毕业设计（论文）
题目大学生方程式赛车设计(转向器设计)
2013年 5 月 30 日
方程式赛车转向系统设计（转向系统）
摘要
赛车转向系的设计对赛车转向行驶性能、操纵稳定性等性能都有较大影响。在赛车转向系设计过程中首先通过转向系统受力计算和UG草图功能进行运动分析，确定转向系的传动比，确定了方向盘转角输入与轮胎转角输出之间的角传动比为3.67；运用空间机构运动学的原理,采用Matlab软件编制转向梯形断开点的通用优化计算程序,确定汽车转向梯形断开点的最佳位置,从而将悬架导向机构与转向杆系的运动干涉减至最小；然后采用UG运动分析的方法,分析转向系在转向时的运动,求解内外轮转角、拉杆与转向器及转向节臂的传动角、转向器的行程的对应关系,为转向梯形设计及优化提供数据依据。
完成结构设计与优化后我们对转向纵拉杆与横拉杆计算球铰的强度与耐磨性校核以及对一些易断的杆件进行了校核计算，确保赛车有足够的强度与寿命。完成了对转向轻便性的计算，我们计算了转向轮的转向力矩M转，转向盘上作用力p手以及转向盘回转总圈数n，以确认是否达到赛车规则中所规定的要求以及转向的灵活性与轻便性。最后我们建立三维模型数据进行预装配，在软件上检查我们设计的转向系是否存在干涉等现象以及检查我们的转向系是否满足我们的设计要求，对我们的设计进行改进。
关键词：赛车，转向，UG，转向梯形，运动分析，齿轮齿条
The design of Formula front and rear suspension and steering system (steering system)
ABSTRACT
Steering System Design of a car has a significant impact of driving performance, steering stability. In the car design process, first through the steering force calculations and the UG kinetic analysis we determine the ratio of steering system, the relationship between the wheel angle input and output; The principles of spatial mechanism kinetics and a related optimization program by using Matlab are applied to the calculation of the spatial motion of the ackerman steering linkage. By using the method,the interference between suspension guiding mechanism and steering linkage is minimized; then UG kinetic analysis is used to analysis the motion of steering system when turning and calculating the corresponding relation between the turning angle of inside and outside wheels, the transmission angle of steering linkage and steering box or steering linkage and track-rod, and steering box stroke. And it provides a theoretical basis for designing and optimizing the steering trapezoidal mechanism.
After the work we calculate the ball joints tie rod strength and wear resistance, and some calculations was made on some dangerous bars, to ensure the car has enough strength and life. After carrying out a complete calculation of the portability, we calculate the torque of the wheel, the force of steering wheel on the hands and the total number of turns , to meet the requirements in the car rules. Finally, we set up pre-assembled three-dimensional model data, checking the steering we designed whether there is interference phenomena and to examine whether our steering meet our design requirements, to improve
our design.
KEY WORDS：FSAE，UG, steering trapezoid, motion analysis, rack and pinion
目录
第一章绪论 (1)
§1.1 Formula SA E 概述 (1)
§1.1.1 背景 (1)
§1.1.2 发展和现状 (2)
§1.2 中国FSAE发展概况 (2)
§1.3 任务和目标 (3)
第二章转向系设计方案分析 (4)
§2.1 赛车转向系概述 (4)
§2.2 转向系的基本构成 (4)
§2.3 转向操纵机构 (4)
§2.4 转向传动机构 (6)
§2.5 机械式转向器方案分析 (6)
§2.5.1 齿轮齿条式转向器 (6)
§2.5.2 其他形式的转向器 (8)
§2.5.3 转向器形式的选择 (9)
§2.6 赛车转向系统传动比分析 (9)
§2.7 转向梯形机构的分析与选择 (10)
§2.7.1 转向梯形机构的选择 (10)
§2.7.2 断开式转向梯形参数的确定 (10)
§2.7.3 转向系内外轮转角的关系的确定 (12)
§2.7.4 MATLAB内外轮转角关系曲线部分程序 (14)
第三章转向系主要性能参数 (16)
§3.1 转向器的效率 (16)
§3.1.1 转向器的正效率η+ (16)
§3.1.2 转向器的逆效率η- (17)
§3.2 传动比的变化特性 (17)
§3.2.1 转向系传动比 (17)
§3.2.2 力传动比与转向系角传动比的关系 (18)
§3.2.3转向系的角传动比wo i (19)
§3.2.4转向器角传动比及其变化规律 (19)
§3.3 转向器传动副的传动间隙Δt (20)
§3.3.1转向器传动间隙特性 (20)
§3.3.2如何获得传动间隙特性 (21)
§3.4 转向系传动比的确定 (22)
第四章齿轮齿条式转向器设计与计算 (23)
§4.1 转向系计算载荷的确定 (23)
§4.1.1原地转向阻力矩MR的计算 (23)
§4.1.2作用在转向盘上的手力Fh (23)
§4.1.3转向横拉杆直径的确定 (24)
§4.1.4初步估算主动齿轮轴的直径 (24)
§4.2 齿轮齿条式转向器的设计 (25)
§4.2.1 齿条的设计 (25)
§4.2.2 齿轮的设计 (25)
§4.2.3 转向横拉杆及其端部的设计 (25)
§4.2.4齿条调整 (26)
§4.2.5转向传动比 (27)
§4.3齿轮轴和齿条的设计计算 (28)
§4.3.1选择齿轮材料、热处理方式及计算许用应力 (28)
§4.3.2初步确定齿轮的基本参数和主要尺寸 (29)
§4.3.3确定齿轮传动主要参数和几何尺寸 (30)
§4.4 齿轮齿条转向器转向横拉杆的需要全套设计请联系Q Q1537693694运动分析 (31)
§4.5 齿轮齿条传动受力分析 (32)
§4.6 齿轮轴的强度校核 (32)
§4.6.1轴的受力分析 (32)
§4.6.2判断危险剖面 (33)
§4.6.3轴的弯扭合成强度校核 (33)
§4.6.4轴的疲劳强度安全系数校核 (34)
第五章转向梯形的优化设计 (36)
§5.1目标函数的建立 (36)
§5.2设计变量与约束条件 (37)
§5.2.1保证梯形臂不与车轮上的零部件发生干涉 (37)
§5.2.2保证有足够的齿条行程来实现要求的最大转角. 38
§5.2.3保证有足够大的传动角α (38)
第六章基于UG运动仿真的转向梯形设计与优化 (41)
§6.1建立UG三维模型 (41)
§6.2 基于UG工程图模块的转向机动图 (42)
§6.3 UG模型以及基于UG高级仿真的零部件校核 (42)
§6.4 UG装配模型检查干涉问题 (43)
第七章结论 (44)
参考文献 (45)
致谢 (46)
第一章绪论
§1.1 Formula SAE 概述
§1.1.1 背景
Formula SAE 赛事由美国汽车工程师协会（the Society of Automotive Engineers 简称SAE）主办。SAE 是一个拥有超过60000 名会员的世界性的工程协会，致力与海、陆、空各类交通工具的发展进步。
Formula SAE 是一项面对美国汽车工程师学会学生会员组队参与的国际赛事，于1980 年在美国举办了第一届赛事。比赛的目的是设计、制造一辆小型的高性能赛车。目前美国、欧洲和澳大利亚每年都会定期举办该项赛事。比赛由三个主要部分组成：工程设计、成本以及静态评比；多项单独的性能试验；高性能耐久性测试。
Formula SAE 发展的初衷是想创立一个小型的道路赛车比赛，而现在已经发展成为一个拥有大约20个竞赛因素的大型比赛，参与者包括赛车和车队。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。由参与的学生负责管理整个项目，包括时间节点的安排，做预算以及成本控制、设计、采购设备、材料、部件以及制造和测试。Formula SAE 为在传统教室学习中的学生提供了一个现实的工程经历。Formula SAE 队员在这个过程中将会经受考验，面对挑战，培养创造性思维和实践能力。出于此项比赛的宗旨，参赛学生们是被一个假象的制造公司雇佣，让他们制造一辆原型车，用于量产前的各项评估。目标市场就是那些会在周末去参加高速穿障比赛（Autocross）的非专业车手。因此，这些赛车在加速、制动、和操控性方面要有非常好的表现。它们要造价低廉、便于维修并且足够可靠。另外，这些赛车的市场竞争力会因为一些附加因素，比如美观、舒适性和零件的兼容性而得到提升。制造公司日产能力要达到 4 辆，并且原型车的造价要低于25,000 美元。对于设计团队来说，挑战在于要在一定的时间和一定的资金限制下，设计和制造出最能满足这些目的的原型车。每一项设计将会与其他的设计一起参与比较和评估从而决出最佳整车。
§1.1.2 发展和现状
从世界范围来看，当今有三个地区有Formula SAE 的学生竞赛，即美国、欧洲、澳洲。70 年代中期，几个美国大学开始主办当地的学生设计竞赛赛车。SAE MiniBaja 的名称沿袭了著名的墨西哥Baja 1000 汽车比赛。第一届SAE Mini Baja 比赛于1976 年举办，并且迅速成为一个地区性的年度比赛。比赛由三个评判标准组成，即一天的静态比赛——设计、成本、陈述——接着一天是各自的性能竞赛2项目。Mini Baja 比赛重点强调了地盘的设计，因为每个队伍都使用一个8 匹马力的引擎，这一点无法改变。在过去的20 多年里，SAE Mini Baja 的成功超乎了每个人的预期。在SAE Mini Baja 的成功获得各界认同的同时，SAE 联合美国三大汽车公司开始推广一项技术水平更高的工程类学生竞赛，这就是Formula SAE。FormulaSAE 相比SAE Mini Baja 有着许多进步和发展，引擎的限制也已经大大放宽，允许参赛车队使用610cc 以下的发动机，这极大地提升了赛车的性能表现。
在发达国家，很多高校已经从事Formula SAE 超过20 年时间，拥有大量资金和试验基础的情况下，他们的作品已经基本达到了专业水平，最高时速可达到甚至超过200km/h，0 到100km/h 加速时间一般都在4.5s 以内。
需要全套设计请联系Q Q1537693694
§1.2 中国FSAE发展概况
外国该类项目起步较早，经验较丰富，而国内才刚刚起步，只有同济大学、湖南大学等极少数的知名院校参加过此类赛事，具有参赛经验。其中湖南大学已经两次赴美国参赛，已有两代车型。其中第二代比第一代质量轻了许多，悬架采用了阻尼可调的减震器，增加了前后需要全套设计请联系Q Q1537693694横向稳定杆，增加了悬架刚度和侧倾刚度；转向梯形转至座舱顶部，改善座舱内部空间，并减小最小转弯半径是赛车更加灵活；制动方面使用双制动总泵和平衡杆结构，是赛车前后轴制动力分配比例可调，以适应不同的路面情况；车身造型方面保证空气动力学要求的同时，使赛车更加美观，添加两侧冷却风气道，改善冷却系统。厦门理工车队的车在北美获得“燃油经济性”和“新秀奖”两个单项亚军。他们的赛车进行过发动机进气系统改进设计及流场特性分析、FSAE赛车进气系统改进设计、FSAE赛车悬架安装
座三维定位尺寸算法与CAE分析、FSAE赛车悬架仿真分析及操纵稳定性虚拟试验、基于有限元的FSAE赛车车架的强度及刚度计算与分析等分析设计。
仔细分析湖大转向系采用齿轮齿条式转向器横置在赛车上，经齿条两端的球头与左右横拉杆连接，当齿条移动时推动或拉动横拉杆，是转向轮偏转，实现转向。他的转向器上还没有设置齿轮齿条游隙调节机构，齿轮齿条磨损后会严重影响转向性能。并且湖大的转向系设计中只进行了运动学分析，而没有涉及到动力学，转向系刚度对系统优化的影响也没有考虑，在赛车车身侧倾转向时还不满足阿克曼转向理论，与国际赛车还存在较大差距。我们此次设计旨在设计出结构更合理，转向性能更好的赛车转向系统，以缩小与外国车队的差距。
§1.3 任务和目标
任务和目标主要分成两个部分：
1、设计一个达到一定性能并符合FSAE竞赛相关规定的方程式赛车的专项系统。
2、立足国内的采购条件以及目前项目可以达到的加工条件，通过购买可以通用的部件、改装符合条件的通用部件以及制造所有其他部件，完成赛车转向系统的制造、装配和调试。
在这个过程中必须兼顾成本、性能和可靠性三个方面。
第二章转向系设计方案分析
§2.1 赛车转向系概述
赛车转向系统是关系到赛车性能的主要系统，它是用来保持或者改变赛车行驶方向的机构，在赛车行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。
我们转向系统设计的主要任务是：学习大学生方程式赛车规则，根据相关车型的国内外资料，以及一些相关调查和报告，对设计任务进行分析研究，形成具体的技术方案，完成转向系各主要方面的设想，为进一步具体设计计算提供依据。如所设计的汽车具有什么样的性能，采用何种形式的转向器，何种形式的转向梯形，怎么布置转向系的各部件，采用什么新结构、新技术，以及为满足各方面的要求需要采取什么措施等，从而保证所设计的汽车不仅在预定的使用条件下具有良好的使用性能、重量轻、寿命长、结构简单、使用方便、经济性好等，综合指标方面上要不断缩小与世界先进水平的差距。
§2.2 转向系的基本构成
图2-1 转向系统的组成
1、转向器
2、转向摇臂
3、转向直拉杆
4、转向节臂
5、转向梯形
6、转向横拉杆
§2.3 转向操纵机构
转向操纵机构包括转向盘、转向轴、转向管柱。其总体设计如图2-2所示。
图2-2 转向操纵机构图2-3 转向万向节有时为了布置方便，减小由于装置位置误差及不见相对运动所引起的附加载荷，提高汽车正面碰撞的安全性以及便于拆装，在转向轴与转向器的输入端之间安装有转向万向节，如上图2-3所示。采用柔性万向节可减少传至传动轴的振动，但柔性万向节如果过软，则会影响转向系的刚度。
根据交通事故统计资料和对汽车碰撞试验结果的分析表明：汽车正面碰撞时，转向盘、转向管柱是使驾驶员受伤的主要元件。因此，要求汽车在以48km/h的速度、正面同其他物体碰撞的试验中，转向管柱和转向轴在水平方向上的后移量不得大于127mm；在台架试验中，用人体模型的躯干以6.7m/s的速度碰撞转向盘时，作用在转向盘上的水平力不得超过1123N，见GB11557—1998。为此，需在转向系中设计并安装能防止或者减轻驾驶员受伤的机构。
图2-4 防伤机构图2-5 转向传动机构本文所采用的机构如上左图2-4示，当转向传动轴中采用万向节连接时，只要布置合理即可在汽车正面碰撞时防止转向轴等向乘客舱或驾驶室内
移动，这种结构虽然不能吸收碰撞能量，但其结构简单，只要万向节连接的两轴之间存在夹角正面碰撞后转向传动轴和转向盘就会错位，转向盘没有后移便不会危及驾驶员安全。转向轴上设置有万向节不仅能提高安全性，而且有利于使转向盘和转向器在汽车上得到合理布置，提高操纵方便性并且拆装容易。
§2.4 转向传动机构
转向传动机构包括转向摇臂、转向纵拉杆、转向节臂、转向梯形臂以及转向横拉杆等。转向传动机构用于把转向器输出的力和运动传给左、右转向节并使左、右转向轮按一定关系进行偏转。
由于我们赛车采用齿轮齿条式转向器，并且转向齿条横向布置，因此该车转向传动机构非常简单紧凑，不需要转向摇臂和转向拉杆。转向传动机构即为横拉杆及相应接头，其结构如上右图2-5所示。
§2.5 机械式转向器方案分析
§2.5.1 齿轮齿条式转向器
图 2-6 自动消除间隙装置
齿轮齿条式转向器由与转向轴做成一体的转向齿轮和常与转向横拉杆做成一体的齿条组成。与其他形式的转向器比较，齿轮齿条式转向器最主要的优点是：结构简单、紧凑；壳体采用铝合金或镁合金压铸而成，转向器的
质量比较小；传动效率高达90%；齿轮与齿条之间因磨损出现间隙以后，利用装在齿条背部、靠近主动小齿轮处的压紧力可以调节的弹簧，能自动消除齿间间隙（如图2-6所示），这不仅可以提高转向系统的刚度，还可以防止冲击和噪声；转向器体积小；[1]没有转向摇臂和直拉杆，所以转向轮转角可以增大；制造成本低。
齿轮齿条式转向器的主要缺点是：因逆效率高（60%～70%），汽车在不平路面上行驶时，发生在转向轮与路面之间冲击力的大部分能传至转向盘，称之为反冲。反冲现象会使驾驶员精神紧张，并难以准确控制汽车行驶方向，转向盘突然转动又会照成打手，同时对驾驶员造成伤害。[1]根据输入齿轮位置和输出特点不同，齿轮齿条式转向器有四种形式：中间输入，两端输出（图a）；侧面输入，两端输出（图 b）；侧面输入，中间输出（图 c）；侧面输入，一端输出（图 d）。
2-7 齿轮齿条式转向器的四种形式
根据齿轮齿条式转向器和转向梯形相对前轴位置的不同，齿轮齿条是转向器在汽车上有四种布置形式：转向器位于前轴后方，后置梯形；转向器位于前轴后方，前置梯形；转向器位于前轴前方，后置梯形；转向器位于前轴前方，前置梯形，如图2-8所示。
图2-8 齿轮齿条式转向器的四种布置形式
§2.5.2 其他形式的转向器
其他形式的转向器主要还有循环球式转向器、蜗杆滚轮式转向器、蜗杆指销式等形式的转向器。
循环球式转向器由螺杆和螺母共同形成的螺旋槽内装钢球构成的传动副，以及螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的传动副组成，如图2-9所示。
循环球式转向器的优点是：在螺杆和螺母之间因为有可以循环流动的钢球，将滑动摩擦转变为滚动摩擦，因而传动效率可达到75%~85%；在结构和工艺上采取措施后，包括提高制造精度，改善工作表面的粗糙度和螺杆、螺母上的螺旋槽经淬火和磨削加工，使之有足够的硬度和耐磨损性能，可保证有足够的使用寿命；转向器的传动比可以变化；工作可靠平稳。
循环球式转向器的缺点是：逆效率高，结构复杂，制造困难，制造进度要求高。
图2-9 循环球式转向器
§2.5.3 转向器形式的选择
由上述分析综合考虑学校的实际情况，比如考虑到我们的加工精度等因素，我们选择了齿轮齿条是转向器。
§2.6 赛车转向系统传动比分析
由于赛车比赛比较激烈，方向盘转角与商用车相差较大，一般汽车方向盘转角一般大于三圈，而F1赛车方向盘转角都比较小，考虑到我们赛车的整体参数与卡丁车比较相似，我们参考卡丁车初选转向系角传动比为1:1，方向盘转40度，转向内轮转40度。
赛车静止状态与转向系有关的力如图2-10和2-11所示。
图2-10考虑主销后倾角时受力
2
1*%47**G a F F L ?== 式中ψ：赛道阻尼系数 G ：赛车质量
αsin ***轮R F a F M r ==
图2-11为考虑主销内倾时受力
考虑到本次设计赛车主销内倾角后倾角均为零。
考虑到方向盘上的力268.7N太大，在减小方向盘力的同时，考虑到传动比太小转向灵敏度太高，不适于赛车手操作，故将传动比改为3.7，方向盘转110度，内轮转30度。
按选定传动比再次计算方向盘力为60N，满足要求。
图2-10 考虑主销后倾角是受力图2-11 考虑主销内倾时受力
§2.7 转向梯形机构的分析与选择
§2.7.1 转向梯形机构的选择
转向梯形有整体式和断开式两种，选择整体式或断开式转向梯形方案与悬架采用何种方案有关。无论采用那一种方案，都必须正确选择转向梯形参数，做到汽车转弯时，保证全部车轮绕一个瞬时转向中心行驶，使在不同圆周上运动的车轮，作无滑动的纯滚动运动。同时，为达到总体布置要求的最小转弯直径值，转向轮应有足够大的转角。
由于我们赛车采用的是独立悬架，所以转向梯形需采用与此对应的断开式转向梯形，其主要优点是它与前轮采用独立悬架相配合，能够保证一侧车轮上、下跳动时，不会影响另一侧车轮。
§2.7.2 断开式转向梯形参数的确定
横拉杆上断开点的位置与独立悬架形式有关。采用双横臂独立悬架时，常用图解法（基于三心定理）确定断开点的位置。求法如2-12
图2-12 断开点的确定
1、延长KBB与KAA，交于立柱AB的瞬心P点，由P点作直线PS。S点为转向节臂球销中心在悬架杆件（双横臂）所在平面上的投影。当悬架摇臂的轴线斜置时，应以垂直于摇臂轴的平面作为当量平面进行投影和运动分析;
2、延长直线AB与KAKB，交于QAB点，连PQAB直线;
3、连接S和B点，延长直线SB;
4、作直线PQBS，使直线PQAB与PQBS间夹角等于直线PKA与PS间的夹角。当S点低于A点时，PQBS线应低于PQAB线;
5、延长PS与QBSKB，相交于D点，此D点便是横拉杆铰接点（断开点）的理想位置。
以上是在前轮没有转向的情况下，确定断开点D的位置的方法。此外，还要对车轮向左转和向右转的几种不同工况惊进行校核。图解方法同上，但S点的位置变了；当车轮转向时，可以认为S点沿垂直于主销中心线AB的平面上画弧（不计主销后倾角）。如果这种方法所得到的横拉杆长度在不同转角下都相同或十分接近，则不仅在汽车直线行驶是，而且在转向时，车轮的跳动都不会对转向产生影响。双横臂互相平行的悬架能满足此要求，如图2-12a、c所示。[2]
§2.7.3 转向系内外轮转角的关系的确定
齿轮齿条式转向系的结构如图2-13所示，转向轴1的末端与转向器的齿轮轴2直接相连或通过万向节轴相连，齿轮2与装于同一壳体的齿条3啮合，外壳则固定于车身或车架上。齿条通过两端的球铰接头与两根分开的横拉杆4、7相连，两横拉杆又通过球头销与左右车轮上的梯形臂5、6相连。因此，齿条3既是转向器的传动件又是转向梯形机构中三段式横拉杆的一部分。
图2-13 转向系统结构简图
1、转向轴
2、齿轮
3、齿条
4、左横拉杆
5、左梯形臂
6、右梯形臂
7、右横拉杆
我们的齿轮齿条式转向器布置在前轴后方，安装时，齿条轴线与汽车纵向对称轴垂直，而且当转向器处于中立位置时，齿条两端球铰中心应对称的处于汽车纵向对称轴的两侧。
我们赛车，轴距L 、主销后倾角β以及左右两主销轴线延长线与地面交点之间的距离K ，齿条两端球铰中心距M ，梯形底角γ，梯形臂长L1以及齿条轴线到梯形底边的安装距离h 。则横拉杆长度L2壳由下式计算
21212)sin ()cos 2
(h L L M K L -+--=γγ 转动转向盘时，齿条便向左或向右移动，使左右两边的杆系产生不同u 的运动，从而使左右车轮分别获得一个转角。以汽车左转弯为例，此时右轮为外轮，外轮一侧的杆系运动如图2-12所示。设齿条向右移动某一行程S ，
通过右横拉杆推动右梯形臂，使之转角
o
θ
。
取梯形右底角顶点O为坐标原点，X、Y轴方向如图2所示，则可导出
齿条行程S与外轮转角
o
θ的关系：
2
)
)
sin(
(
)
cos(2
1
2
2
1
M
K
h
L
L
L
s
i
i
-
-
-
+
-
+
+
=θ
γ
θ
γ（2-2）
图2-15 内轮一侧杆系运动情况图2-14 外轮一侧杆系运动情
另外，由图2-14可知：
γ
?
ψ
θ-
+
=
o
而
S
M
K
h
arctg
2
2
-
-
=
?
2
1
1
2
2
2
1
2
1
2
arccos
OE
L
L
OE
L
?
-
+
=
ψ
2
2
1
)
2
(h
S
M
K
OE+
-
-
=
γ
θ-
+
-
-
-
+
-
-
+
+
-
-
=
2
2
1
2
2
2
2
2
1
)
2
(
2
)
2
(
arcsin
)
2
2
(
h
S
M
K
L
L
h
S
M
K
L
S
M
K
h
arctg
o
（2-3）
而内轮一侧的运动则如图2-15所示，齿条右移了相同的行程S，通过左横拉杆拉动右梯形臂转过θi，取梯形左底角顶点O1为坐标原点，X、Y轴方向如2-15所示，则同样可导出齿条行程S与内轮转角θi的关系，即：
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
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
大学生方程式赛车制动系统设计方案分析 摘要：本文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分析与选择，确定方案采用简单人力液压制动双回路前后盘式制动器。最后对制动性能进行了详细分析。 关键词：方程式赛车，制动，盘式制动器 Abstract：This paper mainly introduces the design of breaking system of the Formula Student.First of all,breaking system's development,structure and category are shown.Then analysis and the choice of the braking system are done.At last, the plan adopting hydroid two-back-way brake with front disc and rear disc.Finally,the paper shows analysis of brake performance. Keywords：formula car,braking,braking disc 随着社会的迅速发展和人民生活水平的不断提高，汽车越来越成为现代交通工具中用得最多、最普遍、也运用得最方便的一种。汽车制动系统是汽车底盘上的一个重要系统，它是制约汽车运动的装置。汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。现在公路业的迅速发展和车流密度的日益增大，人们对安全性、可靠性的要求越来越高，为保证人身和车辆安全，汽车配备十分可靠的制动系统显得尤为重要。 一、制动系统的设计分析 车辆在形式过程中要频繁进行制动操作，由于制动性能的好坏直接关系到交通和人身安全，因此制动性能是车辆非常重要的性能之一，改善汽车的制动性能始终是汽车设计制造和使用部门的重要任务。当车辆制动时，由于车辆受到与行驶方向相反的外力，所以才导致汽车的速度逐步减小到0，对这一过程中车辆受力情况的分析有助于制动系统的分析和设计，因此制动过程受力情况分析是车辆试验和设计的基础，由于这一过程较为复杂，因此一般在实际中只能建立简化模型分析，通常人们从三个方面来对制动系统进行分析和评价：制动效能：即制动距离与制动减速度；制动效能的恒定性：即热衰退性；制动时汽车方向的稳定性。 二、制动装置的选择分析
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
大学生方程式赛车转向系统设计 1、概述 汽车产品的质量检测具有重大的社会意义。转向器作为汽车的一个重要部件，对其综合性能进行检测直接关系到人民的生命财产安全。根据汽车安全性统计,，全世界每年因交通事故死亡的人数超过20万，加之几倍于死者的受伤者以及物质上的损失,其直接或间接的危害是难以估计的。在我国,由于交通管理技术落后、路况差、车辆性能差，加之各类车辆混合行驶，交通事故时有发生。近年来，我国交通事故死亡人数居世界前几位,每万辆车平均事故居大国中第一位。交通事故己成为一个严重的社会问题。概括交通事故的原因，不外乎人、汽车和环境三个因素。显而易见，提高汽车的安全性能是减少交通事故的关键措施之一,因此,汽车工业发达的国家都非常重视汽车安全性的研究。目前汽车工业己成为我国的支柱产业之一,所以，为了提高汽车的质量，保证行驶的安全性,在大力发展我国的汽车工业的同时，这就要求生产厂家对每一批产品必须进行质量检测,而其中转向器是汽车维持驾驶员给定方向稳定行驶能力(即操纵稳定性）的基本保障,所以汽车转向器综合性能试验成了汽车性能测试中的一个重要项目。 由于汽车转向器属于汽车系统中的关键部件,它在汽车系统中占有重要位置,因而它的发展同时也反映了汽车工业的发展，它的规模和质量也成为了衡量汽车工业发展水平的重要标志之一。 近年来随着我过汽车工业的迅猛发展，作为汽车的重要安全部件—汽车转向器的生产水平也有了很大的提高。在汽车转向器生产行业里,70年代推广循环球转向器，80年代开发和推广了循环球变传动比转向器，到了90年代，驾驶员对汽车转向器性能的要求有了进一步的提高，要求转向更轻便，操纵更灵敏。随着汽车的高速比和超低压扁轮胎的通用化，过去的采用循环球转向器和循环球变传比转向器只能相对的解决转向轻便性和操纵灵敏性问题，现在虽然转向器以向动力转向发展,但大部分汽车还应用机械型转向器，如何改进转向器的设计，使之更加适合驾驶者，是最重要的，因此还需不断改进。 Ｆorｍｕla SＡＥ赛事由美国汽车工程师协会（the Society of Autom ｏtive Eｎgiｎeeｒs 简称SＡE）主办。SAＥ是一个拥有超过60000 名会员的世界性的工程 协会,致力与海、陆、空各类交通工具的发展进步。Foｒｍuｌa SAE 是一项面对美国汽车工程师学会学生会员组队参与的国际赛事，于1980 年在美国举办了第一届赛事。比赛的目的是设计、制造一辆小型的高性能赛车。目前美国、欧洲和澳大利亚每年都会定期举办该项赛事。 2、设计初始参数及基本要求 初始参数： 1、转向盘总圈数≤３.0； 2、转向盘直径≤2０0mｍ；
目录 1.概述 (1) 1.1任务来源 (1) 1.2转向系统基本介绍 (1) 1.3转向系统结构简图 (1) 2.转向系统相关参数 (1) 3.最小转弯半径 (2) 4.转向系传动比的计算 (3) 5.转向系载荷的确定 (3) 5.1原地转向阻力矩 M (3) r 5.2车轮回正阻力矩Ms (3) 5.3作用在转向盘上的力 F (3) k 6.转向管柱布置的校核 (4) 6.1转向管柱布置角度的测量 (4) 6.2转向管柱角速度及力矩波动计算 (4) 6.3转向管柱固有频率要求 (7) 7.结论 (7) 参考文献................................................... 错误！未定义书签。
1.概述 1.1任务来源 根据6430车型设计开发协议书， 6430项目是一款全新开发的车型，需对转向系统进行设计计算。 1.2转向系统基本介绍 转向管柱为角度不可调式管柱，转向机采用结构简单、布置容易的齿轮齿条式转向机。 转向盘采用软发泡三辐式，轮辐中间有一块大盖板，打开时可拆装调整转向盘。 1.3转向系统结构简图 2.转向系统相关参数
轮胎规格为185R14LT ，层级为8。轮辋偏置距为+45mm ，负荷下静半径为304㎜，滚动半径约317mm ，满载下前胎充气压力240KPa 。 3.最小转弯半径 汽车的最小转弯半径是汽车在转向轮处于最大转角条件下以低速转弯时前外轮中心与地面接触点的轨迹构成圆周半径，它在汽车转向角达到最大时取得。 转弯半径越小，则汽车转向所需场地就愈小，汽车的机动性就越好。为了避免在汽车转向时产生的路面对汽车行驶的附加阻力和轮胎过快磨损，要求转向系能保证在汽车转向时，所有车轮应绕瞬时转向中心作纯滚动。此时，内转向轮偏转角β应大于外转向轮偏转角α，在车轮为绝对刚体的假设条件下，角α与β的理想关系式应是： L ctg ctg K +=βα 式中： K —两侧主销轴线与地面相交点之间的距离； L —轴距。 3.1按外轮最大转角 C L R += α sin 1 =5194.9（mm ） 3.2按内轮最大转角 C KL K L R +++=2 1 222]tan 2)sin [(ββ =5912.3（mm ）
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
汽车专业知识：传动系统五种布局方式 汽车的传动系统布置可以分为五类：发动机前置后轮驱动(FR)、发动机前置前轮驱动(FF)、发动机中置后轮驱动(MR)、发动机后置后轮驱动(RR)和四轮驱动(4WD)。 ■前置后驱(FR) 最早期的汽车绝大部分采用FR布局，现在则主要应用在中、高级轿车中。FR的优点是：轴荷分配均匀，即整车的前后重量比较平衡，操控稳定性较好。缺点是：传动部件多、传动系统质量大，贯穿乘坐舱的传动轴占据了舱内的地台空间。 ■前置前驱(FF) FF是现代小、中型轿车普遍采用的布置方案。FF的优点是：降低了车厢地台，操控性有明显的转向不足特性，另外其抗侧滑的能力也比FR 强。缺点是：上坡时驱动轮附着力会减小；前轮由于驱动兼转向，导致结构复杂、工作条件恶劣。 ■中置后驱(MR) 发动机放置在前、后轴之间，同时采用后轮驱动，类似F1赛车的布置形式。还有一种“前中置发动机”，即发动机置于前轴之后、乘员之前，类似于FR，但能达到与MR一样的理想轴荷分配，从而提高操控性。MR 的优点是：轴荷分配均匀，具有很中性的操控特性。缺点是：发动机占去了座舱的空间，降低了空间利用率和实用性，因此MR大都是追求操控表现的跑车。
■后置后驱(RR) 早期广泛应用在微型车上，现在多应用在大客车上，轿车上已很少用，但保时捷911的“甩尾”则是因RR出名的。RR的优点是：结构紧凑，没有沉重的传动轴，也没有复杂的前轮转向兼驱动结构。缺点是：后轴荷较大，在操控性方面会产生与FF相反的转向过度倾向。 ■四轮驱动(4WD) 无论上面的哪种布局，都可以采用四轮驱动，以前越野车上应用的最多，但随着限滑差速器技术的发展和应用，四驱系统已能精确地调配扭矩在各轮之间分配，所以高性能跑车出于提高操控性考虑也越来越多采用四轮驱动。4WD的优点是：四个车轮均有动力，地面附着率最大，通过性和动力性好。
附件一 毕业设计任务书 设计（论文）题目FSAE赛车转向系统设计及性能分析 学院名称汽车与交通工程学院 专业（班级）车辆工程 姓名（学号）胡嗣林 指导教师张代胜 系（教研室）负责人卢剑伟
一、毕业设计（论文）的主要内容及要求（任务及背景、工具环境、成果形式、着重培养的能力） 背景：中国汽车工业已处于大国地位，但还不是强国。从制造业大国迈向产业强国已成为中国汽车人的首要目标，而人才的培养是实现产业强国目标的基础保障之一。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。 FSAE活动由各高等院校汽车工程或与汽车相关专业的在校学生组队参加。FSAE要求各参赛队按照赛事规则和赛车制造标准，自行设计和制造方程式类型的小型单人座休闲赛车，并携该车参加全部或部分赛事环节。比赛过程中，参赛队不仅要阐述设计理念，还要由评审裁判对该车进行若干项性能测试项目。 在比赛过程中，参赛队员能充分将所学的理论知识运用于实践中。同时，还学习到组织管理、市场营销、物流运输、汽车运动等多方面知识，培养了良好的人际沟通能力和团队合作精神，成为符合社会需求的全面人才。 大学生方程式赛车活动将以院校为单位组织学生参与，赛事组织的目的主要有：一是重点培养学生的设计、制造能力、成本控制能力和团队沟通协作能力，使学生能够尽快适应企业需求，为企业挑选优秀适用人才提供平台； 二是通过活动创造学术竞争氛围，为院校间提供交流平台，进而推动学科建设的提升； 大赛在提高和检验汽车行业院校学生的综合素质，为汽车工业健康、快速和可持续发展积蓄人才,增进产、学、研三方的交流与互动合作等方面具有十分广泛的意义。 任务： 调研国内外赛车转向系统结构及原理，遵循FSAE竞赛规则完成赛车转向系统设计，转向梯形优化，系统建模与转向性能分析。 工具环境：CATIA/UG AutoCAD ADAMS Visio MATLAB Office办公软件等成果形式：①翻译相关外文文献不少于5000字 ②优化设计说明书一份 ③赛车转向系统三维模型一份 能力培养：培养和锻炼学生搜集相关资料，综合运用所学汽车设计知识解决实际问题的能力、提高学生软件应用能力、独立完成赛车转向系统设计及相关问题的能 力，为从事本专业有关工作打下坚实基础。
锐狮电动方程式赛车队人员培养规划 2018.5.04 一、指导思想 社会是人才需求的提出方和最终的决定者，并长期处于市场主导地位。为了缩短毕业生的磨合期，提高学生能力，高校通过修正培养目标及培养计划、提供实践平台等方式以满足社会的需求；学生为了以后能尽快适应工作岗位，可以在在校期间，通过丰富理论知识、增加实践过程来完善自己。 大学生方程式赛车项目，是学生理论与实践相结合的平台，为培养学生的专业技能和团队协作能力奠定了基础。上海工程技术大学锐狮电动方程式赛车队提供了该项目的岗位培训与实践平台，该项目要求大学生团队在一年内完成一辆方程式赛车的设计、加工、组装、调试，并通过营销报告、设计报告、成本报告全方位锻炼学生能力，同时通过团队的管理、财务的运营、车队宣传交流及商业赞助协恰提高了学生管理、财务、交流、商务等方面能力，符合上海工程技术大学面向生产一线培养优秀人才的办学宗旨和建设现代化特色大学的办学理念，适应了我国社会、经济和工程技术发展对高等工程技术人才的需求。 二、培养目标 上海工程技术大学锐狮电动方程式车队面向全校各专业，培养具有扎实的理论基础，掌握工业设计、工程制图、工业制造、电子电工、商务营销、项目管理、财务会计等理论知识和实践能力的专才和全才。培养能够担任车队运营、发展任务的战略人才。培养具有零部件设计、生产工艺、成本控制、产品试验及质量控制等工程实践能力，具有良好的团队合作精神、创新意识和创业精神，具备适应现代行业快速发展的优良专业素养，能够在企业从事管理、财务、商务、设计、制造、研发、测试、质量控制等工作的工程应用型人才。 三、培养方案 1.各组根据各组培养规划进行组内培训，车队按期举办全体培训。 2.队员以各组培养规划为纲领，结合个人分工，自学为主，车队培训为辅。 3.通过学习完成知识体系构建，形成自主学习意识，并能够将理论与实践相结合。 四、能力要求 1. 工程知识：能够利用工程基础理论和专业知识解决一般工程问题。 2. 问题分析：能够应用自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献分析复杂工 程问题，并获得有效结论。 3. 设计/开发解决方案：能够设计针对优化问题的解决方案，设计满足方程式赛车需求的系统、 零部件，熟悉项目整套运营方案，并能够在设计环节中体现创新意识。 4. 研究：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与 解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。 5. 使用现代工具：能够针对复杂工程问题，选择与使用恰当的技术、资源、工具和软件，包括 对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。 6. 个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。 7. 沟通：能够就复杂工程问题与相关负责人进行有效沟通，包括撰写设计报告和成本报告、陈 述发言或回应指令。并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。 8. 项目管理：理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用。 9. 文件处理：能够按照规范编写各种文件，能够与正规公司进行邮件的接洽交流。 10.自主学习：大学不是填鸭式教育，也不可能靠督促来学习，但人与人之间的差距往往就在自 主学习中拉开，所以要具有自主学习的意识，能够根据目标快速学习并应用。
《汽车底盘构造与维修》教案 （2016～2017学年第一学期） 适用于汽车制造和检测专业 院系（部）____ _汽车工程系__ _ 班级____ _15汽技16汽检7班__ 教师_______ 李玉超_ _ ____
教案首页
教学设计
教学内容 一.机械式传动系一般组成及布置示意图 1-离合器 2-变速器 3-万向节 4-驱动桥 5-差速器 6-半轴 7-主减速器 8-传动轴 图为传统的发动机纵向安装在汽车前部，后桥驱动的4×2汽车布置示意图。发动机发出的动力经离合器、变速器、万向传动装置传到驱动桥。在驱动桥处，动力经过主减速器、差速器和半轴传给驱动车轮。 二.发动机前置、纵置，前轮驱动的布置示意图
1-发动机 2-离合器 3-变速器 4-变速器输入轴 5-变速器输出轴 6-差速器 7-车速表驱动齿轮 8-主 减速器从动齿轮 发动机前置、纵置，前桥驱动，使得变速器和主减速器连在一起，省掉了它们之间的万向传动装置。 三.典型液力机械传动示意图 1-液力变矩器 2-自动器变速器 3-万向传动 4-驱动桥 5-主减速器6-传动轴 液力传动（此处单指动液传动）是利用液体介质在主动元件和从动元件之间循环流动过程中动能的变化来传递动力。液力传动装置串联一个有级式机械变速器，这样的传动称为液力机械传动。 四.静液式传动系示意图 1-离合器 2-油泵 3-控制阀 4-液压马达 5-驱动桥 6-油管 液压传动也叫静液传动，是通过液体传动介质静压力能的变化来传递能量。主要由发动机驱动的油泵、液压马达和控制装置等组成。 五.混合式电动汽车采用的电传动
密级：版本/更改状态：第一版／0 编号： 长城汽车股份有限公司技术文件 CC6460K/KY 转向系统设计计算书 编制： 审核： 审定： 批准： 长城汽车股份有限公司 二OO四年四月十五日
目录 1 系统概述????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 2 转向系统设计依据的整车参数计设计要求????????????????????????????????????????????????????????2 3 转向系统设计过程????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 3.1 最小转弯半径计算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 3.2 转向系的角传动比计算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 3.3 转向系的力传动比计算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 3. 4 转向系的内外轮转角?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 3. 5 液压系统的匹配计算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.5.1 转向油泵流量的计算??????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.5.2 转向油泵压力的变化??????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 4 结论说明????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 5 参考文献????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8
河南科技大学毕业设计（论文） 题目方程式赛车前、后悬架及 转向系统设计（转向系统）
方程式赛车前、后悬架及转向系统设计（转向系统） 摘要 赛车转向系的设计对赛车转向行驶性能、操纵稳定性等性能都有较大影响。在赛车转向系设计过程中首先通过转向系统受力计算和UG草图功能进行运动分析，确定转向系的传动比，确定了方向盘转角输入与轮胎转角输出之间的关系；运用空间机构运动学的原理,采用Matlab软件编制转向梯形断开点的通用优化计算程序,确定汽车转向梯形断开点的最佳位置,从而将悬架导向机构与转向杆系的运动干涉减至最小；然后采用UG运动分析的方法,分析转向系在转向时的运动,求解内外轮转角、拉杆与转向器及转向节臂的传动角、转向器的行程的对应关系,为转向梯形设计及优化提供数据依据。 完成结构设计与优化后我们对转向纵拉杆与横拉杆计算球铰的强度与耐磨性校核以及对一些易断的杆件进行了校核计算，确保赛车有足够的强度与寿命。完成了对转向轻便性的计算，我们计算了转向轮的转向力矩M ， 转 以及转向盘回转总圈数n，以确认是否达到赛车规则中转向盘上作用力p 手 所规定的要求以及转向的灵活性与轻便性。最后我们建立三维模型数据进行预装配，在软件上检查我们设计的转向系是否存在干涉等现象以及检查我们的转向系是否满足我们的设计要求，对我们的设计进行改进。我们还计划采用adams柔性体单元建立转向系统模型，以提高模型仿真优化的精确度。 关键词：赛车，转向，UG，转向梯形，运动分析，齿轮齿条
The design of Formula front and rear suspension and steering system (steering system) ABSTRACT Steering System Design of a car has a significant impact of driving performance, steering stability. In the car design process, first through the steering force calculations and the UG kinetic analysis we determine the ratio of steering system, the relationship between the wheel angle input and output; The principles of spatial mechanism kinetics and a related optimization program by using Matlab are applied to the calculation of the spatial motion of the ackerman steering linkage. By using the method,the interference between suspension guiding mechanism and steering linkage is minimized; then UG kinetic analysis is used to analysis the motion of steering system when turning and calculating the corresponding relation between the turning angle of inside and outside wheels, the transmission angle of steering linkage and steering box or steering linkage and track-rod, and steering box stroke. And it provides a theoretical basis for designing and optimizing the steering trapezoidal mechanism. After the work we calculate the ball joints tie rod strength and wear resistance, and some calculations was made on some dangerous bars, to ensure the car has enough strength and life. After carrying out a complete calculation of the portability, we calculate the torque of the wheel, the force of steering wheel on the hands and the total number of turns , to meet the requirements in the car ruls. Finally, we set up pre-assembled three-dimensional model data, checking the steering we designed whether there is interference phenomena and to examine whether our steering meet our design requirements, to improve our design. We also plan to use adams flexible body element to establish steering system model to improve the accuracy of simulation and optimization models. KEY WORD：FSAE，UG, steering trapezoid, motion analysis, rack and pinion
1 转向系统的功能 1.1 驾驶者通过方向盘控制转向轮绕主销的转角而实现控制汽车运动方向。 对方向盘的输入有两种方式：对方向盘的角度输入和对方向盘的力输入。装有动力转向系统的汽车低速行驶时，操作方向盘的力很轻，却要产生很大的方向盘 转角输入，汽车的运动方向纯粹是由转向系统各杆件的几何关系所确定。这时， 基本上是角输入。而在高速行驶时，可能出现方向盘转角很小，汽车上仍作用有 一定的侧向惯性力，这时，主要是通过力输入来操纵汽车。 1.2 将整车及轮胎的运动、受力状况反馈给驾驶者。这种反馈，通常称为路感。 驾驶者可以通过手—---感知方向盘的震动及运转情况、眼睛—---观察汽车运动、 身体—---承受到的惯性、耳朵—---听到轮胎在地面滚动的声音来感觉、检测汽车 的运动状态，但最重要的的信息来自方向盘反馈给驾驶者的路感，因此良好的路 感是优良的操稳性中不可缺少的部分。 反馈分为力反馈和角反馈 从转向系统的功能可以得知：人、车通过转向系统组成了人车闭环系统，是驾驶者对汽车操纵控制的一个关键系统。 2 转向系统设计的基本要求 转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。转向系的基本要求如下： 2．1 汽车转弯时，全部车轮应绕瞬时回转中心（瞬心）旋转，任何车轮不应有侧滑。 不满足这项要求会加剧轮胎磨损，并降低汽车的操作稳定性。实际上，没有哪 一款汽车能完全满足这项要求，只能对转向梯形杆系进行优化，一般在常用转向 角内（内轮15°～25°范围）使转向内外轮运动关系逼近上述要求。 2．2 良好的回正性能 汽车转向动作完成后，在驾驶者松开方向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。转向轮的回正力矩的大小主要由悬架系统所决定的前 轮定位参数确定，一般来说，影响汽车回正的因素有：轮胎侧偏特性、主销内倾 角、主销后倾角、前轮外倾、转向节上下球节的摩擦损失、转向节臂长、转向系 统的逆效率等。 2．3汽车在任何行驶状态下，转向轮不得产生自振，方向盘没有摆动。 2．4 转向机构与悬架机构的运动不协调所造成的运动干涉应尽可能小，由于运动干涉使转向轮产生的摆动应最小。 汽车转弯行驶时，作用在汽车质心处的离心力的作用，内轮载荷减小，外轮载荷增加，使悬架上的载荷发生相应变化。若转向桥采用非独立悬架、钢板弹簧机
毕业设计（论文） 题目大学生方程式赛车设计(转向器设计) 2013年 5 月 30 日
方程式赛车转向系统设计（转向系统） 摘要 赛车转向系的设计对赛车转向行驶性能、操纵稳定性等性能都有较大影响。在赛车转向系设计过程中首先通过转向系统受力计算和UG草图功能进行运动分析，确定转向系的传动比，确定了方向盘转角输入与轮胎转角输出之间的角传动比为3.67；运用空间机构运动学的原理,采用Matlab软件编制转向梯形断开点的通用优化计算程序,确定汽车转向梯形断开点的最佳位置,从而将悬架导向机构与转向杆系的运动干涉减至最小；然后采用UG运动分析的方法,分析转向系在转向时的运动,求解内外轮转角、拉杆与转向器及转向节臂的传动角、转向器的行程的对应关系,为转向梯形设计及优化提供数据依据。 完成结构设计与优化后我们对转向纵拉杆与横拉杆计算球铰的强度与耐磨性校核以及对一些易断的杆件进行了校核计算，确保赛车有足够的强度与寿命。完成了对转向轻便性的计算，我们计算了转向轮的转向力矩M转，转向盘上作用力p手以及转向盘回转总圈数n，以确认是否达到赛车规则中所规定的要求以及转向的灵活性与轻便性。最后我们建立三维模型数据进行预装配，在软件上检查我们设计的转向系是否存在干涉等现象以及检查我们的转向系是否满足我们的设计要求，对我们的设计进行改进。 关键词：赛车，转向，UG，转向梯形，运动分析，齿轮齿条
The design of Formula front and rear suspension and steering system (steering system) ABSTRACT Steering System Design of a car has a significant impact of driving performance, steering stability. In the car design process, first through the steering force calculations and the UG kinetic analysis we determine the ratio of steering system, the relationship between the wheel angle input and output; The principles of spatial mechanism kinetics and a related optimization program by using Matlab are applied to the calculation of the spatial motion of the ackerman steering linkage. By using the method,the interference between suspension guiding mechanism and steering linkage is minimized; then UG kinetic analysis is used to analysis the motion of steering system when turning and calculating the corresponding relation between the turning angle of inside and outside wheels, the transmission angle of steering linkage and steering box or steering linkage and track-rod, and steering box stroke. And it provides a theoretical basis for designing and optimizing the steering trapezoidal mechanism. After the work we calculate the ball joints tie rod strength and wear resistance, and some calculations was made on some dangerous bars, to ensure the car has enough strength and life. After carrying out a complete calculation of the portability, we calculate the torque of the wheel, the force of steering wheel on the hands and the total number of turns , to meet the requirements in the car rules. Finally, we set up pre-assembled three-dimensional model data, checking the steering we designed whether there is interference phenomena and to examine whether our steering meet our design requirements, to improve