的各个力：赛车前部的配重、车身重力、赛车手的重力、发动机系统的重力、车架自重、赛
车后部的配重等等。这些是主要受力部分，还有一些为次要的、可以忽略的部分。在
solidworks simulation 中分析受力的时候，先导入几何模型.然后进行网格划分，网格划分采
用的是自动划分
（2）根据前述分析， 车架主要受到前部构件、 车身、车手、发动机系统、后部构件以及
车架本身的自重的作用。首先是车架前部构件力的加载，在分析中，将前部构件的力均布在
车架前部底端的四根杆上。车身是通过车架上的固定点进行固定在车架上， 所以车身的力
是通过在车架上选取固定点施加集中力。车手的重量是通过座椅的安装位置来确定，在本车
架中，座椅安装在车架底部的中间的两根杆上，通过简化，将其均布施加在两根杆上。车架
本身的自重通过施加重力即可。后部构件跟前部构件一样，也是均布力施加。约束是施加在
悬架上的。整个车架是通过悬架连接在轮胎上。所以在施加约束时，应该将与悬架相连的部
位固定。加载和约束施加完之后，就可以进行求解计算
（3）车架的模态分析对赛车在行驶过程中的受力分析具有很重要的意义。 赛车在行驶的过
程中，主要是发动机的频率会对整个车架产生振动。从而对车架产生影响。通过对车架的各
个模态进行分析，计算车架在到达各个模态时的频率。尽量使其避免与地面的输入频率和发
动机的频率相重合
发动机及传动系统
发动机的固定发动机在行车的情况下由于曲轴的转动
会产生很大的震动，为了减轻发动机的震动使整车发生更
少的震动，我们采取悬挂式的安装方式，在每个安装点有
两个有角度的杆支起，支杆跟车架产生一定的角度，支杆
发生扭曲从而对发动机的震动产生一定的减轻
油箱必须安置在侧边防撞结构之内或者有符合规则要
求的防护罩进行保护。油箱容积定为6升。我们的赛车油
箱和防火墙放置在发动机之间，为了防止占用过多的纵向
空间，我们把油箱设计成如下的型式：
油箱的下底设计成锥形，为了让赛车在拐弯中不会因
为向心力油往边上走而抽不到油
油箱由两部分组成。一部分是一个近似方形加锥形的
箱体，作为储存燃料的主要部件，主要采用壁厚2mm的铝
板切割焊接而成。另一部分竖直的管结构，作为加油口颈以及观察燃料液面高度，主要采用
相应尺寸的铝管加工而成。根据规则的要求，在油箱的输油管路中配置了止回阀以防止任何
情况下可能出现的漏油
在设计或者选择冷却系统的部件时，是以发动机散热量Qw为原始数据，计算冷却系统
的循环水量、冷却空气量，以便设计或选用散热器和风扇。散热量Qw，冷却水循环量Vw
和冷却空气量Va可通过下列公式估算得到：
散热量Qw=
(kJ/s）
式中：A—传给冷却系统的热量占燃料热能的百分比，对汽油机：A=0.23~0.3；
ge—内燃机燃料消耗率（kg/kW·h）；Ne—内燃机功率（kW）；
hn—燃料低热值（kJ/kg）
冷却水循环量VW=
（m3/s）式中：Δtw—冷却水在内燃机中循环时的容许温升，
对现代强制循环冷却系， 可取Δtw=6℃~12℃；γw—水的比重，可近似取γw =1000kg/m3；
Cw—水的比热，可近似取=4.187kJ/kg·℃
冷却空气量Va=
（m3/s）式中：Δta—空气进入散热器以前与通过散热器以后的
温度差，通常Δta=10℃~30℃；γa—空气的重度，一般γa=1.01kg/m3；Cp—空气定压比热，
可取Cp=1.047kJ/Kg·℃
尽管以上的参数可以通过公式计算出来，但并不准确。散热器的另一个重要参数——
传热系数K，主要与散热器的材料属性、内外部结构等有关系，很难通过公式精确的计算得
出。因此，选择散热器最好的方法应该是选取大致适合型号的散热器进行实验，测取发动机
水温是否满足发动机的要求。因此我们选用原装的散热器，在限流阀的限流作用下发动机的
实际输出减小到原来的75%至80%所以原装发动机的散热器可以满足原本发动的散热要求
进气的尺寸及形式会影响发动机各方面性能。所以，对进气系统进行优化，可以改善
发动机的动力表现，而且其改进也易于实施。考虑到节约成本以及时间等因素，决定应用计
算机仿真软件Ansys进行模拟计算所设计方案
在充分了解发动机黄龙600的性能特点后，设计的稳压腔为发动机排量的5—6倍
进气系统包括限流阀开口、限流阀、限流阀扩散器、稳压腔、进气岐管，当然进气系
统的限流阀开口上还应包括空气滤清器和节气门，图中未把这两部分考虑到优化中来，但还
是会加以说明。根据FSAE规则限制，节气门体必须位于限流阀之前，必须是机械式的。经
过多方面的考量，我们的节气门采用蝴蝶式，与滤清器相连的内径是38mm，与限流阀开口
相连的内径为28mm
在确定进气系统的尺寸形状后进行Ansys Fluent流体分析，已进一步的证明该方案的
可行性。在对三维模型进行流体分析前，先用ICEM CFD划分网格，后把网格模型导入
FLUENT中。条件是K—epsilon方程，介质为空气，约束为压力，总压力为1个大气压，
进口压力为0.95个大气压，出口压力为0.5个大气压，收敛残值为10-3
整车的电路图
如上图，为气动换挡系统的整体装配示意图。由气压开关控制器实现智能控制气泵工作，
当储气罐内气压低于预设下限值，气泵工作；当气压高于预设上限值，气泵停止工作。而气
缸的工作，则是通过两个二位五通电磁阀控制，电磁阀通电，气缸进气；电磁阀断电，气缸
排气。两个电磁阀的交替通断电，实现气缸推拉杆的往复运动，最终达到进退档的目的
赛车采用的传动系统为链传动，差速器为CUSCO限滑差速器，发动机总成横置，采用
此种方式的优点为在于发动机的输出轴转向与驱动轮转向一致，不需要其他换向机构
根据我们车队所选的主减速比得，75米加速时间为4.6s，在理想范围内
悬架系统
悬架设计要求：
1.保证赛车有良好的行驶平顺性和适合比赛的操作稳定性
2.使赛车具有良好的操作稳定性
3.当赛车制动和加速时要保证车身的平稳性，转弯时车身的倾角合适、
4.布置合理的结构使各种运动不发生干涉，结构紧凑
5.各种力的传递合理，且保证每个零件的强度和使用寿命
设计悬架具体步骤
1.设计前悬架系统时，要考虑前车轴的轮毂和制动系统的基础上决定车轮的位置，同时
决定初期车轮的外倾角的大小
2.外侧的下面球窝接头应配置在轮辋内侧较低位置。且不要与轮辋发生干涉
3.应该尽量加大外侧的上面球窝接头与下面球窝接头之间的间隙，以分散侧向力
4.确定磨胎半径、主销内倾和主销偏置距
整车基本参数
悬架形式确定为不等长双叉臂，拉杆形
式弹簧阻尼避震，还综合考虑侧倾中心的位
置和抗俯仰特性。基本计算采用解析法分析
悬架杆件的受力情况，建立力系平衡，求解
悬架杆件受力。得出静态时前上悬臂受到拉
力为1100.16N，下悬臂受压力469.2N，拉
杆受拉力956N。材料选用15cr16*3无缝钢
管焊接，与车架和立柱连接处采用杆端关节
方式连接
转向设计先确定转向几何关系（定位参
数）再确定拉杆位置，阿克曼转向几何关系，
转向为转向机后置，转向节臂长73mm角传
动比约为5.2：1的平行转向
制动计算分析先对整车进行受力分析，
得出当以最大减速度制动时，前轴轴荷分配
达到75%，采用前对四后对二卡钳
悬架的关键零部件立柱与轮毂转轴是
承受悬架杆臂和拉杆的主要部分。设计过程
中考虑轮辋内部空间，又要尽量轻量化。具
体尺寸根据主销定位参数，转向部分数据，
和刹车卡钳的布置来确定。在通过建立SolidWorks 模型，并进入Simulation模块设置相应
的单元的材料类型，设置夹持方式，施加载荷，然后进行网格划分，最后进行求解，可以得
出最终的分析结果
悬架静态部分完成后，在通过ADAMS进行分析验证，比较结果。得出的分析结果虽
车架长 2405
车架宽 769.7
轴距 1720
轮距 前1240后1180
整车质量 240Kg 车手60Kg
轴荷（含车手） 前135Kg 后165Kg
轴荷比 45:55
质心高度 356
最小离地间隙 50
偏频 前2.8Hz后2.6Hz
静态侧倾中心高度 前悬架150后悬架160
车轮外倾角 0度
主销内倾 10度
主销后倾 4.01度
前束角 0度
侧倾增益 -1.35度/g
压缩阻尼系数前悬689.67 Ns/m
后悬649 Ns/m
回弹阻尼系数前悬919.57 Ns/m
后悬865.8 Ns/m
不尽完美，但还在可接受范围内。。