中国巴哈大赛赛车底盘设计

1、中国巴哈大赛赛车底盘设计摘要：此次毕业设计需要熟悉、掌握汽车底盘组成及工作原理，并结合2017年中国汽车工程学会巴哈大赛规则对赛车底盘进行设计和优化。首先要根据大赛规则确定赛车底盘的选型原则。其次通过讨论，确定了巴哈赛车的主要参数，进而完成了后期的计算，并运用caita三维制图软件结合参数进行3D图的绘制。最后在老师的指导下，协同小组成员制作一辆巴哈赛车。关键词：巴哈大赛；底盘设计及优化；选型；主要参数；赛车制作ChassisdesignofBajaSAEChinaracingcarAbstract：Thegraduationdesignneedstobefamiliarwith,master

2、thecompositionofthecarchassisandworkingprinciple,combinedwiththe2017ChinaAutomotiveEngineeringSocietyBachcompetitionrulesonthechassisdesignandoptimization.Firstofall,accordingtotherulesoftheracetodeterminetheprincipleofselectionofthechassischassis.Secondly,throughthediscussion,themainparametersofthe

3、BahaRaceraredetermined,andthelatercalculationiscompleted.The3Dgraphdrawingiscarriedoutbyusingcaita3Ddrawingsoftware.Finally,undertheguidanceoftheteacher,thecollaborationteammemberstoproduceaBahacar.Keywords：Bajacontest;Chassisdesignandoptimization;Selectio；nMainparameter;Racingproduction摘要错误！未定义书签。A

4、bstract错误！未定义书签。目录错.误！未定义书签。1 绪论11.1 Baja赛车起源错误！未定义书签。1.2 Baja赛车国内外研究状况11.3 Baja赛车项目意义22 汽车底盘的基本概念及作用32.1 汽车底盘的组成32.1.1 传动系统32.1.2 行驶系统42.1.3 转向系统42.1.4 制动系统52.2 汽车底盘的工作原理63 Baja赛车底盘设计73.1 赛车底盘技术要求73.2 赛车底盘设计计划目标73.3 赛车主要参数确定84 赛车底盘各系统设计94.1 传动系统94.1.1 传动系最小传动比的确定94.1.2 传动系最大传动比的确定104.2 行驶系统114.2.1

5、轮辋轮胎114.2.2 车身车架结构114.2.3 悬架系统134.3 转向系统144.4 制动系统144.4.1 制动器的确定144.4.2 液压回路的确定144.4.3 制动主缸形式的选择155 结论16参考文献17致谢18附录A191绪论中国汽车工程学会筹办巴哈大赛，来自高校、高等院校相关专业学生的职业赛车队的越野车的设计，在游戏制作和测试。比赛有两个测试项目，一个为静态，一个为动态，其中还包括许多细节，耐力测试。BajaSAEChina中国汽车工程学会巴哈大赛图i图标1.1 Baja赛车起源Baja是西班牙语越野车的意思，巴哈大赛最早起源于1976年的美国南卡罗来纳大学，是FASE大赛

6、的前身。中国汽车工程学会在2015初将BSC赛事引入我国，结合当地情况，对游戏规则进行了调整。一项活动被各高校和高职院校发布热烈响应。中国汽车下竞争第一中国在山东举行，2015年8月29日，并完满完毕。并联合本地竞赛的状况，参赛队到达33名,最终报到报名的29支球队。如图1-1所示图1.1赛事情况由于院校参与，经过第2016届，中国汽车工程学会襄阳大赛在2016年10月18日在中国的21个赛车梦中胜利。1.2 Baja赛车国内外研究状况国外在选择参数的时候，积累了一些经验，轴距和轮胎的选取上，变得成熟许多。国内的比赛晚了一些，队伍来自许多地方，主要是高院校。单在传动系统和制动系统上动了很大的脑

7、筋。在车身骨架设计上重视稳定和安全居多。动态匹配技术不足以积累，在车辆的动态测试中，很多时候不可能完成比赛。大赛发布后，企业团队也加入了，资金投入也较大。1.3 Baja赛车项目意义对本课题的讨论可以方便日后赛车制作的研究与现实紧密相连，为我们进入相关领域积累了经验。2汽车底盘的基本概念及作用汽布底盘是整个汽布的“骨架”，指汽布上由传动系、部分组成的组合1。它的功能使汽布动起来，然后司机想怎2.1汽车底盘的组成行驶系、转向系和制动系四么开就怎么开。图2.1汽车底盘的组成42.1.1传动系统图2.2汽车传动系统的组成2.1.2 行驶系统汽车行驶系统有车轮总成、车架和悬架。图2.3汽车行驶系统的组

8、成1-车架；2-后悬架；3-驱动桥；4-后轮；5-前轮；6-从动桥；7-前悬架2.1.3 转向系统图2.4汽车转向系统的组成1-转向盘；2-转向柱管；3-上转向轴；4-柔性万向节；5-左转向节；6-左转向节臂；7-左横拉杆；8-托架；9右横拉杆；10-转向减震器；11-支架；12-转向器；13-下转向轴2.1.4 制动系统很多的构建组合在一起进行汽车的强制制动。图2.5汽车转向系统的组成1-前制动盘；2-前制动钳总成；3-右前制动油管；4-制动主缸；5-组合阀；6-制动报警灯开关；7-左前制动油管；8-制动真空助力器;9-制动踏板；10-制动报警灯；11-驻车制动操纵杆；12-平衡架；13-后

9、制动油管；14-驻车制动拉线；15-后制动总成制动系统功能：使汽车在任何情况下能随时停住，有司机的意愿停止；下坡车辆的稳定性。2.2汽车底盘的工作原理发动机产生的能量由传动系统传给其他系统，然后递给驱动系统，然后将驱动力转化。3Baja赛车底盘设计3.1 赛车底盘主要技术要求参赛车辆必须符合大赛的要求，为了在比赛中获胜，必须巧妙合理的进行设计。对赛车要求进行评估使设计组能把精力集中于赛车重要的部位。经过研究分析，赛车底盘四个部分的要求是非常重要的，它们分别是高效的底盘，有效的转向，现实可加工性，有力的制动。在设计过程中，每个部分都有不同的必须遵循的指导方针，这对制作出高效的赛车非常重要。另一方

10、面，赛车必须符合比赛规则。以下是赛车底盘的要求10。a.有效的底盘设计b.四个车轮不能在一条直线上c.易于加工d.结构简单e.低成本f.可视范围g.有效转向h.载重量超过100Kgi.5秒逃生j.必须有防火板k.有安全带1.1 易取材1.2 赛车底盘设计计划目标首先，降低整车质量：1）加强车架钢管的增加。2）优化底盘系统组件。其次，提高赛车整体性能：1）传动系统：a.选择适当的主减速比；b.留出足够的空间以满足传递的要求;c.为了提高传动系统在不同载荷和速度下的传动效率；d.保证传动平稳，噪音低；2）转向系统：a.选择好转向方式，安排好转向梯形；b.在不进行各种增压机构的前提下，提高其机动性；

11、c.检查运动（主要是悬挂）检查运动情况。3）制动系统：a.进一步优化制动效率和工作可靠性。b.优化制动部件。最后，按比赛规则来设计测验。1）设计方面:所有设计均要在满足2017年巴哈大赛规则，并在过程中不断比对规则2）技术检验：要检验好制动系统中的磨损问题。1.3 赛车主要参数确定表3.1参数表轴距1500mm轮距1300mm离地间隙35mm轮车用/轮胎10in/18in最大转向角45度整备质里180kg前后配重比1:14赛车底盘各系统设计4.1 传动系统巴哈比赛在测试赛车极限。赛车必须能够穿越崎岖的地形像崎岖不平的路或陡峭的山坡。固传动系统要满足速度上升，预计牵引，机动性，和耐力项目。传动机

12、构的主要目的是最大速度为每小时30英里，最大扭矩为290磅，并且易于驱动机构。赛车仍将使用theBriggsandStratton104力的发动机，并决定使用无级变速器和差速器。无级变速传动更顺畅。差将连接到反向能力的移动纯。图4.1传动系统4.1.1 传动系最小传动比的确定初选传动比ic=(0.3770.472)p(4.1)Uamaxigh式中，r.为驱动轮的滚动半径，r,之R=260.5mm；igh为变速器最高档传动比，igh=1.0;np为发动机最大功率对应转速，np=13000rpm；得，心(8.5110.66),与实际不一样，据以往经验，初定i0=2.64.1.2 传动系最大传动比的

13、确定根据汽车行驶方程式TemaxigioTCDAg=Gf-221.152duuaGicm出(4.2)即Ft=FfFwFFj1)后面的箱子上升的时候，要是跑的不够快的话，空气阻力可以忽略，而它的驱动力是要抵挡滚动阻力。故magx0T_GfcosGsinr(4.3)式中：G一汽车承受的力量，G=mg,m质量，g加速度，G=mg=2332N;Temax一发动机最大转矩，Temax=65.954Nm；i0一主减速器传动比，i0=9;%一传动系效率。本赛车ig1初选9.0,故”=85%。所以'="X"T=85%X96%=81.6%;r一车轮半径，r=0.2605m；f一滚动阻

14、力系数，口一爬坡度。初选«=16.7°o所以ig1Grfc0s二sn=0.38723(4.4)2)根据驱动车轮与路面附着条件Tem1-0T_-WFz2.jr(4.5)式中，小为道路附着系数，在沥青混凝土干路面，小=0.70.8,取小=0.8,)23520.26050.8ig1<=1.01g65.9549.081.6%(4.6)与实际情况向结合，我们选变速器ig1=3.5。图4.2模型制作4.2 行驶系统4.2.1 轮物轮胎轮物就是车轮上的钢圈。轮胎是和地面接触的橡胶制品。1）轮胎的作用与影响轮胎支撑着汽车，司机能转动方向盘调整轮胎行驶的角度。汽车的轮胎和轮子与转向稳定

15、性和制动以及驾驶安全和车辆承载能力都有关系因此，重要的是选择轮胎。2）轮胎的选用更换轮胎是任何汽车的好东西，平衡计分卡也是如此。所以车队应该选择一个好轮胎。轮胎初定为Mudlite牌23x8-10ITP型号越野胎。4.2.2 车身车架结构1）车身设计巴哈赛车矮，流线型车身，使汽车增加轮胎的表面附着力，降低空气阻力，提高稳定性。车身由玻璃钢塑料造的，把前部和驾驶舱走包住了。身材是经过制造泡沫塑料模型玻璃纤维布和涂覆树脂固化-变形外貌处置-喷漆制成的。首先，制造泡沫塑料模型。整片泡沫塑料用于成型。完成后，表面用砂纸抛光。用泡沫，就是因为他好加工，还便宜。在车身外你加上一层玻璃纤维布。要达到所需强度

16、，共需要5个等级。要是泡沫和树脂紧紧的贴在一块，会导致提取泡沫模型不方便/脱模后，在汽车外壳外貌抛光加工，去除泡沫塑料的附着力，依据详细的装置地位，在其他部位安装悬挂点，打开后，盖子可以安装在框架上。处理外表壳，哟美好砂纸磨一磨就行。汽车的最后涂层是用身体完成的。2）车架设计车架在汽车中很重要，他既要承受发动机和附件的重量和驾驶员，又要承受转向力、侧向力和惯性力等。它的强度要大，安排好零件的位置，保证驾驶员的安全。我们要参考竞赛规则来制作车架。总之车架是一个矛盾的统一体，必须综合考a.车架承受力有：负载弯曲；非水平扭动；横向弯曲；水平菱形扭动.b.车架要求：为了满足汽车的总体布局要求；足够的强

17、度和适当的刚度；汽车的质量尽可能小，即重量轻；保持适当的距离从地面，尽可能减少汽车的重心。c.车架的类型：脊梁式车架：这种类型的车架质量小；强度、刚度、重心低、稳定性好；但车架制造精度高，维修困难；图4.3脊梁式车架桁架：由于这种类型的框架由钢管焊接，框架小，强度和刚度。加工工艺简单、成本低廉；行驶性能良好。图4.4桁架式车架3）赛车车架形式的选择相比之下，支撑框架外侧具有骨干优势，由于其组合由钢管焊接在一起，因此质量更小，更符合轻量化要求，同时成本较低。止匕外，在制造过程中不需要特殊的加工技术和加工设备，因此加工技术更简单，因此选择桁架。其目的是为汽车的所有其他部件提供基础，并保护驾驶舱免受

18、前，后轮的设计。4）车架设计要求要多设置悬架的连接点，这样强度就加强了。同时，滚筒和后滚筒之间的外壳完全被驾驶员的位置覆盖，并且缓冲器有间隙。还要防护赛车的侧面。车架还要给各个零件留下位置，要不他们就没地方放了。同时，框架的设计必须符合框架上的规则和限制。4.2.3 悬架系统悬架总成很重要，它能把车轮上产生的作用力造成扭矩传到车架上，汽车就能安安稳稳的跑了。悬架系统的设计要按照规定，在包姚汽车设计大赛的具体参数，各种汽车悬架的参考数据，分析优势和各类悬挂的优缺点，选了长度不一样的双横臂式独立悬架。将这种体系中的弹性元件放置在体系中的形式，这样可以在高速度下降低风阻，避免横向力对悬架弹簧的影响，

19、由于车辆振动引起的侧向力减小，并降低悬架运动部件的质量和惯性矩。为了隐藏弹簧和阻尼元件，使用推杆和摇杆的组合来实现相同的效果。图4.5桁架式车架4.3 转向系统汽车转向系统与汽车的性能有很大关系，它能改变行驶方向，骑车跑的时候，能保证方向盘的角度。由于转向节臂，拉杆和机架的间隙小，必须连接如果后转向梯形将导致结果是车辆进入弯道，方向盘在转向系统里是很重要的，它能调节轮胎的转向角度。转向障碍是驾驶员稳定可控的条件。所以原型选择了梯形放置。4.4 制动系统4.4.1 制动器的确定简直所有的汽车制动机械摩擦，也就是说，使用旋转部件和固定部件之间的摩擦两个工作面产生扭矩，以减缓或停止汽车。摩擦制动器分

20、为鼓轮和平板。盘式制动器分为夹紧式和整体型两种。有三种类型的银子：固定夹具，滑动夹具和摆动钳。盘式制动器能构成多回路制动驱动系统，车辆在任何速度下均匀平稳制动。所以选它。4.4.2 液压回路的确定双回路系统有II,X,HI,LL和HH。1出07图4.6液压回路系统的形式II型管道布局简单,但采用传统的盘式制动轮缸，成本较低，应用最广泛的是各种车型，特别是商用车为这种形式，如果后刹车电路出现故障，则一旦前转锁这是容易损失的制动能力。X型的构造也很简单，而制动力调配系数和同步附着系数坚定。车轮的制动能作用到车身的每一侧，这样产生的制动力就对称不了，从而汽车的稳定性就不足了。车用II型回路系统。图4

21、.7制动主缸4.4.3 制动主缸形式的选择到今天，制动主缸可以采纳两个，就是双缸和单缸，还要所有的液压回路都有储罐，但不排除使用制动主缸和复制腔的可能性。5结论通过一个学期的毕业设计，进一步强化了我的实践能力，加深了我对我们所学过的专业知识的了解也拓宽了知识面。通过对汽车底盘、汽车设计、车辆动力学、等课程及汽车底盘的相关课程的学习，我对自己的专业更加了解，更大的培养了我的兴趣。巴哈大赛在国内已经举办过2届，所以我们充分利用现有的资源，不断改进自己的方案。使用Catia软件，进行分析和仿真设计，节省成本。网络上提供了大量有价值的资源，譬如谷歌专利搜索，可以免费搜索下载国外700多万过期专利的全文

22、下载，超星网上图书馆可以下载各种电子版书籍，很多文献检索网站可以检索国内外优秀的论文，这些对设计提供了很大的便利。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配合精神和严谨的思考方式将会影响我们的一生。参考文献1陈家瑞.汽车构造：下册M.5版.北京：人民交通出版社，2006：244-247.2王望予汽车设计（第3版）北京：机械工业出版社，2003，187-1923余志生.汽车理论（第3版）M.机械工业出版社，2000.4高卫民.四杆式双横臂悬架的运动分析J.同济大学学报，1

23、997,（4）:445-4495 刘坚雄.赛车的前轮定位参数的优化设计.华南理工大学.广州.5106406 胡宁.现代汽车底盘构造M.上海：上海交通大学出版社，2003.7 李栓成.双横臂扭杆悬架受力分析及刚度计算.军事交通学院学报，2010,No.18 上海汽车文化节主委会.汽车文化2007M.上海：上海交通大学出版社，20079何献忠，李萍.优化设计及应用（第2版）M.北京：北京理工大学出版社，1995.10中国大学生巴哈大赛规则（2017.公示版）.中国汽车工程学会11张伟社，杨小安.圆柱螺旋弹簧的简化设计J.机械设计，2006,3:17-21.12杨宗孟，汽车钢板弹簧的设计与计算J.汽车技术，2008，