基于CarSim的FSAE赛车传动系统主减速比选择策略

车辆动力学虚拟仿真在汽车设计中具有重要的意义,文章从传统汽车动力学理论出发,结合CarSim汽车动力学仿真软件,提出了一种大学生方程式汽车大赛(FSAE)传动系统主减速比的选择策略。综合大学生方程式大赛规则中各动态赛项目成绩的计算方法,制定了目标分数评价指标,并根据西安交通大学毅行方程式车队2019、2020赛季的实车实验,验证了该传动系统主减速比选择策略的优势。研究结果对FSAE参赛车队传动系统主减速比的设计提供了一定的指导作用。

基于蜂窝铝板的FSAE赛车半单体壳车身结构设计与研究

针对FSAE赛车车身结构设计中碳纤维单体壳车身制造工艺复杂、成本高以及传统钢管桁架式车身扭转刚度较低的问题,提出了一种基于蜂窝铝板的新型单体壳车身结构,以实现高扭转刚度和低制造成本的目标。确定了车身扭转刚度和总质量的设计目标,并通过人机工程设计确定了车身的基本尺寸;采用有限元分析方法得出了最优的铺层方案,并对车身在各工况下进行了强度校核分析。研究结果表明,铝合金半单体壳车身具有良好的扭转刚度和轻量化水平,是一种性价比优良的新型车身结构,可替代传统的钢管桁架式车身。本研究为FSAE赛车提供了新的车身设计思路。

基于V型开发模式的FSAE赛车传动系统开发

传动系统是大学生方程式赛车的重要组成部分,开发出可靠高效的传动系统是提升赛车竞争力的关键之一。赛车传动系统的开发涉及多个设计计算与校核优化环节,基于传统的瀑布式开发流程往往存在容错代价高昂和效率低的问题。文章将V型开发模式引入大学生方程式赛车传动系统的开发,对赛车传动系统开发的各个环节进行统筹规划,优化了协作方式,实现了设计计算与校核优化环节的交互并行,有效提高开发效率。相较于传统的瀑布式开发模式,实践结果证明将V型开发模式引入大学生方程式传动系统的开发使得开发周期缩短了23.81%,系统总成减重2.54%,赛车的性能测试也取得了较为理想的结果。

基于Adams/Car的FSAE赛车操纵稳定性仿真分析

针对某FSAE赛车样车,利用Adams/Car建立该样车的整车仿真模型,按照GB/T6323-1994进行包括转向盘转角阶跃输入和蛇形试验在内的操纵稳定性仿真试验,分析该样车的操纵稳定性,为进一步提高赛车的瞬态响应性能、急剧转向性能等具体性能,给出更加明确的设计参考。

基于VI-CarRealTime的FSAE赛车操稳性优化

为提高FSAE(Formula SAE)赛车的圈速,对赛车的操纵稳定性进行仿真优化。首先使用TDFT工具箱中对Hoosier 43101 R25B轮胎的试验数据进行PAC2002轮胎模型的参数辨识,然后在VI-CarRealTime中建立整车虚拟模型并验证其准确性,最后依据8字绕环和蛇形绕桩工况的仿真结果,优化了侧倾刚度分布、外倾角和前束角等参数。结果表明,优化后的赛车在侧向附着能力和瞬态响应品质方面都有所提升,改善了整车操纵稳定性,同时也为赛车的调教提供了仿真依据。

FSAE赛车车架的强度和刚度分析

为保证吉林大学SAE方程式(Formula SAE,FSAE)赛车能够安全参赛,介绍其车架设计方案,利用MSC Patran建立车架的有限元模型,得出该车架在多种工况下的强度值以及扭转和弯曲刚度值;将分析所得数据与已知数据进行对比,证明该方案满足设计要求,为FSAE赛车的安全参赛提供理论保证.

FSAE赛车车架结构拓扑优化及轻量化设计研究

采用拓扑优化的方法对FSAE(Formula SAE)赛车车架结构进行优化改进。经过拓扑优化后车架的结构更加简洁,改进后车架的前后舱管件减少,质量降低,前环由倾斜改为垂直设计,降低了加工难度。采用尺寸优化对车架进行轻量化设计研究。经过尺寸优化后,得到了不同部位钢管的壁厚参数,实现车架减重13%的轻量化目标。对车架性能进行仿真分析,验证了车架强度满足使用要求,同时车架的弯曲刚度和一阶模态频率都比原车架有所提高,保证了FSAE赛车车架结构的性能和轻量化。

FSAE赛车双横臂悬架优化设计

利用ADAMS/Car模块建立大学生方程式赛车(FSAE)双横臂独立悬架仿真模型;对模型进行运动学仿真,对表征悬架运动学性能的参数进行分析以确定优化目标;利用ADAMS/Insight模块通过设定设计变量、综合目标函数和约束条件进行多目标优化设计;根据优化结果修改悬架的运动学仿真模型,再次进行仿真分析,并比较优化前和优化后悬架的综合性能;仿真结果表明,优化后的悬架综合性能得到明显提高,证明了多目标优化设计方法的有效性和正确性。

FSAE赛车底盘尾流扩散器仿真分析与设计

研究了地面效应对底盘尾流扩散器形态的影响。并在满足FSAE赛车设计规则要求的前提下,对FSAE赛车底盘尾流扩散器进行设计。利用CDF数值仿真技术对所设计的扩散器进行流场模拟、分析及优化以进一步提高扩散器工作效率,从而为赛车提供更多下压力,使赛车的操控稳定性和安全性有所提升。分析测得设计底盘扩散器后的赛车气动升力系数C_L从原车的0.391下降到-0.371,气动阻力系数C_D由0.589变为0.583。

FSAE赛车车架结构的拓扑优化设计

为提高FSAE赛车车架的力学性能并实现轻量化,对赛车车架进行了拓扑优化设计.首先,对车队设计的初始车架进行强度和刚度分析.然后,根据车架的总体尺寸建立壳体CAD模型,将CAD模型保存成ParaSolid格式,并将几何模型导入HyperWorks中,用户配置模块设置为OptiStruct,对几何模型进行几何清理、划分单元、分配材料属性,建立用于拓扑优化的有限元模型,进行拓扑优化计算.根据拓扑结构,结合大赛规则和车架上各部件的装配要求设计出新车架.对新车架进行有限元静力学分析,包括几种典型工况下的强度和刚度分析,新车架的分析结果验证了结构设计的合理性,通过与初始车架分析结果相比较,表明了拓扑优化设计方法对赛车车架的设计具有可行性和有效性.

面向FSAE赛车侧风稳定性的悬架结构优化

为研究FSAE赛车侧风稳定性,依据多刚体动力学理论,利用ADAMS软件建立了某FSAE赛车模型及比赛赛道模型.通过与2010年中国方程式汽车大赛(FSAE)中车载信息系统所采集数据的对比,验证了虚拟样机模型的准确性.在此基础上,对典型侧风进行了模拟,利用虚拟试验分析了赛车的侧风稳定性.通过对侧风作用下的三自由度赛车模型的分析,利用ADAMS/Insight模块得到了悬架主要结构参数对侧风稳定性影响的灵敏度,并进行优化.优化结果表明,赛车的侧风稳定性得到了提高.

FSAE赛车拨片换挡系统研发

遵照大学生方程式汽车大赛的有关规则,研究开发序列式变速箱拨片换挡系统.根据变速箱的结构特点,完成系统的总体设计.设计气动单元的结构,选定气动单元的气缸类型与气瓶容积;基于STM32F103RCT6芯片开发电子控制单元,设计开发控制器输入输出电路及换挡程序软件.实车试验结果表明,研究开发的拨片换挡系统达到了设计性能要求.

FSAE赛车前轮定位参数的优化研究

针对大学生方程式(FSAE)赛车前轮定位参数的优化设计问题,基于ADAMS/Car模块建立FSAE赛车双横臂独立悬架的仿真模型,对前轮定位参数进行仿真分析。利用ADAMS/Insight模块进行优化设计,确定设计参变量和设计目标,对所选定的设计目标进行影响因素分析;根据优化结果修改前悬架仿真模型,再次进行前轮定位参数的仿真分析。结果表明:赛车车轮上下跳动时,优化后的前轮定位参数能够在合理的范围内变化,满足赛车悬架设计要求,赛车悬架的主要性能得到明显提高。

FSAE赛车操纵稳定性虚拟仿真与实车试验研究

文章基于ADAMS/Car模块建立FSAE赛车整车模型,通过虚拟稳态回转仿真试验,表明该赛车具有极轻微的不足转向特性,验证了模型的准确性;通过虚拟蛇形穿越仿真试验,验证赛车在过弯、抗侧倾和抗侧滑等方面均具有良好的操纵稳定性;借助悬架数据采集系统,进行实车蛇形穿越试验数据采集分析,通过与虚拟蛇形穿越仿真曲线对比分析研究,为赛车操控性调校及优化设计提供有效建议。

FSAE赛车车架系统的模态分析及动态性能评价

针对FSAE赛车在行驶过程中车架受到的来自路面不平度、车轮动态不平衡和电机振动的激励从而导致的共振破坏的问题,以及为了合理安排负载在车架上的安装位置,通过采用ANSYS中的Block Lanczos法对车架系统进行了自由模态分析和约束模态分析(约束模态分析的对象包括"悬架-车架"系统、"车架-负载"系统和"悬架-车架-负载"系统)。通过对比分析车架的自由模态分析振型特点与3种车架系统的约束模态分析振型特点,得出了"悬架-车架-负载"系统的振型来源于车架子系统(车架,"悬架-车架"系统和"车架-负载"系统)的振型,提出了"悬架-车架-负载"系统的改进方案以提高整车动态性能。通过"悬架-车架-负载"系统的柔性约束模态试验,验证了仿真数据的正确性。研究结果表明,该车架能满足赛车手舒适性要求,能避免共振破坏的发生。

FSAE赛车发动机谐振进气系统仿真及设计

采用GT-power软件建立JH600发动机模型,模拟全负荷时发动机转速与有效功率的关系,通过与试验结果对比,模拟结果与试验数据吻合良好,为进气系统的设计与仿真提供了重要依据.利用正交实验法结合GT-power软件对谐振进气系统进行匹配计算,从而确定了进气管直径、谐振腔直径和限流阀位置等参数.匹配设计结果能有效地提高发动机中高转速下的动力性,弥补了因安装限流阀而导致的赛车发动机功率损失.

基于FSAE赛车的空气动力学套件设计及CFD分析

在赛车领域,空气动力学研究已经成为各项赛事以及车队之间竞争的焦点。文中通过对G03C赛车进行整车空气动力学分析,找出整车造型对空气动力学的影响因素,并根据空气动力学原理设计了一套相匹配的空气动力学套件,包括鼻翼、尾翼及扩散器。对比改装前后赛车的空气力学性能,结果表明,安装空气动力学套件后,产生一定的下压力使得赛车的高速稳定性能得到提升。

FSAE电动赛车再生制动系统开发

为提高大学生方程式(FSAE)纯电动赛车耐久赛成绩,开发一套适用于FSAE电动赛车的再生制动系统.对ADVISOR软件二次开发,通过修改整车模型、车轮模型、驱动控制模型及电池模型等,建立适用于FSAE纯电动赛车的仿真平台;为保证再生制动系统的稳定性,降低赛车控制器和传感器精度对系统的影响,提出一种后轴并联制动力分配控制策略,并进行了耐久赛工况分析;对再生制动系统控制器进行软硬件开发,并进行实车试验.仿真及试验中再生制动能量回收率分别达到20.89%和19.07%,所设计的再生制动系统可有效回收FSAE纯电动赛车的制动能量,提高耐久赛成绩.

FSAE赛车数据采集系统研发

根据FSAE赛车测试与调校的需求,基于STM32开发了一种小型短程无线通讯实时数据采集系统。阐述了系统结构及其硬件设计,主要包括主控芯片选型、传感器选型、硬件电路设计,并根据硬件设计开发了相应的软件程序。最后,对数据采集系统进行实车试验测试,测试结果表明,系统能够准确采集数据,无线传输稳定可靠,达到最初的设计要求。

基于ADAMS/Insight的FSAE赛车前悬架优化

为提高某FSAE赛车双横臂独立前悬架系统的操纵稳定性,利用ADAMS/Car模块建立该赛车前悬架运动学模型,并进行双轮同向激振仿真。在ADAMS/Insight中选取原悬架的前轮定位参数前轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角、前束角为优化目标,以悬架的关键硬点坐标作为影响因素,通过响应面部分因素实验设计方法,选取灵敏度高的因素为约束条件进行多目标优化。优化后,前轮跳动时前轮定位参数的变化量显著减小,悬架的动态特性得到大幅改善,为此类FSAE赛车的悬架设计提供了理论参考。