北京电技职业学院奔驰方程式车队
设计报告1210mm，后轮距1180mm，轴距1550mm。接下来决定前
悬架的主销后倾以及内倾角。根据去年的经验，车手反
应转向过重，回正力过大，因此本年减少了注销的后倾
角，增大了注销的内倾角，并且能快速的调整主销参数
减少了转向的回正力，同时也减小了转向阻力。不足是
会增加轮胎的磨损速度，但控制在轮胎可接受的范围内
主销后倾3°，主销内倾7°。均为可调。接下来设计
了前避震的硬点，并在Adams中进行仿真并优化这些硬
点（附图1）。主要考虑轮胎在跳动过程中与地面的夹角
是否在理想的角度范围内。另外也要考虑主销角度的变
化对操纵性的影响。比如在车轮上跳时（如制动工况）
使主销后倾角加大，以增加赛车的稳定性。对于避震的
布置，我们进行了广泛的学习和调研。避震设计成拉杆，
将避震器、避震摇臂（bellcrank）等元件都布置在轮
心以下，好处是降低整车的质心高度。若将避震设计成
压杆，又分为两种情况，一种是使避震摇臂的运动面，
与避震轮边安装点的运动面尽量平行，这样在车轮上下
跳过程中，车轮相对车身的位移与弹簧、避震器的压缩、
伸长行程之间的比例基本保持不变。有助于保证赛车的
悬架特性（偏频、侧倾角刚度等）在行驶过程中保持稳
定，不会给车手难以控制的感觉。另一种是像拉杆一样，
避震摇臂的运动面与避震轮边安装点的运动面有很大
的角度，这样一来会更容易布置，而且如果与避震摇臂
和避震器、避震弹簧整合设计，也能使悬架的特性保持
稳定，但是极大地增加了设计工作的难度，而且在实际
装配过程中也会产生更多的误差，以现有车队水平难以
保证实际效果。因此我们今年选择了压杆的第一种布置
方法
在硬点确定了之后，接下来的设计中心就在于如何
确立车架与转向立柱（upright）的几何模型来实现之
前硬点的设计
后悬架的设计本年加入了一个独有的模块——后
轮随动转向。后悬架的上下A臂外点都处于后轮轮心的
前侧，形成类似前轮的“主销”，在不安装横向稳定拉
杆的时候，后轮可以绕主销转动。对于横向稳定拉杆的
车架连接位置加入弹性元件连接。使得赛车在转向过程
中，由于地面给后轮的指向转弯中心的力，使得后轮得
到相对于其“主销”的扭矩。转向拉杆为了克服这一扭
矩会受到拉或压力（内测轮受拉，外侧轮受压）。应用
仿真技术，通过更改弹性元件的尺寸进一步优化随动转
向的效果
图2 upright实物图
图3 upright三维建模
3、车架：
由于成本以及技术的限制，无法应用碳纤维单体壳
式车身，因此采用桁架设计，最终采用台湾产4130钢
材进行车身焊接。经过学习和研究，在满足规则的前提
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设计报告下，车架并不是越轻就一定越好。需要保证车架具有一
定的扭转刚度。另外为了增加发动机工作的稳定性，安
装减震垫以及增加发动机安装点的斜撑也十分重要。由
于车队技术水平不高和可阅读资料不多的原因，对与车
架理论分析的工作做的还不够细致。只从国内外车队得
到一些结论，以及从一些成型的设计中汲取了一些灵感
本年车架相较于去年最大的变化还在于加入了副车架
对其优劣点进行分析：优点主要有四点：1、便于发动
机的拆装与维护。由于加入了副车架，发动机的拆卸只
需先拆下副车架即可直接拆下发动机。否则一种是需要
拆卸安全带、座椅等发动机前方部件，使发动机由驾驶
舱吊出。另一种则要破坏主环斜撑再吊出发动机。这两
种设计都不是我们所满意的。2、减轻了重量。由于有
副车架的存在，副车架以后的原有为了固定悬架和差速
器而设计的钢材即可抛弃。取而代之的是强度高质量轻
的7075铝板，减轻了重量。3、便于其他零部件的布置
如果没有副车架，很多零部件需要在圆形管材上焊接吊
耳或者打孔来安装，其安装精度不易保证，且安装难度
大。但设计副车架之后问题就得到了一定程度的解决
在副车架上提前预设位置给悬架吊耳、差速器安装座、
避震安装座等，既保证了安装的精度，同时在后期如果
想对原有设计进行修改，也有很大的修改余地，而不用
从车架上将安装点破坏。4、有副车架的存在，这种“模
块式”的设计，在实际生产过程中更容易分摊工作量，
使得赛车生产周期变短。如果从量产或者现代化生产的
角度上讲，副车架的设计也更具意义
当然副车架的设计也不是毫无缺点。最主要的缺点
是尽管副车架提供了在副车架平面内自由的安装位置，
但是也限制了垂直副车架方向的安装自由度。也就是说
后悬架上下A臂的车架安装点后点，以及横向稳定拉杆
不得不安装在紧贴副车架的钢管上或者直接安装在副
车架上。这样的后果会使得悬架上下A臂两根杆的受力
情况更加恶劣
图4 车架设计及焊接夹具
图5副车接三维建模
4、动力系统：
2014年赛车采用了SUZUKI GSX-R600 K10（2010款）
的发动机，这款发动机为直列四缸，双顶置凸轮轴，排
量599cc电喷发动机，最大功率79.0KW（13800rpm），
最高扭矩62N.m（10800rpm）。为了符合比赛的规则，我
们对发动机进行了适当的改造。此次改造不仅仅包括发
动机外部改造，也包括了发动机本体，比如油底壳，由
于原厂油底壳高度太高，为了降低其高度，从而降低发
动机重心，我们截掉了油底壳上多余的部分，只保留安
装面
赛车进气系统的设计利用了Solidworks进行分析
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设计报告和优化，稳压腔容积3L，兼顾了功率输出和响应性，其
平滑过度的形状使四缸进气更均匀，避免了抢气现象；
进气歧管长度230mm，使最大扭矩出现在9500转，扭矩
特性曲线也很理想，这样有利于出弯加速性；
排气系统按照发动机的布置位置进行调整，并且加
装带消声器的排气尾管，以使整车噪声达
到指标水平
冷却系统中散热器采用了横流式双通道式散热器，
横流式可以有效降低散热器高度，双通道可以使冷却水
经过散热器的时间更长，使空气带走更多的热量，加强
了散热器的散热能力
赛车ECU采用了MoTec M84 ECU，根据节气门开度
和发动机转速进行控制，利用CDL3 data logger记录
发动机运转中的各种数据，以供调教，从而使发动机的
性能发挥出来，同时车手可以从CDL3显示器上获取发
动机温度，油温，水温，转速，车速等信息，方便驾驶
与反馈信息
图6进气歧管及进气稳压舱
图7 发动机标定
5、传动系统：
传动链轮与链条：
传动链轮包括大链轮与小链轮，两者的齿数比
直接影响整车的燃油经济性和动力性。综合考虑了燃油
经济性、动力性和整车轻量化之后，我们将小链轮齿数
选定为14齿，大链轮齿数选定为43，传动比为3.07
这样既增强了动力性，同时达到轻量化的目的。大小链
轮的中心距会影响传动的效率以及链轮链条的寿命，根
据经验公式两链轮的中心距D=（30~50）p（p为链轮的
节距），同时考虑到驱动桥在车架的布置问题，将链轮
节距定位15.875mm，中心距定位256。对于传动链条，
今年保留了去年的设计，两条的节距为15.875mm，型号
为525（ISO代号），与大小链轮相配合。链条的长度由
a4
d-d
212
221
dda2L）（）（，将其定位912.6mm
差速器及其外壳：
今年采用的差速器为Drexler限滑差速器，这差
速器具有质量轻，限滑效果好等优点，尤其在轻量化方
面，整个差速器总成仅为2.7kg，这是其他差速器所不
能匹敌的。Drexler差速器是闭式限滑差速器，其密封
效果更可靠。另外，我们对差速器内部输出轴连接部位
进行了优化分析，将其输出轴进行了轻量化处理，使其
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设计报告抗扭强度在符合要求的情况下质量更轻
驱动半轴：
传动半轴位于传动系的末端，其作用是将差速器
传来的转矩传给驱动轮，从而使车运动。在设计驱动半
轴时，首先得考虑安全性，在满足安全性的条件下适当
减少驱动轴的质量以满足整车轻量化的要求。经过
ANSYS分析，直径为18mm的40Cr钢符合设计要求，考虑
到安全性，我们对半轴进行调制热处理后进行表面感应
加热淬火，以增加半轴的疲劳强度，增长它的使用寿命
球笼万向节：
本赛车所使用的内外球笼都为三叉式球笼，材料
为40Cr,球笼经过调质，淬火等工艺处理。此外，本车
的外球笼与轮毂做成一体，这不仅使后桥简洁美观，而
且还为整车减轻了0.8kg的重量
图8 差速器实物
制动系统：
制动系统采用四轮液压盘式制动，由制动踏板带动
两个主缸， 分别控制前、后轮分泵。通过平衡杆的力
的分配实现前后制动力的分配和调节。制动系统采用
的 Wilwood 的主缸、卡钳和制动力调节器，主缸缸
径为15.8mm，卡钳为双活塞固定钳，活塞直径为45mm，
前后刹车盘设计直径为 220mm，厚4mm的浮动通风盘。。