中国巴哈大赛赛车总体设计开题报告

文 献 综 述1.1 BSC 赛事背景及意义Baja 是西班牙文，意思是越野。早在大学生参与 Baja 之前，这项赛事在美洲大陆已经非常流行，而且通常是一次比赛跑 1000 英里（约 1600 公里）。美国 SAE 看到这个项目可以用于学习机械工程学生的教育活动，于是在 1976 年，首次在南加州举办了一次 MINI Baja 比赛，赛车和动力比 Baja 车要小很多，造价 5 万元人民币左右，发动机还是统一提供的。当时报名车队仅有 10 支，参与学生 90 人。不过，这项运动很快在全美学汽车的院校中普及，目前，美国 SAE 每年分别要在东部、中部和西部举办三站比赛，每站参赛车队是满额 100 支，参赛车队来自全球。 就在去年 8 月，Baja 大赛来到了中国。这项比赛由中国汽车工程学会发起，山东潍坊滨海经济技术开发区联合主办，山东荣和国际赛车场与汽车之友杂志社联合承办，赛事全称为“2015 中国汽车工程学会巴哈大赛”（Baja SAE China，简称BSC）。首届比赛共有 33 支车队报名，其中不乏哈尔滨工业大学（威海）、厦门理工大学这样具有大学生方程式比赛经验的车队参加。巴哈大赛是集技术性、趣味性于一身的赛事，是大学生方程式汽车大赛的前身，适合职业院校和大学低年级学生参与。比赛要求国内各院校参赛学生团队在规定时间内，使用同一型号发动机，依据规则设计制造一辆单座、发动机中置、后驱的小型越野车。学生们通过比赛，可以进一步掌握汽车结构设计、制造、装配、调校维护、市场营销等多方面的专业知识技能，提高团队合作能力。 巴哈赛车构造看似简单，但是赛事具有极为严苛的静态车检环节。车检要求赛车宽度不得超过 162 厘米，防滚架的构造必须严格按照赛事要求设计，否则一律淘汰。此外，钢管焊接工艺也有严格要求，焊缝以及套筒的长度都必须按照规定设计。驾驶舱与发动机和油箱之间需要安装防火墙，该防火墙必须覆盖防滚架下部和上部横梁区域。严苛的静态车检其目的就是为在动态比赛中最大程度保障参赛人员的安全。虽然很多开 题 报 告车辆在车检中暴露出了一些问题，但是车队经过对赛车精心地改造，在动态比赛前夕，大部分参赛车辆通过了车辆检测，只有极少数车辆被淘汰。1.2 BSC 赛事规则各参赛车队：为了更有效的做好巴哈大赛组织管理工作，在紧跟国际 Baja SAE 潮流的同时融入本土特色，巴哈大赛规则委员会结合 2016 巴哈大赛出现的问题修订了大赛规程，现正式发布。本规则共分五部分。A 部分介绍了管理规定，内容包括大赛概况、政策、参赛资格和注册；B 部分介绍了技术要求，内容涉及赛车的设计和制造的要求以及限制；C 部分介绍了静态赛事规则，内容涉及赛车的技术检查、赛车设计、成本与制造分析项目以及商业营销简介等；D 部分介绍了动态赛事规则，包括直线加速测试、爬坡或者牵引测试、专项测试、耐力赛测试及竞赛流程和规则等。此版本规则由中国汽车工程学会发布和版权拥有，只限于 2017 年巴哈赛事定义的活动范围内使用，规则的解释和修改权由巴哈大赛规则委员会负责。大赛规则将根据赛事活动的开展，不断完善。请各参赛队真阅读本大赛规则，并确认完全理解、同意遵守本活动规则。中国汽车工程学会巴哈大赛组委会二一七年二月六日1.3 BSC 赛车制造标准要求赛事对赛车各系统的材料，结构等都做出了详细的规定。但是除了对赛车的安全性有大量详细的要求以外，比赛规则整体上比较开放。目的就是为了在充分 保证参赛人员人身安全的前提下，尽可能的为参赛学生营造一个自由的比赛环境， 来鼓励学生发挥想象力和创造力，使更多的原创设计和多种形式的赛车出现在赛场上。根据每年比赛所遇到的问题和其他各方面因素的变化和发展，BSC 赛事规则委员会每年都会对比赛规则进行修订，使比赛规则更加合理系统。比赛规则主要分为两部分，赛车技术要求和比赛条例。赛车技术要求的总结和归纳如下：1赛车的车轮不能在一条直线上2使用百力通 M20发动机3发动机不得对进气以及排气管进行去材料的调整4不得该表或者修改凸轮轴、曲轴、连杆和飞轮5制动灯应通过液压开关激活，每台赛车至少有两个液压开关6制动系统必须能够制动全部四个轮7赛车必须配有两个易于操作的切断开关，以便关闭发动机1.4BSC 赛车分值表巴哈大赛（BSC）分值表赛车设计项目 150爬坡或牵引 75操控性赛事 75耐力赛事 400总分 700参考文献：1张文春汽车理论机械工业出版社，2007.11，22-42王望予汽车设计（第四版）机械工业出版社，2009.1，1-503余志生汽车理论第五版北京：机械工业出版社M,2009-034张宏庆孟岩,陈刚等.中国汽车工程学会巴哈大赛规则M，20175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，2010,6尹伟奇BSC 赛车悬架设计清华大学汽车工程系清华大学物理系7郑中明基于 ADAMS/CAR 的双横臂独立前悬架建模与仿真.2009.8王霄锋汽车底盘设计M北京：清华大学出版社2010-04-019李俊玲汽车工程专业英语机械工程出版社.2005.910赵治基于 ADAMS 的双横臂独立悬架机构的运动学仿真研究辽宁工业大学学报,200911贺 绍 华 赛 车 轻 量 化 系 统 方 法 与 车 架 优 化 广 东 ： 广 东 工 业 大 学 ， 2013. 12赵 岩 节 能 竞 技 车 的 研 发 与 技 术 研 究 陕 西 ： 长 安 大 学 ， 2009. 13本 田 技 研 工 业 （ 中 国 ） 2015届 Honda 中 国 节 能 竞 技 大 赛 规 则 （ 燃 油 组 ） M.上 海 ： 本 田 技 研 工 业 （ 中 国 ） ， 2013： 3-114 Thomas D.Gillespie（美）车辆动力学基础北京：清华大学出版社M，2006-12 15The Steering Bible “Steering System Designs, Suspension System Designs,” http:/www.carbibles.com/steering_bible.html, 2013 16 Milliken, W.F. and Milliken, D.L Chassis Design Principles and Analysis, Society of Automotive Engineers, Warrendale, PA, 2002.17 SAE International “SAE Collegiate Design Series: 2014 Baja SAE Series Rules,” 2014开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1.研究解决的问题本设计完成一辆单座、发动机后置、后驱的小型越野车。本课题要求根据 2017 年中国汽车工程学会巴哈大赛规则和赛车制造标准要求，对赛车进行总体设计及优化并协同制作巴哈赛车。总体设计目标是制造一辆安全可靠、各方面性能均衡、有良好驾驶特性、调整方便并且足够快的赛车。可靠性可以确保测试阶段的顺利进行，同时可以保证完成在竞赛中的所有比赛项目。可调整的特性可以让赛车适应不同的驾驶环境和驾驶员。一辆平衡和驾驶特性良好的赛车会让车手更有信心，这能有效提高所有动态项目中最快圈数，这对经验不足的新手特别重要。赛车能够让车手在任何行驶的状态下有清晰的路感，这可以使驾驶变得容易高效。2.预期目标对各个汽车参数进行计算和整理。用 catia 三维软件设计并绘制各零部件，并将其装配成整车三维图。根据三维图加工各个零部件，最后制作一辆符合规则的巴哈赛车。3.研究方案为了更好的了解所作题目，查阅已有文献资料是十分重要的，由于 BSC 的资料很少的。因此，在设计过程中，广泛的搜集资料，并借鉴了往届 BSC 的一些数据资料对我的设计工作起了很大的帮助。在这些文献综述中，详细的介绍了赛车的一般设计思路，如外形的设计，具体结构等等，都对我即将所作的设计提供了很大的帮助，此外，为了更好的设计赛车的结构，在轴、齿轮等重要元件的设计过程中保证其结构的准确性，又对机械设计等专业课本进行了系统的复习，但还是有很多关键技术是专利项目，不会公布在资料之中的。所以，我参考用的资料并不能解决我在设计过程中所遇到的所有难点，有许多的问题是根据我自己的想法来做的。因为我的这些想法并不成熟，没有太多的实践性，所以，在解决一些棘手问题时并不能够很好的解决。在今后的设计中，还需要通过实践，对其一步一步的进行改进。一辆巴哈赛车的基本构成包括：车架，悬架，轮毂立柱，刹车系统，转向系统，座椅、安全带等安全装备，发动机（统一提供），传动系统赛车底盘设计完全是围绕大赛组委会体出的参赛标准，并受赛车车身车架结构、悬架系统、以及制动系统等相关结构制约下而设计。除此以外加工能力、生产成本也是必须要考虑的必要因素。本文主要研究以下几方面的问题：（一）赛车的车身车架结构设计车架是赛车的重要零部件，车架需要承载发动机以及附属件和驾驶员的重量，还需要承载转向力、侧移力和惯性力等。因此它需要足够的强度，并完善发动机、传动系、驱动系和转向系各系统的布局，确保在各种工况下赛车驾驶员的安全。为了实现以上目标，赛车车架应根据大赛赛车结构规则、汽车人机工程学和赛车总布置的要求进行设计。对赛车车架尺寸要求如下：全高 1.8m；轴距 1.0m；全长 3.5m；轮距d0.5m；全宽 e1.7m；排气管不能超出车身后面10cm。（二）发动机和传动1）发动机是统一提供，使用美国百力通公司（Briggs & Stratto） M20 汽油发动机，四冲程，风冷，最大功率约为 10 马力。2）传动系统有着很宽泛的选择，可以选择轴传动，链条传动和皮带传动等，而变速箱既可以是 CVT 也可以是齿轮，即可以采购也可以自己制作。（三）转向系 转向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；基于回正性和轻便性设计注销定位参数，基于前轮侧滑机理匹配设计轮胎外倾角和前束角；转向这部分的难点在于转向机的设计、转向梯度、转向和悬架的几何结构配合，是车辆在转向几何中接近阿克曼几何。（四）制动系制动系统设计内容：.盘式制动器总成、制动主缸总成、.制动管路、制动踏板总成、.制动灯总成；在这个过程中主要是计算踏板力设计踏板和计算所需要的摩擦力设计刹车盘和对制动主缸、卡钳进行选型，通过计算分析算出制动力分配的大小，对制动散热性进行分析。（五）巴哈赛车的成本样图（初期设想）开 题 报 告指导教师意见：指导教师： 年 月 日所在系审查意见：系主任： 年 月 日