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“梦想4.0号”赛车转向系设计

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关键词：: 梦想赛车转向设计

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“梦想4.0号”赛车转向系设计
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赛车转向系统是大学生方程式赛车底盘设计中重要的一环，也是车辆底盘的四大系统之一，作为多弯赛道的竞速类比赛赛车，转向系统的性能决定了车辆在赛道弯道中的车身姿态、过弯速度等诸多性能表现。本毕业设计根据比赛规则要求及车队设计目标，对2017赛季中北大学行知车队赛车“梦想4.0号”赛车转向系统进行设计，结合2016赛车车队赛车转向设计的设计流程与方法，零件加工制造的材料与工艺，以及最后总装的经验，对新赛季的赛车转向系统设计过程和方法进行改进和优化。
文中通过对赛车和传统乗、商用车转向系统的对比，根据规则与实际需求确定新赛车转向系统的设计目标与流程。对比不同类型的转向机，选定赛车转向机类型为齿轮齿条式转向机；对赛车转向系统的参数与载荷进行了计算与校核；讨论了主销定位参数与轮胎定位参数对车辆转向的影响，并确定其具体参数；根据整车设计需求，确定转向梯形结构方案与梯形布置形式；相比较上赛季转向系统设计，引入轮胎侧偏角对转向的影响，建立带有阿克曼校正系数的目标关系，并利用MATLAB软件进行实际梯形的优化；在运动学仿真软件ADAMS/Car中建立模型，进行车轮跳动分析;利用CATIA进行相关部件三维建模设计；利用ANSYS对零部件进行力学分析。

关键词：大学生方程式赛车，转向梯形MATLAB优化，转向机设计，轮芯立柱设计

1.2 国内、外大学生方程式汽车大赛转向系统研究现状 3

1.3 历年中北大学行知车队及车队赛车转向系统发展 4

2.2 赛车转向系统与乘、商用车的差异 8

3.4 主销定位参数及前轮轮胎定位参数的确定 22

4.3.2 侧偏角存在时的内、外侧车轮转角关系 28

4.3.3 目标转向关系优化 32

4.4 转向梯形优化 34

4.4.1 杆系结构所确定的转角关系 34

4.4.2 根据三心定理确定转向横拉杆断开点 35

A3-后轮芯.jpg

A3-立柱（后左）.jpg

A3-立柱（前左）.jpg

A3-前轮芯.jpg

A3-转向机齿条.jpg

A4-转向机齿轮.jpg

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内容简介：: PaperFree检测报告简明打印版相似度：20.1%编号：MNIIEJBSFKNUNLPR标题：中北大学“梦想4.0号”赛车转向系设计作者：杨锐长度：31075字符时间：2017-06-1121:47:13比对库：中国学位论文全文数据库；中国学术期刊数据库；中国重要会议论文全文数据库；英文论文全文数据库；互联网资源；自建比对库相似资源列表(学术期刊，学位论文，会议论文，英文论文等本地数据库资源)1.相似度：2.61%篇名：FSAE赛车发动机系统设计分析来源：湖北工业职业技术学院学报年份：2014作者：张波2.相似度：0.62%篇名：送你一份稀奇来源：中华手工年份：2015作者：谢晓飞3.相似度：0.51%篇名：FSAE方程式赛车转向系统的仿真与优化来源：计算机仿真年份：2011作者：姚汉波4.相似度：0.40%篇名：FSAE方程式赛车转向系统的仿真与优化来源：计算机仿真年份：2011作者：姚汉波5.相似度：0.37%篇名：FSAE赛车发动机系统设计分析来源：湖北工业职业技术学院学报年份：2014作者：张波6.相似度：0.30%篇名：大学生方程式赛车车架的拓扑优化设计来源：农业装备与车辆工程年份：2015作者：赵强7.相似度：0.27%篇名：2010年度玩具设计研究报告来源：徐特立研究：长沙师范专科学校学报年份：2011作者：罗聪8.相似度：0.25%篇名：无人机地面控制站设计与应用来源：计算机测量与控制年份：2011作者：李大健9.相似度：0.24%篇名：大型通用有限元分析软件ANSYS简介来源：辽宁石油化工大学学报年份：2004作者：高兴军10.相似度：0.18%篇名：汽车机械式变速器的现代化设计方法研究来源：中国新技术新产品年份：2015作者：李祥11.相似度：0.18%篇名：基于大学生方程式汽车大赛车辆工程专业一体化教学模式改革来源：中国现代教育装备年份：2013作者：徐斌12.相似度：0.16%篇名：重型汽车转向梯形机构优化设计来源：汽车零部件年份：2011作者：常成13.相似度：0.14%篇名：整体式转向梯形机构的优化设计来源：现代机械年份：2012作者：何正强14.相似度：0.13%篇名：CADCAMCAE汽车设计实例来源：中国科技博览年份：2011作者：薛川15.相似度：0.11%篇名：赛车前悬架和转向系统ADAMS/CAR建模及仿真来源：厦门理工学院学报年份：2016作者：向铁明16.相似度：0.11%篇名：为中国汽车产业培育未来人才来源：汽车制造业年份：2012作者：陈永光17.相似度：0.11%篇名：基于特定赛道的方程式赛车转向梯形优化与虚拟试验来源：机械传动年份：2012作者：陈思忠18.相似度：0.11%篇名：网络时代下对高校图书馆读者服务工作的思考来源：科技信息年份：2013作者：吴灵芝19.相似度：0.11%篇名：重型汽车转向梯形机构优化设计来源：汽车零部件年份：2011作者：常成20.相似度：0.11%篇名：汽车传动轴有限元分析来源：科技致富向导年份：2012作者：吕静敏ID:MNIIEJBSFKNUNLPR1/2921.相似度：0.11%篇名：方程式赛车也电动来源：科技新时代年份：2016作者：Nathan（图/文）22.相似度：0.10%篇名：复合式悬架计算与设计来源：汽车技术年份：2011作者：赵来刚23.相似度：0.10%篇名：双前桥转向系统匹配设计来源：汽车实用技术年份：2013作者：郑文林24.相似度：0.10%篇名：工程车辆全液压转向桥机构设计来源：科技风年份：2011作者：孙荣哲25.相似度：0.09%篇名：某轿车前轮偏磨问题的研究及解决来源：农业装备与车辆工程年份：2012作者：薛辉辉26.相似度：0.09%篇名：农业机械自动导航车轮转角测量误差补偿模型来源：农业机械学报年份：2014作者：王鹤27.相似度：0.07%篇名：汽车前轮电子转向系统研究来源：机电信息年份：2013作者：李兴全28.相似度：0.07%篇名：筑梦中国昆仑润滑油杯2011中国大学生方程式汽车大赛来源：汽车之友年份：2015作者：齐勇29.相似度：0.07%篇名：转向器齿轮齿条设计与受力分析来源：科技创新与应用年份：2013作者：胡海峰30.相似度：0.07%篇名：大学生方程式赛车平衡杆机构的设计来源：机电技术年份：2014作者：王鹭31.相似度：0.06%篇名：轮胎为何不均匀磨损来源：农业机械年份：2004作者：李昕哲32.相似度：0.06%篇名：摆臂刚度对前轮定位参数的影响研究来源：汽车工程学报年份：2012作者：胡玉梅33.相似度：0.06%篇名：汽车转向梯形机构设计校核计算的研究来源：机械设计年份：2004作者：贝云忠34.相似度：0.06%篇名：谈轮式拖拉机转向系的结构组成与使用来源：农机使用与维修年份：2013作者：李会荣35.相似度：0.06%篇名：双横臂独立悬架运动特性仿真与分析来源：汽车零部件年份：2013作者：陈加国36.相似度：0.05%篇名：利用MatlabGUI进行成像系统辅助分析软件的开发来源：核电子学与探测技术年份：2011作者：杨亚鹏37.相似度：0.05%篇名：基于东方红-SG250拖拉机的自动转向控制系统设计来源：江苏农业科学年份：2013作者：赵建东38.相似度：0.05%篇名：汽车转向梯形机构设计校核计算的研究来源：机械设计年份：2004作者：贝云忠39.相似度：0.05%篇名：深圳蓝泰源电子科技有限公司产品介绍来源：城市公共交通年份：2012作者：缑家瑞40.相似度：0.05%篇名：断开式转向梯形机构的稳健优化设计模型来源：机电工程年份：2011作者：刘汪洋41.相似度：0.05%篇名：转向梯形断开点设计与分析来源：汽车零部件年份：2011作者：刘忠侦42.相似度：0.05%篇名：极限工况下汽车轮胎侧偏角测试方法研究来源：农业机械学报年份：2014作者：张小龙43.相似度：0.05%篇名：基于模糊PID的线控液压转向系统仿真分析来源：农机化研究年份：2013作者：周慧44.相似度：0.05%篇名：以过程设备设计教学为例浅谈专业软件在课程教学中的应用来源：河南化工年份：2014作者：张羽翔45.相似度：0.05%篇名：基于AdamsCar的客车前悬架模型的仿真分析来源：计算机辅助工程年份：2013作者：周俊杰46.相似度：0.04%篇名：金融发展与经济发展的协调水平测度研究一以新疆生产建设兵团为例来源：商业时代年份：2013作者：程长林47.相似度：0.04%篇名：汽车自动转向传动结构设计来源：机械传动年份：2013作者：吴小邦ID:MNIIEJBSFKNUNLPR2/29相似资源列表(百度文库，豆丁文库，博客，新闻网站等互联网资源)1.相似度：2.51%标题：FSAE赛车转向系统设计及其性能研究.pdf文档全文免费阅读、在线看来源：/html/2015/1122/29927004.shtm2.相似度：0.50%标题：大学生FSAE赛车(第三届)悬架系统设计与制作_图文_百度文库来源：/view/1dc1ae525727a5e9856a61ff.html3.相似度：0.49%标题：ADAMS-百度百科全球最大中文百科全书来源：/item/ADAMS4.相似度：0.46%标题：方程式赛车转向系统机械CAD图纸设计(转向系统).doc来源：/html/2016/0716/48385108.shtm5.相似度：0.40%标题：Adams是干什么的啊？-百度知道-全球最大中文互动问答平台来源：/question/210807250.html6.相似度：0.40%标题：admas-百度百科全球最大中文百科全书来源：/item/admas7.相似度：0.40%标题：f1方程式赛车中文版蔚来汽车中国赛车队备战电动方程式来源：/read/489305.html8.相似度：0.25%标题：修改CATIA是法国达索公司的产品开发旗舰解决方案-百度百科32来源：http:/3/bp-dc2a89b469dcs022aaea00d1-1.html9.相似度：0.25%标题：catia_互动百科来源：/wiki/catia10.相似度：0.24%标题：FSE规则阅读报告_百度文库来源：/view/d2151433590216fc700abb68a98271fe910eafcf.html11.相似度：0.23%标题：基于ADAMS-Car汽车悬架系统动力学建模与仿真分析【毕业._道客巴巴来源：/p-6641639516859.html12.相似度：0.23%标题：轮胎侧偏力_百度百科来源：/item/%E8%BD%AE%E8%83%8E%E4%BE%A7%E5%81%8F%E5%8A%9B/19640112?fr=aladdin13.相似度：0.21%标题：方程式赛车的转向系统(s)_百度文库来源：/view/016d0bc68bd63186bcebbcae.html14.相似度：0.21%标题：悬架毕设论文赛车悬架设计与制作.doc来源：/html/2016/0410/40061984.shtm15.相似度：0.20%标题：汽车行驶系_汽车_腾讯网来源：/a/20101026/000188_3.htm16.相似度：0.20%标题：转向系统计算报告.doc来源：/html/2017/0210/89895130.shtm17.相似度：0.20%标题：fsae_百度百科来源：/item/FSAE18.相似度：0.17%标题：赛车设计动力学第19章转向设计翻译_word文档在线阅读与下载_.来源：/doc/77a8e5463f16be6d976dbc7a19.相似度：0.17%标题：汽车转向系设计.ppt全文免费在线看-免费阅读-max文档投稿赚钱网来源：/html/2013/0630/4288754.shtm20.相似度：0.17%标题：中国大学生方程式汽车大赛_西安汽车科技职._百度贴吧来源：/f?kz=3061054326&mo_device=1&ssid=0&from=0&uid=0&pu=usm0,sz224_220,taiphone_3_536&bd_page_type=1&baiduid=8C2F673FDC6159BE38855BC45BB77FA7&tj=www_normal_2_0_10_title21.相似度：0.16%标题：外倾角、前束角、主销后倾角、主销内倾角的作用-汽车维修技术网来源：/dipan/947.html22.相似度：0.16%标题：方程式赛车转向系统设计-陈斌_图文_百度文库来源：/view/95118e240066f5335a8121d1.html23.相似度：0.16%标题：关于FSAE简介_湖北汽院FSAE_新浪博客来源：/s/blog_5cea58cb0100u7hf.html24.相似度：0.15%标题：赛车队考试资料,市赛车资料,赛车的资料,赛车资料大全,赛车资料群,.来源：/ztnews/opvr1osqqzo1zs0xsn1punwo.html25.相似度：0.14%标题：基于汽车行驶平顺性的液压减振器建模与优化设计分析.pdf来源：/html/2017/0530/110292231.shtmID:MNIIEJBSFKNUNLPR3/2926.相似度：0.14%标题：五大车企助力大学生方程式汽车赛_汽车/地产_经济观察._经济观察网来源：/industry/real_estate/2010/10/29/184192.shtml27.相似度：0.13%标题：5.2轮胎的侧偏-道客巴巴来源：/p-5595412493874.html28.相似度：0.12%标题：汽车操纵稳定性_百度百科来源：/item/%E6%B1%BD%E8%BD%A6%E6%93%8D%E7%BA%B5%E7%A8%B3%E5%AE%9A%E6%80%A729.相似度：0.12%标题：汽车理论答案【人人分享-人人网】来源：/share/247973072/609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点113.1.2转向机方案选型123.2转向系统主要性能参数设计133.2.1外侧车轮最大偏转角度13ID:MNIIEJBSFKNUNLPR6/293.2.2转向系统角传动比163.2.3转向系统转矩传动比173.3转向系统计算参数设计183.3.1齿轮齿条参数及齿条行程183.3.2转向梯形梯形臂长度203.3.3转向系相关计算载荷确定203.4主销定位参数及前轮轮胎定位参数的确定223.4.1主销定位参数223.4.2前轮轮胎定位参数233.4.3参数的确定243.5本章小结244大学生方程式赛车转向梯形优化254.1转向梯形结构方案254.2转向梯形布置形式264.3转向关系优化274.3.1标准阿克曼转向几何学274.3.2侧偏角存在时的内、外侧车轮转角关系284.3.3目标转向关系优化324.4转向梯形优化344.4.1杆系结构所确定的转角关系344.4.2根据三心定理确定转向横拉杆断开点354.4.3转向梯形参数优化结果364.5本章小结405转向系统相关动力学分析415.1ADAMS/Car介绍415.2前悬及转向系统建模415.3车轮轮跳分析425.3.1前轮外倾角变化425.3.2前轮前束角变化435.3.3前轮主销内倾角435.3.4前轮主销后倾角445.4本章小结446转向系统相关部件设计建模及分析456.1CATIA简介456.2ANSYS简介456.3方向盘设计456.4转向机设计与分析466.4.1转向机齿轮设计与分析466.4.2转向机齿条设计与分析506.5轮芯立柱设计与分析51ID:MNIIEJBSFKNUNLPR7/296.5.1轮芯设计与分析526.5.2立柱设计及分析556.6本章小结5972016赛季总结607.12016赛季总结607.2本章小结628总结与展望638.1总结638.2展望63参考文献65致谢6711绪论1.1FormulaSAE介绍1.1.1比赛起源57%:FormulaSAE(简称:FSAE)赛事起源于1978年美国波斯顿,第一次比赛举办时,13支队伍中有11支队伍完赛,57%:当时的比赛用车是一辆木制5马力赛车。76%:FormulaSAE赛事意在挑战在校本科生,研究生团队的创新、设计与制造小型方程式赛车的能力。67%:在与来自世界各地的大学生车队的较量中,大赛给了参赛人员与车队证明和展示自己创造力与制造技术的机会。FormulaSAE赛事历经逐年的发展与演变到现在,已经发展都世界各地,成为了车辆、机械等相关专业在校大学生的一场技术与制造的狂欢盛典。第一届中国大学生方程式大赛(简称:FSC)于2010年在中国汽车工程学会、易车集团和各大学汽车院校联合发起举办。60%:中国FSC大赛得到了社会各界多方的关注,各大国内知名汽车企业基于对汽车后备人才的培养,纷纷踊跃赞助大赛开展。65%:各大企业不仅在在资金上赞助大赛,并在比赛中派出近百位汽车研发和实验的技术专家担任赛事现场裁判,与各参赛队进行交流与指导。1.1.2中国大学生方程式汽车大赛中国大学生方程式大赛旨在为中国汽车产业培养后备人才,各大学参赛队被假设为一家汽车制造公司,67%:队员有在读大学生与研究生组成,车队被要求在一年的时间内,严格遵守组委会所制定并颁布的最新比赛技术规则,自主完成设计、加工、组装、测试。调教等任务,制造一台用来参赛的赛车。61%:为了使各参赛车队充分的发挥设计的灵活性,以表达创造力和想象力,赛事除了必要技术、安全标准外,对车辆的整体设计没有太多的限制,避免了参赛车辆的高度相似,各参赛车队有着充分的发挥空间。中国大学生方程式大赛一般安排在每年的十月中旬,68%:在位于湖北襄阳的梦想方程式赛车场举办。65%:比赛日比赛项目分为静态项目和动态项目两大部分,项目具体内容如表1.1所示1。除此之外,61%:各参赛车队需要按照组委会的规定,在相应的时间节点提交如:设计报告、商业逻辑方案、成本报告、前端缓冲结构数据、和赛车基本信息等相关文件,未安规定时间提交或未安要求提交的车队会面临罚分甚至取消比赛资格的处罚。表1.1中国大学生方程式汽车大赛项目内容及分值静态项目营销报告75赛车设计150成本与制造分析100ID:MNIIEJBSFKNUNLPR8/29动态项目直线加速测试758字绕环测试50高速避障测试150耐久测试300效率测试100总分1,000在比赛日,各车队面临的第一个考验是技术检查。通过裁判的技术检查是赛车驶上赛道参加动态项目的前提条件。62%:技术检查项目繁杂主要包括:机械结构检查、侧倾台检查、制动测试、电气检查四大部分,以保证各车队所制赛车是严格按照组委会规则制造,以保证比赛的公平性与车辆的安全性。(图1.1为赛车车检)图1.1赛车车检56%:营销报告是要求车队将自己假定为赛车制造公司,77%:向投资方(即裁判)展示自己的赛车,并说服投资方进行投资。缘于比赛规则的开放性和各个车队的逐年比赛的技术积累,各参赛车队的赛车设计也各有亮点,所以在赛车设计这个环节,各车队参与答辩的队员被要求充分向裁判展示赛车设计的亮点与设计理念,以及应用的新技术与材料,运用了哪些软件分析来辅助赛车设计,64%:并且对裁判所针对的细节问题进行解答。63%:成本与制造分析需要参赛队按照标准化的成本计算方式,对照组委会所发布的标准零件价格表来核算赛车的制造成本,要求不遗漏任何一个微小部件,不丢掉任何一道工序,做到详实精准,并在答辩时按照裁判所给出的“案例分析”场景,回答相关问题。动态项目是大赛的重头戏,也是赛车性能的舞台。直线加速考验了车辆的动力性、轻量化及轮胎型号的选择;8字绕环检测了赛车的转向系统、悬架系统、以及车手的能力;57%:高速避障综合评价了赛车的机动性和操纵性,综合了加速、制动、高速过弯等多种工况,只有通过了高速避障项目才能参加耐久测试;耐久测试是对车辆及整个车队的考验,约10公里的长赛程需两名车手完成,比赛工况复杂,对车辆耐久性、可靠性、车手技术及车队的团队都是一次考验,诸多车队在此项目中失利,以至于无法完赛;64%:效率测试反映了赛车的节油能力,与耐久赛同步进行。大学生方程式大赛所涉及的关乎车辆设计、制造、测试、调教、销售等整个汽车产业链的方方面面,是一次对学生能力的综合比拼。随着比赛的发展,比赛规模的扩大,越老越多非车辆、机械相关专业的学生加入,在使赛事蓬勃发展的同时,61%:也为他们创造了一个巨大的学以致用的平台,为社会各行各业培养了大量优秀的人才。1.2国内、外大学生方程式汽车大赛转向系统研究现状98%:国外对赛车转向系统动力学方面的研究开始较早,1995年,美国人DouglasL.Milliken编写的赛车车辆动力学2着重分析了轮胎在转向系统中的作用。79%:日本作家鸡田幸夫2012年编著汽车设计制造指南3,以日本大学生方程式大赛参赛车辆为例,对赛车的设计制造流程进行了指导,并提出了对车辆性能的诸多检验方法,被日本各车队广为参考,并对中国各大学车队赛车设计有深远影响。84%:国内对于FSAE赛车转向系统的研究则是最近几年随着比赛才兴起,也逐渐的形成了自己的理论及设计体系,例如,北京航空航天大学于2016年编写并发售的大学生方程式赛车设计4就是国内第一本基于中国大学生方程式汽车大赛赛车的整体技术开发及流程的指导性书籍,以中国赛的实际情况出发,对赛车各方面的基础知识进行了讲解与指导。1.3历年中北大学行知车队及车队赛车转向系统发展1.3.12013赛季2013年,中北大学行知车队仍在参加Honda中国节能车竞技大赛,75%:但已有意向参加中国大学生方程式汽车大赛,61%:并整合资源与人员试制了山西省高校第一辆大学生方程式赛车,如图(1.2)。ID:MNIIEJBSFKNUNLPR9/29图1.2行知车队试制样车1.3.22014赛季经过队员一年的构思、设计、加工、组装、调试,梦想“1.0”终赴襄阳梦想赛车场参加2014年中国大学生方程式汽车大赛(图1.3)。并在成本报告中取得了第四名的成绩。作为第一次参赛的队伍,虽然没有完赛,56%:但是在赛场和其他车队的交流过程中,学到了很多先进的,设计、制造、加工经验,59%:为下个赛季的赛车设计提供了指导。图1.3行知车队梦想“1.0”赛车1.3.32015赛季有了上一赛季的设计、制造、参赛经验,梦想“2.0”作为第二代方程式赛车(图1.4),采用重新标定的JH600发动机,双叉臂独立悬架、气动换挡技术,并通过轻量化设计,较往年整体减重68kg,成本报告取得了第五名的成绩。这一赛季的转向系统采用了是成品转向机,虽然进行了改装但还是与设计有很大偏差,而且在装配过程中,装配方式的不合理,使得转向轴不同轴,从而在使用过程中出现了转向过重,转向梯形在使用中出现死点、转向节臂与立柱螺栓连接防松处理不合理导致节臂松脱等影响正常操纵的严重问题。图1.4行知车队梦想“2.0”赛车1.3.42016赛季梦想“3.0”(图1.5)仍采用JH600单缸发动机作为赛车动力系统,车队第一次使用全替代ECU(Haltech)等大赛主流技术,在设计、制造、调试过程中仔细论证、实验,首次在襄阳梦想赛车场完赛,是车队发展历程中重要的转折点。本次赛车第一次使用了自制的转向机,虽与强队还有一定的技术差距,但效果明显,自制转向机的可靠性得到了实战的检验。转向过重、转向机构死点、节臂松脱问题得到了解决,但也暴露了轻量化设计不到位、转向机固定方式不合理、转向空行程过大、双联万向节倾覆、夹具不合理导致焊接变形等问题。图1.5行知车队梦想“3.0”赛车1.4本毕业设计各章内容及意义本毕业设计课题基于中北大学行知车队2017赛季赛车“梦想4.0”,57%:完成对新赛季赛车的转向系统设计,对转向系统各部件进行优化,拉近与国内强队之间的技术及设计理念的差距。具体内容如下:59%:第1章介绍了中国大学生方程式汽车大赛的具体情况,55%:阐述了国内、外赛车转向系统的现状,展示了中北大学行知车队从参赛以来,车队及赛车转向系统的发展,并阐述了本课题背景。58%:第2章介绍了大学生方程式赛车转向系统的构成,对比了赛车转向系统与乘用车、商用车转向系统的差异,79%:并制定了新赛车转向系统的设计目标。第3章确定了本设计所用转向机类型;通过对赛道的分析对确定了转向系统主要性能参数;55%:通过计算得到了齿条行程、梯形臂长度的初选值,并进行了转向系载荷初步校核;讨论了主销定位参数和前轮轮胎定位参数对转向系统的影响,并确定了具体数值。第4章确定转向梯形结构方案;确定转向梯形的布置形式;建立考虑轮胎侧偏角时的内外侧车轮转角关系;引入阿克曼校正系数,并利用MATLAB进行优化获得还有阿克曼校正系数的目标关系;56%:建立杆系结构确定的转角关系;利用三心定理确定断开点;通过MATLAB编程进行梯形参数优化,对梯形相关参数进行确定。58%:第5章使用ADAMS/Car并进行前悬的动力学仿真实验,分析主销及前轮定位参数的变化,判断转向系统各参数是否设置合理。第6章利用CATIA进行转向系统相关部件建模,如方向盘、转向机齿轮齿条、转向机壳体、轮芯立柱等,59%:并利用ANSYS对关键受载荷部件进行力学分析,71%:在保证可靠性的前提下实现轻量化设计。第7章对2016赛季进行总结。第8章对本文进行了全面总结,提出了本设计未来的改进方向。本课题意义:以中北大学行知车队“梦想4.0”为研究对象,在基于往年赛车转向系统的基础上进行改进设计,应用软件进行仿真实验,以保证转向系统设计的合理性与可靠性。61%:并为以后的赛车转向系统设计提供参考,其次使新入队队员尽快能对转向系统设计方法及流程有较为全面的认知。ID:MNIIEJBSFKNUNLPR10/29第1页共67页第2页共67页2大学生方程式赛车转向系统概述84%:转向系统是汽车底盘构造四大系统之一,56%:是汽车底盘构造中不可或缺的一部分。74%:汽车转向系统的功用是保证汽车能够按驾驶员的意志改变或恢复行使方向。57%:5驾驶员对车辆的控制绝大部分是通过转向系统来实现的,55%:车辆的性能表现受到其性能的直接影响。本章着重介绍大学生方程式赛车转向系统的构成和其与乘用车、商用车转向系统的不同,67%:并根据中国大学生方程式汽车大赛规则确定转向系统的设计要求。2.1赛车转向系统的构成转向系统的作用,通俗的说就是使转向轮在驾驶员的控制下偏转一定的角度,从而实现是车辆改变现有的行使方向。59%:如图2.1所示,大学生方程式赛车转向系统从驾驶舱起一般有以下部分组成:方向盘、方向盘快拆器、转向柱、万向节(或其他变向连轴装置)、转向轴、转向机、转向横拉杆、转向梯形臂等,此外还包含转向柱吊装支架架、转向轴固定支架、转向机安装底板等周边固定部件。其中,驾驶员通过转向系统操作机构及方向盘、转向柱、万向节(或其他变向连轴装置)、转向轴将操纵力(旋转运动)传递到转向机,转向机将旋转运动通过内部机械结构转变为直线运动,通过推动或拉动转向横拉杆作用于固定于立柱上的转向节臂,56%:从而使转向轮围绕主销轴线转动。图2.1赛车转向系统结构示意图2.2赛车转向系统与乘、商用车的差异赛车转向系统在功能、机械结构方面和乗、商用车类似。但由于赛车的结构、行使条件、使用工况、规则限制等方面与乗、商用车有较大的区别,两相比较有以下几点不同:(1)转向机布置形式。大学生方程式赛车定位是小型单人单座赛车,转向机需布置在整车中心线上,转向机直线运动需对称输出;根据我国的相关规定,乗、商用车都为左舵车,固转向机布置在整车中心线以左,转向机直线运动的输出也是不对称的。(2)角传动比。74%:大学生方程式汽车大赛赛道弯道多,弯道角度多变,车辆需在较高车速下快速进出弯道以及在出现转向过度和转向不足时快速修正车辆方向,需保证车手在不换手的情况下达到转向轮的最大偏角,这使得赛车的方向盘单侧转角要小于一般乘用车的540,更是远小于商用车,68%:赛车方向盘一般最大单侧转角小于150。同时也使得一般赛车转向系统的角传动比在81以下,小于乘用车的121到201,更小于商用车的161到321。(3)转向助力装置。乗、商用车为了使驾驶员操纵轻便,尤其是为了降低商用车驾驶员的工作强度,通常都加装转向助力装置。但出于对方程式赛车轻量化、内部布置空间、整备质量都在200kg左右以及助力装置设计难度等方面的考虑,通常不安装转向助力装置。(4)转向系统自由行程。方程式赛车所参与的比赛属于竞技竞速项目,58%:对转向的精准度有较高的要求,根据比赛规则,89%:转向系统的自由行程不得超过7(在方向盘上测量)1。乘用车为了使驾驶员在操作时留有容错的余地以及避免在操作时精神的高度紧张,所以自由行程一般在15左右,商用车辆则更大。2.3赛车转向系统的设计目标根据中国大赛规则及以往参赛经验,64%:赛车转向

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