UG大学生方程式赛车转向系统设计

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毕业论文

1绪论1

1.1FSAE赛事简介..1

1.2本课题的研究目的和意义.2

1.3本课题的国内外研究现状.3

2转向系统整体设计....3

2.1转向系统简介...3

2.2转向系统的设计限制条件.4

2.3转向系统设计目标....4

2.4总布置参数..4

2.5方案选取..5

3转向梯形设计与优化....7

3.1转向梯形的数学建模.7

3.2转向梯形优化..10

4转向系统零部件设计..15

4.1方向盘设计.15

4.2转向器设计17

4.3其他零部件设计..20

5转向节臂的有限元分析...22

5.1转向工况分析..22

5.2制动工况分析.26

5.3基于Hypermesh软件的有限元分析30

6UG实体三维模型的建模..34

6.1三维实体建模软件-UGNX简介....34

6.2三维实体建模.34

结论...38

致谢...39

参考文献..40

1 绪论 1.1 FSAE赛事简介 FSAE（Formula SAE）赛事是一项世界范围的汽车类赛事。它由各国的SAE（汽车工程师协会）面向在读的本科生或研究生举办的一项学生级别的方程式赛车比赛。1979 年，在美国的波斯顿举行了第一次这项赛事，当时仅有 13 支队伍参赛，11 支队伍完赛。而到了 2012 年，这项赛事已发展成为全世界包括中国在内的 13个国家举办的 15项赛事。其中仅在 2012年中国举办的第三届中国大学生方程式汽车大赛（Formula Student China, 简称：FSC），此赛事已吸引了超过40支的国内外参赛队，其中包括德国的斯图加特大学代表队和来自台湾同胞大学的台南大学代表队。
这项赛事旨在锻炼学生们的独立设计能力、团队协作能力、自主动手能力等。限制学生们在接近一年的时间内自行设计和制造一辆在加速、刹车、操控性方面有优异性能的小型单座赛车，并完成赛事所规定的包括直线加速、8字绕环等 4项动态竞技项目和设计报告等 3项静态竞技项目。这项赛事其独特的吸引人之处是可以为参赛者提供足够大的自由空间，让怀揣梦想的年轻汽车制造者和汽车设计者们在这个舞台施展个人的才华。同时这项任务也带有巨大的挑战性源]自{751·~论\文}网·www.751com.cn/ ，它让这些参赛者们不仅要在一年的时间内利用自己的课余时间完成赛车的设计、制造、检测任务，而且还要制定一套属于自己赛车的独特营销方式、成本控制机制，这些都会为参与到 FSAE的年轻工程师们带来一份无法替代的宝贵经验，为今后的职业生涯奠定良好的工作基础。比赛过程通过 7个环节的打分来为这个团队一年的工作进行评定，赛事的比赛项目和评分分值如表 1-1：国内的 FSAE 赛事叫做中国大学生方程式汽车大赛（Formula Student China, 简称：FSC），相比国外而言，起步较晚，至今只举办了三届。值得期待的是国内的赛事不仅得到了国内的各高校的支持，而且许多的社会力量也以不同的形式给予了帮助。国内的比赛不仅有吉林大学、北京理工大学、同济大学这些车辆专业中较有优势的一流综合大学车队的竞逐，而且还有如湖北汽车技术学院、广西工学院鹿山学院这样的专业性较强的高校车队的加入，并且这些车队的表现也令人眼前一亮。其中如湖北汽车技术学院在2012年的第三届 FSC赛事上一举拿下包括总成绩第一在内的多项冠军，成为了第三届 FSC赛事的冠军车队。南京理工大学的 NUT 车队参加了其中的第二和第三届赛事。NUT 车队虽然起步较晚，但在比赛过程中也表现出了令人满意的表现，尤其是在第三届赛事中，还夺得了马哈测功传动效率第二名和制造成本分析第六名的单项好成绩。2013 年10月，NUT车队将带上车队的第三辆新赛车前往湖北襄城参加第四届中国大学生方程式汽车大赛，而本文中设计的这套转向系统希望可以为这辆新赛车带来帮助。