基于ADAMS/CAR的FSC赛车操纵稳定性仿真与评价

采用ADAMS/CAR模块建立了某FSC赛车的整车动力学模型,并根据实车试验工况对整车模型进行了仿真,经与实车试验数据对比,验证了整车模型的准确性。在此基础上,参照国标进行了稳态转向试验和转向盘角阶跃试验,分析了赛车的稳态和瞬态响应特性。仿真结果表明,赛车在低速时具有微小的不足转向特性,而随着车速的增加,不足转向趋势明显;瞬态响应的横摆角速度响应时间、峰值响应时间及稳定时间都较短,说明赛车瞬态响应迅速,而横摆角速度超调量略大,可适当调整阻尼比和弹簧K值以提高赛车的性能。

基于CarSim的FSC赛车建模与操纵稳定性仿真研究

针对FSC赛车开发过程中的操纵稳定性分析,论文基于车辆系统动力学仿真软件Car Sim进行建模与仿真研究。应用Car Sim建立了包含车体、轮胎、转向系统、悬架系统、制动系统及传动系统的FSC赛车整车动力学模型,并应用3D软件绘制三维车身、尾翼和发动机模型导入到Car Sim中实现整车动画仿真。在Car Sim中按照比赛要求设置方向盘角阶跃输入转向瞬态响应试验工况和蛇形试验工况进行FSC赛车操纵稳定性仿真分析。仿真结果表明:开发的FSC赛车具有良好的操纵稳定性。

FSC赛车转向梯形机构断开点仿真与优化设计

为减小某赛车转向时前轮的磨损,利用ADAMS/CAR软件,建立了某FSC赛车前悬架和转向系统的多体动力学模型,并进行了前轮同向跳动仿真和转向仿真.借助于ADAMS/INSIGHT,选取设计变量,设置约束条件,建立目标函数,对双横臂独立悬架的断开式转向梯形机构的断开点位置进行了优化设计后,再次进行双轮同向跳动和转向仿真分析.仿真结果表明,优化后的车轮前束角随车轮上下跳动的变化量明显减小,转向特性曲线更加接近理想转向特性曲线,减少了转向时的前轮磨损.

FSC赛车轻量化系统研究

提出针对FSC赛车轻量化研究的四种方法:材料轻量化、结构轻量化、制造轻量化和功能轻量化;介绍轻量化设计原则、功能轻量化方法、材料的强度属性和刚度属性、结构优化的方法、零部件的加工工艺和连接技术,并将这些方法应用于赛车设计的工程实际。实践结果表明,多种轻量化方法联合应用的减重效果比单个轻量化方法应用减重效果好。

FSC赛车车架的静态结构与模态分析

以太原科技大学万里车队自主研制的首辆FSC赛车车架为研究对象,基于CATIA和HyperMesh软件平台,分别建立车架的几何模型和有限元模型,利用有限元原理对车架进行多工况下的静态结构与自由模态分析。分析结果表明,车架强度与刚度均符合要求,同时车架低阶固有频率未与外界激励重合,避免了共振现象。经验证,该设计安全可靠,可为我校日后参赛提供保障。

基于ANSYS的FSC赛车车架有限元分析

车架为车手提供保护,同时还是赛车最主要的承载结构,车架应有足够的强度和刚度。应用ANSYS软件对赛车车架进行有限元分析,首先在ANSYS软件中建立车架的有限元模型,然后用ANSYS软件对车架模型进行了不同工况下的强度分析和扭转刚度分析。结果表明,车架强度可满足要求,而扭转刚度不足。据此,提出提高车架扭转刚度的措施。最后对车架进行模态分析,证明其不会与路面激励或赛车其他部件发生共振。

FSC赛车链传动系统的设计与分析

本文根据FSC赛车设计规则要求,利用Optimum Lap软件对FSC赛车链传动系统的传动比进行设计及优化,得到了最优传动比以确保法发动机最佳的动力输出。在此基础上,对FSC赛车链传动系统的关键零部件进行了设计,并对其强度进行了有限元分析,仿真结果表明FSC赛车链传动系统的关键零部件结构强度均满足设计要求。

FSC赛车进气系统CFD设计开发

为了降低由于进气限流对发动机性能造成的影响,提高发动机充气效率,减少进气阻力,需要对赛车进气系统进行重新设计。文章利用CFD分析方法对赛车进气系统参数进行内流场优化仿真,选取20°入口锥角、7°出口锥角、315mm的进气总管、3L的稳压腔及80mm的进气歧管等参数,自制碳纤维进气系统。设计的赛车进气系统通过了发动机台架试验,实车比赛完成了所有比赛项目。经过CFD设计开发,提高了赛车的动力性、经济性和轻量化水平,对于指导大学生方程赛车进气系统开发具有一定的理论和实用价值。

基于ANSYS的FSC赛车车架强度与刚度有限元分析

利用ANSYS软件,对FSC赛车车架在静载作用下进行了静力学分析,在此基础上,对车架的结构进行了改进,利用有限元方法对改进后车架的强度、扭转刚度进行分析,结果表明,改进后的车架的强度、刚度均满足设计要求,通过模态分析表明该车架在赛车行驶过程中能够避免产生共振。

FSC赛车建模与驾驶模拟器仿真研究

针对FSC赛车开发过程中的操纵稳定性分析,应用CarSim软件对赛车建模与仿真分析,基于驾驶模拟器进行主观评价。在CarSim中建立转向系统模型、制动系统模型和悬架系统模型,采用3D软件绘制三维车身、尾翼和发动机模型,导入到CarSim中实现整车动画仿真。在CarSim中按照比赛要求设置蛇形试验工况进行FSC赛车操纵稳定性仿真分析。根据FSC比赛规则,在CarSim中设计虚拟赛场,选取赛车手在驾驶模拟器上进行主观评价。仿真结果表明:开发的FSC赛车具有良好的操纵稳定性。

FSC赛车前端缓冲块吸能分析研究

FSC赛车车架作为赛车的承载体,支撑着包括发动机、差速器等诸多总成部件及赛车手的载荷,其抗扭转、弯曲能力直接影响赛车比赛的可靠性与安全性。方程式赛车前端采用蜂窝结构的缓冲块来吸收外界冲击时的能量。通过设计蜂窝结构尺寸与安装位置,进行实验得到吸能数据曲线,并分析其可行性,以满足大赛规则和赛车行驶安全性要求。

FSC赛车空气动力学套件的设计与分析

针对开发中的FSC赛车车身,进行了空气动力学套件的设计与分析。应用CATIA软件建立了赛车车身的基本造型并设计了一套包括前翼和尾翼的空气动力学套件,通过FLUENT软件对整体进行外流场分析,并对安装空气动力学套件赛车的性能进行分析。结果表明:安装空气动力学套件后,改善了赛车的气动性能,提高了赛车的操纵稳定性。

基于ANSYS Workbench的FSC赛车车架有限元仿真

在满载弯曲、紧急制动、急转弯和满载扭转等4种工况下,应用ANSYS Workbench软件对由计算机图形辅助三维交互应用(CATIA)软件建立的中国大学生方程式汽车大赛(FSC)赛车车架的三维有限元模型进行仿真,获得了4种工况下的FSC赛车车架的有限元仿真结果,包括变形云图及应力分布.FSC赛车车架的有限元仿真结果与FSC规则的对比表明,FSC赛车车架结构满足设计要求,可为工程研究与应用提供参考.

FSC电动赛车动力学建模与性能仿真分析

针对FSC电动赛车开发过程中的性能分析,论文基于汽车系统动力学软件Car Sim与Matlab/Simulink进行电动赛车动力学建模与性能仿真研究。应用Car Sim与Matlab/Simulink建立了包含车体、轮胎、转向系统、悬架系统、制动系统、电机模型、电池模型的FSC电动赛车模型,建立了底盘、车身三维模型实现整车动画仿真,设计了国标试验工况和比赛赛场试验工况进行仿真试验分析。仿真试验验证表明FSC电动赛车在动力性、制动性。

基于RBF神经网络的FSC赛车转向梯形断开点优化

为了增强FSC(Formula Student China)赛车过弯时的响应和操纵稳定性,提出一种由RBF(radius basis function)神经网络进行转向梯形断开点优化的方法。首先在Adams/car虚拟样机模型中用insight模块获取64组转向梯形断开点的原始数据,然后应用原始数据对RBF神经网络进行训练,用训练好的网络优化断开点。将优化断开点代入Adams/car模型中与Car Sim赛车模型进行不足转向梯度试验和方向盘角阶跃试验对比仿真。仿真结果显示,优化后的横摆角速度峰值、稳态横摆角速度和调整时间分别降低2.13%,2.07%,16.44%,不足转向梯度值最大减少0.1 deg/g。与此同时对实车前轮反向跳动工况进行K&C台架试验,对前束角变化值进行测定。在相同轮心垂直位移为±15 mm工况下,实车试验、优化后、优化前前束角变化值分别为0.02°,0.017°,0.114°,优化后前束角变化量降低85.1%。仿真和试验结果均表明,该方法有较高的可信度,提升了赛车过弯时的响应和操纵稳定性,为断开点量化设计提供一种方法。

FSC赛车碳纤维悬架铝制接头设计与粘接方法研究

碳纤维复合材料能够减轻重量、具有良好性能,非常适用于FSC赛车悬架系统,但碳纤维悬架的制作工艺水平制约其在赛车上的使用。针对这一问题,论文进行了FSC赛车碳纤维悬架铝制接头设计与粘接方法研究。对碳纤维悬架制作过程中铝制接头进行了设计,接头与碳纤维管粘接工艺进行了分析。通过多组对比试验,基于试验数据选取合适变量组合。试验验证结果表明:确定的FSC赛车碳纤维悬架铝制接头设计与粘接方案能够满足FSC赛车悬架杆系设计要求。

基于CFD技术的FSC赛车车身气动造型设计

赛车车身气动造型设计是赛车技术走向更高水平的重要标志,本文按照FSC赛车设计规则,对赛车车身进行了概念设计和结构设计,并利用CFD技术建立了车身外流场分析模型,通过数值模拟方法对各种车身造型方案进行了对比优化分析,确定了车身空气动力学装置在不同比赛项目时的调教策略。结果表明最优设计方案符合气动原理,气动装置能够在不同比赛项目中达到不同的气动效果,提高了操纵稳定性。

基于有限元分析的FSC赛车车架轻量化设计

以大学生方程式赛车为实例,为了设计更高性能的车架,利用ANSYS软件校核车架的刚度,结合实验数据作为参考,在保证车架扭转刚度在目标值以上的前提下,不断修改车架的结构、钢管尺寸等,达到轻量化优化设计的目的,再通过软件分析车架强度与模态,保证车架的工作稳定性。优化后车架扭转刚度达到了2468.5N*m/deg,质量为27.659kg,达到预期设计目标。

电动换挡系统在FSC赛车上的应用

在传统的FSC赛车制作过程中,换挡主要采用手动机械结构换挡,而手动换挡反应速度较慢,频繁换挡对车手开车造成很大不便,针对这种问题,设计和开发FSC赛车电动换挡系统,减轻车手开车的压力,提高车手驾驶效率和发挥赛车性能。

融合稳态-瞬态仿真的FSC赛车进气系统设计

Formula Student China(FSC)赛事规则要求赛车发动机的进气系统使用限流阀,为了在规则限制下提高发动机进气效率、优化进气均匀性,提出一种以增加进气量达到改善进气均匀性目的的“设计优化-分析验证”仿真方法。首先,引入文丘里管结构,并结合亥姆霍兹理论初步提高进气量,再分别基于ANSYS和GT-Power的实验设计优化限流阀结构、稳压腔容积和歧管长度,进一步提高发动机进气效率;然后,利用稳态数值分析方法,通过设计进气主管扩散器和歧管喇叭口结构,优化进气均匀性;最后,运用GT-Fluent的一维-三维瞬态分析对FSC赛车的进气系统进气量和进气均匀性进行分析验证。仿真结果表明,本文提出的稳态分析与一维-三维瞬态分析融合的研究方法,可以有效减少计算量,设计流通性和均匀性均能达到要求。