基于FSC的碳纤维悬架粘接工艺

碳纤维横臂和车身、轮边的粘接工艺会极大地影响悬架的强度,这是许多方程式车队在悬架轻量化道路上需要攻克的一大技术难点。为此,基于中国大学生方程式汽车大赛(Formula Student China,FSC)对悬架整体进行受力分析,并对粘接工艺、材料选取等方面进行研究,利用ANSYS进行动力学仿真,控制粘接面的粗糙度和连接同心度等,最后进行多次拉伸试验,设计一套受力最高可达36 kN的基于美国3M DP460结构环氧树脂胶和铝合金接头的碳纤维悬架粘接方案,完全满足赛车需求,保证车手在赛车练习和比赛时的安全,确保悬架性能的正常发挥。

基于Fluent与GT-SUITE联合仿真的FSC赛车进气系统设计与优化

针对2023年中国大学生方程式汽车大赛赛规中加装限流阀以限制发动机功率的要求,通过Fluent与GT-SUITE的联合仿真,对进气系统进行设计与优化,从而减小进气系统的阻力损失,提升发动机的动力性。利用Fluent对限流阀进行计算流体力学(CFD)仿真分析,得到限流阀最优结构参数为过渡圆角r=40 mm、渐缩角α=14°、渐扩角β=6°。采用GT-SUITE建立发动机数值仿真模型,分析进气系统其他结构参数对发动机充量系数和扭矩的影响,进行合理的结构优化,得到进气管长度l=145 mm、稳压腔容积V=3.5 L。仿真结果表明:限流阀的阻力损失减小了2.48%,在低、中转速区间,发动机的充量系数和转矩得到了提升,其中在5000 r/min时充量系数增大了2.61%。

基于有限元的FSC赛车踏板支座拓扑优化分析

为了在中国大学生方程式汽车大赛(FSC)动态竞赛中获得良好的参赛成绩,挑战用最短时间在规定赛道上行驶,同时对赛车燃油经济性提出更高的要求。赛车整车设计流程中,在满足结构强度、刚度的前提条件下,尽可能降低整车质量,对提升赛车的动力性以及燃油经济性有着积极的意义。本文通过对FSC赛车操作踏板支座进行包含三维模型建立、拓扑优化、模态分析的拓扑优化设计分析流程,实现了FSC赛车设计过程中的轻量化设计,同时在保证强度条件下进行了模态分析,证明该部件满足实际使用要求,对实现赛车轻量化设计有积极作用。

方程式赛车空气动力学套件设计及分析

空气动力学套件为方程式赛车行驶中提供可靠下压力的同时起到整理乱流作用,文章基于计算流体力学对空气动力学套件进行设计分析。利用有限元的方法计算襟翼不同攻角时产生的影响、分析不同网格模型所带来的效益及对方程式赛车整车空气动力学套件优化设计。发现对于部分翼型而言使用Poly-Hexcore网格模型计算时长最低、所带来的效益最佳。分析得出尾翼气流涡产生的原因并通过布置尾翼缺口进行处理。文章以高气动性能为目标对方程式赛车空气动力学套件进行设计并阐明优化流程,为整车空套设计提供理论基础。

车辆工程专业学生创新实践能力培养——基于大学生方程式汽车大赛

中国大学生方程式汽车大赛是培养学生创新应用能力、设计制造能力和动手实践能力的平台。以此大赛为契机,紧扣车辆工程专业课程教学内容,阐述了赛车的总布置、动力系统和底盘系统等,在设计、制作和装配过程中的注意事项和要领,运用启发式和讨论式等教学手段,积极鼓励学生多方案多思路解决问题和克服困难,培养学习能力和独立思考能力,同时也丰富课程教学内容。参与该大赛一年多来的实践证明,构建注重学生创新实践素质模式的平台,对培养具有工程实践能力的人才效果显著,可以满足汽车及零部件产业对该类精于专业理论、长于实践应用人才的需求。

FSC赛车驾驶室的人机工程适应性

为了提高驾驶室的适应性和安全性,以中国大学生方程式汽车大赛(FSC)赛车的驾驶室为研究对象,应用人机工程学理论和结合FSC驾驶员的实际需求,对驾驶室进行适应性分析,改进其驾驶视野、驾驶座椅和驾驶操纵装置,优化各器件间布局配置的关系.基于UG软件人机工程设计模块,设置FSC赛车驾驶室的人机工程适应性评价指标,对驾驶员驾驶姿态、操作舒适性和视野范围等进行模拟仿真,检验驾驶室设计的合理性,同时给出驾驶员舒适性的评价结果.研究结果表明,UG人机仿真系统可有效地分析驾驶室的适应性,设计后的驾驶室布置形式对于今后改进赛车设计具有借鉴意义.

大学生方程式赛车——培养车辆工程专业大学生创新实践能力的优秀平台

大学生方程式汽车大赛是一项面向在校学生的赛事,在赛车设计与制造过程中,从图纸设计到赛车试制,再到驾驶赛车进行比赛,完全是靠学生亲自动手完成。该赛事对培养车辆工程专业学生的创新实践能力、主动学习能力、动手能力、组织协调能力及团队精神作用明显。北京航空航天大学的AERO方程式赛车队经过7年的建设,已成为培养大学生工程技术能力、社会实践能力的基地,也成为高校对外宣传的一面旗帜。

基于电动汽车创新创业复合实验班的新工科人才培养实践

为了适应新一轮工业变革,需要中国的工程教育积极探索人才培养模式的改革方向,加快发展和建设新工科。电子科技大学通过“拔尖创新人才特殊培养计划”创立了电动汽车创新创业复合实验班,实施基于项目的个性化因材施教、创新能力培养、实践能力培养、团队协作能力培养、领导力和执行力培养等新工科人才培养改革举措。经过长达三年的实践,对学生的最终培养效果显示:该措施可有效提升学生的自主创新能力,能够培养出具有优良工程能力的新工科高层次复合人才。

依托学科竞赛构建现代学徒制实践教学研究与应用

大学生科技竞赛活动是培养学生实践能力的重要平台,是学校课堂教学的重要补充,在加强大学生创新能力建设方面具有重要作用。以武汉软件工程职业学院汽车工程学院“3+2”专本连读班作为试点,基于现代学徒制进行实践教学改革研究与应用,打造多层次、多角度的以比赛为驱动项目的特色职业能力培养模式。

基于方程式汽车大赛构建创新实践教育平台体系

为满足我国从汽车大国向汽车强国发展的需要,以大学生方程式汽车大赛为基础,通过构建汽车创新实践平台、校内跨学科平台、社会资源平台,搭建了三位一体的创新实践教育平台体系,实施创新实践能力提高班教学计划,培养具有多学科宽阔视野的创新型人才。经过多年的实践,取得了良好的创新实践型人才培养效果,为车辆工程及其相关专业的教育改革提供了一个成功典范。

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.

大学生方程式赛车空气动力学套件的流场分析

针对大学生方程式赛车外形的设计要求及空气动力学套件的结构特点,采用ANSYS软件对赛车流场进行分析并优化了动力学套件结构。首先根据赛车整车外形及空气动力学套件各个部分,如前翼、侧翼及尾翼的设计参数建立CATIA数学模型,再利用ANSYS对其空气动力学套件各部分及整车进行流场分析,最后用分析结果来优化原设计参数,使赛车整体空气动力学性能达到较好的水平。通过不同车速仿真分析表明,车速在30m/s时,优化后的空气动力学套件能使整车的下压力由原来的40N提高到1 590N,而前轮气动阻力能减少约41.6%,表明赛车在高速行驶过程中具有更为良好的操控性能和空气动力学特性。

FSC赛车链轮传动系统设计分析

FSC作为中国汽车工程学会举办的三大赛事之一,能培养大学生的设计和动手能力。而链轮传动系统是FSC赛车的重要传动装置之一。通过链轮传动主要参数的设计选取、受力分析和有限元分析,最终确定大链轮的设计合理性。该链轮传动系统应用于2018年FSC赛车上,相比以往FSC赛车,其结构更为合理、质量更轻。

基于模型预测的制动能量回收策略仿真分析

针对大学生电动方程式赛车能量利用率不高、电池轻量化不足的问题,该文基于模型预测算法的控制思想,对基于规则的并联式控制策略进行优化,提高了能量利用率和续航里程,减少电池重量。首先,针对大学生电动方程式赛车制动工况特点,构建制动过程数学模型。其次,通过模型预测控制算法优化电液复合制动分配比例。最后,在Simulink中建立整车模型,基于耐久赛和紧急制动工况对新型控制策略进行仿真分析。仿真结果表明,该种控制策略可以达到30.4%的能量利用率,比普通并联式控制策略能量利用率提高了9.4%,制动距离比未搭载再生制动的模型减少了4.5m。

FSC钢管式车架结构设计与改进

为改善赛车的操纵性和外界载荷承受能力,从结构稳定性入手设计一套具有足够强度和刚度的车架并进行轻量化改进.根据车架基本参数建立有限元模型,利用ANSYS软件进行各工况下的仿真,获得应力云图及模态振型,计算车架强度及刚度.结果表明,改进后的车架减重3kg,扭转刚度提高16.4%,可满足正常使用要求.

基于改进YOLO算法的FSAC赛车实时目标检测系统

针对中国大学生无人驾驶方程式大赛(Formula Student Autonomous China,FSAC)赛车目标检测系统检测速度较慢和鲁棒性较差的问题,文章提出了一种基于改进YOLO算法的实时目标检测方法。以YOLOv3-tiny网络为基础,根据目标物较为细长、尺寸较小的特点,使用k-means算法对数据集中的真实边界框进行聚类,选取合适的边界框数量和规格改进YOLOv3-tiny网络结构,使其目标检测时能融合更大的尺度信息,对小目标物检测更加有效和准确;将改进的算法部署在机器人操作系统(robot operating system,ROS)中,并将实时目标检测系统搭载到NVIDIA Jetson TX2嵌入式开发板中,形成适用于FSAC大赛特定场景的轻量化实时目标检测系统。实验结果表明,改进算法的召回率达到94.1%,比原始算法提高了11.8%;准确率达到93.2%,提高了3%;在NVIDIA Jetson TX2中画面每秒传输帧数FPS达到20,检测速度满足实时检测需求。

FSC赛车踏板总成设计与改进

为使大学生方程式赛车更好地满足大赛规则对于踏板总成的要求,对其进行设计及改进.整个设计考虑到安全性、总成质量以及人机工程学等方面的要求,采用有限元分析软件对制动踏板以及底板的强度进行分析,并改进设计.经实车验证,设计的踏板总成装置能够实现相应的功能并符合大赛规则的要求,实现设计的预设目标.

FSC赛车制动系统设计

本文提出了一套适用于FSC赛车制动系统的设计方法。选用简单液压盘式制动系统,并且加装平衡杆以调节制动器制动力分配系数。计算和分析表明,该制动系统能够满足比赛时动态测试的要求。

FSC赛车小型发动机涡轮增压匹配优化与性能预测

通过涡轮增压来提高FSC赛车的比功率。根据目标功率对涡轮增压器进行选型计算。通过GT-Power软件仿真对FSC赛车用450mL发动机进行了涡轮增压匹配分析。通过GT-Power数值模拟对涡轮增压器压气机尺寸进行优化,以提高增压器的综合效率和响应速度。匹配分析与仿真结果表明,对增压器压气机尺寸进行优化能够有效地改善从市场上挑选的增压器与FSC小型发动机匹配效果。通过匹配增压器并进行优化,赛车的比功率增加了44%。

FSC赛车空气动力学套件支架优化

以中国大学生电动方程式赛车空气动力学套件的天鹅颈支架优化为研究目标,采用有限元方法对其进行受力、强度分析和拓扑优化。在满足大赛规则和强度的要求下获得最终的支架模型,比优化前重量降低了48.67%。赛车通过参加比赛实践验证优化后的支架符合赛事规则和强度要求,这对机械零部件的优化具有参考和借鉴意义。