无人方程式赛车虚拟场景仿真测试技术研究

用虚拟样机在虚拟的驾驶场景中进行无人驾驶车辆的仿真测试,可以在一次物理样机测试所需的时间和预算内完成数以千计的试验测试,从而将极大地推动无人驾驶技术的开发。根据襄阳梦想赛车场赛道的几何参数,使用Prescan软件平台构建了襄阳梦想赛车场的虚拟赛道场景,使用Carsim软件建立了Bistu-Ⅲ型无人方程式赛车虚拟样机,通过Prescan/Sim-ulink/Carsim联合仿真实现了无人方程式赛车在虚拟赛道上直线加速、“8”字形绕桩和圈速计时的仿真测试。仿真结果表明,论文所构建的虚拟场景测试系统能够进行无人方程式赛车进行比赛项目的仿真测试,能够对赛车的环境感知传感器进行性能验证。

以方程式赛车实践促汽车理论课程学习的教学模式探讨

为了适应经济社会发展,贯彻国家关于人才发展的重大战略,培养实用型、高技能人才是高等教育的重要任务。文章以大学生方程式赛车项目为依托,以汽车理论教学为切入点,探讨了如何深度融合实践与理论教学。首先介绍了方程式赛车项目的背景和意义,突出了其在培养学生团队协作、解决问题和创新思维方面的重要性。随后,详细分析了如何将汽车理论知识与方程式赛车实践相结合,提出了课堂教学、实践训练和竞赛实践三个方面的教学模式。最后,总结了该模式在提升学生综合素质和就业竞争力方面的积极影响,以及在培养实践型人才方面的潜力和挑战。

方程式赛车解耦悬架设计与运动仿真分析

悬架系统是车辆的重要组成部分,对赛车操纵稳定性作出很大的贡献。为适应中国大学生方程式汽车大赛(FSEC)对不同赛道环境的适应性,减少两侧车轮受侧倾和纵倾时的相互影响,设计了一种完全解耦的悬架结构。该悬架系统包括导向机构、减震元件、横向防倾杆等,通过两个避震器和与之相连的导向机构的几何参数设计与力学分析,有效实现了赛车纵倾刚度和侧倾刚度分离。研究基于MATLAB对解耦悬架系统进行了运动学仿真模拟,分析结果表明,该结构在车辆侧倾和俯仰时,两避震单元之间几乎没有影响,可有效实现车辆纵倾刚度和侧倾刚度的独立控制和调整。该设计可有效提升赛车的整体操控性,使之更适应比赛赛道,有助于提升赛车车队的成绩。

电动方程式赛车的电池箱分析优化

作为电动方程式赛车的核心动力来源,电池的重要性不言而喻。为了保证电池在多种路况、工况下稳定运转,电池箱的设计方案便显得尤为重要,方案不仅仅要考虑强度因素,还不能忽视其轻量化、可靠性等性能,针对上述论述,采用CATIA软件对方程式赛车的动力电池箱主要零部件进行结构设计、装配,在确保结构完整性的前提下通过ANSYS软件对其进行有限元仿真分析,具体操作步骤包括确定材料属性,正确对模型进行网格化以及确定载荷和约束施加等。结合ANSYS有限元仿真软件对所搭建的电池箱三维模型进行静态应力分析,通过仿真结果得到模型的应力及变形云图,判定电池箱在后续工作过程中最容易发生变形的位置,为之后的结构优化设计提供有价值的指导方向。

大学生方程式赛车发动机进气系统设计及优化

针对大学生方程式赛车发动机增设限流阀导致的动力性下降问题,以西安航空学院大学生方程式赛车搭载的GSX R600发动机为研究对象,对其进气系统开展优化设计。基于赛事规则和发动机基本参数,确定进气系统布置形式及进气总管、稳压腔、进气歧管相关参数,并利用CATIA软件建立进气系统三维模型。利用ANSYS Fluent软件针对速度场、压力场、质量流量开展流体动力学分析,结果表明所设计进气系统性能优于上赛季。为进一步改善进气均匀度、提高充气效率,对进气总管与稳压腔交界面形状进行优化,优化后进气系统质量流量提高了2.6 g/s,4个进气歧管质量流量标准差降低了50.17%。

方程式赛车车架等效载荷解析研究

车身骨架是方程式赛车主要的承载构件,是构成赛车主体的主要部件,其中发动机总成、变速器、水箱、悬架等都必须在车架上得到可靠的安装与连接。要求其在制动、起动、扭转工况下,车架的变形不会影响到各赛车的重要部件在车架中的安装,以及其各管件及连接点不会因受力而受到破坏,为此需要对车架进行等效载荷的分析和计算,分析结果可为后续车架优化提供数据支持和理论基础。

基于ANSYS的电动方程式赛车动力电池耦合分析

为解决电动方程式赛车续航里程短、电池箱质量大的弊端,设计了一种方程式赛车专用电池箱并进行了耦合分析。通过对电芯的合理布置,节省箱体内部空间;利用有限元软件ANSYS对箱体进行强度和流固热耦合分析。结果显示,设计的电池箱能够满足电动赛车续航里程的要求,同时,电池箱体在轻量化的前提下满足强度要求,在高强度放电过程中,满足电池最佳的使用温度且温度分布均匀。研究结果对大学生方程式电动赛车轻量化和安全设计有一定的参考价值。

基于无人驾驶方程式赛车的电池箱联合仿真实验设计

考虑电池的安全性能和环境参数复杂性,设计并搭建了适合中国大学生方程式无人驾驶赛车大赛的电池实验系统。以Simulink模块化编程为基础,结合控制理论、热力学、车辆运动学以及电气工程相关知识,完成了电池箱实时放电、散热情况的仿真模型。该实验系统能够用于实验教学,通过对无人驾驶赛车电池箱设计,能提升学生综合实践能力。

方程式赛车动力传动系统参数匹配模型及快速配置界面开发

对电动赛车动力传动系统中各关键部件参数进行提取,设计方程式赛车动力传动系统交互式参数匹配界面,快速分析动力传动系统中关键零部件的某项参数对整车性能的影响及其影响规律,为参数的选取提供参考。同时,对于零基础的赛车爱好者或车队新成员,通过提供友好的交互界面可实现对赛车动力传动系统参数的设计,为赛车设计知识的普及、赛车技术的推广提供良好的载体,对车辆工程专业人才的培养及赛车文化的推广具有重要意义。

无人驾驶方程式赛车环境感知技术

对国内外无人驾驶环境感知技术进行总结归纳,分析其在无人驾驶方程式大赛背景下的适用性。首先对环境感知技术依据使用传感器的不同,进行分别概述分析,包括基于视觉、基于激光雷达和基于传感器融合的环境感知技术;同时讨论了各类感知技术在无人驾驶方程式赛车领域内的适用性以及存在的问题;最后对无人驾驶方程式赛车的环境感知技术未来发展趋势进行讨论与展望。

无人驾驶方程式赛车系统动力学建模

以无人驾驶方程式赛车作为研究对象,基于MATLAB/Simulink研究车辆动力学建模,推导车辆三自由度运动学数学模型和动力学数学模型。根据三自由度数学模型结合Dugoff轮胎公式和轮胎转动计算公式,推导七自由度车辆动力学模型。在MATLAB/Simulink中建立车辆仿真数学模型,并验证了输入恒定前轮转角和初速度工况的仿真结果,为无人驾驶方程式赛车设计和测试建立了测试平台。

基于ANSYS的方程式赛车轮辐有限元分析

中国大学生方程式汽车大赛(FSC)是由高等院校汽车工程相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛。根据《中国大学生方程式汽车大赛规则》(2022版)的要求,利用CATIA对大学生方程式赛车轮辐进行设计和建模;对2种典型工况(直线加速、转向加速)进行受力分析求出前后轮载荷,利用ANSYS软件进行有限元分析以及轮辐最大位移量和最大等效应力的计算;对轮辐进行改良设计,优化轮辐几何体结构,调整轮辐与轮毂安装的旋转面的厚度和曲线的曲率以及轮辐质量,对优化后模型进行加速工况分析。分析结果表明,轮辐的优化设计实现轻量化,且其强度和刚度在允许范围内,保证赛车在行驶过程中操纵稳定。

大学生方程式赛车立柱总成性能分析

立柱是大学生方程式赛车中悬架系统、转向系统与车轮的关键连接部件,其性能决定了赛车的操纵稳定性、轻便性和安全性。为了使立柱总成更好满足方程式赛车的高强度使用工况,首先对立柱总成进行受力分析以及结构设计,建立立柱总成的三维模型,然后对立柱总成在制动和高速极限转弯时进行有限元分析。分析结果表明,立柱总成的应力分布情况和变形位移量均符合方程式赛车的功能要求。

电驱动方程式赛车转向操纵稳定性分析

对车辆来说,拥有良好的转向操纵稳定性是至关重要的,对方程式赛车尤为重要,对赛车进行转向操纵稳定性的分析与研究是每一支参赛车队都必须要做的。笔者首先对FSAE大学生方程式赛车在国内外的发展现状和方程式赛车操纵稳定性的影响因素进行简要说明,然后以学校参赛车队设计的电动方程式赛车的转向系统硬点坐标为基础,利用ADAMS/CAR虚拟样机对方程式赛车影响因子进行建模,并针对整车主要影响因子进行仿真分析、试验,输出仿真曲线,借助曲线结果的分析,对赛车操纵稳定性给予评价。

FSAE方程式赛车制动系统的设计

提出了一套适用于FSAE方程式赛车制动系统设计的方法,包括零部件的匹配和制动性能的仿真。从FSAE比赛规则出发,分析了比赛对赛车制动性能的要求,确定了赛车制动系统的形式。通过对赛车在不同制动强度下的受力分析,初步分配了赛车的前后制动力,再以此为基础匹配了制动主缸、制动器和制动盘。在AMESim仿真环境下建立了整车制动系统的模型,并与Simulink中建立的三自由度整车模型进行了联合仿真。仿真结果表明,赛车在中等强度、大强度制动时的制动性能均满足设计要求,通过与实车试验的对比,验证了仿真模型的正确性和有效性。

FSAE方程式赛车转向系统的仿真与优化

研究赛车比赛转向系统动特性优化问题,由于赛车高速和赛道特殊的特点,赛车的转向稳定性问题和轮胎的单侧偏磨问题一直困扰着赛车设计者。针对上述问题,提出了一种符合赛车赛道特殊设计的断开式转向梯形机构设计方案。利用MATLAB计算软件,建立了空间转向梯形运动学模型,进行优化设计,控制梯形的Ackerman与理想Ackerman的误差,来提高赛车的转向稳定性。又建立了赛车转向系统和悬架系统动力学模型并进行了仿真分析,在车轮上下跳动时,控制车轮前进变化量的大小,可减弱轮胎的单侧偏磨程度。结果表明设计出的转向梯形机构方案具有良好的转向稳定性,很好地缓解了轮胎的单侧偏磨现象。

基于转向轻便性与回正性的方程式赛车主销内倾角优化

方程式赛车转向沉重是一个需要解决的问题.在考虑轮胎非线性侧偏特性的基础上,根据双横臂悬架主销内倾角的计算公式,确定了转向回正时残余横摆角速度与主销定位角度的数学关系.在此基础上对赛车的主销内倾角进行了优化.并利用多体动力学仿真软件ADAMS建立了赛车的虚拟样机模型,优化后的赛车多体动力学仿真结果表明,在保证赛车转向回正性能的前提下,赛车的转向轻便性得到了提高,为赛车主销定位角度的设计提供了指导.

大学生方程式赛车复合材料单体壳车身优化

采用碳纤维和铝蜂窝板为车身主材,对大学生方程式(FSAE)赛车进行了单体壳车身的设计.对比选择了合适的碳纤维复合材料,对单体壳车身的铺层设置先后进行了自由尺寸优化、尺寸优化和铺层优化仿真,并进行了剪切强度和弯曲刚度校核.结果表明,所设计的碳纤维单体壳车身总重24.3kg,比钢制车架车身质量降低34%,同时车身扭转刚度和弯曲强度达到参考钢制车身指标.通过铺层方向、铺层顺序和铺层数量的合理匹配,可使碳纤维复合材料拥有超过钢制产品的力学性能.

基于特定赛道的方程式赛车转向梯形优化与虚拟试验

以对某方程式赛车的转向梯形传动机构进行优化为目的,基于转向梯形的运动学特性,及对赛车在特定赛道上比赛时传感器所采集的方向盘转角数据的分析,通过引入加权因子建立了以理想Ackerman几何关系为目标函数的优化模型,利用非线性最小二乘法进行了优化。并通过机械系统仿真软件ADAMS建立了赛车的虚拟样机整车模型,在通过试验验证其准确度的基础上,对优化前后的赛车的操纵特性进行了对比。虚拟试验结果表明,优化后的赛车不足转向特性略有加大,同时转向时前轮距变化幅度变小,转向时外侧车轮更加垂直于地面从而可以提供更大的侧向力,并且轮胎跳动时的前束角变化幅度变小。为同类赛车的转向梯形设计提供了借鉴。

侧风下大学生方程式赛车气动性能研究

以大学生方程式赛车为研究对象,采用横摆模型法对不同侧风下的赛车气动特性进行了CFD仿真和试验研究,得到了相应的气动力系数,并对不同侧风下流场中速度以及压力的分布进行了分析,探究了气动力系数和尾部流场的差异.结果表明,赛车的阻力系数和侧向力系数随横摆角的增大而增大,而升力系数并不随横摆角线性变化.赛车的下压力主要由前后翼提供,随着横摆角的增大,后翼所提供的下压力逐渐减小,而底板所提供的下压力则逐渐增大.车身所提供的阻力随横摆角的变化更为敏感.不同横摆角下,赛车尾部的涡流分布存在较大差异.