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)行選擇說明,通過結(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)行討論說明,然后對(duì)懸架特性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算說明,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,本文選用永磁無刷直流電機(jī)來當(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雙橫臂懸掛。主要因素有:推桿不等長雙橫臂懸掛,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)诟傎愡^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,推桿不等長雙橫臂懸掛均滿足。通過本文研究分析,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 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1
1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 1
1.2.2 國外研究現(xiàn)狀 1
1.3 本文研究內(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】【需要咨詢購買全套設(shè)計(jì)請(qǐng)加QQ1459919609】
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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
開 題 報(bào) 告 1. 結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況,根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料,撰寫 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述: 中國大學(xué)生方程式汽車大賽( 簡稱: 一項(xiàng)由高等院校汽車工程或汽車相關(guān)專業(yè)在校學(xué)生組隊(duì)參加的汽車設(shè)計(jì)與制造比賽。各參賽車隊(duì)按照賽事規(guī)則和賽車制造標(biāo)準(zhǔn),在接近一年的時(shí)間內(nèi)自行設(shè)計(jì)和制造出一輛在加速、制動(dòng)、操控性等方面具有優(yōu)異表現(xiàn)的小型單座賽車、并能夠完成全部或部分競賽環(huán)節(jié)的比賽。 2010 年第一屆 中國汽車工程學(xué)會(huì)、中國 21 所大學(xué)(專)汽車院系、易車( 合發(fā)起舉辦。 持“中國創(chuàng)造 擎動(dòng)未來”的宗旨,立足于中國汽車工程教育和汽車產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀,吸收并借鑒其他國家 事成功經(jīng)驗(yàn),打造一個(gè)新型的、以培養(yǎng)中國未來汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者和工程師為目標(biāo)的公共教育平臺(tái)。通過若干年的努力,使之逐步發(fā)展為國際青年汽車工程師的互動(dòng)交流盛會(huì)。 過全方位培訓(xùn),提高學(xué)生們的設(shè)計(jì)、制造、成本控制、商業(yè)營銷、溝通與協(xié)作等五方面的能力,全面提升汽車專業(yè)學(xué)生的綜合素質(zhì),為中國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展積蓄人才,促進(jìn)中國汽車工業(yè)從“制造大國”邁向“ 產(chǎn)業(yè)大國”。 一項(xiàng)非盈利社會(huì)公益性事業(yè),利在當(dāng)代,功在未來。項(xiàng)目的運(yùn)營和發(fā)展整合了優(yōu)秀高等院校資源、整車和零部件制造商資源,獲得了政府部和社會(huì)各界的大力支持以及品牌企業(yè)的資助。社會(huì)各界對(duì) 目投入的人力支持和資金支持將全部用于賽事組織、賽事推廣和為參賽學(xué)生設(shè)立賽事獎(jiǎng)金。 車的主要目的是為中國汽車業(yè)培養(yǎng)人才,改進(jìn)人才培養(yǎng)模式,增強(qiáng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),全面提升學(xué)上的綜合能力,同時(shí)通過活動(dòng)創(chuàng)造學(xué)術(shù)競爭氛圍,為院校提供交流平臺(tái),進(jìn)而推動(dòng)學(xué)科建設(shè)的提升。 目前使賽車能在比賽中發(fā)揮出高性能和取 得良好的比賽成績的角度出發(fā),總結(jié)了賽車懸架、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)總成設(shè)計(jì)參數(shù)選取和具體結(jié)構(gòu)等方面與普通車輛存在差異。整個(gè)研究工作以 車的性能分析為核心,以多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論為基礎(chǔ),利用機(jī)械系統(tǒng)仿真軟件 具,建立湖南大學(xué) 車的整車虛擬樣機(jī),初步實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)上對(duì) 車的整 車動(dòng)力學(xué)的操縱 穩(wěn)定性的仿真分析。并通過對(duì)仿真結(jié)果的分析,研究了懸架偏頻的選取和輪胎性能變化對(duì) 車性能的影響,這對(duì)今后 車的改進(jìn)與設(shè)計(jì)工作具有現(xiàn)實(shí)意義。 國內(nèi)有很多針對(duì)于不同車型進(jìn)行的總布置方法研究。文獻(xiàn) [4]介紹了一種基于典型截面的汽車總布置設(shè)計(jì)方法。結(jié)合參加一款商用汽車的總布置設(shè)計(jì)與車內(nèi)空間布置的確定工作,探討總結(jié)輕型商用汽車的總布置設(shè)計(jì)的一般方法和過程,可為汽車新產(chǎn)品設(shè)計(jì)和技術(shù)改進(jìn)設(shè)計(jì)提供參考與幫助。文獻(xiàn) [5]探討總結(jié)了人機(jī)工程在汽車總布置設(shè)計(jì)的應(yīng)用,同時(shí)闡述了總布置中的一些概念和定義,并給出了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和參考值,可為新產(chǎn)品的開發(fā)和技術(shù)改進(jìn)提供參考和幫助。文獻(xiàn) [6]總結(jié)歸納了一套主觀評(píng)價(jià)方法和項(xiàng)目,對(duì) 于車型人機(jī)工 程設(shè)計(jì)的模型評(píng)審、樣車評(píng)價(jià)及設(shè)計(jì)更改均有重要的指導(dǎo)意義。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展,人們認(rèn)識(shí)到人機(jī)工程的重要性,它涉及到人機(jī)工程學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等學(xué)科,體現(xiàn)以人為中心的“人 — 機(jī) — 環(huán)境”和諧的設(shè)計(jì)思想 [7 隨著計(jì)算機(jī)的普及和應(yīng)用,開始用各種軟件對(duì)汽車的總布置進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)。文獻(xiàn) [9]闡述了以 支撐軟件,通過 言、 高級(jí)語言編程等三種方 法實(shí)現(xiàn)汽車總布置參數(shù)化設(shè)計(jì),并詳細(xì)敘述了以高級(jí)語言 程方法生 成 件以實(shí)現(xiàn)總布置設(shè)計(jì)的全過程。文獻(xiàn) [10]、 [11]對(duì)車身幾何特征和尺寸參數(shù)進(jìn)行綁定,通過幾何特征的替換,實(shí)現(xiàn)尺寸參數(shù)的自動(dòng)更新。應(yīng)用 5 全參數(shù)化設(shè)計(jì),建立尺寸關(guān)聯(lián)和尺寸驅(qū)動(dòng)對(duì)車身總布置的尺寸進(jìn)行校核和更新。對(duì)于汽車車身總布 置設(shè)計(jì),尺寸相關(guān)參數(shù)和相關(guān)幾何元素 (線、面、體 )的修改是件反復(fù)的工作,由于其他軟件自身的缺, C 全面使用是不可避免的。在 件平臺(tái)上,利用知識(shí)工程 塊中的知識(shí) 知識(shí)專家 行汽車車身總布置設(shè)計(jì)工具的開發(fā)。 發(fā)達(dá)國家的汽車設(shè)計(jì)中已得到廣泛應(yīng)用 [12],如用于汽車保險(xiǎn)杠、踏板組件、懸架、壓縮機(jī)等的設(shè)計(jì)中,取得了非常好的效果 [13 [1] 2009 [2] a [3] 994,3[4] 劉惟信 北京 :清華大學(xué)出版社 ,2001,450[5] 張洪欣 第 2 版 )機(jī)械工業(yè)出版社 ,1999,149[6] D 車輛動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) . 趙六奇 , 金達(dá)鋒譯 . 北京 : 清華大學(xué)出版社 ,2006,188[7] 王望予 3 版) 機(jī)械工業(yè)出版社 ,2003,187[8] 978,60[9] 陳家瑞 冊(cè)) 人民交通出版社 ,2002,370[10] 2004,131[11] [12] 王國強(qiáng) ,張進(jìn)平 ,馬若丁 的實(shí)踐 西北工業(yè)大學(xué)出版社 ,2003,8[13] 周定陸 ,杜子學(xué) J]2001,(02): 23[14] 汽車的總布置設(shè)計(jì) (一 )[J]. 汽車技術(shù) , 1974, (03): 1[15] 汽車的總布置設(shè)計(jì) (二 )[J]. 汽車技術(shù) , 1974, (04): 1[16] 趙尚義 J]2008,(8):53[17] 張冰 [18] 張君媛 ,楊陽 . 汽車總布置的參數(shù)化設(shè)計(jì) [J]1997,(10): 19[19] 王迦 . 基于 5 知識(shí)工程建立車身總布置模板方法的研究 [D]吉林大學(xué) ,2006 4.本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段(途徑): 題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 開 題 報(bào) 告 4.本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段(途徑): 5、預(yù)期達(dá)到的目標(biāo) 及工作進(jìn)度計(jì)劃 具體目標(biāo)為: 1、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成該研究的基本內(nèi)容,并且達(dá)到相應(yīng)的目的,即通過相關(guān)的資料查詢,完成對(duì) 半掛車 的總 體設(shè)計(jì),各參數(shù)的初步設(shè)計(jì); 2、學(xué)習(xí)論文中要用的知識(shí)和方法 ,完成半掛車的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì),液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),氣壓制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì); 3、嚴(yán)格按照畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求,將圖紙、設(shè)計(jì)說明書等進(jìn)行整理并按時(shí)上交。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 工作進(jìn)度計(jì)劃 起 止 日 期 1 查閱相關(guān)資料,完成開題報(bào)告 開題報(bào)告答辯 按開題報(bào)告確定的設(shè)計(jì)方法、進(jìn)度規(guī)劃、系統(tǒng)的完成分析、計(jì)算及總體設(shè)計(jì) 完成設(shè)計(jì)模型及詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及 分析,完善工程圖紙 按畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求,系統(tǒng)地整理畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)工作,具備完善的工程圖紙,按畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書規(guī)定及要求完成編寫工作,準(zhǔn)備答辯 論文答辯 開 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見 : 指導(dǎo)教師: 年 月 日 所在系審查意見: 系主任: 年 月 日 附件:參考文獻(xiàn)格式 學(xué)術(shù)期刊 作者 ﹒ 論文題目 ﹒ 期刊名稱,出版年份,卷 (期 ):頁次 如果作者的人數(shù)多于 3 人,則寫前三位作者的名字后面加“等”,作者之間以逗號(hào)隔開 。例如: [1] 李峰 , 胡征 , 景蘇等 . 納米粒子的控制生長和自組裝研究進(jìn)展 . 無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào), 2001, 17(3): 315~324 [2] of 2001,233:5~ 7 學(xué)術(shù)會(huì)議論文集 作者 ﹒ 論文題目 ﹒ 文集編者姓名 ﹒ 學(xué)術(shù)會(huì)議文集名稱,出版地:出版者,出版年份:頁次 例如: [3] 司宗國,謝去病,王群 ﹒ 重子湮沒快度關(guān)聯(lián)的研究 ﹒ 見趙維勤, 高崇壽編 ﹒ 第五屆高能粒子產(chǎn)生和重離子碰撞理論研討會(huì)文集,北京:中國高等科學(xué)技術(shù)中心, 1996: 105 圖書 著者 ﹒ 書名 ﹒ 版本 ﹒ 出版地:出版者,出版年 ﹒ 頁次 如果該書是第一版則可以略去版次。 例如: [4]韓其智,孫洪洲 ﹒ 群論 ﹒ 北京:北京大學(xué)出版社, 1987﹒ 101 預(yù)印本 作者 ﹒ 論文題目 ﹒ 預(yù)印本編號(hào)(出版年份) 例如: [5]uo to 810548(1998) 學(xué)位論文 作者 ﹒ 論文題目 ﹒ 學(xué) 士 (或碩士、博士 )學(xué)位論文 . 出版地:出版者,出版年份 例如: [6] 陳異 . 納米粒子形貌控制研究 . 碩士學(xué)位論文 . 北京 : 中國科學(xué)院 , 2002 電子文獻(xiàn) 主要責(zé)任者 . 電子文獻(xiàn)題名 ﹒ 電子文獻(xiàn)的出處或可獲地址 . 發(fā)表或更新日期 例如: [7] 王明亮 . 關(guān) 于 中 國 學(xué) 術(shù) 期 刊 標(biāo) 準(zhǔn) 化 數(shù) 據(jù) 庫 系 統(tǒng) 工 程 的 進(jìn) 展 . , 1998 專利 專利所有者 . 專利名稱 . 專利國別:專利號(hào),日期 . 例如: [8] 姜錫洲 中國專利: 881056073, 1989