本产品是一套满足结构静力强度要求和整车动力性能指标,与全车拥有良好适配性、无相关干涉,实现结构轻量化且能够在比赛时快速调节链传动系统张紧力的方程式赛车传动系统。通过借助多个成熟的计算机辅助工程软件进行仿真模拟,解决的主要问题是赛车传动系统的链传动参数匹配、零部件的结构设计、静力学有限元分析以及整车动力学仿真分析了,缩短了研发周期。在老师的指导和团队的共同努力下完成了实车研制与试验测试。
(1)根据整车基本参数和动力性能指标,确定了传动方式和主传动比,对链传动参数进行匹配,并分析了链传动的受力情况。通过验证理论小链轮包角并将其和构建链条曲线测量出的实际小链轮包角进行对比,可以看出二者误差很小,得出链传动参数符合设计要求的结论。
(2)通过分析差速器、轴承和万向节的功用及性能要求,完成选型工作,并对轴承进行校核。根据选型零件尺寸及链传动参数,设计了大链轮、差速器支架、偏心轮和半轴,并通过应力分析进行轻量化设计。利用CATIA软件构建零件三维模型,通过对整套传动系统的装配和干涉检查验证了设计的合理性,为后续的静力学有限元分析建立了模型基础。
(3)基于零件强度要求进行选材,通过ANSYS Workbench分别对传动系统关键零部件进行静力学有限元分析。后处理结果显示大链轮和差速器支架及偏心轮的变形量、应力和安全系数均符合强度要求,性能提升明显。
(4)利用CRUISE搭建起整车仿真模型,设置各总成模块的参数,并建立动力性仿真任务,通过分析仿真结果,得出最高车速、加速时间和续驶里程均满足动力性能指标的结论。完成了样车传动系统的研制,并对样车进行试验测试,测试结果表明设计的传动系统能够实现功用,满足强度和性能要求。