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SY-025-BY-2
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
學(xué)生姓名
趙清濤
系部
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級(jí)
車輛工程 07-11班
指導(dǎo)教師姓名
李涵武
職稱
副教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱
RL7050H0總布置設(shè)計(jì)
一、設(shè)計(jì)（論文）目的、意義
設(shè)計(jì)的小型汽車為一種乘用車，亦可易于比賽和娛樂休閑。
本課題的選擇充分考慮了研究課題對(duì)汽車車輛工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)和工作的指導(dǎo)作用，對(duì)本課題的研究能夠使學(xué)生了解專用汽車改裝設(shè)計(jì)方法，通過本課題的研究學(xué)生可以完成理論課程的實(shí)踐總結(jié)，獲得一定的工程設(shè)計(jì)工作方法。
二、設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法）
進(jìn)行一種微型乘用車的總體設(shè)計(jì)；面向單件生產(chǎn)；
設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：整車總體參數(shù)的確定，總體方案的選擇與分析，主要總成的計(jì)算選擇和步驟，運(yùn)動(dòng)校核分析，整車性能的分析。
要求：
(1) 技術(shù)指標(biāo)滿足“FSAE”要求；
(2) 不進(jìn)行總成部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)；
(3) 未詳述指標(biāo)和要求按“汽車設(shè)計(jì)”。
三、設(shè)計(jì)（論文）完成后應(yīng)提交的成果
全部圖紙均要求計(jì)算機(jī)繪圖；合計(jì)圖量A0 3張；
提交設(shè)計(jì)說明書1份，字?jǐn)?shù)大于1.5萬字；符合規(guī)范要求；
四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排
1、調(diào)研、資料收集，完成開題報(bào)告 第1、2周
2、方案設(shè)計(jì)與分析 第3周
3、總體參數(shù)的選定 第4周
4、整車各總成的布置 第5、6周
5、運(yùn)動(dòng)校核 第7周
6、期中檢查 設(shè)計(jì)修正（一） 第8周
7、完成設(shè)計(jì)圖紙 第9、10周
8、整車性能計(jì)算分析；整車設(shè)計(jì)修正（二）；第11周
9、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第12周
10、提交指導(dǎo)教師審核、設(shè)計(jì)修正（三） 第13、14周、
11、設(shè)計(jì)評(píng)閱、設(shè)計(jì)修正（四） 第15周、第16周
12、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 第17周
五、主要參考資料
1、 期刊類：道路與公路類，筑路機(jī)械或工程機(jī)械類，交通工程類，有關(guān)大學(xué)學(xué)報(bào)等（五年內(nèi)）。
2、 科技圖書和教材：機(jī)械設(shè)計(jì)類、制圖類、及相關(guān)專業(yè)書；
推薦：徐達(dá).專用汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì).北京：北京理工大學(xué)出版社；
3、 設(shè)計(jì)手冊(cè)：機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)等；
4、 網(wǎng)絡(luò)資源：檢索關(guān)鍵詞：自卸汽車，專用汽車改裝設(shè)計(jì)等；
其它：相關(guān)產(chǎn)品廣告，參觀有關(guān)產(chǎn)品展覽會(huì)。
六、備注
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
教研室主任簽字：
年 月 日
本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)
RL7050H0總布置設(shè)計(jì)
系部名稱： 汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)班級(jí)： 車輛工程 07-11班
學(xué)生姓名： 趙清濤
指導(dǎo)教師： 李涵武
職 稱： 副教授
黑 龍 江 工 程 學(xué) 院
二○一一年六月
The Graduation Design for Bachelor's Degree
The Layout Design of RL7050H0
Candidate：Zhao Qingtao
Specialty：Vehicle Engeering
Class： 07-11
Supervisor：Associate Prof. Li Hanwu
Heilongjiang Institute of Technology
2011-06·Harbin
SY-025-BY-3
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
學(xué)生姓名
趙清濤
系部
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級(jí)
車輛工程07-11班
指導(dǎo)教師姓名
李涵武
職稱
副教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱
RL7050H0總布置設(shè)計(jì)
一、課題研究現(xiàn)狀,選題的目的、依據(jù)和意義
1、研究現(xiàn)狀
近年來，汽車技術(shù)突飛猛進(jìn)，方程式賽車也逐步被大多數(shù)人所了解，F(xiàn)ormula SAE，是由各國SAE，即汽車工程師協(xié)會(huì)舉辦的面向在讀或畢業(yè)7個(gè)月以內(nèi)的本科生或研究生舉辦的一項(xiàng)學(xué)生方程式賽車比賽，要求在一年的時(shí)間內(nèi)制造出一輛在加速、剎車、操控性方面有優(yōu)異的表現(xiàn)并且足夠穩(wěn)定耐久，能夠成功完成規(guī)則中列舉的所有項(xiàng)目業(yè)余休閑賽車。自1981年創(chuàng)辦以來，F(xiàn)SAE已發(fā)展成為每年由7個(gè)國家（美國、英國、澳大利亞、日本、意大利、德國及巴西）舉辦的9場賽事所組成，并有數(shù)百支來自全球頂級(jí)高校的車隊(duì)參與的青年工程師盛會(huì)。
SAE方程式（Formula SAE）系列賽源于1978年。第一次比賽于1979年在美國波斯頓舉行，13支隊(duì)伍中有11支完賽。當(dāng)時(shí)的規(guī)則是制作一臺(tái)5馬力的木制賽車。SAE方程式（Formula SAE）系列賽將挑戰(zhàn)本科生、研究生團(tuán)隊(duì)構(gòu)思、設(shè)計(jì)與制造小型具有越野性能的方程式賽車的能力。為給車隊(duì)最大的設(shè)計(jì)彈性和自我表達(dá)創(chuàng)意和想象力的空間，在整車設(shè)計(jì)方面將會(huì)限制很少。賽前車隊(duì)通常用8至12個(gè)月組的時(shí)間設(shè)計(jì)、建造、測試和準(zhǔn)備賽車。在與來自世界各地的大學(xué)代表隊(duì)的比較中，賽事給了車隊(duì)證明和展示其創(chuàng)造力和工程技術(shù)能力的機(jī)會(huì)。
2009年中國國產(chǎn)汽車產(chǎn)銷分別為1379.10萬輛和1364.48萬輛，首次成為世界汽車產(chǎn)銷第一大國。汽車從中國人眼中的奢侈品到代步工具，到躍居世界汽車產(chǎn)銷量第一的頭把交椅，中國只用了短短十年時(shí)間?；仡櫴陙碇袊嚬I(yè)的突飛猛進(jìn)，一浪高過一浪的市場消費(fèi)力，驅(qū)使中國一躍成為全球最大的汽車消費(fèi)大國，而非真正意義上的汽車產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國。中國汽車工業(yè)一直是在借鑒和應(yīng)用，國外汽車一百多年來成熟的技術(shù)和制造工藝一路走來，而缺乏自主創(chuàng)新研發(fā)新技術(shù)的能力和人才培育。
中國大學(xué)生方程式汽車大賽（以下簡稱"FSAE"）是中國汽車工程學(xué)會(huì)及其合作會(huì)員單位，在學(xué)習(xí)和總結(jié)美、日、德等國家相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國國情，精心打造的一項(xiàng)全新賽事。我國從2006年起開始組建FSAE車隊(duì)。湖南大學(xué)、上海交通大學(xué)、廈門理工大學(xué)與同濟(jì)大學(xué)自2007年至2009年共參加了在美國和日本舉辦的4場FSAE賽事，獲得了多個(gè)單項(xiàng)獎(jiǎng)及新秀獎(jiǎng)。為搭建國內(nèi)優(yōu)秀汽車人才的選拔平臺(tái)，培養(yǎng)和提高汽車專業(yè)學(xué)生的綜合素質(zhì)，2010年第一屆中國FSAE由中國汽車工程學(xué)會(huì)、中國二十所大學(xué)汽車院系、國內(nèi)領(lǐng)先的汽車傳媒集團(tuán)——易車（BITAUTO）聯(lián)合發(fā)起舉辦。中國FSAE秉持“中國創(chuàng)造擎動(dòng)未來”的遠(yuǎn)大理想，立足于中國汽車工程教育和汽車產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)，吸收借鑒其他國家FSAE賽事的成功經(jīng)驗(yàn)，打造一個(gè)新型的培養(yǎng)中國未來汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者和工程師的交流盛會(huì)，并成為與國際青年汽車工程師交流的平臺(tái)。中國FSAE致力于為國內(nèi)優(yōu)秀汽車人才的培養(yǎng)和選拔搭建公共平臺(tái)，F(xiàn)SAE要求各參賽隊(duì)按照賽事規(guī)則和賽車制造標(biāo)準(zhǔn)，自行設(shè)計(jì)和制造方程式類型的小型單人座休閑賽車，并攜該車參加全部或部分賽事環(huán)節(jié)。比賽過程中，參賽隊(duì)不僅要闡述設(shè)計(jì)理念，還要由評(píng)審裁判對(duì)該車進(jìn)行若干項(xiàng)性能測試項(xiàng)目，通過全方位考核，提高學(xué)生們的設(shè)計(jì)、制造、成本控制、商業(yè)營銷、溝通與協(xié)調(diào)等五方面的綜合能力，全面提升汽車專業(yè)學(xué)生的綜合素質(zhì)，為中國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)行長期的人才積蓄，促進(jìn)中國汽車工業(yè)從“制造大國”向“產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國”的戰(zhàn)略方向邁進(jìn)。
2、目的、依據(jù)和意義
汽車總布置設(shè)計(jì)是新車型開發(fā)的第一道工序，而新車型總體方案的確定是總布置設(shè)計(jì)的第一步。首先通過充分準(zhǔn)備和綜合分析，選擇一個(gè)合理的整車方案，并經(jīng)過一定的程序?qū)⑵涠ㄏ聛?。方案確定后，進(jìn)行準(zhǔn)確布置和計(jì)算，并為各總成下一步開展的工作打好基礎(chǔ)、準(zhǔn)備條件、提出要求并與各專業(yè)組協(xié)同完成全部的設(shè)計(jì)，共同實(shí)現(xiàn)整車的總目標(biāo)。一種新車型的投產(chǎn)，除產(chǎn)品開發(fā)過程外，還要做大量的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作，如投入資金設(shè)備廠房、人員及制定一整套相關(guān)工藝等。這些都是為了保證整車能夠穩(wěn)定的大量的投入生產(chǎn)，并確保其整車性能和質(zhì)量能被客戶接受，所以整車總體方案和全部設(shè)計(jì)內(nèi)容，也直接決定著工廠的投入。因此，總布置工作——方案選擇、布置、和計(jì)算，都是非常重要的，而且是不可缺少的。做好整車設(shè)計(jì)工作，必須做好以下兩點(diǎn)：第一、要能準(zhǔn)確地分析市場形勢(shì)、了解客戶的心理狀態(tài)、車輛使用特點(diǎn)，熟悉工廠的生產(chǎn)條件，以便真正確定出合理的整車方案；第二、要有獨(dú)立工作的能力。因?yàn)榉桨复_定后，實(shí)現(xiàn)該方案的所有布置、計(jì)算及整車的開發(fā)工作，基本上是由一個(gè)人來完成，所以要求設(shè)計(jì)者工作不應(yīng)該有任何失誤，否則會(huì)造成反工和浪費(fèi)，甚至失掉搶占市場的機(jī)會(huì)。因此要求設(shè)計(jì)者必須具有嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、細(xì)致、負(fù)責(zé)的精神，在整個(gè)開發(fā)過程中能協(xié)調(diào)和解決各方面問題和矛盾，使設(shè)計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。總布置工作雖然以完成全部圖紙及技術(shù)文件資料來標(biāo)志著階段性的結(jié)束，但還應(yīng)該進(jìn)行整車裝配圖的校核工作，即利用已完成的全部圖紙或三維數(shù)模進(jìn)行全面的細(xì)致的整車裝置的圖面及運(yùn)動(dòng)校核，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，使設(shè)計(jì)中存在的問題消除在試制和試裝車之前?？偛贾迷O(shè)計(jì)在整車開發(fā)的過程中，占有非常重要的位置，必須認(rèn)真做好這項(xiàng)工作。
目前，中國汽車工業(yè)已處于大國地位，但還不是強(qiáng)國。從制造業(yè)大國邁向產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國已成為中國汽車人的首要目標(biāo)，而人才的培養(yǎng)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國目標(biāo)的基礎(chǔ)保障之一。
此次對(duì)大學(xué)生方程式賽車的總體布置進(jìn)行設(shè)計(jì)，其目的主要有：
一是重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)、成本控制能力和團(tuán)隊(duì)溝通協(xié)作能力，使學(xué)生能夠盡快適應(yīng)企業(yè)需求，為企業(yè)挑選優(yōu)秀適用人才提供平臺(tái)；
二是通過設(shè)計(jì)交流創(chuàng)造學(xué)術(shù)競爭氛圍，為師生之間、同學(xué)之間提供良好的交流平臺(tái)，進(jìn)而推動(dòng)學(xué)科建設(shè)的提升；
汽車總體布置設(shè)計(jì)是新車型開發(fā)的第一道工序，其在提高和檢驗(yàn)汽車行業(yè)院校學(xué)生的綜合素質(zhì)，為汽車工業(yè)健康、快速和可持續(xù)發(fā)展積蓄人才,對(duì)增進(jìn)產(chǎn)、學(xué)、研三方的交流與互動(dòng)合作等方面具有十分廣泛的意義。
毫無疑問，對(duì)于對(duì)汽車的了解僅限于書本和個(gè)人駕乘體驗(yàn)的大學(xué)生而言，能夠獨(dú)立的完成一輛純粹的高性能的賽車的總體布置設(shè)計(jì)，是一段非常富有挑戰(zhàn)的過程，同時(shí)也是一段受益頗豐的過程。在天馬行空的幻想、大腦一片空白的開始、興奮的初步設(shè)計(jì)、激烈的爭執(zhí)、無可奈何的妥協(xié)、令人抓狂的一次次返工、絞盡腦汁的解決難題之后，設(shè)計(jì)者能獲得的不僅僅是CATIA、UG、ANSYS等軟件的熟練運(yùn)用以及對(duì)焊接、定位、機(jī)加工等技術(shù)特征的掌握,更有汽車工程師的基本素養(yǎng)和豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
1、研究的基本內(nèi)容
（1）FSAE賽車總體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與分析；
（2）分析賽車車架的特點(diǎn)，進(jìn)行FSAE賽車車架的設(shè)計(jì)，分析其優(yōu)缺點(diǎn)；
（3）總成部件（發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、制動(dòng)系統(tǒng)、懸架等機(jī)構(gòu)）的選擇、設(shè)計(jì)以及優(yōu)缺點(diǎn)的分析；
（4）整車布置后的各總成部件的運(yùn)動(dòng)校核；
（5）整車性能分析，包括燃油經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性能、制動(dòng)性能、安全性能等；
（6）撰寫設(shè)計(jì)說明書，繪制整車二維裝配圖以及零部件結(jié)構(gòu)圖。
2、擬解決的主要問題
（1）對(duì)FSAE賽車車架的設(shè)計(jì)；
（2）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、制動(dòng)系統(tǒng)、懸架等機(jī)構(gòu)的匹配及設(shè)計(jì)；
（3）各總成部件的改進(jìn)及校核；
（4）整車性能的分析，包括燃油經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性能、制動(dòng)性能、安全性能等。
三、技術(shù)路線（研究方法）
總布置設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備
整車型式的選擇
初步確定主要“目標(biāo)參數(shù)”
尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)的確定
各相關(guān)總成匹配布置
初步繪制整車總布置圖繪制
整車性能分析
運(yùn)動(dòng)校核
各總成的布置
總布置設(shè)計(jì)修正
撰寫設(shè)計(jì)說明書，繪制二維整車總布置圖繪制
形成研究成果
1.市場調(diào)查
2.制定設(shè)計(jì)目標(biāo)
1.發(fā)動(dòng)機(jī)類型
2.駕駛室形式
3.輪胎的選擇
1.主要目標(biāo)參數(shù)
2.發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率及轉(zhuǎn)速
3.發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩及轉(zhuǎn)速
4.傳動(dòng)系速比
1.車身總布置設(shè)計(jì)
2.發(fā)動(dòng)機(jī)總布置設(shè)計(jì)
3.轉(zhuǎn)向節(jié)、車輪總成和前制動(dòng)器總成布置設(shè)計(jì)
1.發(fā)動(dòng)機(jī)以及傳動(dòng)系布置
2.駕駛室布置
3.懸架布置
4.車架總成外形以及橫梁布置
5.轉(zhuǎn)向系布置
6.制動(dòng)系布置
7.進(jìn)、排氣系統(tǒng)的布置
8.操縱系統(tǒng)的布置
N
N
Y
Y
四、進(jìn)度安排
1、調(diào)研、資料收集，完成開題報(bào)告 第1、2周（2月28日～3月13日）
2、方案設(shè)計(jì)與分析 第3周（3月13日～3月20日）
3、總體參數(shù)的選定 第4周（3月20日～3月27日）
4、整車各總成的布置 第5、6周（3月27日～4月10日）
5、運(yùn)動(dòng)校核 第7周（4月10日～4月17日）
6、期中檢查 設(shè)計(jì)修正（一） 第8周（4月17日～4月24日）
7、完成設(shè)計(jì)圖紙 第9、10周 （4月24日～5月8日）
8、整車性能計(jì)算分析；整車設(shè)計(jì)修正（二）；第11周（5月8日～5月15日）
9、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第12周（5月15日～5月22日）
10、提交指導(dǎo)教師審核、設(shè)計(jì)修正（三） 第13、14周（5月22日～6月5日）
11、設(shè)計(jì)評(píng)閱、設(shè)計(jì)修正（四） 第15周、第16周（6月5日～6月19日）
12、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 第17周（6月19日～6月24日）
五、參考文獻(xiàn)
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[2] 劉江南,韓旭,陳羽等. 雙橫臂式前獨(dú)立懸架的改進(jìn)遺傳算法優(yōu)化 [J]. 中國機(jī)械工程, 2007, 18 (22) _4 .
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六、備注
指導(dǎo)教師意見：
簽字： 年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
設(shè)計(jì)（論文）題目:RL7050H0總布置設(shè)計(jì)
院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級(jí): 車輛工程07-11
學(xué) 生 姓 名: 趙清濤
導(dǎo) 師 姓 名: 李涵武
開 題 時(shí) 間: 2011年2月28日
指導(dǎo)委員會(huì)審查意見：
簽字： 年 月 日
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
RL7050H0總布置設(shè)計(jì)是在中國大學(xué)生方程式汽車大賽的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。首先通過充分準(zhǔn)備和綜合分析，選擇一個(gè)合理的整車方案，并經(jīng)過一定的程序?qū)⑵涠ㄏ聛怼７桨复_定后，進(jìn)行準(zhǔn)確布置和計(jì)算，并為各總成下一步開展的工作打好基礎(chǔ)、準(zhǔn)備條件、提出要求并與各專業(yè)組協(xié)同完成全部的設(shè)計(jì)，共同實(shí)現(xiàn)整車的總目標(biāo)。
汽車總布置設(shè)計(jì)參考同類車型有關(guān)數(shù)據(jù)作為借鑒，重新選定各總成部件，重新布置。提出汽車的長、寬、高、軸距等控制尺寸，軸荷的分布范圍以及動(dòng)力總成、散熱器、前后懸架、傳動(dòng)軸與車輪等輪廓尺寸和位置，初步確定新車型的設(shè)計(jì)硬點(diǎn)。從而保證所設(shè)計(jì)的汽車不僅在預(yù)定的使用條件下具有良好的使用性能、重量輕、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、效率高、經(jīng)濟(jì)性好，制造簡單，便于維修?？偛贾迷O(shè)計(jì)在整車開發(fā)過程中起到非常重要的作用。
關(guān)鍵詞：總布置設(shè)計(jì)；方程式賽車；總成匹配；車型；控制尺寸
ABSTRACT
RL7050H0 Layout Design Formula cars in the Chinese university students on the basis of competition. First, through the full preparation and comprehensive analysis of vehicle to select a reasonable solution, and after certain procedures to be laid down. Plan was finalized, the exact layout and calculation, and the next step for the assembly to lay the foundation work in preparation for the conditions, request and coordination with the professional group to complete all of the design together to achieve the overall objective of the vehicle.
General layout of car design reference data as a reference on similar models, re-selected parts of the assembly, re-arranged. Proposed vehicle length, width, height, wheelbase and other control dimensions, axle load distribution range and power train, radiator, front and rear suspension, drive shafts and wheels outline size and location of initial hard to determine the design of new models point. Designed to ensure the car is not only the intended conditions of use with good performance, light weight, long life, simple structure, onvenient operation, high efficiency, good economy, manufacturing is simple and easy maintenance. Layout design in the vehicle development process play a very important role.
Key words：The layout design；Formula car；Assembly matching；Models；Control dimensions
II
目 錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 FSAE方程式研究現(xiàn)狀 1
1.2 FSAE方程式目的、依據(jù)和意義 2
第2章 總布置設(shè)計(jì)準(zhǔn)備及整車型式選擇 4
2.1 總布置設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備 4
2.1.1 市場調(diào)研 4
2.1.2 樣車分析 5
2.1.3 制定設(shè)計(jì)目標(biāo) 6
2.2 整車型式的選擇 6
2.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的種類和布置型式 6
2.2.2 駕駛室的型式 8
2.2.3 輪胎的選型 10
2.2.4 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)型式的選擇 11
2.2.5 制動(dòng)器型式的選擇 13
2.2.6 懸架布置形式 16
2.2.7 差速器型式的選擇 18
2.3 本章小結(jié) 20
第3章 新車型主要目標(biāo)參數(shù)的初步確定 21
3.1 幾個(gè)主要“目標(biāo)參數(shù)”的確定 21
3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及其轉(zhuǎn)速 21
3.3 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩及其轉(zhuǎn)速 22
3.4 傳動(dòng)系速比的選擇 22
3.4.1 最小傳動(dòng)比的選擇 23
3.4.2 最大傳動(dòng)比的選擇 24
3.4.3 變速器檔位數(shù)的選擇 25
3.5 本章小結(jié) 25
第4章 尺寸參數(shù)與質(zhì)量參數(shù)的初步確定 26
4.1 轎車的級(jí)別與載荷確定 26
4.2 轎車主要參數(shù)的確定 26
4.2.1 駕駛員單元 26
4.2.2 整車外形尺寸的確定 29
4.3 本章小結(jié) 30
第5章 各總成的匹配及總布置圖繪制 31
5.1 各相關(guān)總成的匹配 31
5.1.1 車身總布置設(shè)計(jì) 31
5.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)總布置設(shè)計(jì) 31
5.1.3 轉(zhuǎn)向節(jié)、車輪總成與前制動(dòng)器總成的布置設(shè)計(jì) 31
5.2 整車總布置圖繪制 32
5.2.1 整車布置的基準(zhǔn)線 32
5.2.2 總布置圖繪制的基本原則 33
5.3 本章小結(jié) 33
第6章 主要總成的布置及其硬點(diǎn)概述 34
6.1 各總成的布置 34
6.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系的布置 34
6.1.2 駕駛室及懸架的布置 35
6.1.3 車架總成外形及轉(zhuǎn)向系的布置 36
6.1.4 制動(dòng)系及進(jìn)、排氣系統(tǒng)的布置 36
6.2主要總成硬點(diǎn)概述 37
6.2.1 整車設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 37
6.2.2 總體設(shè)計(jì)方案及主要硬點(diǎn) 37
6.3 本章小結(jié) 41
第7章 運(yùn)動(dòng)校核 42
7.1 輪胎運(yùn)動(dòng)校核 42
7.2 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置與懸架共同工作校核 42
7.3 制動(dòng)力匹配校核 42
7.3.1 制動(dòng)力匹配基本理論公式 42
7.3.2 RL7050H0賽車制動(dòng)力匹配校核 43
7.4 本章小結(jié) 45
結(jié)論 46
參考文獻(xiàn) 47
致謝 49
附錄A 50
附錄B 70
第1章 緒 論
1.1 FSAE方程式研究現(xiàn)狀
近年來，汽車技術(shù)突飛猛進(jìn)，方程式賽車也逐步被大多數(shù)人所了解，F(xiàn)ormula SAE，是由各國SAE，即汽車工程師協(xié)會(huì)舉辦的面向在讀或畢業(yè)7個(gè)月以內(nèi)的本科生或研究生舉辦的一項(xiàng)學(xué)生方程式賽車比賽，要求在一年的時(shí)間內(nèi)制造出一輛在加速、剎車、操控性方面有優(yōu)異的表現(xiàn)并且足夠穩(wěn)定耐久，能夠成功完成規(guī)則中列舉的所有項(xiàng)目業(yè)余休閑賽車。自1981年創(chuàng)辦以來，F(xiàn)SAE已發(fā)展成為每年由7個(gè)國家（美國、英國、澳大利亞、日本、意大利、德國及巴西）舉辦的9場賽事所組成，并有數(shù)百支來自全球頂級(jí)高校的車隊(duì)參與的青年工程師盛會(huì)。
SAE方程式（Formula SAE）系列賽源于1978年。第一次比賽于1979年在美國波斯頓舉行，13支隊(duì)伍中有11支完賽。當(dāng)時(shí)的規(guī)則是制作一臺(tái)5馬力的木制賽車。SAE方程式（Formula SAE）系列賽將挑戰(zhàn)本科生、研究生團(tuán)隊(duì)構(gòu)思、設(shè)計(jì)與制造小型具有越野性能的方程式賽車的能力。為給車隊(duì)最大的設(shè)計(jì)彈性和自我表達(dá)創(chuàng)意和想象力的空間，在整車設(shè)計(jì)方面將會(huì)限制很少。賽前車隊(duì)通常用8至12個(gè)月組的時(shí)間設(shè)計(jì)、建造、測試和準(zhǔn)備賽車。在與來自世界各地的大學(xué)代表隊(duì)的比較中，賽事給了車隊(duì)證明和展示其創(chuàng)造力和工程技術(shù)能力的機(jī)會(huì)。
2009年中國國產(chǎn)汽車產(chǎn)銷分別為1379.10萬輛和1364.48萬輛，首次成為世界汽車產(chǎn)銷第一大國。汽車從中國人眼中的奢侈品到代步工具，到躍居世界汽車產(chǎn)銷量第一的頭把交椅，中國只用了短短十年時(shí)間?；仡櫴陙碇袊嚬I(yè)的突飛猛進(jìn)，一浪高過一浪的市場消費(fèi)力，驅(qū)使中國一躍成為全球最大的汽車消費(fèi)大國，而非真正意義上的汽車產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國。中國汽車工業(yè)一直是在借鑒和應(yīng)用，國外汽車一百多年來成熟的技術(shù)和制造工藝一路走來，而缺乏自主創(chuàng)新研發(fā)新技術(shù)的能力和人才培育。
中國大學(xué)生方程式汽車大賽（以下簡稱"FSAE"）是中國汽車工程學(xué)會(huì)及其合作會(huì)員單位，在學(xué)習(xí)和總結(jié)美、日、德等國家相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國國情，精心打造的一項(xiàng)全新賽事。我國從2006年起開始組建FSAE車隊(duì)。湖南大學(xué)、上海交通大學(xué)、廈門理工大學(xué)與同濟(jì)大學(xué)自2007年至2009年共參加了在美國和日本舉辦的4場FSAE賽事，獲得了多個(gè)單項(xiàng)獎(jiǎng)及新秀獎(jiǎng)。為搭建國內(nèi)優(yōu)秀汽車人才的選拔平臺(tái)，培養(yǎng)和提高汽車專業(yè)學(xué)生的綜合素質(zhì)，2010年第一屆中國FSAE由中國汽車工程學(xué)會(huì)、中國二十所大學(xué)汽車院系、國內(nèi)領(lǐng)先的汽車傳媒集團(tuán)——易車（BITAUTO）聯(lián)合發(fā)起舉辦。中國FSAE秉持“中國創(chuàng)造擎動(dòng)未來”的遠(yuǎn)大理想，立足于中國汽車工程教育和汽車產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)，吸收借鑒其他國家FSAE賽事的成功經(jīng)驗(yàn)，打造一個(gè)新型的培養(yǎng)中國未來汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者和工程師的交流盛會(huì)，并成為與國際青年汽車工程師交流的平臺(tái)。中國FSAE致力于為國內(nèi)優(yōu)秀汽車人才的培養(yǎng)和選拔搭建公共平臺(tái)，F(xiàn)SAE要求各參賽隊(duì)按照賽事規(guī)則和賽車制造標(biāo)準(zhǔn)，自行設(shè)計(jì)和制造方程式類型的小型單人座休閑賽車，并攜該車參加全部或部分賽事環(huán)節(jié)。比賽過程中，參賽隊(duì)不僅要闡述設(shè)計(jì)理念，還要由評(píng)審裁判對(duì)該車進(jìn)行若干項(xiàng)性能測試項(xiàng)目，通過全方位考核，提高學(xué)生們的設(shè)計(jì)、制造、成本控制、商業(yè)營銷、溝通與協(xié)調(diào)等五方面的綜合能力，全面提升汽車專業(yè)學(xué)生的綜合素質(zhì)，為中國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)行長期的人才積蓄，促進(jìn)中國汽車工業(yè)從“制造大國”向“產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國”的戰(zhàn)略方向邁進(jìn)。
1.2 FSAE方程式目的、依據(jù)和意義
汽車總布置設(shè)計(jì)是新車型開發(fā)的第一道工序，而新車型總體方案的確定是總布置設(shè)計(jì)的第一步。首先通過充分準(zhǔn)備和綜合分析，選擇一個(gè)合理的整車方案，并經(jīng)過一定的程序?qū)⑵涠ㄏ聛?。方案確定后，進(jìn)行準(zhǔn)確布置和計(jì)算，并為各總成下一步開展的工作打好基礎(chǔ)、準(zhǔn)備條件、提出要求并與各專業(yè)組協(xié)同完成全部的設(shè)計(jì)，共同實(shí)現(xiàn)整車的總目標(biāo)。一種新車型的投產(chǎn)，除產(chǎn)品開發(fā)過程外，還要做大量的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作，如投入資金設(shè)備廠房、人員及制定一整套相關(guān)工藝等。這些都是為了保證整車能夠穩(wěn)定的大量的投入生產(chǎn)，并確保其整車性能和質(zhì)量能被客戶接受，所以整車總體方案和全部設(shè)計(jì)內(nèi)容，也直接決定著工廠的投入。因此，總布置工作——方案選擇、布置、和計(jì)算，都是非常重要的，而且是不可缺少的。做好整車設(shè)計(jì)工作，必須做好以下兩點(diǎn)：第一、要能準(zhǔn)確地分析市場形勢(shì)、了解客戶的心理狀態(tài)、車輛使用特點(diǎn)，熟悉工廠的生產(chǎn)條件，以便真正確定出合理的整車方案；第二、要有獨(dú)立工作的能力。因?yàn)榉桨复_定后，實(shí)現(xiàn)該方案的所有布置、計(jì)算及整車的開發(fā)工作，基本上是由一個(gè)人來完成，所以要求設(shè)計(jì)者工作不應(yīng)該有任何失誤，否則會(huì)造成反工和浪費(fèi)，甚至失掉搶占市場的機(jī)會(huì)。因此要求設(shè)計(jì)者必須具有嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、細(xì)致、負(fù)責(zé)的精神，在整個(gè)開發(fā)過程中能協(xié)調(diào)和解決各方面問題和矛盾，使設(shè)計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求?？偛贾霉ぷ麟m然以完成全部圖紙及技術(shù)文件資料來標(biāo)志著階段性的結(jié)束，但還應(yīng)該進(jìn)行整車裝配圖的校核工作，即利用已完成的全部圖紙或三維數(shù)模進(jìn)行全面的細(xì)致的整車裝置的圖面及運(yùn)動(dòng)校核，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，使設(shè)計(jì)中存在的問題消除在試制和試裝車之前?？偛贾迷O(shè)計(jì)在整車開發(fā)的過程中，占有非常重要的位置，必須認(rèn)真做好這項(xiàng)工作。
目前，中國汽車工業(yè)已處于大國地位，但還不是強(qiáng)國。從制造業(yè)大國邁向產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國已成為中國汽車人的首要目標(biāo)，而人才的培養(yǎng)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國目標(biāo)的基礎(chǔ)保障之一。
此次對(duì)大學(xué)生方程式賽車的總體布置進(jìn)行設(shè)計(jì)，其目的主要有：
一是重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)、成本控制能力和團(tuán)隊(duì)溝通協(xié)作能力，使學(xué)生能夠盡快適應(yīng)企業(yè)需求，為企業(yè)挑選優(yōu)秀適用人才提供平臺(tái)；
二是通過設(shè)計(jì)交流創(chuàng)造學(xué)術(shù)競爭氛圍，為師生之間、同學(xué)之間提供良好的交流平臺(tái)，進(jìn)而推動(dòng)學(xué)科建設(shè)的提升；
汽車總體布置設(shè)計(jì)是新車型開發(fā)的第一道工序，其在提高和檢驗(yàn)汽車行業(yè)院校學(xué)生的綜合素質(zhì)，為汽車工業(yè)健康、快速和可持續(xù)發(fā)展積蓄人才,對(duì)增進(jìn)產(chǎn)、學(xué)、研三方的交流與互動(dòng)合作等方面具有十分廣泛的意義。
第2章 總布置設(shè)計(jì)準(zhǔn)備及整車型式選擇
2.1 總布置設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備
2.1.1 市場調(diào)研
市場調(diào)研是制定商品規(guī)劃的前提和基礎(chǔ)，企業(yè)為了獲取對(duì)外部環(huán)境的認(rèn)識(shí)，需要設(shè)置專門機(jī)構(gòu)，不斷地進(jìn)行認(rèn)真、細(xì)致和規(guī)范的市場調(diào)查和預(yù)測。
調(diào)研工作可以分為市場普查和專項(xiàng)調(diào)查。
市場普查：可參與每年進(jìn)行的市場情況調(diào)查，包括國內(nèi)外制造廠家的產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)銷售國家政策地方規(guī)定、社會(huì)車輛運(yùn)轉(zhuǎn)情況統(tǒng)計(jì)、營運(yùn)費(fèi)用、管理維修、車輛性能、可靠性、壽命及備件供應(yīng)等，從而掌握國內(nèi)外市場情況、變化規(guī)律、發(fā)展趨勢(shì)、用戶的使用和需求狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)市場需求和預(yù)測未來。
專項(xiàng)調(diào)查：參加為開發(fā)某車型而專門進(jìn)行的市場調(diào)查，明確調(diào)查目標(biāo)，細(xì)化調(diào)研提綱，對(duì)整車總成性能參數(shù)必須有初步的設(shè)想后，再對(duì)使用者和使用現(xiàn)場逐項(xiàng)進(jìn)行的了解、找出差異，特別重點(diǎn)調(diào)研有關(guān)技術(shù)難點(diǎn)——性能要求、結(jié)構(gòu)處理、特殊用途或要求等。
調(diào)研的方法主要是通過聽問看和測試手段，達(dá)到預(yù)期目的，通過研究思考達(dá)到完善和創(chuàng)新，形成一個(gè)比較完整的方案。
中國FSAE賽車總體設(shè)計(jì)要求：
1．賽車構(gòu)造
賽車必須是裸露式車輪和敞開式駕駛艙（方程式車型），以及四個(gè)車輪不能在一條直線上。
2．車身
從車的前端到主防滾架或者防火墻的這段空間里，除了駕駛艙必須的開口，車體上不允許有其他的開口。允許在前懸架處有微小的開口。
3．軸距
賽車必須有至少1525mm（60英寸）的軸距。軸距是指在車輪指向正前方時(shí)同一側(cè)兩車輪與地面的接觸點(diǎn)之間的距離。
4．輪距
賽車較小的輪距（前輪或后輪）必須不小于較大輪距的75%。
5．可視性
檢查表格上所有的條目必須在不使用工具，比如內(nèi)窺鏡或是鏡子的情況下清楚地呈現(xiàn)給技術(shù)檢察官看。呈示時(shí)可以拆卸車身外板或提供可拆卸的可見套件。
2.1.2 樣車分析
選同類型的樣車，作為設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)的目標(biāo)車型。第一屆FSAE北京理工大學(xué)參賽賽車，如圖2.1,2.2所示：
圖2.1 北京理工大學(xué)參賽賽車后視圖
圖2.2 北京理工大學(xué)參賽賽車側(cè)視圖
??北京理工大學(xué)參賽賽車車身尺寸為：長2868mm、寬1450mm、高1048mm，軸距1650mm，前輪輪距為1250mm，后輪輪距為1200mm，車身小巧，最小轉(zhuǎn)彎半徑為3m。整備質(zhì)量也為208kg，前后軸荷比被設(shè)計(jì)成46:54。10英寸KEIZER鋁合金輪轂，與規(guī)格為18*6-10（R25B）的Hoosier方程式熱熔胎相搭配。駕駛艙內(nèi)裝有薩波爾特(Sabelt)的五點(diǎn)式安全帶。CF188自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，排量為493cc，最大功率可達(dá)32kw，引擎最高轉(zhuǎn)速可達(dá)7000rpm，極速為135km/h，百公里加速時(shí)間5.2s。前后懸結(jié)構(gòu)采用的是雙橫臂式、四輪盤式制動(dòng)、傳動(dòng)方式為鏈條傳動(dòng)、后驅(qū)動(dòng)輪（該車為后輪驅(qū)動(dòng)）設(shè)有對(duì)稱錐齒輪式差速器，而與發(fā)動(dòng)機(jī)相搭配的是一臺(tái)CVT無級(jí)變速器。車身是由4130鋼材焊接而成的，車架之間的焊接加工工藝采用的是二氧化碳保護(hù)焊，如圖2.3所示。前后willwood caliper ps1雙活塞卡鉗，可在保證足夠的制動(dòng)力同時(shí)大幅減小制動(dòng)總成質(zhì)量。
圖2.3 車架
2.1.3 制定設(shè)計(jì)目標(biāo)
RL7050H0賽車主要應(yīng)用于FSAE比賽，對(duì)于各總成部件要求符合比賽規(guī)則。為了使RL7050H0賽車能夠在賽事中取得優(yōu)異的綜合測評(píng)，要求其在動(dòng)態(tài)項(xiàng)目中，賽車必須保持其機(jī)械性能完整性。能夠順利的完成加速性測試，8字繞環(huán)測試，高速避障測試，燃油消耗測試和耐久測試。并要將制造成本控制到最低。
2.2 整車型式的選擇
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)整車型式進(jìn)行方案分析，主要包括以下幾個(gè)部分：
（1）發(fā)動(dòng)機(jī)的種類和型式
（2）軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)型式
（3）車頭和駕駛室的型式及發(fā)動(dòng)機(jī)與前軸的位置關(guān)系
（4）輪胎的選擇
2.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的種類和布置型式
驅(qū)動(dòng)賽車的發(fā)動(dòng)機(jī)必須為四沖程、排量610cc以下。第一年中國FSAE大賽，發(fā)動(dòng)機(jī)統(tǒng)一采用贊助單位提供的發(fā)動(dòng)機(jī)，可以在規(guī)則的限制范圍內(nèi)改造發(fā)動(dòng)機(jī)。
CF188（500cc）四氣門ATV專用發(fā)動(dòng)機(jī)（如圖2.4所示）是春風(fēng)控股集團(tuán)有限公司根據(jù)國內(nèi)外ATV車生產(chǎn)廠家對(duì)大型ATV車專用發(fā)動(dòng)機(jī)特有使用要求專門全新研發(fā)的四氣門無極變速ATV專用發(fā)動(dòng)機(jī)。既保持了春風(fēng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命長、動(dòng)力強(qiáng)、聲音輕、省油、環(huán)保等五大特點(diǎn)，又利用春風(fēng)水冷機(jī)的特點(diǎn)解決了沙灘車大扭矩低車速長期工作情況下對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻要求。
單缸水冷四氣門四沖程化油器發(fā)動(dòng)機(jī)，具有前后軸傳動(dòng)輸出，電和手拉兩種起動(dòng)方式，帶發(fā)動(dòng)機(jī)易起動(dòng)減壓功能，CVT自動(dòng)無極變速，帶下坡發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，帶停車變換的發(fā)動(dòng)機(jī)體內(nèi)一體化高檔、低檔、空檔、停車檔、倒檔和檔位顯示，帶車速里程輸出，帶汽車式易更換機(jī)油濾；還可以根據(jù)廠家需要選擇配套4x4車、4獨(dú)立懸架的前后橋和所有傳動(dòng)軸，可以電控方式方便的進(jìn)行4x2、4x4、前橋差速鎖死的變換，ECU點(diǎn)火器帶危險(xiǎn)工況的保護(hù)功能，還可以選裝空濾器、散熱器、風(fēng)扇等。
圖2.4 CF188發(fā)動(dòng)機(jī)外形尺寸圖
發(fā)動(dòng)機(jī)：CF188（500CC）
缸徑×行程：87.5×82
最大功率：24kW/6500r/min
點(diǎn)火方式：無觸點(diǎn)、CDI直流點(diǎn)火
外形尺寸（長x寬x高）：610×587.5×519（mm）
發(fā)動(dòng)機(jī)形式：單缸、四沖程、水冷、四氣門、頂置式凸輪軸、單平衡軸
壓縮比：10.2:1
最低燃油消耗率(g/kw.h )：340
潤滑方式：壓力飛濺潤滑
啟動(dòng)方式：?電起動(dòng)/手拉起動(dòng)
2.2.2 駕駛室的型式
駕駛室與發(fā)動(dòng)機(jī)、前軸的布置位置，可組成不同的布置結(jié)構(gòu)，形成不同的整車外型，對(duì)使用性能也有一定的影響。
方案一：發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)（FF）
這種布置型式為微型、普通級(jí)和中級(jí)轎車所廣泛采用。
與后輪驅(qū)動(dòng)的乘用車相比較，前輪驅(qū)動(dòng)乘用車的前橋軸荷大，有明顯的不足轉(zhuǎn)向性能；因?yàn)榍拜喪球?qū)動(dòng)輪，所以越過障礙的能力高；主減速器和變速器裝在同一個(gè)殼體內(nèi)，動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)緊湊，且不需要在變速器與主減速器之間設(shè)置傳動(dòng)軸，車內(nèi)地板凸包高度降低，有利提高乘坐舒適性；發(fā)動(dòng)機(jī)布置在軸距外時(shí)，汽車的軸距可以縮短，因而有利于提高汽車的機(jī)動(dòng)性；汽車的散熱器布置在汽車前部，散熱條件好，發(fā)動(dòng)機(jī)可以得到足夠的冷卻；行李箱布置在汽車后部，固有足夠大的行李箱空間；容易改裝為客貨兩用車或救護(hù)車；供暖機(jī)構(gòu)簡單，且因管路短而供暖效率高；發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速器與駕駛員位置近，所以操縱機(jī)構(gòu)簡單；發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)能縮短汽車的總長，加上取消了傳動(dòng)軸等因素的影響，汽車消耗的材料明顯減少，使整備質(zhì)量減輕；發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)，原主減速器的錐齒輪需要用圓柱齒輪取代，這又降低了制造難度，同時(shí)在裝配和使用時(shí)也不必進(jìn)行齒輪調(diào)整工作，此時(shí)，變速器和主減速器可以使用同一種潤滑油。
前輪驅(qū)動(dòng)并轉(zhuǎn)向需要采用等速萬向節(jié)，其結(jié)構(gòu)和制造工藝均復(fù)雜；前橋負(fù)荷較后軸重，并且前輪又是轉(zhuǎn)向輪，故故前輪工作條件惡劣，輪胎壽命短；上坡行駛時(shí)因驅(qū)動(dòng)輪上的附著力減小，汽車爬坡能力降低，特別是在爬越泥濘的坡路時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪容易打滑并使汽車喪失操縱穩(wěn)定性；由于后軸負(fù)荷小而且制動(dòng)時(shí)軸荷要前移，后輪容易抱死并引起汽車側(cè)滑；當(dāng)發(fā)動(dòng)橫置時(shí)受空間限制，總體布置工作困難，維修與保養(yǎng)時(shí)的接近性變差；一旦發(fā)生正面碰撞事故，因發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件損失較大，維修費(fèi)用高。
方案二:：發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)（FR）
汽車的傳統(tǒng)布置形式，常為中高級(jí)及高級(jí)轎車所采用。
軸荷分配合理，因而有利于提高輪胎的使用壽命；前輪不驅(qū)動(dòng)，因而不需要采用等速萬向節(jié)，這有利于減少制造成本；操縱機(jī)構(gòu)簡單；采暖機(jī)構(gòu)簡單，且管路供暖效率高；發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻條件好；上坡行駛時(shí)，因驅(qū)動(dòng)輪上的附著力增大，故爬坡能力強(qiáng)；改裝為客貨兩用車或救護(hù)車比較容易；有足夠大的行李箱空間；因變速器與主減速器分開，故拆裝、維修容易；發(fā)動(dòng)機(jī)的接近性良好。
因?yàn)檐嚿淼匕逑路接袀鲃?dòng)軸，所以地板上有凸起的通道，并使后排座椅中部座墊的厚度減薄，影響乘坐舒適性；汽車正面與其他物體發(fā)生碰撞時(shí)，易導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入客廂，會(huì)使前排乘員受到嚴(yán)重傷害；汽車的總長、軸距均較長，整車整備質(zhì)量增大，同時(shí)影響到汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。
方案三：發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)（RR）
這種布置在微型汽車和小型轎車上曾得到廣泛使用，但現(xiàn)在轎車上已很少采用。
動(dòng)力總成布置成一體而使機(jī)構(gòu)緊湊，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)后置，汽車前部高度有條件降低，改善駕駛員視野；同時(shí)排氣管不必從前部向后部延伸，加上可以省掉傳動(dòng)軸，故可向內(nèi)地板凸包只需要有較低的高度用來容納操縱機(jī)構(gòu)的桿件和加強(qiáng)地板剛度即可，這就改善了后排座椅中間座位乘員出入的條件；整車整備質(zhì)量小；乘客座椅能夠布置在舒適區(qū)域；上坡行駛時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)輪上的附著力增加，爬坡能力提高；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)布置在軸距外時(shí)軸距短，汽車機(jī)動(dòng)性能好。
后軸負(fù)荷重，使汽車具有過多轉(zhuǎn)向傾向，操縱性變壞；前輪附著力小，高速行駛時(shí)轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定，影響操縱穩(wěn)定性；行李箱在前部，受轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向時(shí)要占據(jù)一定空間和改善駕駛視野的影響，行李箱體積不夠大；因動(dòng)力總成在后部，距駕駛員較遠(yuǎn)，所以操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜；駕駛員發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)故障不如發(fā)動(dòng)機(jī)前置容易；發(fā)動(dòng)機(jī)后置不僅對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻和前風(fēng)擋玻璃除霜帶來不利，而且發(fā)動(dòng)機(jī)工作噪聲容易傳給駕駛員，一旦汽車發(fā)生追尾事故，又會(huì)對(duì)后排乘員構(gòu)成危險(xiǎn)；受發(fā)動(dòng)機(jī)高度影響，改裝為客貨兩用車或救護(hù)車?yán)щy。
方案四:：發(fā)動(dòng)機(jī)中置后輪驅(qū)動(dòng)（MR)
是大多數(shù)運(yùn)動(dòng)型轎車和方程式賽車所采用的型式。此外，某些大、中型客車也采用該型式，但采用該型式的貨車很少。
對(duì)于運(yùn)動(dòng)型車,可獲得最佳的軸荷分配，操縱穩(wěn)定性和行駛平順性較好.發(fā)動(dòng)機(jī)臨近驅(qū)動(dòng)橋，無需傳動(dòng)軸，從而減輕車重，具有較高的傳動(dòng)效率；重量集中，車身平擺方向的慣性力矩小，轉(zhuǎn)彎時(shí)，轉(zhuǎn)向盤操作靈敏，運(yùn)動(dòng)性好；對(duì)于大、中型客車具有車廂內(nèi)的面積利用率較高、車內(nèi)噪音小、傳動(dòng)軸短、傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)動(dòng)機(jī)的布置占據(jù)了車廂和行李箱的一部分空間，通常，車廂內(nèi)只能安放2張座椅；對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的隔音和絕熱效果差，乘坐舒適性有所降低；對(duì)于大、中型客車,發(fā)動(dòng)機(jī)需要特殊設(shè)計(jì)，且其冷卻和防塵不易；遠(yuǎn)程操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，維修保養(yǎng)不便.地板高度難于降低。
因賽車的布置結(jié)構(gòu)緊湊，選用此種布置發(fā)動(dòng)機(jī)。
2.2.3 輪胎的選型
根據(jù)車輛類型、總質(zhì)量、道路條件、車速及其他特殊要求，合理地選擇輪胎。輪胎選擇的好壞直接影響整車的使用性能，如動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、通過性、安全性等。因此必須按使用要求、道路條件和國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理的選擇。一般在汽車滿載時(shí)，輪胎所受的靜負(fù)荷應(yīng)等于小于它的額定負(fù)荷（約0.9—1.0）。這主要根據(jù)車輛的使用情況和道路條件而定，在條件比較好的情況下－不超載、道路條件好，輪胎的靜負(fù)荷可與額定負(fù)荷相等或相近，氣壓也可選高一點(diǎn)，這樣會(huì)提高整車的經(jīng)濟(jì)性能。輪胎選擇的另一個(gè)關(guān)鍵因素是車速。隨著高速公路的發(fā)展和道路條件的改善，現(xiàn)代汽車的車速越來越高，對(duì)于輪胎來說，車速越高，輪胎的發(fā)熱量也越大，致使輪胎的磨損和壽命都受到影響。輪胎的額定負(fù)荷能力是在一定車速下給定的，超過該車速長期使用合適輪胎的壽命急劇下降。另外，還要考慮的一個(gè)因素是超載。車輛超載或減載運(yùn)行將對(duì)輪胎的負(fù)荷能力和使用壽命產(chǎn)生直線下降或上升的影響。所以要根據(jù)具體的使用條件－道路、載荷、車速等因素來選擇輪胎的規(guī)格、基本參數(shù)、氣壓和負(fù)荷能力，以保證整車的正常使用和性能的發(fā)揮。
汽車常用的輪胎有普通斜交胎和普通子午線胎。普通斜交胎的胎體簾線層較多，胎側(cè)厚，使用中不易刺破，側(cè)向剛度大，但是緩沖性能差。而子午線胎的簾布層呈子午線排列，是簾布線的強(qiáng)度得到充分的利用，緩沖層也較多，加強(qiáng)了胎冠，所以提高了輪胎的緩沖性能、附著性能和使用壽命，滾動(dòng)阻力比普通斜交胎要小，因而提高了整車的經(jīng)濟(jì)性。但是制造成本較高，由于胎側(cè)較薄，側(cè)向剛度小，太側(cè)易被刺破。但是其優(yōu)點(diǎn)較明顯，相對(duì)斜交輪胎，子午線輪胎具備以下特點(diǎn) : 良好的操縱穩(wěn)定性能、安全的轉(zhuǎn)彎性能 、良好的耐磨性能、生熱少、滾動(dòng)阻力低，節(jié)省燃油費(fèi)用、牽引能力強(qiáng)，打滑少、高速行駛時(shí)的乘車舒適感好。
2010中國FSAE攢足輪胎相關(guān)參數(shù)見表2.1，賽事規(guī)定賽車可裝備如下兩套輪胎：
表2. 1 2010中國FSAE贊助輪胎的相關(guān)參數(shù)
規(guī)格
180/530R13
輪胎接地面寬(mm?inch)
185?7.3
標(biāo)準(zhǔn)輪輞內(nèi)距
8.0
輪胎半徑(mm)
244
輪胎胎面寬(mm?inch)
223?8.8
輪胎周長
1626
輪胎外徑(mm?inch)
533?21.0
輪輞內(nèi)距
7.5-8.5
干胎——在檢查時(shí)安裝在賽車上的輪胎定義為干胎。干胎尺寸任意，型號(hào)任意。他們可以是光頭胎，也可是有紋的
雨胎——雨胎可以是如下規(guī)定的任何型號(hào)和尺寸的有花紋和溝槽的樣式：
（1）花紋和溝槽的圖案必須是由輪胎廠商塑造成型的，任何被刻制的花紋溝槽必須有文件證明它是符合比賽的相關(guān)規(guī)定的。
（2）溝槽最淺為2.4mm（3/32英寸）。
2.2.4 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)型式的選擇
1．齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器
中小型轎車以及前軸軸荷小于1.2t的客車、貨車，多采用該種型式，如圖2.5所示。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)副為齒輪與齒條。轉(zhuǎn)向軸帶動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒條便做直線運(yùn)動(dòng)。有時(shí)，靠齒條來直接帶動(dòng)橫拉桿，就可使轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向。通常均布置在前輪軸線之后。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)副的主動(dòng)件是一斜齒圓柱小齒輪，它和裝在外殼中的從動(dòng)件——齒條相嚙合，外殼固定在車身或車架上。齒條利用兩個(gè)球接頭直接和兩根分開的左、右橫拉桿相聯(lián)。橫拉桿再經(jīng)球接頭與梯形臂相接。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器是依靠齒條背部靠近主動(dòng)小齒輪處裝置的可調(diào)節(jié)壓力的彈簧來消除齒輪齒條傳動(dòng)副的齒間間隙的。為了轉(zhuǎn)向輕便，主動(dòng)小齒輪的直徑應(yīng)盡量小。通常，這類轉(zhuǎn)向器的齒輪模數(shù)多在2～3mm范圍內(nèi)，壓力角為20。，主動(dòng)小齒輪有5～8個(gè)齒，螺旋角為9°～15°。根據(jù)小齒輪螺旋角和齒條傾斜角的大小和方向的不同，可以構(gòu)成不同的傳動(dòng)方案。
齒輪齒條式液壓助力轉(zhuǎn)向器，是相對(duì)于機(jī)械轉(zhuǎn)向器而言的，其增加了轉(zhuǎn)向油泵、轉(zhuǎn)向油壺、轉(zhuǎn)向油管、轉(zhuǎn)向閥、轉(zhuǎn)向油缸等部件，以期達(dá)到改善駕駛員手感，增加轉(zhuǎn)向助力的目的的轉(zhuǎn)向裝置。
齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；布置方便；制造容易，成本低廉；殼體采用鋁合金或鎂合金壓鑄而成，轉(zhuǎn)向器的質(zhì)量較小；轉(zhuǎn)向靈敏,傳動(dòng)效率高達(dá)90%；齒輪與齒條間因磨損出現(xiàn)間隙以后，利用裝在齒條背部、靠近主動(dòng)小齒輪處的壓緊力可以調(diào)節(jié)的彈簧，能自動(dòng)消除齒間間隙，能提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度，防治工作時(shí)產(chǎn)生沖擊和噪聲；占用體積小,便于布置，制造容易。
但轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比較小，(一般不大于15)，且齒條沿其長度方向磨損不均勻；逆效率高（60% ~70%），不易控制。
2．循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器
當(dāng)前廣泛使用的一種結(jié)構(gòu)，高級(jí)轎車和輕型及以上的客車、貨車均多采用，如圖2.6所示。由齒輪機(jī)構(gòu)將來自轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)力進(jìn)行減速，使轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)闇u輪蝸桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，滾珠螺桿和螺母夾著鋼球嚙合，因而滾珠螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，螺母再與扇形齒輪嚙合，直線運(yùn)動(dòng)再次變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使連桿臂搖動(dòng)，連桿臂再使連動(dòng)拉桿和橫拉桿做直線運(yùn)動(dòng)，改變車輪的方向。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器又有兩種結(jié)構(gòu)型式，即常見的循環(huán)球一齒條齒扇式,和另一種即循環(huán)球一曲柄銷式。它們各有兩個(gè)傳動(dòng)副，前者為：螺桿、鋼球和螺母傳動(dòng)副以及螺母上的齒條與搖臂軸上的齒扇傳動(dòng)副；后者為：螺桿、鋼球和螺母傳動(dòng)副以及螺母上的銷座與搖臂軸上的錐銷或球銷傳動(dòng)副。兩種結(jié)構(gòu)的調(diào)整間隙方法均是利用調(diào)整螺栓移動(dòng)搖臂軸來進(jìn)行調(diào)整。
循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)效率高、工作平穩(wěn)、可靠，操縱起來比較輕便舒適，螺桿及螺母上的螺旋槽經(jīng)滲碳、淬火及磨削加工，耐磨性好、機(jī)械部件的磨損較小，使用壽命相對(duì)較長。齒扇與齒條嚙合間隙的調(diào)整方便易行，這種結(jié)構(gòu)與液力式動(dòng)力轉(zhuǎn)向液壓裝置的匹配布置也極為方便。但逆效率高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，制造精度要求高。
圖2.5 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 圖2.6 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器
3．蝸桿曲柄銷式轉(zhuǎn)向器
它是以蝸桿為主動(dòng)件，曲柄銷為從動(dòng)件的轉(zhuǎn)向器。蝸桿具有梯形螺紋，手指狀的錐形指銷用軸承支承在曲柄上，曲柄與轉(zhuǎn)向搖臂軸制成一體。轉(zhuǎn)向時(shí)，通過轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿、嵌于蝸桿螺旋槽中的錐形指銷一邊自轉(zhuǎn)，一邊繞轉(zhuǎn)向搖臂軸做圓弧運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)曲柄和轉(zhuǎn)向垂臂擺動(dòng)，再通過轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。這種轉(zhuǎn)向器通常用于轉(zhuǎn)向力較大的載貨汽車上，如圖2.7所示。
轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比可以做成不變的或者變化的；指銷和蝸桿之間的工作面磨損后，調(diào)整間隙工作容易。固定指銷式磨損快、工作效率低。旋轉(zhuǎn)指銷式結(jié)構(gòu)復(fù)雜。雙指銷式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸和質(zhì)量大，并且對(duì)兩主銷間的位置精度、螺桿上的形狀及尺寸精度等要求較高。傳動(dòng)比的變化特性和傳動(dòng)間隙特性的變化受限制。應(yīng)用很少。
4．球面蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器
曾廣泛應(yīng)用在輕型和中型汽車上，如圖2.8所示。如前軸軸荷不大于2.5t且無動(dòng)力轉(zhuǎn)向和不大于4t帶動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車。這種轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)副是球面蝸桿及滾輪。滾輪用滾動(dòng)軸承支承在搖臂軸上，又有雙齒滾輪和三齒滾輪之分。球面蝸桿上的螺旋齒是在凹圓弧線繞一軸線旋轉(zhuǎn)而成的表面上切削而成的，因此又稱為圓弧面蝸桿，其承載能力比通常齒頂在同一圓柱表面上的圓柱蝸桿大1.5～2倍。這可由球面蝸桿同時(shí)有更多的齒進(jìn)人嚙合和嚙合時(shí)接觸較好來解釋。球面蝸桿也可使搖臂軸有更大的轉(zhuǎn)角。采用雙齒滾輪時(shí)搖臂軸轉(zhuǎn)角可達(dá)80。左右，采用三齒滾輪時(shí)可達(dá)100。。由于其傳動(dòng)副以滾動(dòng)摩擦代替了滑動(dòng)摩擦，使摩擦損失減小，傳動(dòng)效率η+可達(dá)0.77～0.82，而逆效率η-則較低，約為0.6。
其磨損小，工作可靠，使用壽命長?？衫幂S向移動(dòng)搖臂軸以改變滾輪與蝸桿中心距的方法來調(diào)整傳動(dòng)間隙。正效率低；工作齒面磨損以后，調(diào)整嚙合間隙比較困難，轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比不能變化。
圖2.7 蝸桿曲柄銷式轉(zhuǎn)向器 圖2.8 球面蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器
2.2.5 制動(dòng)器型式的選擇
鼓式制動(dòng)器的各種結(jié)構(gòu)形式如圖2.9a~f所示。
不同形式的鼓式制動(dòng)器的主要區(qū)別有：蹄片固定支點(diǎn)的數(shù)量和位置不同；張開裝置的形勢(shì)與數(shù)量不同；制動(dòng)時(shí)兩塊蹄片之間有無相互作用。
制動(dòng)力大小的比較：按照制動(dòng)力由大到小排列為雙向增力式、單向增力式、雙向雙領(lǐng)蹄式、單向雙領(lǐng)蹄式、領(lǐng)從蹄式、雙從蹄式。
制動(dòng)穩(wěn)定性的比較：按照制動(dòng)穩(wěn)定性由大到小排列為雙從蹄式、領(lǐng)從蹄式、單向雙領(lǐng)蹄式、雙向雙領(lǐng)蹄式、單向增力式、雙向增力式。
盤式制動(dòng)器分為全盤式（如圖2.10所示）和鉗盤式兩種，鉗盤式又分為浮動(dòng)鉗盤式（如圖2.11所示）和固定鉗盤式（如圖2.12所示）。鉗盤式制動(dòng)器制動(dòng)鉗的布置可以在車軸之前或之后。制動(dòng)鉗位于軸前可避免輪胎向鉗內(nèi)甩濺泥水污物；位于軸后則可減小制動(dòng)時(shí)輪轂軸承徑向合力。
盤式制動(dòng)器尤其是浮動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器已十分廣泛地用于轎車的前輪。與鼓式后輪制動(dòng)器配合，也可使后輪制動(dòng)器較容易地附加駐車制動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，兼作駐車制動(dòng)器之用。有些高性能轎車的前、后輪都采用盤式制動(dòng)器，主要是為了保持制動(dòng)力分配系數(shù)的穩(wěn)定。
(f)
(d)
(e)
(c)
(b)
(a)
Q
Q
Q
Q
c
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P2
P1
圖2.9 鼓式制動(dòng)器簡圖
（a）領(lǐng)從蹄式（用凸輪張開） （b）領(lǐng)從蹄式用制動(dòng)輪缸張開）
（c）領(lǐng)從蹄式（非雙向，平衡式）
（d）雙向領(lǐng)從蹄式 （e）單向增力式 （f）雙向增力式
盤式制動(dòng)器也開始用于某些不同等級(jí)的客車和載貨汽車上。有些重型載貨汽車采用多片全盤式制動(dòng)器以獲得大的制動(dòng)力矩，但制動(dòng)盤的冷卻條件差，溫升較大。
A
A
A-A
圖2.10 多片全盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖
P1
P1
（a）滑動(dòng)前盤式 （b）擺動(dòng)鉗盤式
圖2.11 浮動(dòng)鉗盤式制動(dòng)機(jī)器工作原理圖 圖2.12 固定鉗盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖
與鼓式制動(dòng)器比較，盤式制動(dòng)器有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）熱穩(wěn)定性較好。這是因?yàn)橹苿?dòng)盤對(duì)摩擦襯塊無摩擦增力作用，還因?yàn)橹苿?dòng)摩擦襯塊的尺寸不長，其工作表面的面積僅為制動(dòng)盤而積的12％～1 6％．故散熱比較好。
（2）水穩(wěn)定性較好。因?yàn)橹苿?dòng)襯塊劉。盤的單位壓力高，易將水?dāng)D出，同時(shí)在離心力的作用下沾水后也易于甩掉，再加上襯塊對(duì)盤的擦拭作用，因而，出水后只需經(jīng)一、二次制動(dòng)即能恢復(fù)正常；而鼓式制動(dòng)器則需經(jīng)過甚至十余次制動(dòng)方能恢復(fù)正常制動(dòng)效能。
（3）制動(dòng)穩(wěn)定性好。盤式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩與制動(dòng)油缸的活塞推力及摩擦系數(shù)成線性關(guān)系，再加上無自行增勢(shì)作用，因此在制動(dòng)過程中制動(dòng)力矩增長較和緩，與鼓式制動(dòng)器相比，能保證高的制動(dòng)穩(wěn)定性。
（4）制動(dòng)力矩與汽車前進(jìn)和后退行駛無關(guān)。
（5）在輸出同樣大小制動(dòng)力矩的條件下，盤式制動(dòng)器的質(zhì)量和尺寸比鼓式的要小。
（6）盤式的摩擦襯塊比鼓式的摩擦襯片在磨損后更易更換，結(jié)構(gòu)也較簡單，維修保養(yǎng)容易。
（7）制動(dòng)盤與摩擦襯塊間的間隙小(0.05～0.15mm)，這就縮短了油缸活塞的操作時(shí)間，并使制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的力傳動(dòng)比有增大的可能。
（8）制動(dòng)盤的熱膨脹不會(huì)像制動(dòng)鼓熱膨脹那樣引起制動(dòng)踏板行程損失，這也使間隙自動(dòng)調(diào)整裝置的設(shè)計(jì)可以簡化。
（9）易于構(gòu)成多回路制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使系統(tǒng)有較好的可靠性和安全性．以保證汽車在任何車速下各車輪都能均勻一致地平穩(wěn)制動(dòng)。
（10）能方便地實(shí)現(xiàn)制動(dòng)器磨損報(bào)警，以便及時(shí)更換摩擦襯塊。
盤式制動(dòng)器的主要缺點(diǎn)是：
（1）難以完全防止塵污和銹蝕(但封閉的多片全盤式制動(dòng)器除外)。
（2）兼作駐車制動(dòng)器時(shí)，所需附加的駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，因此有的汽車采用前輪為盤式后輪為鼓式的制動(dòng)系統(tǒng)。
（3）由于無自行增勢(shì)作用，制動(dòng)效能較低，中型轎車采用時(shí)即需加力裝置。
2.2.6 懸架布置形式
汽車懸架包括彈性元件，減振器和傳力裝置等三部分，這三部分分別起緩沖，減振和力的傳遞作用。從轎車上來講，彈性元件多指螺旋彈簧，它只承受垂直載荷，緩和及抑制不平路面對(duì)車體的沖擊，具有占用空間小，質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)簡單，無需潤滑的優(yōu)點(diǎn)，但由于本身沒有摩擦而沒有減振作用。減振器指液力減振器或壓縮空氣減振器，是為了加速衰減車身的振動(dòng)，它是懸架機(jī)構(gòu)中最精密和復(fù)雜的機(jī)械件。傳力裝置是指車架的上下擺臂等叉形剛架、轉(zhuǎn)向節(jié)等元件，用來傳遞縱向力，側(cè)向力及力矩，并保證車輪相對(duì)于車架(或車身)有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
汽車懸架的形式分為非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架兩種：
方案一： 非獨(dú)立懸架
非獨(dú)立懸掛架的左右車輪裝在一根整體的剛性周或非斷開時(shí)驅(qū)動(dòng)橋的橋殼上。結(jié)構(gòu)簡單，制造、維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)性好；工作可靠，使用壽命長；車輪跳動(dòng)時(shí)，輪距、前柬不變，因而輪胎磨損??；轉(zhuǎn)向時(shí)，車身側(cè)傾后車輪的外傾角不變，傳遞側(cè)向力的能力不降低；側(cè)傾中心位置較高，有利于減小轉(zhuǎn)向時(shí)車身的側(cè)傾角。
由于車橋與車輪一起跳動(dòng)，因而需要較大的空間，影響發(fā)動(dòng)機(jī)或行李箱的布置。用于轎車或載貨汽車的前懸架時(shí)，一般需要抬高發(fā)動(dòng)機(jī)或是將車橋(軸)做成中間下凹的形狀以利發(fā)動(dòng)機(jī)布置，這將增加制造成本；用于轎車后懸架時(shí)，會(huì)導(dǎo)致行李箱容積減小，備胎的布置也不方便；用于驅(qū)動(dòng)橋時(shí)，會(huì)使得非懸掛質(zhì)量較大，不利于汽車的行駛平順性及輪胎的接地性能；當(dāng)兩側(cè)車輪跳動(dòng)高度不一致時(shí)(例如左右車輪駛過的凸起高度不同)，整根車橋會(huì)傾斜，使左右車輪直接相互影響；在不平路面直線行駛時(shí)，由于左右車輪跳動(dòng)不一致而導(dǎo)致的軸轉(zhuǎn)向會(huì)降低直線行駛的穩(wěn)定性；用于驅(qū)動(dòng)橋時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋的輸入轉(zhuǎn)矩會(huì)引起左右車輪負(fù)荷轉(zhuǎn)移。如圖2.13所示為導(dǎo)向桿系非獨(dú)立懸架應(yīng)用于轎車后驅(qū)動(dòng)橋。
方案二:：獨(dú)立懸架
與非獨(dú)立懸架相比，獨(dú)立懸架具有如下優(yōu)點(diǎn)：非懸掛質(zhì)量小，懸架所受到并傳給車身的沖擊載荷小，有利于提高汽車的行駛平順性及輪胎的接地性能；左右車輪的跳動(dòng)沒有直接的相互影響，可減少車身的傾斜和振動(dòng)；占用橫向空間少，便于發(fā)動(dòng)機(jī)布置，可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝位置，從而降低汽車質(zhì)心位置，有利于提高汽車的行駛穩(wěn)定性；易于實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)向。
圖2.13 導(dǎo)向桿系非獨(dú)立懸架
1．雙橫臂式獨(dú)立懸架（如圖2.14所示）
按其上、下橫臂的長短又可分為等長雙橫臂式和不等長雙橫臂式兩種。等長雙橫臂式懸架在其車輪作上、下跳動(dòng)時(shí)，可保持主銷傾角不變，但輪距卻有較大的變化，會(huì)使輪胎磨損嚴(yán)重，故已很少采用，多為不等長雙橫臂式懸架所取代。后一種型式的懸架在其車輪上、下跳動(dòng)時(shí)，只要適當(dāng)?shù)剡x擇上、下橫臂的長度并合理布置，即可使輪距及車輪定位參數(shù)的變化量限定在允許范圍內(nèi)。這種不大的輪距改變，不應(yīng)引起車輪沿路面的側(cè)滑，而為輪胎的彈性變形所補(bǔ)償。因此，不等長雙橫臂式獨(dú)立懸架能保證汽車有良好的行駛穩(wěn)定性，已為中、高級(jí)轎車的前懸架所廣泛采用，也適用于跑車和賽車的驅(qū)動(dòng)橋。
突出優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)計(jì)的靈活性，可以通過合理選擇空間導(dǎo)向桿系的鉸接點(diǎn)的位置及導(dǎo)向臂(或稱為控制臂)的長度，使得懸架具有合適的運(yùn)動(dòng)特性(亦即當(dāng)車輪跳動(dòng)或車身側(cè)傾時(shí)，車輪定位角及輪距的變化能盡量滿足設(shè)計(jì)的要求)，并且形成恰當(dāng)?shù)膫?cè)傾中心和縱傾中心。垂直方向尺寸小，車輪接地性能好。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，占用空間較多，鉸接點(diǎn)多，制動(dòng)似的點(diǎn)頭效應(yīng)會(huì)引起彈簧傾斜。
2．麥弗遜式獨(dú)立懸架（如圖2.15所示）
可將導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及減振裝置集合到一起，將多個(gè)零件集成在一個(gè)單元里。這樣一來，相對(duì)雙橫臂懸架而言，它不僅簡化了結(jié)構(gòu)，減小了質(zhì)量，還節(jié)省了空間，降低了制造成本，并且?guī)缀醪徽加脵M向空間，有利于車身前部地板的構(gòu)造和發(fā)動(dòng)機(jī)布置，這一點(diǎn)在用于緊湊型轎車(例如微型轎車，它們幾乎全部采用前置前驅(qū)動(dòng)方式)的前懸架時(shí)，具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。麥克弗遜懸架的另外一些優(yōu)點(diǎn)包括：鉸接點(diǎn)的數(shù)目較少；上下鉸點(diǎn)之間有較大的距離，下鉸點(diǎn)與車輪接地點(diǎn)之間距離較小，這對(duì)減少鉸點(diǎn)處的受力有利；彈簧行程較大。另外，當(dāng)車輪跳動(dòng)時(shí)，其輪距、前束及車輪外傾角等均改變不大，減輕了輪胎的磨損，也使汽車具有良好的行駛穩(wěn)定性。
圖2.14 雙橫臂式獨(dú)立懸架 圖2.15 麥弗遜式獨(dú)立懸架
由于自由度減少，懸架運(yùn)動(dòng)特性的可設(shè)計(jì)性不如雙橫臂懸架；振動(dòng)通過上支承點(diǎn)傳遞給汽車頭部，需采取相應(yīng)措施隔離振動(dòng)、噪聲；減振器的活塞桿與導(dǎo)向套之間存在摩擦力，使得懸架的動(dòng)剛度增加，彈性特性變差，小位移時(shí)這一影響更加顯著；對(duì)輪胎的不平衡較敏感；減振器緊貼車輪布置，其間空間很小，有些情況下不便于采用寬胎或加裝防滑鏈。
2.2.7 差速器型式的選擇
方案一：對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器
最廣泛地用在轎車、客車和各種公路用載貨汽車上，如圖2.16所示。普通的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼，2個(gè)半軸齒輪，4個(gè)行星齒輪(少數(shù)汽車采用3個(gè)行星齒輪，小型、微型汽車多采用2個(gè)行星齒輪)，行星齒輪軸(不少裝4個(gè)行星齒輪的差速器采用十字軸結(jié)構(gòu))，半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。
結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用在公路汽車上也很可靠等。當(dāng)汽車在壞路上行駛時(shí)，嚴(yán)重影響通過能力。如當(dāng)汽車的一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪陷入泥濘路面時(shí)，雖然另一驅(qū)動(dòng)輪在良好路面上，汽車卻往往不能前進(jìn)（俗稱打滑）。此時(shí)在泥濘路面上的驅(qū)動(dòng)輪原地滑轉(zhuǎn)，在良好路面上的車輪卻靜止不動(dòng)。這是因?yàn)樵谀酀袈访嫔系能囕喤c路面之間的附著力較小，路面只能通過此輪對(duì)半軸作用較小的反作用力矩，因此差速器分配給此輪的轉(zhuǎn)矩也較小，盡管另一驅(qū)動(dòng)輪與良好路面間的附著力較大，但因平均分配轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)，使這一驅(qū)動(dòng)輪也只能分到與滑轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輪等量的轉(zhuǎn)矩，以致驅(qū)動(dòng)力不足以克服行駛阻力，汽車不能前進(jìn)，而動(dòng)力則消耗在滑轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輪上。此時(shí)加大油門不僅不能使汽車前進(jìn)，反而浪費(fèi)燃油，加速機(jī)件磨損，尤其使輪胎磨損加劇。
方案二：強(qiáng)制鎖止式防滑差速器（如圖2.17所示）
當(dāng)一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪在壞路上滑轉(zhuǎn)時(shí)，能使大部分甚至全部轉(zhuǎn)矩傳給在良好路面上的驅(qū)動(dòng)輪，以充分利用這一驅(qū)動(dòng)輪的附著力來產(chǎn)生足夠的驅(qū)動(dòng)力，使汽車順利起步或繼續(xù)行駛。
圖2.16 普通圓錐齒輪 圖2.17 嚙合套式強(qiáng)制鎖止差速器
差速器的工作原理簡圖
左、右驅(qū)動(dòng)車輪可以傳遞由附著力決定的全部轉(zhuǎn)矩。當(dāng)汽車因某一驅(qū)動(dòng)車輪滑轉(zhuǎn)而停車時(shí)，已經(jīng)失去原有的沖力，再起步時(shí)需要克服比行駛時(shí)大得多的阻力，因而驅(qū)動(dòng)車輪需要發(fā)揮更大的牽引力，而這時(shí)由于滑轉(zhuǎn)而遭到破壞的地表而往往不能承受這樣大的牽引力。除非另一驅(qū)動(dòng)車輪附著良好，否則，當(dāng)左右車輪都處在附著系數(shù)比較小的路面上，則雖鎖住差速器，牽引力仍然會(huì)超過車輪與路面的附著力，汽車仍無法起步和前進(jìn)。因此在一般表面狀況變化不大的路面上，即使鎖住差速器，汽車總牽引力的增加往往不超過25％。另外，當(dāng)汽車駛?cè)胼^好的路面時(shí)，差速器的鎖止機(jī)構(gòu)應(yīng)即時(shí)松開．否則將產(chǎn)生與無差速器時(shí)一樣的問題，例如使轉(zhuǎn)彎困難、輪胎加速磨損、使傳動(dòng)系零件過載和消耗過多的功率等。
方案三：Torson 差速器
托森差速器主要由蝸桿行星齒輪，差速器殼體，前輸出軸和后輸出軸四套大部件組成，如圖2.18所示。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力直接用來驅(qū)動(dòng)托森差速器的殼體，殼體的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)帶動(dòng)三組蝸桿行星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，行星齒輪與殼體之間是由直齒連接的，與前后輸出軸之間是由蝸桿連接的。這樣動(dòng)力可以順利的通過行星齒輪分配給前后輸出軸從而能夠驅(qū)動(dòng)前后車橋。正是因?yàn)樾行驱X輪的蝸桿設(shè)計(jì)，讓它具備了一個(gè)自鎖死功能。一旦某一車輪遇到較大阻力時(shí)，托森差速器會(huì)向這個(gè)車輪傳輸更大的動(dòng)力。
Torsen差速器是恒時(shí)4驅(qū)，牽引力被分配到了每個(gè)車輪，于是就有了良好的彎道、直線(干/濕)駕駛性能。Torsen自鎖中心差速器確保了前后輪均一的動(dòng)力分配。任何速度的不同，如前輪遇到冰面時(shí)，系統(tǒng)會(huì)快速做出反應(yīng)，75%的扭矩會(huì)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)速慢的車輪，在這里也就是后輪。 Torsen差速器實(shí)現(xiàn)了恒時(shí)、連續(xù)扭矩控制管理，它持續(xù)工作，沒有時(shí)間上的延遲，但不介入總扭矩輸出的調(diào)整，也就不存在著扭矩的損失，與牽引力控制和車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)相比具有更大的優(yōu)越性。因?yàn)闆]有傳統(tǒng)的自鎖差速器所配備的多片式離合器，也就不存在著磨損，并實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)。純機(jī)械LSD具有良好的可靠性。
B
B
圖2.18 Torsen差速器
Torsen差速器可以與任何變速器、分動(dòng)器實(shí)現(xiàn)匹配，與車輛其它安全控制系統(tǒng)ABS、TCS(Traction Control Systems，牽引力控制)、SCS(Stability Control Systems)，車身穩(wěn)定控制)相容。Torsen差速器是純機(jī)械結(jié)構(gòu)，在車輪剛一打滑的瞬間就會(huì)發(fā)生作用，它具有線性鎖止特性，是真正的恒時(shí)四驅(qū)，在平時(shí)正常行駛時(shí)扭矩前后分配是50∶50。但是造價(jià)高，所以一般托森差速器都用在高檔車上；重量太大，裝上它后對(duì)車輛的加速性是一份拖累。
2.3 本章小結(jié)
本章主要介紹了總體布置的方法和原則，通過市場調(diào)研制定初步方案，再通過樣車分析得到相關(guān)數(shù)據(jù)，最后制定總體布置的設(shè)計(jì)目標(biāo)，明確設(shè)計(jì)要求。根據(jù)設(shè)計(jì)原則和目標(biāo)，提出被開發(fā)車型的整車型式方案，包括發(fā)動(dòng)機(jī)的種類和型式、軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)形式、駕駛室的型式、輪胎的選擇，確定基本的部件。
第3章 新車型主要目標(biāo)參數(shù)的初步確定
3.1 幾個(gè)主要“目標(biāo)參數(shù)”的確定
2010年第一屆中國FSAE大賽中，部分車隊(duì)賽參數(shù)：
北京理工大學(xué)參賽賽車，最高車速可達(dá)135km/h，整車整備質(zhì)量 208Kg；
哈爾濱工業(yè)大學(xué)參賽賽車，最高車速可達(dá)160km/h，整車整備質(zhì)量 265Kg。
根據(jù)以上參數(shù)初步選定RL7050H0最高車速為140km/h，整車整備質(zhì)量210Kg。
3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及其轉(zhuǎn)速
(3.1)
式中，——發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率kw；
——傳動(dòng)系效率，取95%；
——汽車總質(zhì)量，整車整備質(zhì)量與承載質(zhì)量之和，=285kg；
——重力加速度，g/s2；
f——滾動(dòng)阻力數(shù)，良好的瀝青或混泥土路面滾動(dòng)阻力系數(shù)為0.010～0.018，此處取0.015；
——空氣阻力系數(shù) 0.35；
A——迎風(fēng)面積，取0.7（前輪距×總高）；
——最高車速，140km/h。
根據(jù)公式(3.1)可得：
=11.011kw
通過上述方法計(jì)算得出結(jié)論：RL7050H0賽車對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率要求是不得低于11.011kw。
3.3 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩及其轉(zhuǎn)速
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率和其相應(yīng)轉(zhuǎn)速確定后，可用下式確定發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。
(3.2)
式中，——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，Nm；
——扭矩適應(yīng)性系數(shù),即=Memax/Mp；
——最大功率點(diǎn)扭矩Nm；
——最大功率點(diǎn)轉(zhuǎn)速。
一般汽油機(jī)=1.2～1.35，柴油機(jī)=1.1～1.25；值的大小標(biāo)志著行駛阻力增加時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)沿外特性曲線自動(dòng)增加扭矩能力。的值大小可參考同類樣機(jī)的數(shù)值進(jìn)行選取。
發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩點(diǎn)的轉(zhuǎn)速應(yīng)該認(rèn)真選取，一般希望該轉(zhuǎn)速于最大功率點(diǎn)的轉(zhuǎn)速有一定比例關(guān)系，即保證在1.4～2.0之間，如果取得過高，會(huì)使的比值變小，若小于1.4，會(huì)使直接檔的穩(wěn)定車速偏高，造成在市區(qū)內(nèi)行駛轉(zhuǎn)彎等情況下增加換擋次數(shù)，故希望不要太高。
根據(jù)選定的發(fā)動(dòng)機(jī)CF188的具體參數(shù)和公式(4.2)可得：
=38.745 Nm
3.4 傳動(dòng)系速比的選擇
根據(jù)CF188發(fā)動(dòng)機(jī)在規(guī)定條件下可根據(jù)主軸和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速確定傳動(dòng)系的變速比，規(guī)定條件如表3.1所示，變速比關(guān)系如表3.2所示：
表3.1 CF188測試條件
離合器型號(hào)
CF188
結(jié)合轉(zhuǎn)速(rpm)
1950
滾珠重量（g)
25.1
產(chǎn)品來源
裝配
軸環(huán)長度（mm)
90.8
中心距(mm)
215
測試日期
2008-5-25
表3.2 CF188傳動(dòng)系變速比
主軸 RPM
從動(dòng)輪RPM
變速比
主軸 RPM
從動(dòng)輪RPM
變速比
主軸 RPM
從動(dòng)輪RPM
變速比
390
136.1
2.87
2150.7
748.5
2.87
3904
4500
0.87
585
203.5
2.87
2346.1
817.6
2.87
4097.8
5050
0.81
780.3
271.5
2.87
2541.3
901.6
2.82
4298.3
5632.4
0.76
976.5
340.5
2.87
2737.1
1055
2.59
4495.3
6158.5
0.73
1171.9
408.9
2.87
2932.2
1303.1
2.25
4704.7
6626.3
0.71
1367.6
476.8
2.87
3126.3
1931.7
1.62
4902.4
6930
0.71
1563.1
545.2
2.87
3320.5
2