3.2 转向系统主要零件模型 25

4 ANSYS 有限元分析 28

4.1 齿轮强度分析 28

4.2 齿轮齿条啮合有限元分析 29

结 论 32

致 谢 33

参 考 文 献 34

第 II  页 本科毕业设计说明书

1 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

美国的汽车工程师协会为挑战大学生团队在设计与制造小型赛车的能力，主办了 FSAE 赛 事，比赛的主要工作是对小型赛车的设计与制造，并对其进行论证。该车必须在加速性、制 动性和操稳性等方面表现出色，而且成本低廉、易于维修、可靠性好[1]。

中国于 2010 年引进并开办大学生方程式赛车大赛（FSAE）。赛事包括动态环节与静态环 节，其中动态环节作为赛事的重点，由直线加速、八字绕桩、高速避障和耐久性比赛，四大 部分组成，对赛车操纵稳定性的要求非常高[2]。静态项目包括制造成本分析、营销报告及赛车 设计三项，详情参见表 1.1。

表 1.1 中国 FSAE 项目分值表

比赛项目 分值

制造成本分析 100

静态项目 营销报告 75

赛车设计 150

直线加速 75

8 字绕环 50

动态项目 高速避障 150

耐久赛 300

经济性测试 100

总 分 1000

通过对 2015NUT 方程式赛车转向系统的改进设计，对 2016NUT 方程式赛车转向系统的 设计、制造具有一定的参考价值，并一定程度上提高 2016NUT 方程式赛车的整体性能。

1.2 赛车转向系统研究现状

1.2.1  国外主要研究现状

1.2.2  国内主要研究现状

1.3   课题的主要研究内容

（1） 通过对 2015NUT 方程式赛车转向系统进行结构分析以及听取车手的驾驶反馈之后， 总结出 2015NUT 方程式赛车转向系统存在以下几点不足需进行改进设计：

(a) 转向系统在转向过程中不够平稳；

(b) 转向器存在虚位移，考虑为转向器自动间隙调整机构不合理；

(c) 转向梯形布置不合理，内、外侧转角偏差过大，导致轮胎磨损加剧。 针对以上几点不足，本次改进主要通过设计斜齿轮齿条转向器以提高转向系统平稳性；同

时对转向器的自动间隙调整机构进行改进，改善虚位移情况；对于转向梯形布置，主要采用

MATLAB 进行最小二乘法优化，以减小内、外侧转角偏差。文献综述

（2）