FSC赛车半轴设计与分析

2018-07-21

制造业自动化 2018年7期

（常熟理工学院，苏州 215500）

0 引言

中国大学生方程式汽车大赛[1]（简称FSC）是由中国汽车工程学会主办的面向全国高等院校的赛事。2017年共有72所高校参与FSC，2018年将有78所高校参加比赛。该赛事有众多奖项，其中颁有轻量化奖项。而一辆FSC赛车由动力系统和底盘系统等组成，其中每一个零部件都需要经过精心设计和分析，确保在安全使用的条件下获得最小的重量和最优的性能。驱动半轴作为FSC赛车底盘传动系统的一个零件，位于主减速和车轮之间，其作用是将发动机输出的扭矩经过主减速器、差速器传递给车轮。因此半轴的轻量化在FSC赛车设计中是并不可少的一个环节。轻量化的半轴，不仅可以显著地减轻整车重量，而且可以有效减小传动系统的转动惯量，从而提高传动系统的响应速度。半轴的轻量化可从两个环节着手：一个环节可采用密度较小，但强度不低的材料，如碳纤维材料；另一个环节可从结构设计方面着手。

通过对主减速器传动比进行优化，根据不同赛道下对半轴的最大承受扭矩进行计算。通过理论计算确定半轴的最大承受扭矩，以及半轴的直径，并通过ANSYS Workbench对半轴进行有限元分析，提出改进意见，该改进方案应用于2017年FSC赛车上，在效率测试项目上获得较高的成绩。