度。比赛的动态部分包括15.25m的直径防滑垫，91.44m的加速项目，0.8km的越野赛，44km耐力赛。 设计目标已经给定并且会评判出得分最高的十个团队。悬架系统的几何部分集中在一些悬架设计理念和亮点的基本领域。因此，

FSAE悬架设计应该集中在竞赛的限制因素方面。例如，车辆轮距宽度和轴距是决定汽车操纵性设计成功与否的关键因素。这两个尺寸不仅影响重量传递还影响转弯半径。设计目标是首先满足赛则，其次降低系统重量，创造最大的机械抓地力，提供快速响应，准确的传输驱动程序的反馈，并能调节平衡。 轮胎和车轮 悬架设计过程中采用了“由外而内”的方法，先选择满足赛车要求的轮胎，然后设计悬架以适应轮胎参数。短的比赛时间和低速的比赛项目都要求轮胎快速达到其工作温度。轮胎对于车辆操纵性很重要，设计团队应当充分地调查轮胎尺寸及可用的化合物材料。轮胎的尺寸在这一阶段的设计中很重要，因为在确定悬架的几何结构之前，轮胎的尺寸必须已知。例如，一个给定了车轮直径的轮胎高度决定，如果轮胎内部被组装起来了，下球接头应当离地面多近。 设计者应当意识到提供对于给定车轮直径的轮胎尺寸的数量是有限的。因此，考虑到轮胎对于汽车操纵性的重要性，选择轮胎的过程应当有条不紊。由于轮胎在地面上的部分对抓地力有很大的影响，有时希望使用宽的轮胎，增加牵引力。然而，切记宽的轮胎使回转质量增加，而这又使FSAE发动机的加速受到限制。 相比较使用宽轮胎而引起的牵引力的增加，这些增加的回转质量也许会对整车的性能产生更大的损害。宽轮胎不仅增大质量，而且使受热的橡胶数量增加。因此比赛用的轮胎必须设计成在某一特定的

FSAE方程式赛车车架设计

黑龙江工程学院本科生毕业设计 摘要 Formula SAE 赛事1980 年在美国举办第一次比赛，现在已经是为汽车工程学会的学生成员举办的一项国际赛事，其目的是设计、制造一辆小型的高性能方程式赛车，并使用这辆自行设计和制造的赛车参加比赛。出于此项比赛的宗旨是让学生针对业余高速穿障的车手开发制造一个原型车，该原行车应该具备有可小批量生产的能力，并且原型车的造价要低于25,000 美元。这项竞赛包含有3个最主要的基本元素，分别是：工程设计、成本控制以及静态评估,单独的动态性能测试,高性能的耐久性测试Formula SAE 赛事的主要参与者通常都是来自高校的学生组成的车队。现在在美国、欧洲和澳大利亚每年都会举办Formula SAE 比赛。Formula SAE 向年轻的工程师们提供了一个参与有意义的综合项目的机会。为了促进民族汽车工业的发展，中国于2010年开始举办此赛事。本次设计正因此而展开，本次设计主要是从车架的结构入手，为了让车架达到比赛所用赛车的刚度和强度进行设计和分析，本设计对整车做了总体布置，确定重心的位置。然后将自己设计出的三个不同结构的车架运用Proe进行建模，然后将三个车架导入ansys软件进行静力结构分析与车架侧翻时候的静力分析，通过比较得到优化结果，将优化的车架进行模态分析。由于车架看是简单实际上是比较复杂的，通过ansys软件的分析不但能满足设计的要求，而且缩短了设计的周期。通过本次优化设计使中国FSAE赛车车架的设计能更加完美，同时通过比赛可以通过很多数据为民族汽车工业能提供很多重要的数据，进一步使民族汽车的更安全和实用。 关键词：车架；结构；静态分析；模态分析；优化设计 I