中國(guó)巴哈大賽賽車(chē)總體設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

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文 獻(xiàn) 綜 述1.1 BSC 賽事背景及意義Baja 是西班牙文，意思是越野。早在大學(xué)生參與 Baja 之前，這項(xiàng)賽事在美洲大陸已經(jīng)非常流行，而且通常是一次比賽跑 1000 英里（約 1600 公里）。美國(guó) SAE 看到這個(gè)項(xiàng)目可以用于學(xué)習(xí)機(jī)械工程學(xué)生的教育活動(dòng)，于是在 1976 年，首次在南加州舉辦了一次 MINI Baja 比賽，賽車(chē)和動(dòng)力比 Baja 車(chē)要小很多，造價(jià) 5 萬(wàn)元人民幣左右，發(fā)動(dòng)機(jī)還是統(tǒng)一提供的。當(dāng)時(shí)報(bào)名車(chē)隊(duì)僅有 10 支，參與學(xué)生 90 人。不過(guò)，這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)很快在全美學(xué)汽車(chē)的院校中普及，目前，美國(guó) SAE 每年分別要在東部、中部和西部舉辦三站比賽，每站參賽車(chē)隊(duì)是滿(mǎn)額 100 支，參賽車(chē)隊(duì)來(lái)自全球。 就在去年 8 月，Baja 大賽來(lái)到了中國(guó)。這項(xiàng)比賽由中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)發(fā)起，山東濰坊濱海經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)聯(lián)合主辦，山東榮和國(guó)際賽車(chē)場(chǎng)與《汽車(chē)之友》雜志社聯(lián)合承辦，賽事全稱(chēng)為“2015 中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)巴哈大賽”（Baja SAE China，簡(jiǎn)稱(chēng)BSC）。首屆比賽共有 33 支車(chē)隊(duì)報(bào)名，其中不乏哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）、廈門(mén)理工大學(xué)這樣具有大學(xué)生方程式比賽經(jīng)驗(yàn)的車(chē)隊(duì)參加。巴哈大賽是集技術(shù)性、趣味性于一身的賽事，是大學(xué)生方程式汽車(chē)大賽的前身，適合職業(yè)院校和大學(xué)低年級(jí)學(xué)生參與。比賽要求國(guó)內(nèi)各院校參賽學(xué)生團(tuán)隊(duì)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，使用同一型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)，依據(jù)規(guī)則設(shè)計(jì)制造一輛單座、發(fā)動(dòng)機(jī)中置、后驅(qū)的小型越野車(chē)。學(xué)生們通過(guò)比賽，可以進(jìn)一步掌握汽車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造、裝配、調(diào)校維護(hù)、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)等多方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)技能，提高團(tuán)隊(duì)合作能力。 巴哈賽車(chē)構(gòu)造看似簡(jiǎn)單，但是賽事具有極為嚴(yán)苛的靜態(tài)車(chē)檢環(huán)節(jié)。車(chē)檢要求賽車(chē)寬度不得超過(guò) 162 厘米，防滾架的構(gòu)造必須嚴(yán)格按照賽事要求設(shè)計(jì)，否則一律淘汰。此外，鋼管焊接工藝也有嚴(yán)格要求，焊縫以及套筒的長(zhǎng)度都必須按照規(guī)定設(shè)計(jì)。駕駛艙與發(fā)動(dòng)機(jī)和油箱之間需要安裝防火墻，該防火墻必須覆蓋防滾架下部和上部橫梁區(qū)域。嚴(yán)苛的靜態(tài)車(chē)檢其目的就是為在動(dòng)態(tài)比賽中最大程度保障參賽人員的安全。雖然很多開(kāi) 題 報(bào) 告車(chē)輛在車(chē)檢中暴露出了一些問(wèn)題，但是車(chē)隊(duì)經(jīng)過(guò)對(duì)賽車(chē)精心地改造，在動(dòng)態(tài)比賽前夕，大部分參賽車(chē)輛通過(guò)了車(chē)輛檢測(cè)，只有極少數(shù)車(chē)輛被淘汰。1.2 BSC 賽事規(guī)則各參賽車(chē)隊(duì)：為了更有效的做好巴哈大賽組織管理工作，在緊跟國(guó)際 Baja SAE 潮流的同時(shí)融入本土特色，巴哈大賽規(guī)則委員會(huì)結(jié)合 2016 巴哈大賽出現(xiàn)的問(wèn)題修訂了大賽規(guī)程，現(xiàn)正式發(fā)布。本規(guī)則共分五部分。A 部分介紹了管理規(guī)定，內(nèi)容包括大賽概況、政策、參賽資格和注冊(cè)；B 部分介紹了技術(shù)要求，內(nèi)容涉及賽車(chē)的設(shè)計(jì)和制造的要求以及限制；C 部分介紹了靜態(tài)賽事規(guī)則，內(nèi)容涉及賽車(chē)的技術(shù)檢查、賽車(chē)設(shè)計(jì)、成本與制造分析項(xiàng)目以及商業(yè)營(yíng)銷(xiāo)簡(jiǎn)介等；D 部分介紹了動(dòng)態(tài)賽事規(guī)則，包括直線(xiàn)加速測(cè)試、爬坡或者牽引測(cè)試、專(zhuān)項(xiàng)測(cè)試、耐力賽測(cè)試及競(jìng)賽流程和規(guī)則等。此版本規(guī)則由中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)發(fā)布和版權(quán)擁有，只限于 2017 年巴哈賽事定義的活動(dòng)范圍內(nèi)使用，規(guī)則的解釋和修改權(quán)由巴哈大賽規(guī)則委員會(huì)負(fù)責(zé)。大賽規(guī)則將根據(jù)賽事活動(dòng)的開(kāi)展，不斷完善。請(qǐng)各參賽隊(duì)真閱讀本大賽規(guī)則，并確認(rèn)完全理解、同意遵守本活動(dòng)規(guī)則。中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)巴哈大賽組委會(huì)二〇一七年二月六日1.3 BSC 賽車(chē)制造標(biāo)準(zhǔn)要求賽事對(duì)賽車(chē)各系統(tǒng)的材料，結(jié)構(gòu)等都做出了詳細(xì)的規(guī)定。但是除了對(duì)賽車(chē)的安全性有大量詳細(xì)的要求以外，比賽規(guī)則整體上比較開(kāi)放。目的就是為了在充分 保證參賽人員人身安全的前提下，盡可能的為參賽學(xué)生營(yíng)造一個(gè)自由的比賽環(huán)境， 來(lái)鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，使更多的原創(chuàng)設(shè)計(jì)和多種形式的賽車(chē)出現(xiàn)在賽場(chǎng)上。根據(jù)每年比賽所遇到的問(wèn)題和其他各方面因素的變化和發(fā)展，BSC 賽事規(guī)則委員會(huì)每年都會(huì)對(duì)比賽規(guī)則進(jìn)行修訂，使比賽規(guī)則更加合理系統(tǒng)。比賽規(guī)則主要分為兩部分，賽車(chē)技術(shù)要求和比賽條例。賽車(chē)技術(shù)要求的總結(jié)和歸納如下：[1]賽車(chē)的車(chē)輪不能在一條直線(xiàn)上[2]使用百力通 M20發(fā)動(dòng)機(jī)[3]發(fā)動(dòng)機(jī)不得對(duì)進(jìn)氣以及排氣管進(jìn)行去材料的調(diào)整[4]不得該表或者修改凸輪軸、曲軸、連桿和飛輪[5]制動(dòng)燈應(yīng)通過(guò)液壓開(kāi)關(guān)激活，每臺(tái)賽車(chē)至少有兩個(gè)液壓開(kāi)關(guān)[6]制動(dòng)系統(tǒng)必須能夠制動(dòng)全部四個(gè)輪[7]賽車(chē)必須配有兩個(gè)易于操作的切斷開(kāi)關(guān)，以便關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)1.4BSC 賽車(chē)分值表巴哈大賽（BSC）分值表賽車(chē)設(shè)計(jì)項(xiàng)目 150爬坡或牽引 75操控性賽事 75耐力賽事 400總分 700參考文獻(xiàn)：[1]張文春·汽車(chē)?yán)碚摗C(jī)械工業(yè)出版社，2007.11，22-4[2]王望予·汽車(chē)設(shè)計(jì)（第四版）·機(jī)械工業(yè)出版社，2009.1，1-50[3]余志生·汽車(chē)?yán)碚摗さ谖灏妗け本簷C(jī)械工業(yè)出版社[M],2009-03[4]張宏慶·孟巖,陳剛等.中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)巴哈大賽規(guī)則[M]，2017[5]李栓成·雙橫臂扭桿懸架受力分析及剛度計(jì)算·軍事交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2010,[6]尹偉奇·BSC 賽車(chē)懸架設(shè)計(jì)·清華大學(xué)汽車(chē)工程系·清華大學(xué)物理系[7]鄭中明·基于 ADAMS/CAR 的雙橫臂獨(dú)立前懸架建模與仿真.2009.[8]王霄鋒·汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)[M]·北京：清華大學(xué)出版社·2010-04-01[9]李俊玲·汽車(chē)工程專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)·機(jī)械工程出版社.2005.9[10]趙治·基于 ADAMS 的雙橫臂獨(dú)立懸架機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真研究·遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2009[11]賀 紹 華 ·賽 車(chē) 輕 量 化 系 統(tǒng) 方 法 與 車(chē) 架 優(yōu) 化 ·廣 東 ： 廣 東 工 業(yè) 大 學(xué) ， 2013. [12]趙 巖 ·節(jié) 能 競(jìng) 技 車(chē) 的 研 發(fā) 與 技 術(shù) 研 究 ·陜 西 ： 長(zhǎng) 安 大 學(xué) ， 2009. [13]本 田 技 研 工 業(yè) （ 中 國(guó) ） ·2015屆 Honda 中 國(guó) 節(jié) 能 競(jìng) 技 大 賽 規(guī) 則 （ 燃 油 組 ） [M].上 海 ： 本 田 技 研 工 業(yè) （ 中 國(guó) ） ， 2013： 3-1[14] Thomas D.Gillespie（美）·車(chē)輛動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)·北京：清華大學(xué)出版社[M]，2006-12 [15]The 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開(kāi) 題 報(bào) 告本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：1.研究解決的問(wèn)題本設(shè)計(jì)完成一輛單座、發(fā)動(dòng)機(jī)后置、后驅(qū)的小型越野車(chē)。本課題要求根據(jù) 2017 年中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)巴哈大賽規(guī)則和賽車(chē)制造標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)賽車(chē)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)及優(yōu)化并協(xié)同制作巴哈賽車(chē)?？傮w設(shè)計(jì)目標(biāo)是制造一輛安全可靠、各方面性能均衡、有良好駕駛特性、調(diào)整方便并且足夠快的賽車(chē)?？煽啃钥梢源_保測(cè)試階段的順利進(jìn)行，同時(shí)可以保證完成在競(jìng)賽中的所有比賽項(xiàng)目?？烧{(diào)整的特性可以讓賽車(chē)適應(yīng)不同的駕駛環(huán)境和駕駛員。一輛平衡和駕駛特性良好的賽車(chē)會(huì)讓車(chē)手更有信心，這能有效提高所有動(dòng)態(tài)項(xiàng)目中最快圈數(shù)，這對(duì)經(jīng)驗(yàn)不足的新手特別重要。賽車(chē)能夠讓車(chē)手在任何行駛的狀態(tài)下有清晰的路感，這可以使駕駛變得容易高效。2.預(yù)期目標(biāo)對(duì)各個(gè)汽車(chē)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算和整理。用 catia 三維軟件設(shè)計(jì)并繪制各零部件，并將其裝配成整車(chē)三維圖。根據(jù)三維圖加工各個(gè)零部件，最后制作一輛符合規(guī)則的巴哈賽車(chē)。3.研究方案為了更好的了解所作題目，查閱已有文獻(xiàn)資料是十分重要的，由于 BSC 的資料很少的。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，廣泛的搜集資料，并借鑒了往屆 BSC 的一些數(shù)據(jù)資料對(duì)我的設(shè)計(jì)工作起了很大的幫助。在這些文獻(xiàn)綜述中，詳細(xì)的介紹了賽車(chē)的一般設(shè)計(jì)思路，如外形的設(shè)計(jì)，具體結(jié)構(gòu)等等，都對(duì)我即將所作的設(shè)計(jì)提供了很大的幫助，此外，為了更好的設(shè)計(jì)賽車(chē)的結(jié)構(gòu)，在軸、齒輪等重要元件的設(shè)計(jì)過(guò)程中保證其結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性，又對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)等專(zhuān)業(yè)課本進(jìn)行了系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，但還是有很多關(guān)鍵技術(shù)是專(zhuān)利項(xiàng)目，不會(huì)公布在資料之中的。所以，我參考用的資料并不能解決我在設(shè)計(jì)過(guò)程中所遇到的所有難點(diǎn)，有許多的問(wèn)題是根據(jù)我自己的想法來(lái)做的。因?yàn)槲业倪@些想法并不成熟，沒(méi)有太多的實(shí)踐性，所以，在解決一些棘手問(wèn)題時(shí)并不能夠很好的解決。在今后的設(shè)計(jì)中，還需要通過(guò)實(shí)踐，對(duì)其一步一步的進(jìn)行改進(jìn)。一輛巴哈賽車(chē)的基本構(gòu)成包括：車(chē)架，懸架，輪轂立柱，剎車(chē)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，座椅、安全帶等安全裝備，發(fā)動(dòng)機(jī)（統(tǒng)一提供），傳動(dòng)系統(tǒng)賽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)完全是圍繞大賽組委會(huì)體出的參賽標(biāo)準(zhǔn)，并受賽車(chē)車(chē)身車(chē)架結(jié)構(gòu)、懸架系統(tǒng)、以及制動(dòng)系統(tǒng)等相關(guān)結(jié)構(gòu)制約下而設(shè)計(jì)。除此以外加工能力、生產(chǎn)成本也是必須要考慮的必要因素。本文主要研究以下幾方面的問(wèn)題：（一）賽車(chē)的車(chē)身車(chē)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)車(chē)架是賽車(chē)的重要零部件，車(chē)架需要承載發(fā)動(dòng)機(jī)以及附屬件和駕駛員的重量，還需要承載轉(zhuǎn)向力、側(cè)移力和慣性力等。因此它需要足夠的強(qiáng)度，并完善發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系、驅(qū)動(dòng)系和轉(zhuǎn)向系各系統(tǒng)的布局，確保在各種工況下賽車(chē)駕駛員的安全。為了實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，賽車(chē)車(chē)架應(yīng)根據(jù)大賽賽車(chē)結(jié)構(gòu)規(guī)則、汽車(chē)人機(jī)工程學(xué)和賽車(chē)總布置的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)賽車(chē)車(chē)架尺寸要求如下：全高 ≤ 1.8m；軸距≥ 1.0m；全長(zhǎng) ≤3.5m；輪距d≥0.5m；全寬 e≤1.7m；排氣管不能超出車(chē)身后面≥10cm。（二）發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)1）發(fā)動(dòng)機(jī)是統(tǒng)一提供，使用美國(guó)百力通公司（Briggs & Stratto） M20 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，四沖程，風(fēng)冷，最大功率約為 10 馬力。2）傳動(dòng)系統(tǒng)有著很寬泛的選擇，可以選擇軸傳動(dòng)，鏈條傳動(dòng)和皮帶傳動(dòng)等，而變速箱既可以是 CVT 也可以是齒輪，即可以采購(gòu)也可以自己制作。（三）轉(zhuǎn)向系 轉(zhuǎn)向?qū)⒂米钤嫉凝X輪齒條設(shè)計(jì)，采用斷開(kāi)式梯形設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)向柱用單萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)；基于回正性和輕便性設(shè)計(jì)注銷(xiāo)定位參數(shù)，基于前輪側(cè)滑機(jī)理匹配設(shè)計(jì)輪胎外傾角和前束角；轉(zhuǎn)向這部分的難點(diǎn)在于轉(zhuǎn)向機(jī)的設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)向梯度、轉(zhuǎn)向和懸架的幾何結(jié)構(gòu)配合，是車(chē)輛在轉(zhuǎn)向幾何中接近阿克曼幾何。（四）制動(dòng)系制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容：.盤(pán)式制動(dòng)器總成、制動(dòng)主缸總成、.制動(dòng)管路、制動(dòng)踏板總成、.制動(dòng)燈總成；在這個(gè)過(guò)程中主要是計(jì)算踏板力設(shè)計(jì)踏板和計(jì)算所需要的摩擦力設(shè)計(jì)剎車(chē)盤(pán)和對(duì)制動(dòng)主缸、卡鉗進(jìn)行選型，通過(guò)計(jì)算分析算出制動(dòng)力分配的大小，對(duì)制動(dòng)散熱性進(jìn)行分析。（五）巴哈賽車(chē)的成本樣圖（初期設(shè)想）開(kāi) 題 報(bào) 告指導(dǎo)教師意見(jiàn)：指導(dǎo)教師： 年 月 日所在系審查意見(jiàn)：系主任： 年 月 日