一种FSAE赛车制造技术

本实用新型专利技术涉及一种FSAE赛车，包括车架、车轮、车身、防前撞结构、制动踏板、油门踏板、方向盘、座椅、动力系统、制动系统、传动系统、悬架系统和转向系统，所述的车轮、车身、防前撞结构、制动踏板、油门踏板、方向盘、座椅、动力系统、制动系统、传动系统、悬架系统和转向系统均安装在车架上，所述的车架的纵向为纵梁一体式结构，该车架的横向侧边为三角形结构，所述的方向盘为渐开线花键的方向盘，所述的传动系统为二级链条减速传动机构，所述的制动系统中的主缸向上斜置安装在车架上，所述的FSAE赛车中的换挡系统为电控气动拨片换挡，所述的FSAE赛车中的差速器为托森差速器，本实用新型专利技术结构简单、操纵稳定性好。

【技术实现步骤摘要】
-种FSAE赛车
本技术涉及一种FSAE赛车。
技术介绍
传统汽车主要依赖石化能源，导致汽车尾气中含有大量的温室气体和其它有害物 质，加速了气候环境的恶化；另一方面，现已探明的石化能源仅够人类充分使用至2040? 2050年。随着能源危机的加深和环境问题的日益凸显，使用新能源代替石化能源在汽车中 的应用已成为不可逆转的趋势。电动汽车作为新能源汽车的典型代表，催生了 FSAE电动赛 车运动的产生。FSAE电动赛车采用驱动电机和动力电池作为动力来源，配套电机控制器可 使驱动电机无级传动，不需使用传统汽车的变速箱装置，简化了汽车传动结构，驱动电机及 传动效率较高，降低了能源消耗，减轻了环境污染。 目前，德国、日本、英国等国已相继进行FSAE电动赛车的推广。其中德国最早于 2010年举办了第一届FSE(Formula Student Electric),即大学生方程式汽车大赛电车赛 比赛，迄今已经举办了 3届，2010年首届德国赛只有来自6个国家的15支队参加比赛，但 截至目前，2013赛季共有来自世界26个国家的92支车队报名参加 2013年FSE比赛，参赛 队伍数量增长迅猛。北京理工大学已于2011年推出国内第一辆FSAE电动赛车并在2011 赛季中国FSAE赛场上进行展示；中国FSAE大赛组委会已确定将于2013赛季推出FSAE电 车赛。 中国大学生方程式汽车大赛(简称中国FSC)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。 现行公布的赛车存在以下方面的不足： 1.车架结构复杂，刚度和抗弯强度不能满足高速行车要求。 2.车身在行驾过程中产生的空气阻力大，因此赛车空气动力性与可视性还有待提 商。 3.车身在高速行驾过程中需要有足够的强度保证行驾安全。 4.赛车在不同工况下的操纵稳定性还不能够发挥出最佳的效果。 5.赛车的仪表系统稳定性与抗干扰性水平不能满足赛车日益发展的技术要求，即 仪表系统不能使车手清晰准确的掌握赛车行驶信息。 6.赛车零部件的设计不符合制造要求且结构不合理，赛车方向盘快拆器采用六边 形结构，因其受力大，容易磨损，从而导致其配合间隙变大，轴向定位不准确；换挡操作不方 便。 7.赛车的整车基本参数都是根据经验确定，没有科学有效的技术分析手段来保证 其合理性，赛车弯道操纵稳定性还有待提高。 8.电动赛车的动力电池与电机是赛车的核心装置，目前其在安全性、可靠性、维护 便捷性及较长的使用寿命等性能方面还有待提高；燃油赛车使用单缸发动机，动力性能差。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种结构简单、操纵 稳定性好的FSAE赛车。 解决上述技术问题的技术方案是：一种FSAE赛车，包括车架、车轮、车身、防前撞 结构、制动踏板、油门踏板、方向盘、座椅、动力系统、制动系统、传动系统、悬架系统和转向 系统，所述的车轮安装在车架的底部，所述的防前撞结构安装在车架的前端，所述的车身安 装在车架上，所述的座椅安装在车架内，所述的制动踏板和油门踏板安装在座椅前方的车 架前端空间内，所述的方向盘安装在座椅前方的车架内并安装在转向系统上，所述的动力 系统、制动系统、传动系统、悬架系统和转向系统均安装在车架上，所述的制动系统与车轮 连接，所述的悬架系统分别与车轮和制动系统连接，所述的转向系统与悬架系统连接，所述 车架的纵向为纵梁一体式结构，该车架的横向侧边为三角形结构，所述的方向盘为渐开线 花键的方向盘，所述的传动系统为二级链条减速传动机构，所述的制动系统中的主缸向上 斜置安装在车架上，所述的FSAE赛车中的换挡系统为电控气动拨片换挡系统，所述的FSAE 赛车中的差速器为托森差速器。 本技术的进一步技术方案是：所述的动力系统为电机，该电机安装在车架的 后端，所述的车架上还安装有用于给电机供电的电池，该电池安装在车架的中间部位上。 所述的电池为由多个单体电池组成的电压为312V以上的电池，该多个单体电池 中每2个单体电池并联成一个小电池模块，每个小电池模块之间串联组成电压为312V以上 的电池，所述的小电池模块分别安装在3个箱体中，所述的每个箱体中的小电池模块串联 后的电压分别为120V以下。 所述的多个单体电池为196个电压为3. 2V的锂电池电芯。 所述的动力系统为内燃机。 所述的动力系统为四缸发动机。 车架纵向采用了纵梁一体式结构，横向侧边采用了三角形结构，提高了车架纵向 和横向的传力效果以及抗弯、抗扭强度，并通过实车道路试验验证其结构可靠性。考虑了赛 车在急加速、制动及过弯等工况下的受力情况，运用ANSYS软件对赛车车架抗弯、抗扭强度 进行分析并结合实车道路试验进行结构优化改进。 赛车车身在设计上结合空气动力学原理和视觉美学，运用ANSYS软件进行流体分 析，对侧翼进行优化，结合车身底部扩散器，减少赛车空气阻力，提高赛车附着性。在车身制 作工艺上，采用发泡剂进行发泡制作车身母模，以及玻璃钢制作车身子模，并最终完全由车 队队员独立完成碳纤维车身制作。 为了提高赛车的操纵稳定性，悬架系统把设计目标细化成四个具体要求：①依据 轮胎数据使用Adams软件对悬架几何参数进行分析，优化悬架结构，使轮胎在各种工况下 能够发挥出最佳的附着性；②采用铝制立柱和轮芯，减少了非簧载质量，使赛车能获得更好 的附着性；③结合车架结构合理布置横臂安装点位置，减少车架结构变形程度；④增加悬 架点抗特性可调节性能，使赛车更能适应不同赛道工况。 赛车使用了质量更轻、质心更低的前后悬架拉杆式不等长双横臂独立悬架，通过 ANSYS仿真分析，并通过实车道路试验，对车轮立柱结构进行了性能验证及优化，使立柱安 全系数达到3. 0,不仅能减少了赛车非簧载质量，而且增大了赛车附着力。 转向系统通过Adams软件进行了初步转向特性的运动仿真，初步确定了比例可调 节范围为-25%至5%的阿克曼转向梯形，并结合实车道路试验数据反馈，以减小赛车入弯转 向不足和提高出弯速度为优化目标，最终确定阿克曼比例理想值。 传动系统采用二级链条减速传动机构，此传动方式具有结构简单、质量轻、布置及 维护方便等特点。制动盘采用了浮动盘，浮动盘相对于一体盘具有质量轻以及受力均匀等 优点。采用了渐开线花键形式的方向盘结构，其具有受力均匀，钢珠径向定位准确，拆装方 便等优点。 赛车仪表板主要改进以下两方面：①显示方式由去年的3. 2寸IXD液晶显示屏升 级为LED灯显示；②将数码管与2. 4寸LCD液晶显示屏进行组合。此改进方案能更准确采 集赛车行驶信息。 电控气动拨片换挡技术应用在FSAE赛车中将是一种发展趋势，采用电控气动拨 片式换挡机构能够使换挡更迅速，操作更方便，布置更简单。 差速器选用了托森差速器，与开放式差速器相比较，其具有自动调整锁紧数的特 性，从而提高了赛车弯道操纵稳定性，使赛车本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种FSAE赛车，其特征在于：包括车架（1）、车轮（2）、车身（3）、防前撞结构（4）、制动踏板（5）、油门踏板（6）、方向盘（7）、座椅（8）、动力系统、制动系统（10）、传动系统（11）、悬架系统（12）和转向系统（13），所述的车轮（2）安装在车架（1）的底部，所述的防前撞结构（4）安装在车架（1）的前端，所述的车身（3）安装在车架（1）上，所述的座椅（8）安装在车架（1）内，所述的制动踏板（5）和油门踏板（6）安装在座椅（8）前方的车架（1）前端空间内，所述的方向盘（7）安装在座椅（8）前方的车架（1）内并安装在转向系统（13）上，所述的动力系统、制动系统（10）、传动系统（1）、悬架系统（12）和转向系统（13）均安装在车架（1）上，所述的制动系统（10）与车轮（2）连接，所述的悬架系统（12）分别与车轮（2）和制动系统（10）连接，所述的转向系统（13）与悬架系统（12）连接，所述车架（1）的纵向为纵梁一体式结构，该车架（1）的横向侧边为三角形结构，所述的方向盘（7）为渐开线花键的方向盘，所述的传动系统（11）为二级链条减速传动机构，所述的制动系统（10）中的主缸向上斜置安装在车架（1）上，所述的FSAE赛车中的换挡系统为电控气动拨片换挡系统，所述的FSAE赛车中的差速器为托森差速器。...

【技术特征摘要】
1. 一种FSAE赛车，其特征在于：包括车架（1)、车轮（2)、车身（3)、防前撞结构（4)、制 动踏板（5)、油门踏板（6)、方向盘（7)、座椅（8)、动力系统、制动系统（10)、传动系统（11)、 悬架系统（12)和转向系统（13)，所述的车轮（2)安装在车架（1)的底部，所述的防前撞结 构（4)安装在车架（1)的前端，所述的车身（3)安装在车架（1)上，所述的座椅（8)安装在 车架（1)内，所述的制动踏板（5)和油门踏板（6)安装在座椅（8)前方的车架（1)前端空间 内，所述的方向盘（7)安装在座椅（8)前方的车架（1)内并安装在转向系统（13)上，所述的 动力系统、制动系统（10)、传动系统（1)、悬架系统（12)和转向系统（13)均安装在车架（1) 上，所述的制动系统（10)与车轮（2)连接，所述的悬架系统（12)分别与车轮（2)和制动系 统（10)连接，所述的转向系统（13)与悬架系统（12)连接，所述车架（1)的纵向为纵梁一体 式结构，该车架（1)的横向侧边为三角形结构，所述的方向盘（7)为渐开线花键的方向盘， 所述的传动系统（11)为-级链条减速传动机构，所述的制动系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：范健文，黄贵东，陈春林，孟繁忠，张志宏，黄富平，刘浪兴，田旭，周荣官，蒙志攀，吕忠发，黄信秋，
申请(专利权)人：广西科技大学鹿山学院，
类型：新型
国别省市：广西;45