大学生方程式赛车整车设计

2019-10-28姜沛羽任峰李龙海

时代汽车 2019年15期

姜沛羽　任峰　李龙海

摘要：赛车的整车设计是赛车制造过程中的第一步也是最重要的一步，本文中写明长春师范大学工程学院车辆工程专业根据FSEC规则设计的赛车的整车设计方案，详细的论述了该车的整车主要参数、悬架、转向、电气、车架等方面的设计方案。

关键词：FSEC赛车;整车设计;转向系统;电气系统;车架

1 引言

中国大学生电动方程式汽车大赛（FSEC）是由中国汽车工程学会主办，考验各个有汽车专业高校学生在汽车设计与制造方面能力的比赛，全国多所院校参加。本文围绕本次大赛长春师范大学新时代车队自主设计的赛车展开，分析了该车的整车主要参数、悬架、转向、电气、车架等方面的设计，并通过对实车的测试，验证的设计过程的合理。

2 整车主要参数

整车的设计理念是在兼顾大赛规则、成本、性能等因素下尽量选择合适的轴距，同时做好承重合理分布、前后轴载荷的均匀分配。轴距和轮距是很重要的参数，轴距的大小会影响到整车的质量和中心的额位置，增加轴距长度，会提高抗俯仰和横摆性能增强稳定性，但同时会一定程度上影响汽车的灵活性。综合考虑到轻量化、重心位置等因素，将轴距定为1650mm以达到理想的性能。根据大赛规则，车辆的最小轮距不可以小于最大轮距的75%，轮距的选择决定了汽车的横向宽度、横向稳定性等因素，综合考虑，前轮轮距定为1220mm，后轮轮距定为1180mm，并确定汽车总宽1220mm，考虑到车架的长度，将汽车总长定为2450mm。

3 悬架系统设计

悬架系统采用了推杆不等长双横臂独立悬架，并选用10英寸铝合金轮辋、Hoosier43105轮胎。通过ANSYS分析，确定了推杆长度以及最佳焊点，并在后期的调试中进行了严谨的修改，以保整車的最佳状态。

4 转向系统设计

在比赛中，八字绕环和高速避两个项目对赛车的转向系统提出了很高的要求，因为车身较轻，故采用了无助力的机械式转向器并将其附于车架底部。同时设定了最小转弯半径3500mm，并通过计算、校准保证标准阿克曼转向。

5 电气系统设计

蓄电池选用三元锂电池，电机选择长安汽车电机，并装有过充放电保护控制板，通过BMS控制动力电池的切断或导通，当监测到漏电和高压互锁故障时，通过高压继电器切断电池包对外输出，以防止人员触电。低压电源与车架焊接接地，电池箱内部控制系统通过连接耳件接地，控制系统所有部分都和车架相连保证接地。

6 车架设计

车架材料采用4130号钢，设计空间桁架结构车身，根据大赛规则设计了防滚架、主环斜撑等结构，通过ANSYS分析验证，并通过TIG钨极惰性气体保护焊进行焊接。

参考文献：

[1]王赢.FSAE大学生电动方程式赛车设计[A]. 中国汽车工程学会.2016中国汽车工程学会年会论文集[C].中国汽车工程学会：中国汽车工程学会，2016：3.

[2]李金三.大学生方程式赛车总布置设计及优化[D].华南理工大学，2011.

[3]夏文彬.浅析大学生方程式赛车的总布置设计与优化[J].科技风，2014（07）：61.