FSAE電動(dòng)賽車整車布置及性能分析【獨(dú)家課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含三維2張CAD圖紙帶任務(wù)書+開(kāi)題報(bào)告+中期報(bào)告+外文翻譯】

FSAE電動(dòng)賽車整車布置及性能分析

摘要: 大學(xué)生電動(dòng)方程式賽車是在傳統(tǒng)燃油大學(xué)生方程式賽車的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其絕大多數(shù)零部件都與燃油車相似，如賽車的車架、制動(dòng)、傳動(dòng)以及懸架等，其主要差別在于動(dòng)力系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)。

本文以FSAE大學(xué)生電動(dòng)方程式賽車整車布置及性能分析為研究對(duì)象，主要進(jìn)行以下研究：

1）通過(guò)研究大學(xué)生方程式汽車大賽賽事相關(guān)規(guī)則以及賽車制造標(biāo)準(zhǔn)要求，掌握電動(dòng)賽車總體布置方案；

2）查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)參考文獻(xiàn)，從而為整車布置以及整車參數(shù)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)；

3）首先從車架結(jié)構(gòu)以及車架所使用的材料進(jìn)行選擇說(shuō)明，通過(guò)結(jié)構(gòu)與材料之間的對(duì)比，分別選擇合適結(jié)構(gòu)和材料來(lái)設(shè)計(jì)車架，建立電動(dòng)賽車車架的三維模型；

4）對(duì)懸架采用的類型與部件的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行討論說(shuō)明，然后對(duì)懸架特性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算說(shuō)明，確定懸架的硬點(diǎn)位置，最后對(duì)懸架系統(tǒng)的零部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而確定賽車懸架系統(tǒng)；

5）首先確定制動(dòng)系統(tǒng)采用的方案，選擇制動(dòng)器的形式與液壓分路系統(tǒng)；然后對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的主要參數(shù)與盤式制動(dòng)器的相關(guān)尺寸進(jìn)行相關(guān)計(jì)算；最后對(duì)整套制動(dòng)系統(tǒng)的液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，包括前后輪制動(dòng)卡鉗的尺寸以及前后輪制動(dòng)主缸尺寸的大小。       

由于電機(jī)是驅(qū)動(dòng)電動(dòng)賽車的唯一動(dòng)力源，所以它的選擇尤為重要，關(guān)系到整個(gè)汽車的動(dòng)力性和操縱穩(wěn)定性。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，往往會(huì)因?yàn)楦鞣N情況導(dǎo)致實(shí)際轉(zhuǎn)矩和理論轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)誤差，本文選用永磁無(wú)刷直流電機(jī)來(lái)當(dāng)作電動(dòng)賽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。根據(jù)方程式汽車大賽規(guī)則，F(xiàn)SAE賽車的車架設(shè)計(jì)內(nèi)容包括車架的結(jié)構(gòu)布置、車架材料的選擇、車架的內(nèi)部空間布置設(shè)計(jì)并且設(shè)計(jì)要符合人機(jī)工程。FSAE賽車車架采用桁架式車架結(jié)構(gòu)，選擇了四種厚度不同的的30CrMo鋼材，最大限度地縮小賽車的整車重量，使得車架的整體性能得到提高。結(jié)合國(guó)內(nèi)外車隊(duì)相關(guān)懸架優(yōu)秀設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本文選擇了推桿不等長(zhǎng)雙橫臂懸掛。主要因素有：推桿不等長(zhǎng)雙橫臂懸掛，加工方便，裝配精度高，符合學(xué)生的技術(shù)水平；重心較高的問(wèn)題，由于采用了鋁合金部件和碳纖維材料，可以有效解決；賽

車通過(guò)傳動(dòng)形式的對(duì)比，選擇鏈傳動(dòng)作為本次設(shè)計(jì)的傳動(dòng)形式。本文選用浮鉗盤式為這次設(shè)計(jì)的布置形式，選擇前后的雙回路液壓制動(dòng)回路作為我們的液壓分路系統(tǒng)布置形式，考慮到制動(dòng)的加速度比較大，造成的前后制動(dòng)力變化范圍比較大，也會(huì)方便我們?cè)诟?jìng)賽過(guò)程根據(jù)不同的項(xiàng)目及時(shí)調(diào)整前輪及后輪的制動(dòng)力分配。要求較高的可維修性，快速調(diào)節(jié)，良好的操控穩(wěn)定性，推桿不等長(zhǎng)雙橫臂懸掛均滿足。通過(guò)本文研究分析，有利于為電動(dòng)賽車的整車布置設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)方程式賽車；整車布置；性能分析；驅(qū)動(dòng)電機(jī)

FSAE Electric Car Vehicle Layout and Performance Analysis

Abstract: The electric formula of college students is developed on the basis of the conventional fuel formula racing car, and most of its parts are similar to the fuel vehicles, such as car frame, braking, transmission and suspension, and the main difference lies in the power system and the electronic control system. 

   2 Check the relevant references at home and abroad to provide the theoretical basis for the layout of the vehicle and the design of the whole vehicle parameters; 3 Firstly, from the frame structure and the material used in the frame, the choice of the structure and materials, the comparison between the appropriate structure and materials to design the frame, the establishment of a three-dimensional model of electric racing car frame; 4 discuss the type of suspension and the design parameters of the part, and then calculate the suspension characteristic parameters, determine the position of the suspension, and finally design the parts structure of the suspension system, so as to determine the car suspension system; 5 first determine the braking system adopts the scheme, select the form of brake and hydraulic tap system; then the main parameters of braking system and the related dimensions of disc brakes are calculated; Finally, the hydraulic drive mechanism of the whole brake system is designed and calculated, including the size of front and rear brake caliper and the size of the main cylinder of the rear wheel brake. 

Since the motor is the only power source for driving electric racing, its choice is particularly important, and it relates to the power and stability of the vehicle. Practical application, often because of a variety of circumstances leading to the actual torque and theoretical torque error, this article selects the Permanent Magnet brushless DC motor to be used as the driving motor driving system of electric racing car. According to Formula Car contest rules, the frame design of FSAE racing includes the structure arrangement of the frame, the choice of frame material, the interior design of the frame and the design to conform to the man-machine project. FSAE Racing Frame adopts truss frame structure, selects four kinds of 30CrMo steel of different thickness, minimizes the weight of the car, and improves the overall performance of the frame. Combining with the excellent design experience of the domestic and foreign fleet related suspension, this paper chooses the double wishbone suspension with unequal length. The main factors are: the unequal length double transverse arm hanging, processing convenience, high precision assembly, in line with the students ' technical level; The high center of gravity problem, because of the use of aluminum alloy parts and carbon fiber materials, can be effectively solved; the car is the transmission form of the design, select Chain drive. This paper selects the float clamp disc type for this design arrangement form, select the double-loop hydraulic brake circuit as our hydraulic shunt system layout form, considering that the acceleration of braking is relatively large, resulting in the change range of the dynamic system, it will also facilitate the process of the competition in accordance with different projects in time to adjust the front wheel and rear wheel braking force distribution. Requirements of high maintainability, rapid adjustment, good control stability, the rod unequal long double-wishbone suspension are satisfied. Through the research and analysis, it is advantageous to provide the theoretical basis for the whole vehicle layout design of the electric racing car.

Keywords: Electric equation racing car; motor vehicle layout, performance analysis;

目錄

摘要 I

Abstract III

1  緒論 1

1.1  引言 1

1.2  國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1

1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 1

1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀 1

1.3 本文研究?jī)?nèi)容 2

1.3.1 汽車懸架系統(tǒng)的作用 2

1.4 本章小結(jié) 2

2.FSAE電動(dòng)賽車總體設(shè)計(jì) 4

2.1 電動(dòng)賽車結(jié)構(gòu)布置 4

2.1.1 電動(dòng)賽車結(jié)構(gòu)布置 4

2.1.2 電動(dòng)賽車車架 5

2.1.3 電動(dòng)賽車懸架系統(tǒng) 5

2.1.4 電動(dòng)賽車傳動(dòng)、制動(dòng)系統(tǒng) 5

2.2 整車參數(shù)設(shè)計(jì) 5

2.3 本章小結(jié) 7

3.賽車車架設(shè)計(jì) 8

3.1 車架結(jié)構(gòu)選擇 8

3.2 車架材料選擇 8

3.3 車架三維模型建立 9

3.4 本章小結(jié) 9

4.賽車懸架設(shè)計(jì) 10

4.1 懸架類型與設(shè)計(jì)參數(shù)確定 10

4.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 11

4.3 懸架硬點(diǎn)確定 16

4.4 懸架零部件設(shè)計(jì) 17

4.4.1 立柱設(shè)計(jì) 17

4.4.2 搖臂設(shè)計(jì) 18

4.4.3 叉臂總成設(shè)計(jì) 19

4.4.4 吊耳設(shè)計(jì) 19

4.4.5輪輻設(shè)計(jì) 20

4.5 本章小結(jié) 21

5.賽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22

5.1 制動(dòng)系統(tǒng)方案確定 22

5.1.1 制動(dòng)器形式選擇 22

5.1.2 液壓分路系統(tǒng)選擇 22

5.2 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 23

5.2.1 制動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)設(shè)置 23

5.2.2 盤式制動(dòng)器相關(guān)計(jì)算 29

5.3 液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 30

5.3.1 前后輪制動(dòng)卡鉗尺寸確定 30

5.3.2 前后輪制動(dòng)主缸尺寸確定 32

5.4 本章小結(jié) 33

6.賽車傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 34

6.1 傳動(dòng)比計(jì)算 34

6.2 傳動(dòng)形式選擇 35

6.3 主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算 35

6.4 本章小結(jié) 37

7.總結(jié)與展望 38

7.1 總結(jié) 38

7.2 展望 38

參 考 文 獻(xiàn) 39

致  謝 40

【詳情如下】【需要咨詢購(gòu)買全套設(shè)計(jì)請(qǐng)加QQ1459919609】

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FSAE電動(dòng)賽車整車布置及性能分析中期報(bào)告.doc

FSAE電動(dòng)賽車整車布置及性能分析任務(wù)書.doc

FSAE電動(dòng)賽車整車布置及性能分析開(kāi)題報(bào)告.doc

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電動(dòng)方程式賽車總布置圖.dwg

電動(dòng)機(jī).dwg

車架三維圖

中 期 報(bào) 告 系名 專業(yè) 學(xué)生姓名 班級(jí) 學(xué)號(hào) 論文（設(shè)計(jì)）題目： 動(dòng)賽車整車布置及性能分析 本人在該論文（設(shè)計(jì)）中具體 應(yīng)完成的工作： 1、 開(kāi)題報(bào)告、外文翻譯 1 篇 2、 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書 3、 完成設(shè)計(jì)圖紙 2 張 計(jì)）開(kāi)始以來(lái)所做的具體工作和取得的進(jìn)展（要詳細(xì)內(nèi)容） 畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)始以來(lái)主要工作是收集、整理資料，了解畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及的問(wèn)題， 通過(guò) 閱讀相關(guān)資料和在網(wǎng)上搜集的相關(guān)文獻(xiàn)資料，對(duì)這些文獻(xiàn)資料詳細(xì)的閱讀、歸納和整理，設(shè)計(jì)了初步整體方案，如下： 車的車架設(shè)計(jì)內(nèi)容包括車架的結(jié)構(gòu)布置、車架材料的選擇、車架的內(nèi)部空間布置設(shè)計(jì)并且設(shè)計(jì)要符合人機(jī)工程。 車車架采用桁架式車架結(jié)構(gòu)，選擇了四種厚度不同的 30材，最大限度地縮小賽車的整車重量，使得車架的整體性能得到提高。 結(jié)合國(guó)內(nèi)外車隊(duì)相關(guān)懸架優(yōu)秀設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本文選擇了推桿不等長(zhǎng)雙橫臂懸掛。主要因素有：推桿不等長(zhǎng)雙橫臂懸掛，加工方便，裝配精度高，符合學(xué)生的技術(shù)水平；重心較高的問(wèn)題，由于采用了鋁合金部件和碳纖維材料，可以有效解決；賽車要求較高的可維修性，快速調(diào)節(jié)，良好的操控穩(wěn)定性，推桿不等長(zhǎng)雙橫臂懸掛均滿足。 動(dòng)系統(tǒng) 通過(guò)傳動(dòng)形式的對(duì)比，選擇鏈傳動(dòng)作為本次設(shè)計(jì)的傳動(dòng)形式。本文選用浮鉗盤式為這次設(shè)計(jì)的布置形式，選擇前后的雙回路液壓制動(dòng)回路作為我們的液壓分路系統(tǒng)布置形式，考慮到制動(dòng)的加速度比較大，造成的前后制動(dòng)力變化范圍比較大，也會(huì)方便我們?cè)诟?jìng)賽過(guò)程根據(jù)不同的項(xiàng)目及時(shí)調(diào)整前輪及后輪的制動(dòng)力分配 [5 為了減輕賽車的重量，賽車的部分零部件選用鋁合金材料，車架材料選用 4130 鋼管，參考國(guó)內(nèi)外賽車的 質(zhì)量參數(shù)，設(shè)定整備質(zhì)量為 250 如 車、 車和 車選擇使用不等長(zhǎng)雙橫臂懸架，有個(gè)別的車隊(duì)采用多連桿懸架或非獨(dú)立懸架，目前 各車隊(duì)主要采用不等長(zhǎng)雙橫臂懸掛。 由于方程式賽車設(shè)計(jì)目的在于學(xué)生對(duì)于技術(shù)的探索及賽場(chǎng)上性能的競(jìng)技，我們選用散熱性能較好而且結(jié)構(gòu)便于布置的盤式制動(dòng)器。由于在制動(dòng)盤厚度方向尺寸較小，可以在單側(cè)布置液壓缸來(lái)產(chǎn)生制動(dòng)壓力，因而浮鉗盤式制動(dòng)器可以比較好的符合我們對(duì)于輪輞內(nèi)布置緊密空間利用率高而且對(duì)于制動(dòng)系統(tǒng)管路的布置 簡(jiǎn)便的要求。 賽車主要尺寸質(zhì)量參數(shù) 整車參數(shù) 數(shù)值 整車參數(shù) 數(shù)值 軸距 ( 1580 前輪距 ( 1230 后輪距 ( 1200 重力（ N） 3136 長(zhǎng) ( 2800 車重（ 車手） 320 寬 ( 1250 前后軸荷分配 55： 45 高 ( 1350 最小離地間隙（ 50 一步的主要研究任務(wù)，具體設(shè)想與安排（內(nèi)容） （ 1）根據(jù)方程式汽車大賽規(guī)則， 車的車架設(shè)計(jì)內(nèi)容包括車架的結(jié)構(gòu)布置、車架材料的選擇、車架的內(nèi)部空間布置設(shè)計(jì)并且設(shè)計(jì)要符合人機(jī)工程。 車車架采用桁架式車架結(jié)構(gòu)，選擇了四種厚度不同的的 30材，最大限度地縮小賽車的整車重量，使得車架的整體性能得到提高。但是繪制 維立體圖時(shí)總是出現(xiàn)問(wèn)題，畫圖不知道從何入手， 用不熟練，設(shè)計(jì)規(guī)范也不是很清楚。打算用 三天時(shí)間系統(tǒng)的學(xué)習(xí)一下軟件。 （ 2）盤式制動(dòng)器相關(guān)計(jì)算，由于制動(dòng)力矩的大小由制動(dòng)器的制動(dòng)力及制動(dòng)盤的直徑共同決定，我們?yōu)榱说玫礁蟮闹苿?dòng)力矩，在盡可能的范圍內(nèi)將制動(dòng)盤設(shè)計(jì)為較大的直徑，這樣可以盡可能利用好輪輞內(nèi)的空間布置。制動(dòng)盤的工作面積較大的情況下，制動(dòng)盤的熱通量不變的情況下所造成的溫度變化范圍就會(huì)減小，計(jì)算的公式不熟悉，熱量也不是一個(gè)固定值計(jì)算較麻煩，打算重新學(xué)習(xí)一下汽車設(shè)計(jì)這本書。 （ 3）在計(jì)算過(guò)程中需要查閱很多書籍確定所需要的參數(shù)，而且很多參數(shù)都是自己選擇的，即使參數(shù)選擇在合適的范圍內(nèi)，計(jì)算出的數(shù)據(jù) 可能不符合處理標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致重復(fù)計(jì)算。 2. a. 立柱設(shè)計(jì) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 中 期 報(bào) 告 該學(xué)生前期研究工作的評(píng)價(jià)（是否同意繼續(xù)研究工作） 指導(dǎo)教師 親筆簽字 ： 年 月 日 備注： 1、本表由學(xué)生填寫，指導(dǎo)教師親筆簽署意見(jiàn)。 2、以上各項(xiàng)句間距可以根據(jù)實(shí)際內(nèi)容需要調(diào)整。