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1、河南科技大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）学院： 车辆与动力工程学院 2013 年 4 月 10 日课题名称大学生方程式赛车设计（总体设计）学生姓名专业班级车辆093班课题类型论文指导教师职称高工课题来源生产1. 设计（或研究）的依据与意义中国大学生方程式汽车大赛（Formula Student China, 简称：FSC）是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛。各参赛车队按照赛事规则和赛车制造标准，在接近一年的时间内自行设计和制造出一辆在加速、制动、操控性等方面具有优异表现的小型单座赛车、并能够完成全部或部分竞赛环节的比赛。因此，总体设计担当起领头羊
2、的作用。赛车性能的优劣不仅取决于组成赛车的各部件的性能，而且在很大程度上取决于各部件的协调和配合，取决于总体布置；总体设计水平的高低对汽车的设计质量、使用性能和产品的生命力起决定性的影响。赛车是一个系统，这是基于赛车只有如下属性而具备组成系统的条件： 赛车是由多个要素组成的整体，每个要素对整体的行为有影响； 组成赛车的各要素对整体行为的影响不是独立的； 赛车的行为不是组成它的任何要素所能具有的。由此，赛车具备系统的属性，对环境表现出整体性、一辆子系统属性匹配协调的赛车所具备的功能大于组成它的各子系统功能纯粹的、简单的总和、反之，如果子系统的属性因无序而相互干扰，即便是个体性能优良的子系统，其功
3、能也会因相互扼制而抵消，功率循环、轴转向等就是这样的典型例子。系统论所揭示的系统整体性和系统功能的等级性必然会映射到设计任务中来、用整体性来解释赛车设计的终极目标是整车性能的综合优化，道理是十分显然的、赛车设计任务的等级形态表现为：上位设计任务是确定下位设计任务要实现的目标，下位设计是实现上位设计功能的手段、上、下位体系可从总体设计逐级分至零件设计。总体设计无疑处于这种体系的最上位，设计子系统的全部活动必须在总体设计构建的框架内进行、子系统设计固然重要，但统揽全局、设计子系统组合和相互作用体系规则的总体设计对赛车的性能和质量的影响更加广泛、更为深刻。2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述
4、国外车队在总体设计理念方面一直遥遥领先。首先在科技方面，普遍采用遥感测试。诸如引擎温度、电池电压、汽油压力和水箱压力等的测量，对于进行全面的性能分析起着重要作用。工程师和车手在赛车驰骋时能够快速地访问这些遥感测试数据，进而进行实时分析和调整赛车总体性能参数。在去年的参赛车队中，德国慕尼黑车队在整车布置中完全融入了此项设计。在整车布置方面，如日本赛车队曾经将发动机放置在驾驶员旁边，即侧置发动机，这一大胆创新设计史无前例，它将轴荷分配、整车稳定性发挥到自己预期的水平。及时有些工程师认为这样的布置多少有些瑕疵，但是创新型设计总是在总体设计理念上带来不朽的春天。车架方面如阶梯车架的采用，在保证刚度的前
5、提下，为传动、悬架的布置提供了很大的空间；发动机方面，没有一款发动机不被改装，没有一个部件不被优化的设计思路，为整车提供了强劲的引擎支持；传动方面，链传动和轴传动的并驾齐驱，新型差速器的巧妙设计，半轴角度灵活变换，都为传输动力建立起成熟的平台，动力将以最小损耗传递给车轮；悬架方面，高强度的结构设计，小巧的关节球轴承，碳纤维材料的广泛采用，将运动和相对静止完美结合；车身造型方面，流线型的设计，依靠空气动力学，为整车动力性和燃油经济性提供了根本的保障。国内方面湖南大学2010年新车在发动机上做出了改进，将原有的CVT传动换成自己设计的齿轮传动，把离心甩块离合器换成可操控的干式离合器，使赛车能在行进
6、中换挡，不仅使传动效率得到提高，而且使发动机的体积和质量都有所减少。而在整车的设计上，由于已经有了HNU2007、HNU2008的经验铺垫，HNU2010设计时改变了以往“只管设计不管做”的各系统独立设计方式，在设计时就以整车设计着眼，除了考虑到各项改进技术之外也将赛车成型过程中的零件选择、加工、组装等制作因素考虑在内，大大节省了制作成本和时间。从中国大学生方程式赛车的主流设计来看，比赛中，发动机大部分都采用HONDA CBR600，排量为600CC，功率为75ps/11500rpm，扭矩为5.4kgf/7000rpm，轮胎普遍采用13inch，车重集中在220kg居多，九成车队采用链传动设计
7、，摩擦片式差速器和托森差速器为多数车队所用。材料方面，铝合金、钛镁合金、玻璃纤维较为普遍。而碳纤维虽然造价很贵，但是仍被部分车队采用，慕尼黑车队除了车身采用碳纤维之外，譬如悬架、座椅、方向盘等几乎车上大部分主要部件均采用性能卓越的碳纤维材质。高科技方面如行车记录仪、行车电脑、ECU等更是比比皆是。对此，此次赛车设计将在此基础上进行重新设计、反复求证以备战第四届中国大学生方程式汽车大赛。3. 课题设计（或研究）的内容根据大学生方程式赛车的比赛规则及大学生方程式赛车设计具体参数要求，制定赛车整车设计原则；进行整车方案论证；总体方案选择，总体参数设计计算；汽车型式、主要尺寸参数、质量参数和性能参数的
8、确定；汽车总体布置设计和运动校核；绘制汽车总体布置图及零件图。运用所学的专业知识，设计出符合题目要求的赛车及其零部件，达到提高毕业生综合能力的目的。论文要求20000字左右，绘制工程图一张（A0）；中文摘要300-500字。附英文摘要，计算机打印；外文翻译10000字符以上；查询资料20篇以上，附资料名称。4. 设计（或研究）方法1) 调研、搜集、分析赛车相关资料，并参观我校两代赛车，测量记载所有数据，与指导老师交流，确立总体设计目标，确定方案并进行论证；2) 参照大赛规则、机械设计手册及往届比赛车型参数，初选赛车目标参数（发动机、轮胎、最大传动比及最小传动比）；3) 进行总体设计的方案分析论证，完成主要设计参数、悬架系统、转向系统、制动系统、传动系统、电器系统及车架的设计计算；4) 总体布置，分析赛车动力性及燃油经济性,完成装配图、零件图及说明书。5. 实施计划第 5 周 查阅文献、收集资料、初定设计方案；第 78 周 设计方案分析与计算、绘制草图；第 910 周 绘制装配图；第 1114 周 绘制零件图；第 15 周 撰写设计说明书；第 1617 周 互审评阅、答辩。指导教师意见指导教师签字： 年 月 日教研室意见教研室主任签字： 年 月 日
