方程式赛车作为赛车必须通过各种途径以保证其在动力性.doc

厚积薄发 追求卓越

创新训练结题报告

指导教师：李昊

学院：车辆与能源
班级：车辆工程（卓越计划）
学号：120113050026
姓名：孙静

2013.9.8
A.赛车性能
方程式赛车作为赛车必须通过各种途径以保证其在动力性、主（被）动安全性、操控性、制动、稳定性以及燃油经济性上有着卓越的表现。
以下是大学生方程式汽车大赛的各个比赛项目及分数：

从以上的项目中可以看出，赛车必须具备以下性能：
1. 动力性以及优秀的符合空气动力学的车身。在直线加速项目中，对赛车的要求是具备足够强劲的动力直接关系到发动机的性能以及发动机和变速箱的匹配。此外，在保证美观的同时必须符合空气动力学原理。
2. 易于操控以及扎实的底盘、合理的悬挂。8字绕环以及高速避障对赛车要求非常高。赛车必须要有精准的转向，才能在绕环时表现灵活、不拖泥带水。此外，绕环时，赛车减震器不断地压缩、放松，同时悬架承受着与直线驾驶时数倍的负荷。因此转向系统的灵活精准、底盘的厚实、悬挂的韧性将受到极大地考验。
3. 稳定性及耐久性。耐久赛总分300分就能说明稳定性以及耐久性对于赛车来说是多么的重要。耐久赛将极大的考验赛车的设计是否合理、结构是否优良、制作工艺是否先进。

B．赛车结构特点

因此在设计和制造中就必须把其打造得与普通乘用车大不相同，形成独特的结构。
一、 在车身上：
1. 必须严格地参照空气动力学设计、优化车身的形状。在车速达到80Km/h后，空气阻力成为了阻碍赛车前进的最主要的力量。因此为了保证其加速顺畅、一般将其设计为车头较尖的流线型，既保证美观，又能极大地减小空气的阻力，增大下压力。
2. 此外，还可以增加导流板或鼻翼。碳纤维制作的导流板或鼻翼在不增加明显车重的同时，通过改变车身上下的空气压力增大下压力，提高附着力。
二、 在车架上：

1. 如下图所示，根据规则，车架的构成必须符合以下图的基本结构：
●主环——位于车手旁边或是身后的一个防滚架。
●前环——位于车手双腿之上，接近方向盘的防滚架。
●防滚架支承结构支承——从主前环支承的末端引出到主前环上。
●车架单元——最短的未切割的、连续的管件。
●车架 —— “车架”是被设计用来支撑所有赛车的功能系统的结构总成，该部件可以是单个焊接结构，也可是复杂的焊接结构，或是复合材料与焊接结构的组合。
●基本结构—— 基本结构包括以下车架部件：
1）主环 2）前环 3）防滚架斜撑 4）侧边防撞结构 5）前隔板 6)前隔板支撑系统 7）所有的能将安全带的负荷传递到1--6 的车架单元。
●车架主体结构——已定义的车架基本结构所包围的车架部分为车架主体结构。主环上部和
主环斜撑不包括在该定义中。
●前隔板——车架主体结构前端的一个平面结构。其功能是保护车手双脚。
●前端缓冲结构——位于前隔板前方的可变形的吸能装置。
●侧防撞区域——从座舱底板上表面到离地350mm（13.8 英寸），从前环到主环间的车辆侧面区域。

2.赛车的基本结构必须为低碳钢或合金钢（含碳量至少为0.1%）圆管 、最小尺寸规格要求如下：

3.缓冲装置（多为蜂窝铝制作）必须满足以下要求：
a.安装在前隔板之前。
b.沿赛车前后方向至少长200mm(7.8 英寸)。
c.在前隔板之前200mm(7.8 英寸)范围内，至少高100mm(3.9 英寸)，宽200mm(7.8 英寸)。
d.碰撞时不能穿透前隔板。
e.缓冲结构和前隔板直接并且安全地连接在一起，而不是作为非承载式车身的一部分。

三、其他结构
1.车手座椅
车手座椅的最低点必须不低于车架底部管件的下表面，或有满足侧边防撞杆要求的纵置管件从座椅的最低点下通过。当坐在正常的驾驶位置时，必须提供足够的隔热材料，以确保车手不会接触到任何表面温度可能升至60℃以上的金属或者其他材料。
2. 驾驶舱底板
驾驶舱底部必须装有由一个或多个平板构成的底板。其作用是隔开车手和路面，且防止路面的碎石、碎片进入车内。
3.防火墙
驾驶舱与发动机供油系统、润滑系统及冷却系统之间必须安装有防火墙。防火墙必须能保护车手的颈部。
4. 安全带
所有车手必须使用满足要求的5 点、6 点或7 点安全带。安全带的安装必须经过主技术检查官的认可。在比赛中的任何时候，安全带都必须系紧。
5.头枕
赛车必须装有头枕，以限制车手头部向后的运动。
6.悬架
赛车所有车轮必须安装有功能完善的、带有减震器的悬架。在有车手乘坐的情况下，轮胎的跳动行程至少为50.8mm（2 英寸），其中向上25.4mm（1 英寸），向下25.4mm（1 英寸）。
7. 方向盘
方向盘自由行程不得超过7°且方向盘必须安装在快拆器上，在紧急情况下车手可以拆下方向盘并快速逃生。
8.轮胎
和F1类似，轮胎采用高橡胶含量值的软胎，在高速摩擦情况下，轮胎呈轻微热熔状，牢牢地抓住地面跑道。使其在加速、操控上都有明显的提高。

C.比较燕翔2号和燕翔4号。

通过仔细研究，燕翔2号和4号有着很大的区别，或者说是很大的进步。
1. 首先最大的区别是发动机：
●燕翔1号、燕翔2号和燕翔3号均采用单缸发动机而在燕翔4号上革命性地采用了四缸发动机。

●2011年使用在燕翔2号上的CF498发动机是国内春风发动机厂生产的排量为498CC的单杠发动机。最大功率为24KW（5500r/min），机重55KG，五个前进档位。

●2013年使用在燕翔4号上的的CBR600是本田CBR600rr上搭载的水冷四缸发动机，最大功率72KW（11000r/min），机重64KG，六个前进档位。

●较CF498而言，CBR600是一台高转速发动机，在11000转时才达到最大功率，最大功率也是CF498的三倍之多。这在动力性上有了很大的提升，但是油耗也高得出奇，几乎是CF498油耗的2倍。

2. 在传动系上：
4号与2号虽均采用了链传动，但是差速器却大不相同。燕翔2号的差速器来自于沙滩摩托的差速器，4号则是自制的托森差速器，其效率更高。此外，后者的铝合金壳体比前者的钢制壳体轻了很多。
3. 在车架上：
由于四缸发动机的大个头，加之更加复杂的整车布置，整个需要的空间就更大，因此4号赛车轮距比2号赛车大了一圈。
4. 在悬挂上：
2号的减震器呈立式布置，而4号的减震器横向布置。相应地，前者的减震器杆为推杆，后者则为拉杆。
5. 在行驶系上：
a．4号赛车将首次使用10英寸的轮辋，这将会在操控性能上有所提升。此外，4号赛车的刹车盘和半轴驱动壳是铸造连接，并不是通过螺栓连接，带来的好处是制动更稳定、可靠。
b．4号和3号赛车一样，均采用了平衡杆来调节制动力分配。这让在调节制动力非常方便快捷。
6. 在车身上：
2号采用的是铝板敲打而成，而4号采用的是碳纤维制作的车身。后者是一个非常大的进步，碳纤维具有
高强度、微质量、便于造型、美观的好处。这将全面提高赛车性能。
7. 在电控方面：
从赛车上可以看出，燕翔4号上的电线特别多。因为因为各方面的升级，需要使用电控的就更多了。因此外挂ECU也就更加复杂。
8. 在转向系上：
a．采用的是碳纤维+铝板制成的仿F1式的方向盘将更轻便，更易于操作，在紧急状况下也更安全。此外，自制的快拆器也是一大亮点。
b．2号没有采用后轮随动转向系统，在3号赛车上革命性地采用了机械式的后轮随动转向系统。
而在4号赛车上更是革命性地采用了电动式后轮随动转向系统。该系统原理是：通过直线位移传感器将转向的信号（包括转向角度、转向时机等）传给与后轮转向拉杆相连的电机，电机根据信号拉动、放松后轮转向拉杆以实现后轮随动转向。

总之，燕翔4号赛车相比燕翔2号赛车可谓是全面升级，许多先进、优越的配置都出现了4号赛车上，我们相信燕翔4号能够非常优秀，我们一起期待4号赛车在襄阳赛道上跑出优秀的成绩吧！

D、感言
这次的创新意识训练，增强了我们对FSC的认识、提高了我们对燕翔各代赛车的了解、使我们对自己的职责和使命更加坚定。
这样的活动让我对汽车只是更加感兴趣，更有动力去学习汽车技术。

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