中國巴哈大賽賽車底盤設(shè)計(jì)

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I 中國巴哈大賽賽車底盤設(shè)計(jì) 摘要： 此 次畢業(yè)設(shè)計(jì) 需要 熟悉 、 掌握汽車 底盤組成及工作原理， 并 結(jié)合 2017 年 中國汽車工程學(xué)會巴哈大賽 規(guī)則 對賽車底盤進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。 首先要根據(jù)大賽規(guī)則 確定賽車 底盤 的選型原則 。 其次通過討論，確定了巴哈賽車的主要參數(shù)，進(jìn)而完成了后期的計(jì)算，并運(yùn)用 維制圖軟件結(jié)合參數(shù)進(jìn)行 3D 圖的繪制。最后在老師的指導(dǎo)下， 協(xié)同小組成員 制作 一輛 巴哈 賽車。 關(guān)鍵詞： 巴哈大賽；底盤設(shè)計(jì)及優(yōu)化；選型；主要參數(shù)；賽車制作 to be of 017 on of to of to of of of is D is by D of to a 錄 摘要 ........................................................................................................................................... 未定義書簽。 ................................................................................................................................. 未定義書簽。 目錄 ......................................................................................................................................... 未定義書簽。 1 緒論 ......................................................................................................................................... 1 車起源 ....................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 車國內(nèi)外研究狀況 .................................................................................................. 1 車項(xiàng)目意義 .............................................................................................................. 2 2 汽車底盤的基本概念及作用 ................................................................................................ 3 車底盤的組成 ................................................................................................................. 3 動系統(tǒng) ........................................................................................................................... 3 駛系統(tǒng) ........................................................................................................................... 4 向系統(tǒng) ........................................................................................................................... 4 動系統(tǒng) ........................................................................................................................... 5 車底盤的工作原理 .......................................................................................................... 6 3 車底盤設(shè)計(jì) ................................................................................................................ 7 車底盤技術(shù)要求 .............................................................................................................. 7 車底盤設(shè)計(jì)計(jì)劃目標(biāo) ...................................................................................................... 7 車主要參數(shù)確定 .............................................................................................................. 8 4 賽車底盤各系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................................................................................. 9 動系統(tǒng) .............................................................................................................................. 9 動系最小傳動比的確定 ............................................................................................... 9 動系最大傳動比的確定 ............................................................................................. 10 駛系統(tǒng) ............................................................................................................................ 11 輞輪胎 ......................................................................................................................... 11 身車架結(jié)構(gòu) ................................................................................................................. 11 架系統(tǒng) ......................................................................................................................... 13 向系統(tǒng) ............................................................................................................................ 14 動系統(tǒng) ............................................................................................................................ 14 動器的確定 ................................................................................................................. 14 壓回路的確定 ............................................................................................................. 14 動主缸形式的選擇 ..................................................................................................... 15 5 結(jié)論 ....................................................................................................................................... 16 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 17 致謝 .......................................................................................................................................... 18 附錄 A......................................................................................................................................1 1 緒論 中國汽車工程學(xué)會 籌辦巴哈大賽 ,來自高校、高等院校相關(guān)專業(yè)學(xué)生的職業(yè)賽車隊(duì)的越野車的設(shè)計(jì)，在游戲制作和測試。比賽有兩個測試項(xiàng)目，一個為靜態(tài)，一個為動態(tài)，其中還包括許多細(xì)節(jié)，耐力測試。 圖 1 圖標(biāo) 西班牙語越野車的意思，巴哈大賽 最早起源于 1976 年的美國南卡羅來納大學(xué) ，是 賽的前身 。 中國汽車工程學(xué)會在 2015 初將 事引入我國 ， 結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r，對游戲規(guī)則進(jìn)行 了調(diào)整。一項(xiàng)活動被各高校和高職院校發(fā)布熱烈響應(yīng)。中國汽車下競爭第一中國在山東舉行， 2015 年 8 月 29 日，并完滿完畢 。 并聯(lián)合本地競賽的狀況，參賽隊(duì)到達(dá) 33 名，最終報(bào)到報(bào)名的 29 支球隊(duì)。如圖 1示 圖 事情況 由于院校參與，經(jīng)過第 2016 屆，中國汽車工程學(xué)會襄陽大賽在 2016 年 10 月 18 日在中國的 21 個賽車夢中勝利。 國外在選擇參數(shù)的時候，積累了一些經(jīng)驗(yàn)，軸距和輪胎的選取上，變得成熟許多。 2 國內(nèi)的比賽晚了一些，隊(duì)伍來自許多地方，主要是高院校。單在傳動 系統(tǒng)和制動系統(tǒng)上動了很大的腦筋。在車身骨架設(shè)計(jì)上重視穩(wěn)定和安全居多。動態(tài)匹配技術(shù)不足以積累，在車輛的動態(tài)測試中，很多時候不可能完成比賽。大賽發(fā)布后，企業(yè)團(tuán)隊(duì)也加入了，資金投入也較大。 對本課題的討論可以方便日后賽車制作的研究與現(xiàn)實(shí)緊密相連，為我們進(jìn)入相關(guān)領(lǐng)域積累了經(jīng)驗(yàn)。 3 2 汽車底盤 的基本概念 及作用 汽車底盤是整個汽車的“骨架”， 指汽車上 由傳動系、行駛系、轉(zhuǎn)向系和制動系四部分組成的組合 [1]。 它的功能 使汽車動起來，然后司機(jī)想怎么開就怎么開 。 車底盤的組成 圖 車 底盤的 組成 動 系統(tǒng) 4 圖 車傳動系統(tǒng)的組成 駛系統(tǒng) 汽車行駛系統(tǒng)有車輪總成、車架和懸架。 圖 車行駛系統(tǒng)的組成 1 2 3 4 5 6 7向系統(tǒng) 5 圖 車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成 1 2 3 4 5 6 7 8 9 右橫拉桿 ； 10 11 12 13動系統(tǒng) 很多的構(gòu)建組合在一起進(jìn)行汽車的強(qiáng)制制動。 6 圖 車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1415制動系統(tǒng)功能：使汽車在任何情況下能隨時停住，有司機(jī)的意愿停止；下坡車輛的穩(wěn)定性。 車底盤的工作原理 發(fā)動機(jī) 產(chǎn)生的能量 由傳動系統(tǒng) 傳給其他系統(tǒng)， 然后遞給驅(qū)動系統(tǒng)，然后將驅(qū)動力轉(zhuǎn) 化 。 7 3 車底盤 主要技術(shù)要求 參賽車輛必須符合大賽的要求，為了在比賽中獲勝，必須巧妙合理的進(jìn)行設(shè)計(jì)。對賽車要求進(jìn)行評估使設(shè)計(jì)組能把精力集中于賽車重要的部位。 經(jīng)過研究分析，賽車底盤四個部分的要求是非常重要的，它們分 別是高效的底盤，有效的轉(zhuǎn)向，現(xiàn)實(shí)可加工性，有力的制動。在設(shè)計(jì)過程中，每個部分都有不同的必須遵循的指導(dǎo)方針，這對制作出高效的賽車非常重要。另一方面，賽車必須符合比賽規(guī)則。以下是賽車底盤 的 要求 [10]。 00Kg 車底盤設(shè)計(jì)計(jì)劃目標(biāo) 首先，降低整車質(zhì)量 ： 1） 加強(qiáng)車架鋼管 的增加 。 2） 優(yōu)化底盤系統(tǒng)組件。 其次，提高賽車整體性能 ： 1） 傳動系統(tǒng) ： 8 音低； 2)轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ： 排好轉(zhuǎn)向梯形； 高其機(jī)動性； 要是懸掛）檢查運(yùn)動情況。 3)制動系統(tǒng) ： 化制動效率和工作可靠性。 最后，按比賽規(guī)則來設(shè)計(jì) 測驗(yàn) 。 1)設(shè)計(jì)方面 :所有設(shè)計(jì)均要在滿足 2017 年巴哈大賽規(guī)則 ， 并 在過程中不斷比對規(guī)則。 2)技術(shù)檢驗(yàn)： 要檢驗(yàn)好制動系統(tǒng)中的磨損問題。 車 主要 參數(shù)確定 . 軸距 1500距 1300地間隙 35輞 /輪胎 108大轉(zhuǎn)向角 45 度 整備質(zhì)量 180后配重比 1:1 表 9 4 賽車底盤各系統(tǒng)設(shè)計(jì) 動系統(tǒng) 巴哈 比賽在測試 賽 車極限。 賽車 必須能夠穿越崎嶇的地形像崎嶇不平的路或陡峭的山坡。 固 傳動系統(tǒng) 要 滿足 速度上升 ， 預(yù)計(jì)牽引 ，機(jī)動性，和耐力項(xiàng)目。 傳動機(jī)構(gòu)的主要目的是最大速度為每小時 30 英里，最大扭矩為 290 磅，并且易于驅(qū)動機(jī)構(gòu)。 賽車 仍將使用 0 馬力的發(fā)動機(jī)， 并決定使用無級變速器和差速器。無級變速傳動更順暢。差將連接到反向能力的移動繩。 圖 動系統(tǒng) 動系最小傳動比的確定 初選傳動比 a m a ? ）（（ 式 中， r 為驅(qū)動輪的滾動半徑， r ?? ； 3000 得， 0i =（ 與實(shí)際不 一樣 ， 據(jù)以往 經(jīng)驗(yàn)，初 定 0i = 10 動系最大傳動比的確定 根據(jù)汽車行駛方程式 ? ???? 20e m a ???1） 后面的箱子上升的時候，要是跑的不夠快的話，空氣阻力可以忽略，而它的驅(qū)動力是要抵擋滾動阻力。 故 ??? s i n c o m a x g ?? （ 中： G— 汽車承受的力量 ， ， m — 質(zhì)量， g — 加速度， =2332N； 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， 0i— 主減速器傳動比，0i=9； T? — 傳動系效率。 本賽車1故 ? =85%。所以 T? =? × T? =85%× 96%= r — 車輪半徑， r = f — 滾動阻力系數(shù)， ? — 爬坡度。初選 ? = 所以 ? ??01s s ?? = （ ） 根據(jù)驅(qū)動車輪與路面附著條件 ?g ?01φ （ 中，φ為道路附著系數(shù)，在瀝青混凝土干路面，φ =φ =806 0 5 2 ?? ??= （ 實(shí)際情況向結(jié)合，我們選變速器1 11 圖 型制作 駛系統(tǒng) 輞輪胎 輪輞 就是車輪上的鋼圈。 輪胎是 和地面接觸的橡膠制品。 1） 輪胎的作用與影響 輪胎支撐著汽車，司機(jī)能轉(zhuǎn)動方向盤調(diào)整輪胎行駛的角度。 汽車的輪胎和輪子 與 轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性和制動以及駕駛安全和車輛承載能力 都有關(guān)系 。 因此，重要的是選擇輪胎。 2） 輪胎的選用 更換輪胎是任何汽車的好東西，平衡計(jì)分卡也是如此。 所以車隊(duì)?wèi)?yīng)該選擇一個好輪胎。 輪胎初定 為 23號越野胎。 1） 車身 設(shè)計(jì) 巴哈賽車矮，流線型車身，使汽車增加輪胎的表面附著力，降低空氣阻力，提高穩(wěn)定性。 車身由玻璃鋼塑料造的，把前部和駕駛艙走包住了。 身材是經(jīng)過制造泡沫塑料模型玻璃纖維布和涂覆樹脂固化 - 變形外貌處置 - 噴漆制成的。首先，制造泡沫塑料模型。整片泡沫塑料用于成型。完成后，表面用砂紙拋光。用泡沫，就是因?yàn)樗眉庸?，還便宜。 12 在車身外你加上一層玻璃纖維布。要達(dá)到所需 強(qiáng)度，共需要 5 個等級。要是泡沫和樹脂緊緊的貼在一塊，會導(dǎo)致提取泡沫模型不方便 /脫模后，在汽車外殼外貌拋光加工，去除泡沫塑料的附著力，依據(jù)詳細(xì)的裝置地位，在其他部位安裝懸掛點(diǎn)，打開后，蓋子可以安裝在框架上。處理外表殼，喲美好砂紙磨一磨就行。汽車的最后涂層是用身體完成的。 2）車架設(shè)計(jì) 車架在汽車中很重要，他既要承受發(fā)動機(jī)和附件的重量和駕駛員，又要承受轉(zhuǎn)向力、側(cè)向力和慣性力等。它 的強(qiáng)度要大 ， 安排好零件的位置 ， 保證駕駛員的安全 。 我們要參考競賽規(guī)則來制作車架。 總之車架是一個矛盾的統(tǒng)一體，必須綜合考慮 。 : 負(fù)載彎曲 ； 非水平扭動 ； 橫向彎曲 ； 水平菱形扭動 . 為了滿足汽車的總體布局要求；足夠的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)膭偠龋黄嚨馁|(zhì)量盡可能小，即重量輕；保持適當(dāng)?shù)木嚯x從地面，盡可能減少汽車的重心。 脊梁式車架：這種類型的車架質(zhì)量小；強(qiáng)度、剛度、重心低、穩(wěn)定性好；但車架制造精度高，維修困難 ; 圖 梁式車架 13 桁架：由于這種類型的框架由鋼管焊接，框架小，強(qiáng)度和剛度。加工工藝簡單、成本低廉；行駛性能良好。 圖 架式車架 3)賽車車架形式的選擇 相比之下，支撐框架外側(cè)具有骨干優(yōu)勢，由于其組合由鋼管焊接在一起，因此質(zhì)量更小，更符合輕量化要求，同時成本較低。 此外，在制造過程中不需要特殊的加工技術(shù)和加工設(shè)備，因此加工技術(shù)更簡單，因此選擇桁架。 其目的是為汽車的所有其他部件提供基礎(chǔ)，并保護(hù)駕駛艙免受前，后輪的設(shè)計(jì)。 4)車架設(shè)計(jì)要求 要多設(shè)置懸架的連接點(diǎn)，這樣強(qiáng)度就加強(qiáng)了。 同時，滾筒和后滾筒之間的外殼完全被駕駛員的位置覆蓋，并且緩沖器有間隙。 還要防護(hù)賽車的側(cè)面。 車架還要給各個零件留下位置，要不他們就沒地方放了。 同時，框架的設(shè)計(jì)必須符合框架上的規(guī)則和限制。 架系統(tǒng) 懸架總成很重要，它能把車輪上產(chǎn)生的作用力造成扭矩傳到車架上，汽車就能安安穩(wěn)穩(wěn)的跑了。 懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 要按照 規(guī)定，在包姚汽車設(shè)計(jì)大賽的具體參數(shù)，各種汽車懸架的參考數(shù)據(jù)，分析優(yōu)勢和各類懸掛的優(yōu)缺點(diǎn)， 選了長度不一樣的雙橫臂式獨(dú)立懸架。 14 將這種體系中的彈性元件放置在體系中的形式，這樣可以在高速度下降低風(fēng)阻，避免橫向力對懸架彈簧的影響，由于車輛振動引起的側(cè)向力減小 ，并降低懸架 運(yùn)動部件的質(zhì)量和慣性矩。 為了隱藏彈簧和阻尼元件，使用推桿和搖桿的組合來實(shí)現(xiàn)相同的效果。 圖 架式車架 向系統(tǒng) 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 與汽車的性能有很大關(guān)系 ， 它能改變行駛方向，騎車跑的時候，能保證方向盤的角度。 由于轉(zhuǎn)向節(jié)臂，拉桿和機(jī)架的間隙小，必須連接如果后轉(zhuǎn)向梯形將導(dǎo)致結(jié)果是車輛進(jìn)入彎道， 方向盤在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)里是很重要的，它能調(diào)節(jié)輪胎的轉(zhuǎn)向角度 。 轉(zhuǎn)向障礙是駕駛員穩(wěn)定可控的條件。 所以原型選擇了梯形放置。 動系統(tǒng) 簡直 所有的汽車制動機(jī)械摩擦，也就是說，使用 旋轉(zhuǎn)部件和固定部件之間的摩擦兩個工作面產(chǎn)生扭矩，以減緩或停止汽車。摩擦制動器分為鼓輪和平板。 盤式制動器分為夾緊式和整體型兩種。 有三種類型的鑷子：固定夾具，滑動夾具和擺動鉗。 盤式制動器 能 構(gòu)成多回路制動驅(qū)動系統(tǒng)，車輛在任何速度下均勻平穩(wěn)制動。 所以選它。 壓回路 的 確定 雙回路系統(tǒng)有 X， 15 圖 壓回路系統(tǒng)的形式 管道布局簡單，但采用傳統(tǒng)的盤式制動輪缸，成本較低，應(yīng)用最廣泛的是各種車型，特別是商用車為這種形式，如果后剎車電路出現(xiàn)故障，則一 旦前轉(zhuǎn)鎖 這是容易損失的制動能力。 X 型的 構(gòu)造 也很簡單，而制動力 調(diào)配 系數(shù)和同步附著系數(shù) 堅(jiān)定 。 車輪的制動能作用到車身的每一側(cè)，這樣產(chǎn)生的制動力就對稱不了，從而汽車的穩(wěn)定性就不足了。 車用 回路系統(tǒng)。 動主缸形式的選擇 圖 動主缸 到今天，制動主缸可以采納兩個，就是雙缸和單缸，還要所有的液壓回路都有儲罐， 但不排除使用制動主缸和復(fù)制腔的可能性。 16 5 結(jié)論 通過一個學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步強(qiáng)化了我的實(shí)踐能力，加深了我對我們所學(xué)過的專業(yè)知識的了解也拓寬了知識面。通過對汽 車底盤、汽車設(shè)計(jì)、車輛動力學(xué)、等課程及汽車底盤的相關(guān)課程的學(xué)習(xí)，我對自己的專業(yè)更加了解，更大的培養(yǎng)了我的興趣。 巴哈 大賽在國內(nèi)已經(jīng)舉辦過 2 屆，所以我們充分利用現(xiàn)有的資源，不斷改進(jìn)自己的方案。 使 用 件， 進(jìn)行 分析和仿真設(shè)計(jì)，節(jié)省成本。 網(wǎng)絡(luò)上提供了大量有價值的資源，譬如谷歌專利搜索，可以免費(fèi)搜索下載國外 700多萬過期專利的全文下載，超星網(wǎng)上圖書館可以下載各種電子版書籍，很多文獻(xiàn)檢索網(wǎng)站可以檢索國內(nèi)外優(yōu)秀的論文，這些對設(shè)計(jì)提供了很大的便利。 畢業(yè)設(shè)計(jì)為我們走入高一級的學(xué)習(xí)環(huán)境起到了一個很好的過渡 作用。在我們離開學(xué)校之前給我們上了很好的一課，不管我們以后去哪里，也不管以后我們做什么，在做設(shè)計(jì)的時候養(yǎng)成的團(tuán)隊(duì)配合精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃伎挤绞綄绊懳覀兊囊簧? 17 參 考 文 獻(xiàn) [1]陳家瑞 . 汽車構(gòu)造：下冊 [M]. 5 版 . 北京：人民交通出版社， 2006： 244 [2]王望予．汽車設(shè)計(jì) (第 3 版 )．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2003， 187[3]余志生 第 3版） [M]2000. [4]高 衛(wèi)民 J]1997， (4):4455]劉堅(jiān)雄 前輪定位參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 廣州 6]胡寧 M]海交通大學(xué)出版社， 2003. [7]李栓成 軍事交通學(xué)院學(xué)報(bào)， 2010,8]上海汽車文化節(jié)主委會 007[M]海交通大學(xué)出版社， 2007 [9]何獻(xiàn)忠，李萍 2版） [M]京理工大學(xué)出版社， 1995 . [10]中國大學(xué)生 巴哈 大賽規(guī)則（ [11]張偉社，楊小安 J]2006， 3： 17[12]楊宗孟，汽車鋼板彈簧的設(shè)計(jì)與計(jì)算 [J]2008， 5： 24[13] “ of a 0012001. [14] L., C., ., 0052005 [15] “ 2014 2014 [16]徐安石 盤工程 [M] 華大學(xué)出版社， 2008. [17]常明 M]防工業(yè)出版社， 2005 [18]臧杰，閻巖 冊 [M]械工業(yè)出版社， 2005. 18 致 謝 四年的大學(xué)就要結(jié)束了，在大四的結(jié)尾，我們經(jīng)歷了緊張的畢業(yè)設(shè)計(jì)，從毫無思路到茅塞頓開，真的是不知道經(jīng)歷了多少痛苦，但是我感覺挺值得的，因?yàn)槲以谶@次設(shè)計(jì)中花費(fèi)了很大的精力。 回首過去的四年，我感覺很平淡，但同時也是美好的，交了很多朋友，認(rèn)識了許多可敬的老師，他們教會 了我很多東西，我也從中學(xué)了很多對以后有用的經(jīng)驗(yàn)，我也相信，這些經(jīng)驗(yàn)是我最寶貴的東西，它可以陪我走的更長，更遠(yuǎn)。 我要感謝我的指導(dǎo)老師，尉老師，還有三勘院的劉師傅，在賽車的制作上，論文的結(jié)構(gòu)上，如何開題，如何找資料，給了我跟大的幫助，尤其是魏老師，找了許多的文獻(xiàn)資料給我們，我非常感謝他。 然后我要謝謝我的小組伙伴，在設(shè)計(jì)的時候，我有很多的問題，他們都會耐心的給我提意見，讓我的論文書寫更順暢，更加完善，真的謝謝他們的幫助。 19 附錄 A 賽車不同道路測試