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各档位传动比，与理论车重、阻力等
参数；实际试验方面,根据发动机台架
实验结果MAP图；比赛赛制方面，综
合考虑赛车最高车速、最低稳定车速、
比赛加速时间等因素。最终确定传动
比为3.23。前链轮：13齿，后链轮：
42齿
3）产品选型与制作
a.差速器：选择Drexler摩擦片式限滑
差速器。该差速器质量极轻，仅2.6kg，
并且无需专门制作外壳油封，使设计
简化
b.球笼：为满足轻量化的设计目标，内
外球笼均采用奥拓汽车球笼。通过有
限元分析校核，可以满足比赛要求
c.链条：采用原车配备型号的链条：520
型
d.半轴：赛车半轴采用与独立悬架相配
的含有内外万向节的半轴，优势在于
不需要桥壳，可以有效减轻传动质量，
并提高灵活性。材料选用优质合金钢
4）可维护性
由于链条长度不一定为节距的整
数倍，并且综合考虑链条张紧力因素，
设计通过垫片来调节中心距的方式，
通过增加垫片厚度，结合链条传动结
果，实验获得最合适的中心距
2.制动
采用四轮轮间制动方式，由两个
制动主缸分别向前后制动钳提供制动
力；前后制动钳为RPM辐射四活塞，
提供足够的制动力；H型双回路油路布
置，保证整个刹车系统的可靠性；采
用无级调节平衡杆对前后制动力进行
分配；自行设计浮动式刹车盘，具有
轻量化、散热好的特点。其中，此次
设计的亮点有：
1）主缸后置，占用空间小，利于车辆
轻量化；
2）肾型油壶的设计，充分利用3D打
印技术做出最贴合车身的储油壶；
3）卡钳改造，对进油口的重新设计，
以适应10英寸轮辋；
4）踏板单元使用7075铝合金，采用
轻量化设计，同时充分保证踏板的可
靠性；
5）踏板单元无级移动式，能根据车手
的实际情况快速调节前后距离
3.悬架
1）概述
前后悬架杆系均采用不等长双横
臂结构，并带有横向稳定杆。杆系采
用4130钢管，并根据各横臂受力不同
采用不同外径和壁厚的钢管，实现轻
量化
前悬架通过拉杆将载荷传递到阻
尼弹簧系统，摇臂和避震下置，降低
整车重心，车身流线型设计更流畅；
后悬架为配合发动机舱布置采用推杆
传递载荷
在满足整车布置跟动力输出的最
佳传动比和规则要求的情况下，尽可
能缩短轴距，为1580mm。结合整车布
置以及人体工程的要求，并为了保障
绕障比赛时的通过性，确定前轮距为
1220mm，后轮距为1150mm
前轮为减小阻力采用Hoosier 的
18x6的窄胎，后轮为增大驱动力采用
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Hoosier 的18x7.5的宽胎
避震使用DNM的RCL-8双气室避
震器，反弹、压缩微调，压缩锁定，
行程43mm。合理设计及布置摇臂，充
分利用减震器行程，车轮跳动50.8mm
利用行程为40mm。弹簧采用避震自带
的空气弹簧，刚度可变，使悬架偏频
在悬架载荷变化时保持一定的稳定性
2）设计过程
悬架硬点通过ADAMS/CAR进行仿
真优化，保证赛车轮胎在跳动、转向
过程中，车轮的定位参数向有利于优
化赛车性能的方向变化，变化范围尽
可能小，轮距变化尽可能小，侧倾中
心高度变化合理。杆系总体结构呈现
“前悬前掠，后悬后掠＂形式
悬架模型通过CATIA进行建模及
装配，避免干涉问题
强度校核通过ANSYS进行有限元
分析，以此为基础进行立柱、摇臂等
的减重，并确定杆件、轴承、螺栓、
螺母的尺寸等，保证赛车安全可靠
3）轮芯和立柱
立柱受力复杂，同时为满足轻量
化，我们选择7075—T6铝合金作为制
造材料。根据悬架和转向硬点的位置
和卡钳安装位置设计立柱形状。利用
ANSYS进行静力学和动力学分析，对立
柱进行轻量化处理。最终确定前后立
柱分别为480g和640g，很好的达到的
轻量化的要求，同时保证了立柱的最
大变形不大于0.6 mm，安全系数大于
3，保证了安全要求
轮芯与立柱轴承配合处设计成阶
梯状，便于轴承的定位和轮芯的安装，
同时一定程度上也达到了轻量化的目
的
4.转向
转向系统是人与赛车进行交流的
最直接途径，因此设计一个合理的转
向系统对提高赛车成绩有着重要的意
义
根据经验，赛车转弯半径确定为
4m。通过MATLAB对转向梯形的优化计
算和Adams仿真软件对阿克曼曲线的
优化，确定转向执行机构的最终参数
如下表：
转向器长度 80mm
转向拉杆长度 294mm
转向节臂长度 65mm
阿克曼率 95mm
最小转弯半径 4m
由于结构紧凑，传动效率高，故
选择齿轮齿条转向器，并选择斜齿轮
来传送转向动力
基于轻量化和成本的考虑，转向
器壳体和转向柱采用7075铝合金，齿
轮齿条采用45号钢材料，并进行表面
高频淬火处理，增强它的表面硬度
转向柱和转向拉杆采用空心圆管
制作，在ansys中经过CAE分析确定
合理尺寸，并通过车削加工来保证工
件表面位置精度，且不易变形
整 车 电 控
1.原理设计
据电流走向分层设计“树状”的
整车电路，首层设电源、主控开关，
次层并联各用电支路，驾驶舱开关下
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的末层为供油系、点火系及发动机管
理系统
利用飞思卡尔S12系列单片机资
源多、速度快的特点，方向盘内的显
示及换挡控制单元以
MC9S12XS128MAL单片机为核心设计
控制电路，该单元可接收传感器信号
并在方向盘液晶上数显发动机温度、
车速、档位等，同时换挡拨片可触发
相应程序控制电动换挡机构执行换挡
2.线束布置
对所有电气设备（包括用电器、
接头、端子等）逆向建模，用CATIA V5
R21的电气零件模块（EPD）定义设备
属性，在电气装配模块（EAD）中安装
所有电路设备，后期以线束装配设计
模块（EHA）布设线束。模型完善后，
将整车线束展平并提取参数，车身线
束采用“E型”布线
3.电动换挡
换挡机构由大功率减速电机驱，
换挡连杆机构的推拉杆长度可调，该
机构有如下优点：
1）推拉杆长度连续可调，能连续改变
换挡力矩，使得换挡质量可微调，联
合程序调试可达到更好的效果
2）换挡机构经过不断简化与整合，充
分利用了发动机舱空间，比之于手动
换挡机构有更高的换挡速度
车 身 车 架
1.车架
1）车架的设计理念
结构紧凑；为车手提供合适的乘
坐空间和活动范围；简化杆件数目，
以满足轻量化；综合整车设计，匹配
协调
2）人机工程
在确定车架参数时，多次修改模
型设计以满足驾驶员的乘坐需求。在
基本结构定型后多次搭建PVC模型与
几名车手进行匹配并修改座椅角度等
3）材料使用
20#钢管种类较多，在焊接方面难
度低，所以最终采用20#钢管作为我们
的钢管主体材料
4）结构设计
利用ANSYS强度和刚度分析在受
力不同的地方选用不同的管材与型号
在受力较大杆件适当加厚，而对强度
要求不高的杆件进行一定的减重
5）加工装配
车架的加工主要是焊接平台的精
度保证，我们采用铝型材作为夹具，
能够做到无级移动
2.车身
车身设计应满足外形美观流畅和
空气动力学的要求。并且为保证强度、
减轻重量，提高赛车的性能，车身采
用碳纤维复合材料
1）车身造型设计
我们追求流线型的流畅车身，从
鹰头获取灵感，在车头及前舱吸收其
造型特点并优化，使外形细节得到强
化，凸显出赛车及车队的特色
2）空气动力学分析
运用 CFD 软件进行车身空气动
力学分析，得到车身的空气动力学特
性。最终选择空气动力学较好的方案
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Front view。