中国巴哈大赛赛车总体设计

中国巴哈大赛赛车总体设计 摘要 ： 本次毕业设计大概为时三个月，任务时进行巴哈大赛赛车的总体设计的内容。此次毕业设计大概可以分为三个大步骤。开始阶段，我们从 2017 年新出台的巴哈大赛规则中初步制定了赛车整车的总体设计方案，并详细的通过讨论与计算研究，最后敲定了巴哈赛车的主要参数。通过后期的计算与讨论进一步修改。中期阶段，我们运用 D 图的绘制，并完成对赛车总体的布局与设计。最后阶段，我们一起通过老师的指导参与到了制车的过程，从而制作成赛车。 关键词： 体设计；主要参数；赛车制作 is of be we to of 017 to by we D D of s we s to in of 录 摘要 . 未 定 义 书 签 。 . 未 定 义 书 签 。 目录 . 未定义书签。 1 巴哈赛车总体概述 . 1 哈赛车的起源 . 1 哈赛车现状 . 2 际巴哈赛车概括 . 2 内巴哈赛车 概括 . 2 校巴哈赛车概括 . 2 哈赛车总体设计概述 . 3 哈赛车总体设计的规律与步骤 . 3 哈 赛车项目意义 . 3 哈大赛规则 . 3 车配置 . 3 车最大尺寸 . 4 动机 . 4 气系统 . 4 身面板 . 4 门控制 . 4 立制动回路 . 4 制动方式 . 4 动系 . 5 0 油箱 . 5 接工艺检查 . 5 2 巴哈赛车总体设计 . 6 哈赛车总体设计目标 . 6 车目标参数的初步确定 . 6 动机概括 . 6 胎的选择 . 8 速器的选择 . 8 车各系统设计 . 8 架系统设计 . 8 向系统设计 . 9 动系统设计 . 9 身设计 . 10 架设计 . 10 器系统设计 . 11 动系设计 . 11 3 赛车总体布置 . 12 车各部件的布置 . 12 动机的布置 . 12 火墙的的布置 . 13 向装置布置 . 12 架的布置 . 13 动器的布置 . 13 电池的布置 . 14 车座椅的布置 . 14 体设计参数表 . 16 V 4 结论 . 16 参 考 文 献 . 18 致 谢 . 19 附 录 A . 20 1 1 巴哈赛车总体概述 巴哈赛车的起源 巴哈大赛是由中国汽车工程学会通过对国外巴哈大赛的了解，从而倡导并进行的一项关于越野型赛车的活动，在我国国内各个大学院校包括职业院校之间的一项有关于越野型的小尺寸的赛车比赛。此次比赛原本是在美国首先举办的，是大学生方程式赛车的前身，最后，我们国家有关的部门看到此赛事能够提高我国越野赛 车的实力水平后引入了我国，比赛的项目包含很多项目的比较，其中在赛车静止的时候有技术的检测、赛车的设计、制作的花费等，而在赛车发动并进入赛道后有牵引力、绕桩、直线加速、操纵性、耐久性的评比等。 2 巴哈赛车现状 国际巴哈赛车概括 巴哈大赛在国际上起始比较早，举办时间在一九七六年，他们的技术水平和研究程度较我国来说强些，在设计上思路已经有了一套成熟的理论，并且在很多书籍和网上网都能够寻找到有关的技术与参数的文章并在主要参数的选取方向上有较多的理论与实际水平，这些包含了关于轴距的选择 ，车速的预计，越野胎的选取，车架构件的制作水平比较完善，同时也包括了车辆各系统轻量化的改进。 结合最近我们与国际车队制作的赛车参数与技术来说，大多数的车队轴距都大约在1550右摆动，而对于离地的间隙来说在 350右摆动，整备质量在 170 千克左右摆动，而轮胎的选择大多数在 16 到 19 寸的比较大的越野型胎。 国内巴哈赛车概括 国内的巴哈大赛起步相对来说比较迟，有一大部分学校的设计思路都是按照 各个参赛队伍的水平高低不同，顶尖的学校有可能在国外都可以取得骄人的成绩，但还有很多连车检都通过不了。主要是一些缺乏设计与实践能力的参赛队伍参加，好多设计都是参考国外大学，但是国内已经有了很大的进步，少数车队已媲美国外车队。 同时在整车的设计中轻量化改进不足，车重过大。同时其赛车的动力方面也不是十分的满意，在成本方面也花费太大，很多都超出了预算。其中 2015 年 8 月 29 号为我国第一届举办巴哈大赛，在山东省的潍坊市里的荣和国际赛车场举办的巴哈赛车比赛是对我国大学院校所举办的，此次巴哈大赛大约有三十多个大 学院校报名参加。其中厦门理工学院获得了综合成绩第一名的优异成绩。 次年 16 年我国 赛第二届将于 2016 年 10 月份中下旬在湖北省襄阳市圆满落幕，参赛车队有本科、职校和社会车队共 63 支。 我校巴哈赛车概括 由于国内巴哈大赛起步较晚， 2015 年才是第一届举办，大部分学校没有参加比赛，我校也正在积极的筹办车队之事。 3 巴哈赛车总体设计概述 巴哈赛车总体设计的规律与步骤 赛车的总体设计顾名思义是指在赛车宏观的基础上对赛车总体的分析与计算，确定各个系统的参数后 整体优化以及体现到实车上。 其中主要步骤包括：了解巴哈大赛、详细了解巴哈大赛规则、对巴哈大赛赛车有初期构想、对赛车各个参数的计算、对赛车整车参数的优化与匹配、进行采购制作赛车所用的材料、组装成车、最后调整赛车以及测试、完成制作。 巴哈赛车项目意义 1) 理论意义： 同学们在初期了解巴哈大赛到制定巴哈赛车的过程中极大的提高了学生对相同事物不同见解的水平，同时也极大的提高了同学们的积极性。 参加此项运动不仅可以提高个人的荣誉感责任感，更能提高国家、学校、集体的荣誉感 。 激发社会公众对汽车运动的业余爱好；提高广大同学们对越野型赛车的了解和关注 。 2 )实践意义： 当完成该项目你会学到汽车的各个系统的方方面面，是会对大学、大专学生的知识储备和利用完成质的飞跃，学生不会知识在书本课堂学知识，更多的会通过各种各样的方式收集所需要的资料而学到东西。 学生对社会的适应会更快，因为已经从事过相应的设计、审核、团队协作、与人沟通、搜集资料等等工作，会很快适应在公司或在其它位置的工作，这也是学生从学校到社会的肌带。 提高学生的动手实践能力，巴哈赛车不 仅仅要设计出一辆赛车还要制作出一辆赛车，这是对学生的一种考验更是一种锻炼。 全国各高校乃全球学校都会参与此项比赛，这会加深各学校之间的交流和友谊，这对国家、学校、个人汽车技术的提高都有深刻的意义。 巴哈大赛规则 赛车配置 巴哈赛车的车轮应该合理分配，不可同时处于同一条水平线上 1。 4 赛车最大尺寸 宽度：车辆的宽度不应该超过比赛赛道的最大要求宽度（ 160 长度：无限制。 动机 而对于发动机而言，是固定的是比赛组规定的百力通 发动机。同时巴哈赛车驾驶舱的设定能保证正常人的体型，并不受限制的驾驶赛车 。 电气系统 对于 电气系统而言，需要有两套线路，在赛车发动机关闭后其刹车等也能亮，从而对别人起到信号的作用。 车身面板 赛车 操作 驾驶员的位置务必包围相应的材料，作为包围车架等易损伤驾驶员的金属材料之类的部分。面板之间的间隙不得大于 6些包围材料的选择范围比较广泛，包括金属非金属以及塑料合成材料皆可。这样做的目的是为了阻止非车辆部分的物质进入赛车操作驾驶员所在的位置。这些包围的材料 必须要紧紧的安装在车身车架上，并且在任何情况下不易松动。 油门控制 而对于油门踏板来说，是个重要位置，为了防止油门踏板拉线被卡死，或者为了防止油门因其他情况不能正常的工作必须设计好油门踏板的结构和位置所在。 独立制动回路 而对于制动系统来说，为了确保能够及时相应驾驶员的制动， 同时确定行车的安全性能，制动系统应该有两种相互无关联的制动系统，同时意思也是当在赛车行驶时一方的制动系统出现了卡壳或者制动力不足从而导致没有制动力的同时能使另一方的制动系统能够代替这个制动系统 而恢复制动效果从而保证赛车的安全与稳定的制动。 制动方式 制动方式应该不光为脚刹制动，同时也应该设计一同除脚刹之外的一套制动系统，就如汽车上的手刹制动，同时也应该区分各个系统的制动范围，例如脚刹可以制动全部的车轮，而手刹却制动的范围为两个车轮，这样做为了达到不同的制动效果。 5 传动系 传动系统需要达到在赛车加速度上面和机动性上以及耐力项目的要求。我们小组最后决定使用的是无级变速器 一个反转的差速器。因为这样的设计和搭配能够给予较高的扭矩与加速度时间快的同时保 持其系统的寿命。 油箱 赛车上只允许有一个油箱。油箱指定为百力通公司的原厂规定的油箱。零件号：799863，油箱上不允许有孔洞（有破损修理好的也不能使用），不允许使用燃油泵。 提示： 2017 年赛事只能使用与 2015、 2016 比赛相同的油箱。 焊接工艺检查 每一个防滚架的焊接必须有工具、工艺和防滚架材料证明足够的焊接工艺。除目视检查外，国家技术核查人员在 技术检查过程中收集和检查焊接样品，以确定动态和耐久的比赛中是否具有竞争资格。无法提供足够质量的焊接样 品的团队，不得参与任何动态或耐力事件中的比赛。 在任何车辆防滚架部件上执行任何焊缝的每个人都必须使用与防滚架部件焊接内所用相同材料和工艺独自制作两个焊接样品。所有焊接样品均必须在技术检验时提交。未提交全套焊接样品的车辆，或者任何焊接样品被判定为不充分的车辆，将不允许完成动态赛事或耐力赛事。焊接样品必须采用与每个人在防滚架构件上执行焊接时所用相同的钢管材料、直径和厚度制成。 6 2 巴哈赛车总体设计 巴哈赛车总体设计目标 此次总体设计应该达到的目的是依靠队友来来共同商讨研究制作一台单个驾驶员座椅，能是适应全地形的小尺寸简单的越野型赛车。 此次制作的巴哈赛车需首先达到巴哈赛车组规定的基础上，保证赛车比赛人员的安全和赛车的完整、以及其赛车的操作性能越野性能以及在各种各样的复杂情况下行驶的要求。 赛车目标参数的初步确定 其中赛车的各个目标参数的初步设定为下表格中所示，其中数据仅为前期的计算与选定，落实到实车上为了使赛车整体协调可能有些许地方不是很一致但是不会变化太大，可能有微小的调整。 发动机概括 发动机是统一化的百力通发动机， 发 动机为单缸、 4 冲程、风冷式汽油发动机，排量为 305开启方式为拉线式式的发动机。提供的发动机没有变速箱需要我们后期自己设计配置，发动机的空滤器、油箱、消音器是全部配好的。可以直接装到赛车上使用。 尺寸规格 长 宽 高 2413575651距 前轮距 1397轮距 1270距 1550辆满载 1800后质量比 45:55 质心高度 600辆有效滚动半径 7 8 轮胎的选择 由于巴哈赛车的性能，我们通过结合巴哈大赛规则，以及考虑地形的要求，我们初步选定轮胎为 23号的越野胎 。 变速器的选择 使用无级变速器 反转的差速器。 赛车各系统设计 悬架系统设计 悬架则为巴哈赛车上略为重要的一个系统，它连接赛车的车轮和车架之间， 对于此次巴哈赛车悬架我们初步选为大赛比较成熟的双叉臂悬架，因为双叉臂式悬架也较多的受知名越野汽车制作厂的喜爱，广泛的应用于越野汽车。此外，我们更加看重双叉臂式的主要原 因是双叉臂悬架 横向的刚度大、抗侧倾性能比较好、抓地力也较强、路感反馈清晰 2。 9 转向系统设计 赛车的转向系统也是赛车的一大重要系统，它是用来改变赛车的行驶方向或维持赛车原来行驶的方向。 我们此次对于转向系统 将用最原始的齿轮齿条设计，采用断开式梯形设计，转向柱用单万向节结构；而对于车轮能够自己的回正和方便驾驶员的操作从而设计了主销的定位参数，而对于前轮则计算并研究出了车轮的前束角，以及前束角。 制动系统设计 顾名思义，制动系统的作用 是实现安全、迅速地使车辆四轮抱死减速甚至停车且不跑偏的目的。本制动系统采用卡钳盘式制动器的结构形式。根据比赛规则，为了使制动系统工作的安全性与稳定性增加，同时确定行车的安全性能，制动系统应该有两种相互无关联的制动系统，同时意思也是当在赛车行驶时一方的制动系统出现了卡壳或者制动力不足从而导致没有制动力的同时能使另一方的制动系统能够代替这个制动系统而恢复制动效果从而保证赛车的安全与稳定的制动。 根据小组成员的商量与计算，选定如下图回路系统方案：应该在赛车前轮与后轮的制动系统上应该相互不影响，使其也能分开 制动并且每个回路由各自的制动缸供给液压油，两个制动主缸并联并由同一个制动踏板控制。 10 车身设计 巴哈车身相对于方程式简单很多，巴哈的车身更多的是为了防护车手在行驶过程中被溅起的东西伤到，所以可以采用铁皮，在一些地方还是可以选择碳纤维或其他材料进行减重处理。但是考虑到比赛时赛道的特征，我们初步定为在 驾驶舱装配车身面板，用于覆盖下端车架、边梁、侧防撞构件之间的区域，驾驶室底部为保护驾驶员的安全采用金属板材料，在驾驶室周围的材料采用高强度的 料。然后整车制作完成后进行装饰与 美化。 车架设计 通过对悬架的三维设计装配后对车架进行了设计，在对车架进行设计时最重要的就是一对规则的熟读，并对规则有一定的把握。 对于车架要求： a) 使赛车总体布置达到能使赛车承受一定强度和刚度的要求； b) 车架质量尽量小，即轻量化 ； c) 使赛车整车最低位置到地面的距离满足比赛要求，同时为了使车平稳尽量使赛 车高度减少。 车架使用的材料必须符合巴哈大赛所规定的几何要求和其他限制。适当的平衡也是实现设计的一大要求，最大限度地减少重量是一个 成功的设计至关重要。 11 在设计阶段的下一个过程是车架的分析，并适当的做出修改。有几个点的可能需要一些额外的加强。因此需要考虑到正面冲击、侧面碰撞、侧翻的影响，然而，在进行这些分析之前，必须对车辆施加一定的载荷并进行进行检查。 电器系统设计 在电器系统中包括了以下内容：电池、启动器、电缆、电线、安全装置等。 同时由于巴哈赛车的电器原件不是太多，所以导致赛车的电器线路也不会复杂，同时大大降低了赛车的总体设计难度，所以初步认为只使用一个主要的线路，尽量做到线束的内包，不至于 线束非常明显的裸露与车身外部，达到安全的目的性。从而搭铁点选为电池负极附件的铁质地方进行搭铁。 传动系设计 变速器 选择与设计是此次赛车设计的重要部分，为了使设计和制作的巴哈赛车满足巴哈大赛规则的基本规则要求。传动系统的设计是使赛车能够达到 64小时的最高车速，最大扭矩能达到 1085N，并且方便驾驶员操作的机构。因此我们决定采取无级变速器和差速器的方法 3。巴哈赛车使用的是百力通 发动机，同时我们初步设想是用 无级变速器作为与车轮的相连。为了使传动系统达到加速性、牵引力 、机动性和耐力等项目的要求，我们最后决定使用无级变速器 反转的差速器。之所以这样做是因为它可以在提供给较高的扭矩和加速度快的同时能保持耐久性。 12 3 赛车总体布置 赛车各部件的布置 发动机的布置 发动机的布置在高度方面，同时也应该保证赛车发动机的最低点与路面之间的距离在满载的情况下最小离地间隙的需要。同时由于发动机的空滤器、油箱、消音器是全部配好的。可以直接装到赛车上使用。所以他们的位置也随着发动而确定。同时又由于需要通过金属拉线对发动机的油门进行远程控制，所以对于金 属拉线的位置也本着尽量不使金属拉线弯曲太大，布线太长的原则。 为了能使赛车的震动降到最低，运用何种固定方法，所以利用减震套的方法是在低成本情况下不错的方案。其二发动机与变速器的匹配是需要解决的，这个直接影响赛车的动力性、驾驶员的操作性、燃油经济性。 动力传递的方式：发动机 速器 二级减速器 半轴 车轮的传递方式。 13 防火墙的的布置 为了遵守大赛规则要求，同时保护驾驶员的安全，在 驾驶员舱与发动机和油箱的中间需要安装有一个隔热防燃烧的阻隔。该防燃阻隔应该阻 隔这三者，防止意外发生。 防火墙采用 度的金属板材，使驾驶舱与发动机舱和油箱完全分离。同时防火墙打孔处利用密封圈或金属罩等进行密封，防止燃油进入驾驶舱。 转向装置的布置 转向盘的位置与赛车的中心位置重合，为了使转向盘适应赛车手操作性，及时调整修改。同时转向盘与转向传动轴之间装有可拆卸的机构，方便转向盘与转向传动轴的固定与分离。 转向器的位置位于转向传动轴的下方，同时也与传动轴的轴线方向一致。 悬架的布置 巴哈赛车悬架普遍采用双叉臂 悬架，因此悬架采用大赛比较成熟的双叉臂悬架。 通过对参数的整理要对减震器进行选型和对弹簧定制，和对各部分零部件进行设计分析及加工，另外还有对轮芯立柱进行设计。 制动器的布置 由于踩下制动踏板的力量远远比踩下油门踏板所需要的力量大的多，因此，制动踏板应该设置在能够使赛车手操作简便、能用的上劲的位置。 选取制动踏板位置时，应该先确保各个转向系杆件运动时互相没有干涉和死角，更不能自行制动、或者在赛车发生颠簸时自己制动或有些许制动力。 14 在制动线束位置选择是应该选择比较安全稳定的 位置，确保制动管路的固定稳当，不易发生移动和被外界障碍物剐蹭。 制动钳安装注意事项： a) 保证活塞与制动块的正确贴合接触，并不与其他零件干涉； b) 保证制动钳放气螺钉位于制动钳液压部分的最高位置以便放气完全。 制动块以及制动盘在安装时应该注的问题 ； c) 安装前，检查型号规格是否正确； d) 检查制动盘表面是否有明显的沟槽或磨损，制动盘厚度（直径）是否符合 要求； e) 按照相应的规则要求进行安 装与匹配，防止有别的固态或者液态杂物进入；行 驶一定里程后，注意按照所规定的要求进行刹车间隔和刹车行程的调整； f) 当需要更换新的制动系统内的制动盘和制动块后，有个磨合期，在这段时间中 不能使发动时高速运转 ; g) 处于这段磨合的阶段中，制动系统较为容易的出现些许噪音现象，这种现象使 制动盘中产生了沟槽，当行驶过一段时间后这种沟槽的深度会变浅，从而噪音 现象会降低很多 ; h) 在赛车进行行驶或着比赛时应该进行一次检修，了解下整个的制动结构系统， 使赛车达 到良好的制动状态 ; 蓄电池的布置 蓄电池的安装应该遵循安全第一的原则，同时确保在赛车高强度，全地形开动时保证赛车蓄电池的稳定。因此初步选定蓄电池的安全位置定为座椅下方，从而设定座椅支架。 赛车座椅的布置 椅和安全带可以让车手坐在防滚架中安全驾驶。 而对于赛车操作者的座椅来说 ，也 能为吊绳的 座椅，座椅 的设计 都 应该 是以人的 舒服的方便的正常姿势的座椅设为参考 ， 而对于座椅的设置略微对 后 放缓角度 ， 正常为九十度到六十五度范围之内。 驾驶员的座椅位于车架上的紧固点应该多于底 部安装点，起码不能少于六个紧固点，对于驾驶员座椅底部蓄电池上方的紧固点同时也不应该少于两个紧固点，座椅靠背应靠近或紧贴 下图大致为驾驶员座椅安装的大体位置。 15 同时所有的紧固点应该在 其比较主要的构建上打孔固定。座椅底部支架承受的载荷应垂直均匀分布，用于安装座椅的支架最小厚度为 2使焊接后的缝隙长度应该比三十八毫米长，当驾驶员驾驶赛车在赛道上行驶使，不能使座椅发生摇摆或者松动，从而保证驾驶员的安全。 16 总体设计参数 表 4 结论 本次毕业设计于 5 月中旬圆满成功，我及我的团队通过这段时间的努力，在国内巴哈大赛刚起步并且赛车参数资料可查阅量小的基础上做出了初步的选择与计算，通过初 17 期对巴哈大赛的基本了解到后期的初步规划赛车制作以及中期的参数计算与选择到后期的赛车整车的制作，对于此次哈巴赛车总体设计的过程，不但使我回顾了大学四年所学的知识，同时也加深了我对大学四年本科学习课本上理论知识的理解 。通过对汽车底盘、汽车制动、汽车电器、汽车车身、汽车总体设计技术等相关课程的学习，我对自己的专业更 加了解，更大的培养了我的兴趣。同时还学会了 件的操作和运用，及文献检索技能。 毕业设计为我们走入高一级的学习环境起到了一个很好的过渡作用。在我们离开学校之前给我们上了很好的一课，不管我们以后去哪里，也不管以后我们做什么，在做设计的时候养成的团队