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FSEC進行時:大學生打造賽車與國際技術接軌

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時間:1900/1/1 0:00:00

一年內,十幾名汽車專業的大學生能花十多萬元生產出什么樣的賽車?11月7日至11日,在上海奧迪國際賽道,2016年NIO杯中國大學生電動方程式比賽正在進行,來自國內外32所大學的車隊展開激烈角逐。

他們不僅在球場上競爭,而且在專業學習和實踐能力方面也在競爭。在一年的時間里,這群大學生在完成學業的同時,要利用所有的業余時間,從零部件、設備、資金、運營費用到團隊協調管理、國內外競爭,不斷地進行研發、設計、修改和測試,所有其他事務都要由大學生自己完成。

每年10月至11月,中國大學生方程式賽車比賽和中國大學生電動方程式比賽繼續進行。團隊在新賽季中應用了哪些新技術和亮點?現在,是時候交工作了。

四輪獨立驅動

四輪獨立驅動是指使用四個輪轂電機,由電子控制系統實時分配,以分配四個車輪的功率和扭矩。這使得賽車相當靈活,可以有效控制轉彎時的車身姿態,改善推尾或甩尾的情況。這項技術目前尚未用于市場上的大規模生產車輛。

德國卡爾斯魯厄大學KIT車隊

參加本次比賽的唯一一支外國球隊,卡爾斯魯厄理工學院隊使用了這項技術。比賽期間,四個輪轂電機獨立驅動,他們還擁有遙感監測系統,可以實時監測和管理每個輪轂電機的功率和扭矩,以確保車輛姿態更加穩定。整個賽車,從電機和電池的組裝到每個賽道的布局,都體現了德國人嚴謹認真的態度。今年8月,基特參加了德國一級方程式比賽,并獲得了2016賽季的冠軍。

德國卡爾斯魯厄大學KIT車隊的發動機布局非常獨特

無人駕駛

自動駕駛汽車是一種智能汽車,也稱為輪式移動機器人,主要依靠車內裝有計算機系統的智能駕駛儀器來實現自動駕駛。無人車集成了自動控制、建筑、人工智能和視覺計算等眾多技術。

圖示:北京理工大學無人駕駛大學一級方程式賽車

今年1月21日,北京理工學院發布了世界上第一輛由無人車隊設計的無人大學一級方程式賽車。這一次,這款賽車首次亮相中國大學生電動方程式領域。

北京理工大學無人駕駛大學方程式賽車

這款無人賽車擁有五大核心技術——自主駕駛技術、第一視角遙控技術、人工智能與決策技術、全球定位與導航技術、環境感知技術。目前,賽車已經實現了遠程控制駕駛、半自動駕駛和全自動駕駛。部分關鍵技術指標達到世界先進水平:遙控百公里加速僅3秒;半自動駕駛的最大縱向加速度為0.9G;

最大橫向加速度為2G。法拉利跑車目前的最高速度為2.7秒。

第三減震器

第三個減震器的設計源于美國CART賽事中的PENSKE團隊。F1賽車對下壓力下的穩定性和車身高度的一致性有很高的要求,這種設計也在F1比賽中流行起來。

2016賽季,梅賽德斯-奔馳車隊在賽季中途改變了設計形式,導致現任車手劉易斯·漢密爾頓對賽車感到不舒服,并落后于他的隊友羅斯伯格。該技術也應用于吉林大學易車吉蘇電氣團隊的懸架。吉林大學易車吉蘇電動車隊后懸架安裝的第三個減震器和T形防側傾桿的設計。這種布置的一個優點是它可以充分利用雙電機上方的空間。與傳統的U形防側傾桿相比,一套T形防側傾棒的生產成本和時間基本相同,同時也確保了防側傾棒推桿不會與傳動軸爭奪空間,其角剛度比Z形防側傾條更線性。

數據:

Gspeed E 2016懸架剛度特性

前懸挑

后懸

后懸

彈簧線剛度

七十

七十

八十七點五

輪胎線剛度

一百六十

一百六十

一百六十

一側懸掛線剛度

四十六點九

四十四點二

五十一點七

1G縱向加速度下的懸架行程

九點一五

九點七一

八點三零

吉林大學易車吉蘇電氣團隊合影

吉林大學易車吉蘇電動車隊懸架負責人李金航通過多體動力學仿真實驗觀察到,Gspeed E 2016懸架采用了450LB/英寸的第三彈簧,可以為懸架提供相當于20%的抗俯仰率。根據吉林大學風洞數據進行的流體分析,螺距減小3deg可以使氣動包的平均工作下壓力增加9%。能夠在不影響懸架轉向條件的情況下保持頻率偏差,確保轉彎時的輪胎附著力,并在加速和制動時控制車輛的車身姿態,確保下壓力的穩定性。這種精心的實驗設計不亞于專業汽車工程師的工作量。

單體外殼

單體外殼是F1賽車上最重要的駕駛員安全艙。這種通過高溫烘烤制成的碳纖維外殼可以確保駕駛員在極端條件下的生命安全。單個外殼由昂貴的碳纖維制成,其強度是鋼的兩倍,但質量只有鋼的五分之一。

哈爾濱工業大學CSG-HRT艦隊

這一次,FSEC哈爾濱工業大學應用了這項技術,使用碳纖維復合材料單體來提高整車的抗扭剛度和性能。與特拉斯結構相比,一體化單體殼體具有更高的剛度、更輕的重量和可靠的性能。在哈工大CSG-HRT機隊的整個設計過程中,結合有限元分析和物理測試進行了循環設計;在加工階段,采用新的真空分流技術,獲得高質量的模具;

未來進行扭轉剛度測量,以驗證設計的合理性。測試扭轉剛度為4496Nm/°,達到了初步設計目標,設計合理,性能可靠。此外,北京理工大學等多個團隊已經在球場上采用了這項技術。

DRS匙形尾巴

DRS系統,也稱為減阻系統,由駕駛員調節打開和關閉。每場比賽都有一到兩條長直道供駕駛員激活DRS。該系統通過打開或關閉尾翼上的擾流板來改變F1賽車尾翼上的向下壓力。當DRS打開時,大部分氣流從尾翼開口流出,導致下壓力和空氣阻力降低,從而提高賽車的直線速度。當汽車進入彎道并需要很大的抓地力時,駕駛員會關閉DRS,導致后部向下的壓力增加,從而使汽車能夠安全地通過彎道。

DRS匙形尾翼演示圖

重慶大學一級方程式賽車的尾翼也采用了這項技術。平直主翼襟翼的設計將轉向器固定在主翼的肋中,并通過連桿機構將轉向器搖臂的旋轉動力傳遞給襟翼,從而使襟翼以所需角度旋轉。在一定的速度條件下,按下方向盤上的氣動按鈕并打開DRS以調平尾翼,從而減少唯一提供的向下壓力,使氣流平穩地流過汽車后部,減少空氣對汽車的阻力,從而使汽車更快。

重慶大學一級方程式賽車

經過多年的發展,中國大學方程式賽車比賽的所有車隊都在取得進步。書本上學到的知識是一個框架,但在具體的設計和制造過程中遇到問題,通過實驗和改進,使知識成為心中的一個系統,是大學生在這場比賽中應該學習的必要技能。

當我們向隊長KIT介紹他對比賽結果的預測時,他說:“我不確定,因為去年的比賽中有幾輛車表現很好。所以,我希望能進入前十。”這個備受關注的車隊能走多遠?最終誰是球場上的國王?讓我們拭目以待。

標簽:北京奧迪奔馳法拉利

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