毕业设计（论文）开题报告-FSAE赛车转向系统设计及性能分析 - 图文

附件一

毕业设计任务书

设计（论文）题目 FSAE赛车转向系统设计及性能分析

学

院名称 汽车与交通工程学院

专 业 （班 级） 车辆工程

姓 名 （学 号）

指 导 教 师

系（教研室）负责人

一、毕业设计（论文）的主要内容及要求（任务及背景、工具环境、成果形式、着重培养的能力） 背景：中国汽车工业已处于大国地位，但还不是强国。从制造业大国迈向产业强国已成为中国汽车人的首要目标，而人才的培养是实现产业强国目标的基础保障之一。中国大学生方程式汽车大赛（以下简称\）是中国汽车工程学会及其合作会员单位，在学习和总结美、日、德等国家相关经验的基础上，结合中国国情，精心打造的一项全新赛事。

FSAE活动由各高等院校汽车工程或与汽车相关专业的在校学生组队参加。FSAE要求各参赛队按照赛事规则和赛车制造标准，自行设计和制造方程式类型的小型单人座休闲赛车，并携该车参加全部或部分赛事环节。比赛过程中，参赛队不仅要阐述设计理念，还要由评审裁判对该车进行若干项性能测试项目。

在比赛过程中，参赛队员能充分将所学的理论知识运用于实践中。同时，还学习到组织管理、市场营销、物流运输、汽车运动等多方面知识，培养了良好的人际沟通能力和团队合作精神，成为符合社会需求的全面人才。

大学生方程式赛车活动将以院校为单位组织学生参与，赛事组织的目的主要有： 一是重点培养学生的设计、制造能力、成本控制能力和团队沟通协作能力，使学生能够尽快适应企业需求，为企业挑选优秀适用人才提供平台；

二是通过活动创造学术竞争氛围，为院校间提供交流平台，进而推动学科建设的提升；

大赛在提高和检验汽车行业院校学生的综合素质，为汽车工业健康、快速和可持续发展积蓄人才,增进产、学、研三方的交流与互动合作等方面具有十分广泛的意义。

任务：

调研国内外赛车转向系统结构及原理，遵循FSAE竞赛规则完成赛车转向系统设计，转向梯形优化，系统建模与转向性能分析。

工具环境：CATIA/UG AutoCAD ADAMS Visio MATLAB Office办公软件等 成果形式：①翻译相关外文文献不少于5000字 ②优化设计说明书一份 ③赛车转向系统三维模型一份

能力培养：培养和锻炼学生搜集相关资料，综合运用所学汽车设计知识解决实际问题的

能力、提高学生软件应用能力、独立完成赛车转向系统设计及相关问题的能力，为从事本专业有关工作打下坚实基础。

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二、应收集的资料及主要参考文献 （1）李理光.中国大学生方程式大赛规则(2015)，http://www.formulastudent.com.cn/. （2）张代胜.汽车理论[M].合肥：合肥工业大学出版社 2011.10. （3）余志生.汽车理论（第四版）[M].北京：机械工业出版社，2006. （4）王望予.汽车设计（第四版）[M].北京：机械工业出版社，2005. （5）卢剑伟.汽车构造/下 [M].合肥：合肥工业大学出版社 2011.4. （6）汽车工程手册设计篇. （7）CATIA/UG AutoCAD ADAMS Visio Office办公软件等相关书籍和教程. （8）刘维信.汽车设计 [M].北京 清华大学出版社，2001 三、毕业设计（论文）进度计划 起 迄 日 期 1月中旬----2月底 3月1日----3月底 4月1日----4月底 5月1日----5月底 6月1日----6月中旬 工 作 内 容 收集整理资料，外文翻译； 查阅文献，在分析和理解基础上，制定出初步设计方案； 整车转向系统建模，计算并进行转向系统优化设计与性能分析； 修改并完善设计方案，撰写毕业设计说明书，绘制总成图； 整理毕业设计论文，准备答辩。 备 注 开 题 报 告 （该表格由学生独立完成) —2—

一、课题意义及国内外研究现状综述 1 设计的背景及意义 FASE（Formula SAE）比赛是一项学生方程式赛车赛事，一般情况下由各个国家的汽车工程协会举办，各参赛队伍由在校大学本科生和研究生组成。其概念源于一家虚拟制作工厂，向所有大学生设计团队征集设计制造一辆小型的类似于标准方程式的赛车，要求在12个月的时间内，按照赛事规则进行设计、加工、制造，并使其赛车在加速、制动、操控性方面都有优异的表现并且足够稳定耐久。该车必须成本低廉、易于维修、可靠性好。此外，考虑到市场销售的因素，该车需美观、舒适，零部件也需要有通用性。赛事自创办以来，已经发展37年，到2015年已经举办大学生方程式大赛的国家有：美国、加拿大、德国、英国、奥地利、意大利、西班牙、匈牙利、捷克共和国、巴西、澳大利亚、日本、印度、中国及泰国。越来越多的国家重视这项赛事，同时越来越多的大学生参与到这项赛事并从中有所收获。随着汽车工业驱动技术的不断革新，以混合动力、纯电动汽车为主的大学生方程式赛事同样发展迅猛，势必成为今后的发展趋势。 最早的大学生方程式汽车大赛由国际汽车工程师学会(SAE International)于1978年开办，第一届比赛于1979年在美国休斯顿举行，比赛名为SAE迷你印地车赛(SAE Mini-Indy)，这也是唯一一次以此命名的比赛，参赛的13支队伍中有11支完赛。当时的规则是制作一台5马力的木制赛车，在整车设计方面限制很少，以为给车队最大的设计弹性和自我表达创意和想象力的空间。而这一理念也延续至今。这一赛事挑战了大学生方程式赛车设计团队在FASE参赛赛车的创新、设计、分析、加工制造、装配、试验等能力。通过举办赛事将热爱赛车和汽车的大学生们聚在一起，同时这一平台也给大学生们提供了在创新设计和工程实践方面证明自己的机会，同时这一赛事也为汽车行业及其他相关行业培养和锻炼了一批又一批在理论和实践上都非常优秀的高科技人才。 转向系统是赛车上用来改变或者恢复行驶方向的系统的统称，无论是传统乘用车还是赛车，车手在驾驶过程中操作最多的就是转向系统，该系统设计的好坏，直接影响到赛车的操纵性能，反映到车手就是赛车过弯性能如何，有没有推头或者甩尾现象，路感如何，低速行驶时方向盘重不重，高速行驶时车子“飘”不“飘”转弯响应是否迅速等，转向系统在赛车操纵稳定性方面起到很重要的作用。对传统乘用车转向机构的系统性研宄最早可以追溯到世纪年代德国人发明转向梯形，对于赛

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车转向系统的研究则是最近几年才兴起。基于赛车的特点，很多转向辅助装置如等都没法应用在赛车转向系统上， 所以，对于转向系统的研究多集中在针对赛道的转向梯形优化、轮胎性能研究、定位参数设计、转向系统对赛车动力学的影响等。 2 国内外发展现状与趋势 2.1 国外研究现状 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D.LM编写的《赛车车辆动力学》根据赛车性能要求，从轮胎入手，辅以车身、车架、悬架、转向、空气动力学等，对赛车的车辆动力学进行了深入的研究。通过轮胎实验数据，分析轮胎侧偏力和侧偏角、外倾力和外倾角、轮胎拖距、载荷敏感性、摩擦圆等，着重分析了轮胎在转向系统中的作用。1997年，德国人米奇克编著的《车辆动力学》卷《行驶操纵稳定性》中介绍了转向系统和汽车操纵稳定性的关系，并根据实际车辆跑动数据分析不同的子系统如悬架系统、制动及驱动系统、转向系统的各项参数对车辆操纵稳定的影响。日本作家鸡田幸夫年编著《汽车设计制造指南》，以日本大学生方程式大赛参赛车辆为例，讲解汽车的开发和制造流程，帮助车辆工程专业的学生在汽车设计时建立清晰的思路，并帮助他们了解汽车从立项到设计、制造、试验等一系列流程，着重介绍了赛车极低速转向几何、阿克曼转向几何、稳态转向几何等，并对影响转向特性的因素如柔性转向、侧倾转向等进行了详细分析。美国轮胎数据测试组织，为了获取更加准确的赛车轮胎数据，探索测试轮胎数据的仪器和方法，从年开始，每年选取参赛队伍常用轮胎进行测试，测试内容包括轮胎侧偏特性、轮胎纵向特性、轮胎垂向特性等，并对轮胎数据使用方法进行介绍，方便学者利用轮胎数据对赛车转向、悬架等进行设计优化，目前，数据库内轮胎数据己有套，几乎涵盖了近几年所有参赛车队使用的轮胎。 国外知名理工类学校，如德国斯图加特大学、卡尔斯鲁厄理工学院，瑞士苏黎世大学，荷兰代尔夫特理工大学等均在赛车转向系统、悬架系统、操纵稳定性方面有深入研究，包括转向器结构设计、转向梯形定位参数设计、跳动转向优化、侧倾转向优化等。文献根据传感器采集的数据，分析轮胎刚度、悬架刚度对轮胎滑移特点的影响，检验滑移算法在试验中应用的可行性。文献〖基于轮胎数据来设计悬架、转向系统，设计参数与轮胎参数匹配，建立虚拟模型，对赛车的侧倾和操纵稳定性进行仿真，并通过调节几何参数优化性能。文献根据轮胎侧偏力侧偏角曲线与轮胎外倾角之间的关系来确定轮胎特性，提出赛车侧倾中心选择方法，分析定位参数对于操纵稳定性的影响。文献详细阐述各种赛车的设计过程，包含转向参数定义、参数选取方法、转向空

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/bud2.html