電動換擋系統(tǒng)在FSC賽車上的應(yīng)用

楊科研，李秋雨，侯 杰，耿 韜，唐安捷

（遼寧工業(yè)大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院，遼寧 錦州 121000）

電動換擋系統(tǒng)在FSC賽車上的應(yīng)用

楊科研，李秋雨，侯 杰，耿 韜，唐安捷

（遼寧工業(yè)大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院，遼寧 錦州 121000）

在傳統(tǒng)的FSC賽車制作過程中，換擋主要采用手動機(jī)械結(jié)構(gòu)換擋，而手動換擋反應(yīng)速度較慢，頻繁換擋對車手開車造成很大不便，針對這種問題，設(shè)計和開發(fā)FSC賽車電動換擋系統(tǒng)，減輕車手開車的壓力，提高車手駕駛效率和發(fā)揮賽車性能。

電動換擋；賽車制作；FSC

中國大學(xué)生方程式汽車大賽（簡稱“中國FSC”）是一項由高等院校汽車工程或汽車相關(guān)專業(yè)在校學(xué)生組隊參加的汽車設(shè)計與制造比賽。各參賽車隊按照賽事規(guī)則和賽車制造標(biāo)準(zhǔn)，在一年的時間內(nèi)自行設(shè)計和制造出一輛在加速、制動、操控性等方面具有優(yōu)異表現(xiàn)的小型單人座休閑賽車，能夠成功完成全部或部分賽事環(huán)節(jié)的比賽。在傳統(tǒng)的FSC賽車制作過程中，一般采用手動機(jī)械換擋總成，容易使賽車手駕駛疲勞，不符合人機(jī)工程學(xué)和駕駛舒適性。本項目系統(tǒng)采用3510減速電機(jī)和820R電調(diào)為核心，基于STM32系列單片機(jī)自行設(shè)計控制電路。綜合考慮汽車電子控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力，設(shè)計充分考慮好了整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度，大大提高了換擋系統(tǒng)的便捷性。

1 設(shè)計前期分析

根據(jù)CBR600發(fā)動機(jī)測出變速箱換擋桿在靜態(tài)時的所需扭矩，然后根據(jù)所測參數(shù)選擇合適的電機(jī)。由于CBR600采用的是國際序列檔位（1-N-2-3-4-5-6），因此分析出發(fā)動機(jī)在動態(tài)換擋過程中變速箱內(nèi)部的齒輪配合度和扭矩的變化，最終分析結(jié)果定下方案。

2 三維立體圖形和控制電路的設(shè)計

首先根據(jù)整車的結(jié)構(gòu)布置，在整車的立體模型下，利用CATIA畫出電動換擋系統(tǒng)的三維模型（如圖1所示），選擇合適的安裝位置以及固定方式。同樣整個電動換擋系統(tǒng)也離不開電路的設(shè)計與制作。利用Altium，繪制整個控制系統(tǒng)所需的控制電路（如圖2所示）并且制作。

圖13 D效果圖

圖2 系統(tǒng)總體三維圖和電路圖

3 電路板PCB的繪制

電路原理圖設(shè)計完后，利用Altium進(jìn)行PCB電路板的繪制（如圖3所示），用來制作出集成電路，提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。以保證換擋過程的可靠性。

圖3 電路PCB圖

4 實際裝配照片

實際裝配照片如圖4所示。

5 整體系統(tǒng)程序調(diào)試

將系統(tǒng)安裝在FSC賽車上，進(jìn)行實車實驗，根據(jù)車手駕駛賽車反饋回來的情況進(jìn)行分析，對控制程序進(jìn)行調(diào)試（如圖5所示），使電機(jī)輸出較為理想的轉(zhuǎn)矩。

圖5 調(diào)試程序圖

6 結(jié)語

這次設(shè)計，雖然小組開始就做好了充分的準(zhǔn)備，從計算到設(shè)計都經(jīng)過了無數(shù)次的修改，最后終于達(dá)到了預(yù)期的效果。但是設(shè)計裝配的過程卻充滿了艱辛，由于經(jīng)驗不足，設(shè)計時對發(fā)動機(jī)實際工作參數(shù)測得不是很準(zhǔn)確，所以后期調(diào)試出了很多問題。經(jīng)過這次實踐過程，學(xué)會了遇到問題時要沉著冷靜，一起商討解決問題的方法。同時還懂得了學(xué)好理論知識的重要性，但是只有理論知識還不夠，還要和實際相結(jié)合，多多時間，才會更好的理解知識，吸收知識。

Application of ElectricTransmission System in the FSC Racing

YANG Ke-yan，LI Qiu-yu，HOU Jie，GENG Tao，TANG An-jie

（Automobile&Traffic Engineering College，Liaoning University of Technology，Jinzhou，Liaoning 121000，China）

In traditional FSC car production process,it mainly uses the manual mechanical structural shift in the process of shifting，manual shift，slower reaction，the frequent shift driving causes great inconvenience for the drivers.According to this problem，the paper designs and develops FSC car electric transmission system to reduce the pressure of a driver to drive and improve the efficiency of riders and exert the car performance.

electric Shifting；racing car makingl FSC

U463.2

A

2095-980X（2017）01-0083-01

2016-12-16

楊科研（1994-），男，遼寧遼陽人，大學(xué)本科，主要研究方向：汽車電子方向。