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浅析弹力方程式赛车制作原理及方法

时间:2018-09-10 11:58

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  1 浅析弹力方程式赛车创制道理及要领 摘 要:FE��力方程式赛车起源于美邦顶尖打算学院――艺术核心打算学院(Art Center College of Design,ACCD),道理即以一根 16 英尺(近 5 m)长的橡皮筋驱动举动独一驱动力。正在拟定赛车主体构制计划的进程中,打算师需求正在不损耗太众橡皮筋弹力的同时,尽或许地减小车身及其他身分酿成的阻力;外观打算上采用仿生学或其他流线型的制型打算,以到达最优的动力阻力比,通过不停调试及优化,竣工功能优异也不缺乏打算感的方程式赛车。 症结词:FE 弹力方程式赛车 橡皮筋 外观打算 动力阻力比 打算感 中图分类号:U469.6 文献标识码:A...

  1 浅析弹力方程式赛车创制道理及要领 摘 要:FE��力方程式赛车起源于美邦顶尖打算学院――艺术核心打算学院(Art Center College of Design,ACCD),道理即以一根 16 英尺(近 5 m)长的橡皮筋驱动举动独一驱动力。正在拟定赛车主体构制计划的进程中,打算师需求正在不损耗太众橡皮筋弹力的同时,尽或许地减小车身及其他身分酿成的阻力;外观打算上采用仿生学或其他流线型的制型打算,以到达最优的动力阻力比,通过不停调试及优化,竣工功能优异也不缺乏打算感的方程式赛车。 症结词:FE 弹力方程式赛车 橡皮筋 外观打算 动力阻力比 打算感 中图分类号:U469.6 文献标识码:A 著作编号:1672-3791(2017)04(b)-0117-02 2016 年 6 月 11 日~12 日,由汕头大学长江工业打算核心、汕头工业打算协会主办的弹力方程式赛车邦际打算锦标赛(中邦赛区)正在汕头大学举办。正在为期 4 个月的计划时分内,来自宇宙 12 所高校的 29 支车队,从了然弹力方程式赛车到最终竣工赛车的实体模子,履历了众数次凋落后的渺茫与最终胜利后的畅然。 1 FE 弹力方程式赛车锦标赛 1.1 FE 弹力方程式赛车轨则 2 弹 力 方 程 式 赛 车 邦 际 设 计 锦 标 赛 ( Formula-E International Design Championship)是一项以创意打算为中心实质,面向环球顶尖出色打算学生的归纳打算竞赛,简称 FE 是英文 Formula E 的缩写,Formula 译为方程式,其寓意是轨则,E 来自英文 Elastic,意为弹力,即参赛车辆必需行使轨则的一根 16 英尺(近 5 m)长的橡皮筋举动独一的驱动力。 赛车的进展动力必需只源于大赛组委会供给的皮筋形变存储的弹性势能。皮筋只同意装置正在赛车上,皮筋规格3/16(断面)×16 英尺(长)。车队可能行使润滑剂来升高皮筋功能,条件是不厘革皮筋的合成物质。正在赛车的材质与尺寸巨细方面,组委会也无奇特控制。 1.2 FE 弹力方程式赛车锦标赛逐鹿条例 每支参赛队需求打算和创制起码一辆车,能参预总共竞赛实质,每个队可抉择将重心放正在任何一项竞赛实质。每名队员都必需驾驶车辆竣工十足 3 项竞速赛的热身赛,非正式小构成员不行代替驾驶参预正式逐鹿。 而整个的 3 项竞速赛圭臬如下。 1.2.1 拉力竞速赛(Drag Way) 该赛段长度约 40 m,逐鹿夸大赛车的加快才具、极限速率和直线 阻止竞速赛(Figure 8 Flats) 3 该赛段长度约 97 m,是 3 个赛段中最长的一条,为 8 字型,赛道边沿有阻止物。逐鹿夸大驾驶本领和赛车的加快、刹车和转向功能(赛道最小宽度 1.2 m)。 1.2.3 爬坡竞速赛(Hill Climb) 该赛段长度约 68 m,由两段坡度构成,坡道最高处距地面 2.4 m,中央有一个 90转弯。逐鹿夸大足够的扭矩和转弯时尽量裁减动能亏损(赛道宽度 2.4 m)。 2 赛车车体打算的闭键影响身分 讲及弹力方程式赛车的打算,就必需对影响赛车功能的几大闭键身分实行解析,对待尺寸并不大的车身,车体的均衡及动力阻力比的最优化尤为要紧。同时举动赛车的独一动力,橡皮筋的处置及匝数的抉择也需求源委测试以到达最佳状况。 2.1 动力与阻力 动力与阻力,是总共赛车打算中不行轻视的影响身分,打算师需求找到动力与阻力的均衡点,动力大,赛车的速率可能到达最优化,但有很大或许性会惹起赛车的均衡题目;动力小,赛车的速率潜力则无法所有阐明。 闭于赛车运动进程中所存正在的阻力,大致可分为 3 种:氛围阻力,摩擦阻力及压力阻力。氛围阻力是赛车正在氛围介质中行驶时,赛车相对待氛围运动时氛围效力力好手驶偏向造成的分力,氛围阻力与赛车速率的平方成正比,车速越疾 4 阻力越大。倘若氛围阻力占赛车车行驶阻力的比率很大,则会推广赛车中橡皮筋弹力打发量,会首要影响汽车的动力功能。而怎么行使氛围阻力,则需求提到一个名词――流线型打算,车身打算必需相符流线型打算,同时两全底盘顺畅的氛围活动,才具将氛围阻力担保正在一个很低的程度。摩擦阻力,闭键存正在于轮胎与地面间,正在车重的压力下,轮胎需求有很大的抓地力,才具担保正在高速中赛车不会产生侧向位移乃至翻转。至于压力阻力,指赛车外面面大气效力的压力好手驶偏向的分力,但思索到赛车的车重比拟于汽车,可轻视不计,因而不予思索。 而赛车的动力,则所有根源于橡皮筋产生形变所爆发的弹力。当赛车的驱动轴与橡皮筋产生接触时,会爆发弹力。当然,橡皮筋产生形变的格式也有众种,纵向拉长形变或者扭曲形变城市爆发弹力,爆发的成果也会差别。当皮筋产生形变,存储弹力势能,当皮筋开释时,弹力势能倏得转化为动能,趋向赛车进展,这也即是赛车的动力根源。 2.2 赛车的制型打算 上文中提到过流线型的赛车制型打算,能有用地减小氛围阻力,因而赛车的外观制型如故以流线型为法则。而车体组织的打算,需求参考稠密参赛者的抉择,也即是“T”型的车体打算。“T”型车的打算,能将皮筋存储的弹力势能最大化地转化为动能,同时保留车身的不变。其余一种车体 5 制型便是三角形的框架车体,长处便是充满阐明三角形的不变性,但弱点也特别显著,便是转向的轻巧性,但无论是哪种抉择,都需求归纳性地思索车体的整个构型与其他影响身分。 除了效用性方面的思索,打算理念也需求融入到赛车制型之中,例如环保理念,就需求思索赛车创制质料及赛车本钱。现实创制赛车进程中,需求从各个方面思索,而不是探求某一层面的最优。 3 后期优化与调试 竣工赛车的整个制型后,仍需求从组织及质料的抉择等众方面实行考虑,因而,后期的细节处置绝对有需要。 3.1 质料的优化 近几年,碳纤维质料的操纵越来越广,归结源由,便是高强度与简捷的质料。举动赛车车体的质料抉择,能有用地减小摩擦阻力,同时,因为正在赛车开赴的倏得需求的速率至极大,因而碳纤维也可能改正赛车的整个均衡。 3.2 赛车的整个调试 调试阶段,需求对赛车实行高强度的闇练,除了是熟练操作外,也是为了让赛车到达最佳功能,正在进程中,人们需求去找到皮筋的最形势能点,差别构制的赛车,最佳势能点均不雷同,但有一点不得不提,不是股数越众,皮筋围绕圈数越众,赛车跑得就越远,整个情形需求遵照自己情形实行 6 调试。 4 FE 弹力方程式赛车的打算道理 FE 弹力方程式赛车邦际打算锦标赛举动一项以创意打算为中心实质,面向环球顶尖出色打算学生的归纳打算竞赛,旨正在造就他日环球打算头领者们正在战术、产物拓荒、科学、工程本领、打算、修设、品牌、疏导以及行径经营方面的归纳本质。对升高打算师打算战术才具,实施立异打算头脑,磨炼打算归纳本质,造就社会仔肩感有着很好的促使效力。 参考文献 [1] 2012 Formula SAE Rules[S].SAE International,2011. [2] 傅立敏.汽车打算与氛围动力学[M].呆板工业出书社,2011. [3] 岳清瑞.碳纤维加强复合质料(CFRP)[M].中邦开发工业出书社,2009.

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