F1賽車前懸架設(shè)計任務書與開題報告

1、附件一畢業(yè)設(shè)計任務書設(shè)計（論文）題目 學院名稱 專業(yè)（班級） 姓名（學號） 指導教師 系（教研室）負責人F1賽車前懸架設(shè)計機械與汽車工程學院車輛工程毛有強代勝盧劍偉一、畢業(yè)設(shè)計(論文)的主要容及要求(任務及背景、工具環(huán)境、成果形式、著重培養(yǎng)的能力)背景：中國汽車工業(yè)已處于大國地位，但還不是強國。從制造業(yè)大國邁向產(chǎn)業(yè)強國已成為中國汽車人的首要目標，而人才的培養(yǎng)是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)強國目標的基礎(chǔ)保障之一。F1賽車的設(shè)計旨在培養(yǎng)學生的設(shè)計、制造能力，通過中國大學生方程式汽車大賽這一平臺，可以系統(tǒng)學習汽車產(chǎn)品開發(fā)流 程、汽車設(shè)計的基本方法，同時培養(yǎng)團隊協(xié)作的精神。任務：根據(jù)中國大學生方程式汽車大賽規(guī)則，設(shè)計滿足

2、所需性能的賽車前懸架系統(tǒng)。具體包括調(diào)研國外F1賽車前懸架結(jié)構(gòu)、原理，建立賽車前懸架模型，并進行賽車前懸架主要參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計， 繪制前懸架總成圖，翻譯相關(guān)外文論文。工具環(huán)境：CATIA/UG AutoCAD ADAMS ANSYS HyperWorks Office 辦公軟件等成果形式：翻譯相關(guān)外文文獻不少于5000字 優(yōu)化設(shè)計說明書一份 賽車前懸架總成圖一能力培養(yǎng)：培養(yǎng)和鍛煉學生搜集相關(guān)資料，綜合運用所學汽車設(shè)計知識解決實際問題的能力、提高學生軟件應用能力、獨立完成賽車前懸架優(yōu)化設(shè)計及相關(guān)問題的能力，為從事本專業(yè)有關(guān)工作打下堅實基礎(chǔ)。二、應收集的資料及主要參考文獻(1) 理光.中國大學生方程式

3、大賽規(guī)則(2015), (2) 代勝汽車理論M.:工業(yè)大學 2011.10.(3) 余志生.汽車理論(第四版)M.:機械工業(yè)，2006.(4) 王望予.汽車設(shè)計(第四版)M.:機械工業(yè)，2005.(5) 盧劍偉.汽車構(gòu)造/下M.:工業(yè)大學2011.4.(6) 汽車工程手冊設(shè)計篇.(7) CATIA/UGAutoCAD ADAMS ANSYS HyperWorks Office 辦公軟件等相關(guān)書籍三、畢業(yè)設(shè)計(論文)進度計劃起迄日期工作容備注1月中旬-2月底收集整理資料，外文翻譯；3月1日-3月底查閱文獻，在分析和理:解基礎(chǔ)上，制定出初步設(shè)計方案；4月1日-4月底系統(tǒng)建模，計算并進行前懸架優(yōu)化設(shè)

4、計；5月1日-5月底修改并完善設(shè)計方案，撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書，繪制總成圖；6月1日-6月中旬整理畢業(yè)設(shè)計論文，準備答辯。一、課題意義及國外研究現(xiàn)狀綜述1設(shè)計的背景及意義FASE( Formula SAE)比賽是一項學生方程式賽車賽事， 一般情況下由各個國家的汽 車工程協(xié)會舉辦，各參賽隊伍由在校大學本科生和研究生組成。其概念源于一家虛擬制 作工廠，向所有大學生設(shè)計團隊征集設(shè)計制造一輛小型的類似于標準方程式的賽車，要 求在12個月的時間，按照賽事規(guī)則進行設(shè)計、加工、制造，并使其賽車在加速、制動、 操控性方面都有優(yōu)異的表現(xiàn)并且足夠穩(wěn)定耐久。該車必須成本低廉、易于維修、可靠性 好。此外，考慮到市場銷售的

5、因素，該車需美觀、舒適，零部件也需要有通用性。賽事 自創(chuàng)辦以來，已經(jīng)發(fā)展 37年，到2015年已經(jīng)舉辦大學生方程式大賽的國家有：美國、 加拿大、德國、英國、奧地利、意大利、西班牙、匈牙利、捷克國、巴西、澳大利亞、 日本、印度、中國及泰國。越來越多的國家重視這項賽事，同時越來越多的大學生參與 到這項賽事并從中有所收獲。隨著汽車工業(yè)驅(qū)動技術(shù)的不斷革新，以混合動力、純電動 汽車為主的大學生方程式賽事同樣發(fā)展迅猛，勢必成為今后的發(fā)展趨勢。最早的大學生方程式汽車大賽由國際汽車工程師學會 (SAE International)于1978年開 辦，第一屆比賽于 1979年在美國休斯頓舉行，比賽名為SAE迷你

6、印地車賽(SAEMini-lndy)，這也是唯次以此命名的比賽，參賽的13支隊伍中有11支完賽。當時的規(guī)則是制作一臺5馬力的木制賽車，在整車設(shè)計方面限制很少，以為給車隊最大的設(shè)計 彈性和自我表達創(chuàng)意和想象力的空間。而這一理念也延續(xù)至今。這一賽事挑戰(zhàn)了大學生 方程式賽車設(shè)計團隊在FASE參賽賽車的創(chuàng)新、設(shè)計、分析、加工制造、裝配、試驗等能 力。通過舉辦賽事將熱愛賽車和汽車的大學生們聚在一起，同時這一平臺也給大學生們 提供了在創(chuàng)新設(shè)計和工程實踐方面證明自己的機會，同時這一賽事也為汽車行業(yè)及其他 相關(guān)行業(yè)培養(yǎng)和鍛煉了一批又一批在理論和實踐上都非常優(yōu)秀的高科技人才。懸架在賽車操縱穩(wěn)定性上舉足輕重的作用

7、，對于汽車動力學的重要性體現(xiàn)在其運動 特性及其對從輪胎傳遞到底盤的力和力矩的響應。對于方程式賽車的整體設(shè)計，懸架性 能顯然是影響整車操縱穩(wěn)定性和平順性的重要因素，故懸架系統(tǒng)的設(shè)計對整車設(shè)計而言 有這舉足輕重的地位。采用雙橫臂獨立懸架的車輛具有良好的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。 雙橫臂獨立懸架的主要特點是當車輪上下跳動時，可以通過合理選擇空間導向桿系的鉸接點的位置、控制臂的長度及其布置，使得懸架具有合適的運動特性，并且形成恰當?shù)?側(cè)傾中心和縱傾中心，即可使輪距及車輪定位參數(shù)的變化量限定在允許圍。基于以上優(yōu)點，F(xiàn)SAE賽車廣泛采用雙橫臂獨立懸架?；谫愜囋O(shè)計的雙橫臂獨立懸架可以為車輛 懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)

8、化和輕量化設(shè)計提供參考。2國外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢2.1國外研究現(xiàn)狀FSAE賽事起源于美國，賽事開展比較早，所以對FSAE賽車的研究和分析比較早?，F(xiàn)在，國外高校的FSAE賽車隊已經(jīng)積累了很多整車系統(tǒng)和零部件的設(shè)計優(yōu)化經(jīng)驗，掌握的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)比較成熟。而且賽事發(fā)展更加豐富，從燃油賽車發(fā)展到燃油、混合動力、 燃氣和純電動等多個動力源項目的比賽。因此，在FSAE賽車懸架設(shè)計方面也積累了很多經(jīng)驗。 我們可以查詢到很多有關(guān)方面 的論文材料。尤其是在懸架的幾何分析、懸架的空間優(yōu)化、以及利用各種分析軟件對懸 架的強度和剛度進行分析。在FSAE不斷的發(fā)展過程中，雙橫臂獨立懸架的好處越來越受 到各個車隊的認可，同時在

9、能夠充分保證賽車的可靠性和經(jīng)濟性的基礎(chǔ)上，碳纖維材質(zhì) 的懸架也應用到賽事中來，有效的達到了輕量化的目的。2.2國研究現(xiàn)狀中國大學生方程式汽車大賽(FSC)于2010年中國汽車工程學會聯(lián)合中國21所大學 院校在舉辦了首屆大賽。由于起步晚，所以在賽車的設(shè)計方面的研究相對較少但是仍可 以找到關(guān)于賽車懸架設(shè)計的資料，其中包括大學、工業(yè)大學和華南理工大學及理工大學 在懸架和輪胎的設(shè)計及選型方面做出了很多貢獻，給國車隊的發(fā)展提供了很大的參考價 值。二、本文的主要容基于大學生方程式賽車，調(diào)研國外賽車前懸架結(jié)構(gòu)原理，按照競賽規(guī)則進行前懸架 的設(shè)計建模，并對設(shè)計的懸架進行優(yōu)化分析。主要工作容：(1) 調(diào)查大學生

10、方程式賽車前懸架設(shè)計和優(yōu)化軟件，重點學習Ansys和Adams軟件;(2) 搜集并閱讀大學生方程式賽車前懸架設(shè)計和優(yōu)化分析的相關(guān)文獻資料(重點是英文文獻)，并撰寫準確全面的文獻綜述報告；(3) 熟悉并了解大學生方程式賽車前懸架設(shè)計相關(guān)資料，提出畢業(yè)設(shè)計方案的技術(shù)路 線圖；(4) 做好大學生方程式賽車前懸架分析，并與整車系統(tǒng)進行優(yōu)化匹配，闡述與乘用車 獨立懸架設(shè)計的相關(guān)性。(5) 撰寫畢業(yè)設(shè)計論文，準備答辯三、技術(shù)路線圖大學生方程式 前懸架設(shè)計收集材料及參數(shù)輪胎和輪輞的定型懸架參數(shù)計算懸架幾何模型 的建立系統(tǒng)建模*運動學仿真及優(yōu)化*不合理應力校核合理結(jié)束四、詳細工作計劃項目執(zhí)行階段時間節(jié)點執(zhí)行內(nèi)

11、容計劃用時備注1月16日通過互聯(lián)網(wǎng)、圖書館等方式收集 及前懸架相關(guān)資料F1賽車 5天知識儲備期對賽車懸架有個大體的認知5天2月20日在此期間完成文獻翻譯任務、自學繪圖軟件，熟悉賽事對懸架的設(shè)計要求Catia26天2月21日學習和參考各院校的賽車懸架設(shè)計，進行 初步懸架選型，完成開題工作15天開學后應該 每個星期向原始設(shè)計階段3月21日對選型后的懸架進行初步計算10天張老師匯報對懸架的計算結(jié)果進行分析和整理5天進度羅列前懸架的組成零件組成及選用材料5天3月22日用Catia繪制前懸架三維模型15天建模分析階段4月30日學習Adams軟件，建立運動學模型仿真 優(yōu)化10天學習Ansys軟件對關(guān)鍵零件

12、進行分析10天5月1日根據(jù)仿真和分析結(jié)果對三維模型進行調(diào)整5天修改完善階段書寫畢業(yè)設(shè)計說明書10天5月25日通過三維模型建立前懸架的工程圖15天答辯準備階段5月26日對設(shè)計說明書和工程制圖進行完善工作10天6月10日制作答辯PPT6天答辯6月中旬答辯準備五、參考文獻1 理光.中國大學生方程式大賽規(guī)則(2015), 2 王望予.汽車設(shè)計(第四版)M.:機械工業(yè)，2005.3 余志生.汽車理論(第四版)M.:機械工業(yè)，2006.4 代勝.汽車理論M.:工業(yè)大學2011.10. 盧劍偉.汽車構(gòu)造/下M.:工業(yè)大學2011.4.6 Milliken，William F,Racing Car vehic

13、le Dynamics,Society of Automotive Engineers.7 Jawad, B. and Polega, B., "Desig n of Formula SAE Suspe nsion Comp onen ts," SAE Tech nical Paper2002-01-3308, 2002.8 王軍,世明,少杰等.FSAE賽車雙橫臂獨立懸架系統(tǒng)設(shè)計J.農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程,2013,51(8):17-19. DOI:10.3969/j.issn.1673-3142.2013.08.005.9 倪俊.FSAE賽車幾款常用輪胎縱向力學特性對比J.汽

14、車工程學報.2013,3(2):145-150.DOI:10.3969/j.iss n.2095-1469.2013.02.11.10 永琛.FSAE賽車雙橫臂前懸架強度校核J.汽車與配件，2012, (23):44-45.11 軍等編.ADAMS實例教程M.理工大學，2002.12 Mihailidis A, Samaras Z, Nerantzis I, et al. The design of a Formula Student race car: a case studyJ. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part D Journal of Automobile En gi neeri ng, 2009, 223(223):805-818.指導教師評語:注意事項等）20指導教師簽名：年 月 日（建議填寫容：對學生提出的方案給出評語，明確是否同意開題，提出學生完成上述任務序號檢查 時間檢查 容指導教師階段檢查評語（要指出該階段存在的問題及解決的方法）指導教師 簽 名1