车辆与动力工程学院毕业设计说明书

目 录

第一章 FSAE赛车总体概况 ........................................................ 1

§1.1 FSAE赛车起源 ................................................................. 1 §1.2 FSAE赛车现状 ................................................................. 2

§1.2.1国际赛车概况 .......................................................... 2 §1.2.2国内赛车概况 .......................................................... 2 §1.2.3我校赛车概况 .......................................................... 2 §1.3 FSAE赛车总体设计概述 .................................................. 3

§1.3.1汽车设计的规律、决策与设计过程........................ 3 §1.3.2 FSAE赛车主要技术要求 ........................................ 3 §1.3.3 第二代赛车设计目标 .............................................. 4 §1.3.4 FSAE赛车项目意义 ................................................ 5

第二章 FSAE赛车总体设计 ........................................................ 7

§2.1 总体设计目标 ................................................................... 7 §2.2 赛车目标参数的初步确定 ................................................ 8

§2.2.1 发动机选择 ............................................................. 9 §2.2.2 轮胎的选择 ........................................................... 10 §2.2.3 传动系最小传动比的确定 .................................... 11 §2.2.4 传动系最大传动比的确定 .................................... 11 §2.3 赛车发动机选型 ............................................................. 12 §2.4 赛车主要设计参数的确定 .............................................. 13

§2.4.1 尺寸参数 ............................................................... 13 §2.4.2 质量参数 ............................................................... 14 §2.4.3 性能参数 ............................................................... 15 §2.5 赛车各系统设计 ............................................................. 17

§2.5.1 悬架系统设计 ....................................................... 18 §2.5.2 转向系统设计 ....................................................... 19 §2.5.3 制动系统设计 ....................................................... 19

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§2.5.4 电器系统设计 ....................................................... 21 §2.5.5 车身设计 ............................................................... 23 §2.5.6 车架设计 ............................................................... 23

第三章 赛车动力性与燃油经济性 ............................................. 25

§3.1 汽车的动力性 ................................................................. 25

§3.1.1 动力性的评价指标 ................................................ 25 §3.1.2驱动力—行驶阻力图 ............................................. 25 §3.1.3 汽车的加速能力 .................................................... 28 §3.1.4 动力特性图 ........................................................... 29 §3.1.5 功率平衡 ............................................................... 31 §3.2 燃油经济性 ..................................................................... 32 第四章 赛车总体布置 ................................................................... 34

§4.1整车布置的基准线（面）-零线的确定 .......................... 34 §4.2各部件的布置 .................................................................. 34 §4.3总体设计参数表 .............................................................. 37 第五章 结论 .................................................................................. 39 参考文献 .......................................................................................... 40 致 谢 .............................................................................................. 42

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第一章 FSAE赛车总体概况

Formula SAE 赛事1980年在美国举办第一次比赛以来，现在已经成为汽车工程学会的学生成员举办的一项国际赛事，其目的是设计、制造一辆小型的高性能方程式赛车，并使用这辆自行设计和制造的赛车参加比赛。 出于此项比赛的宗旨是让学生针对业余高速穿障的车手开发制造一个原型车，该原行车应该具备有可小批量生产的能力，并且原型车的造价要低于25,000 美元。这项竞赛包含有3 个最主要的基本元素，分别是：工程设计、成本控制以及静态评估、单独的动态性能测试、高性能的耐久性测试。

Formula SAE 赛事的主要参与者通常都是来自高校的学生组成的车队。现在在美国、欧洲和澳大利亚每年都会举办Formula SAE 比赛。Formula SAE 向年轻的工程师们提供了一个参与有意义的综合项目的机会。由参与的学生负责管理整个项目，包括时间节点的安排，做预算以及成本控制、设计、采购设备、材料、部件以及制造和测试。

§1.1 FSAE赛车起源

第一届SAE Mini Baja 比赛于1976 年举办，并且迅速成为一个地区性的年度比赛。比赛由三个评判标准组成，即一天的静态比赛——设计、成本、陈述——接着一天是各自的性能竞赛2项目。Mini Baja 比赛重点强调了底盘的设计，因为每个队伍都使用一个8 匹马力的引擎，这一点无法改变。在过去的20 多年里，SAE Mini Baja 的成功超乎了每个人的预期。

在SAE Mini Baja 的成功获得各界认同的同时，SAE 联合美国三大汽车公司开始推广一项技术水平更高的工程类学生竞赛，这就是Formula SAE。FormulaSAE 相比SAE Mini Baja 有着许多进步和发展，引擎的限制也已经大大放宽，允许参赛车队使用610cc 以下的发动机，这极大地提升了赛车的性能表现。

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在发达国家，很多高校已经从事Formula SAE 超过20 年时间，拥有大量资金和试验基础的情况下，他们的作品已经基本达到了专业水平，最高时速可达到甚至超过200km/h，0 到100km/h 加速时间一般都在4.5s 以内。 从原先在SAE Mini Baja 比赛中的8hp 发动机到现今Formula SAE 中已经超过100hp 的大功率发动机，Formula SAE 在多方面都取得了惊人的成绩，并且该项比赛一直保持了发展的态势。

§1.2 FSAE赛车现状

§1.2.1国际赛车概况

从2010年开始，大学生SAE方程式赛车比赛在美国、英国、澳洲、日本、意大利、德国、巴西、叙利亚等国家，不但深受汽车行业者瞩目，而且广受工程学生的欢迎。在美国每年吸引将近140支来自世界各地的队伍参加比赛；日本2006年前才开始举办，马上风靡了50余所大学参与；在欧洲也有70队以上的学校每年相互竞技。全世界已有数百队大学生车队，每年打造一辆新车互较高下。 §1.2.2国内赛车概况

国内湖南大学、厦门理工大学、同济大学、上海交通大学等高校最早涉足FSAE比赛，其中，湖南大学获得2007年 美国FSAE西部赛最佳新秀奖、 2008年美国FSAE西部赛布鲁尔开佳尔静音奖；厦门理工学院获得2009年美国赛“燃油经济性”和“新秀奖”两个单项亚军。

2010年，中国上海举办中国第一届中国大学生方程式汽车大赛，国内清华大学、湖南大学、同济大学等纷纷投入FSAE赛车设计，掀起中国FSAE新的时代。

§1.2.3我校赛车概况

2010年，第一届中国大学生方程式汽车大赛（Formula SAE China简称FSC）与上海举办。此次大赛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。

我校与湖南大学、同济大学、吉林大学、清华大学等20所高校作为中国

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