本發(fā)明涉及FSC賽車技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種FSC賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

FSAE(Formula SAE)大學(xué)生方程式賽車最早由國際汽車工程師學(xué)會于1978年創(chuàng)辦，經(jīng)過三十多年的發(fā)展，該賽事已經(jīng)成為全球數(shù)百支來自20多個(gè)國家不同高校的車隊(duì)參與的青年工程師的盛會。該賽事規(guī)則相對較為開放，要求各個(gè)車隊(duì)在8到12個(gè)月內(nèi)獨(dú)自開發(fā)一輛性能優(yōu)異并有一定市場前景的賽車。在這個(gè)過程中會極大考驗(yàn)車隊(duì)隊(duì)員的創(chuàng)造力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和動手能力。中國賽FSC(Formula SAE China)由中國汽車工程師學(xué)會于2010年引進(jìn)，首屆大賽吸引了來自國內(nèi)30所高校的車隊(duì)參加。

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的開發(fā)在整個(gè)FSC賽車開發(fā)過程中占有較為重要的地位。賽車底盤相較于乘用車來說，工作環(huán)境比較極限，彎道較多，且過彎速度快，這就對賽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提出了更高的要求。除了結(jié)構(gòu)可靠，轉(zhuǎn)向相對輕便等基本設(shè)計(jì)要求之外，更重要的是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有足夠的穩(wěn)定性。而由于中國賽引入時(shí)間不長，對于FSC方程式賽車專用轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究各個(gè)車隊(duì)都有一定成果，但在賽場上還存在不少問題。

現(xiàn)階段FSC賽場上賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)的問題有：

1.轉(zhuǎn)向節(jié)臂設(shè)計(jì)不夠科學(xué)，強(qiáng)度不足，部分賽車出現(xiàn)比賽過程中節(jié)臂折斷的情況。

2.購買的轉(zhuǎn)向器剛度不足，不滿足賽事規(guī)則要求。

3.由于設(shè)計(jì)不夠科學(xué)，自行加工轉(zhuǎn)向器加工成本高。

4.為了保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度而忽略了輕量化方面的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種FSC賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種FSC賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括方向盤，所述方向盤上固定連接方向盤快拆；所述方向盤快拆的一端連接著傳動機(jī)構(gòu)，所述傳動結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)十字軸萬向節(jié)及連接兩個(gè)所述十字軸萬向節(jié)的傳動軸，其中一個(gè)十字軸萬向節(jié)與所述方向盤快拆的一端鉸接，所述傳動軸與水平面保持固定角度，另一個(gè)十字軸萬向節(jié)連接著轉(zhuǎn)向器，所述轉(zhuǎn)向器包括安裝底板、設(shè)置在所述安裝底板上的轉(zhuǎn)向器支座、安裝在所述轉(zhuǎn)向器支座上的轉(zhuǎn)向器套筒、設(shè)置在所述轉(zhuǎn)向器套筒外側(cè)的轉(zhuǎn)向器殼體、設(shè)置在所述轉(zhuǎn)向器殼體內(nèi)部的齒輪齒條傳動機(jī)構(gòu)及與所述齒輪齒條傳動機(jī)構(gòu)上軸承連接的齒輪軸，所述齒輪軸的一端與另一個(gè)十字軸萬向節(jié)鉸接；所述轉(zhuǎn)向器支座的兩側(cè)分別連接著轉(zhuǎn)向橫拉桿，所述轉(zhuǎn)向橫拉桿通過轉(zhuǎn)向節(jié)臂與立柱相連。

在上述方案中，所述方向盤大致呈橢圓形且由碳纖維材料制成，其上預(yù)留有撥片換擋操作空間和電動離合按鈕布置空間。

在上述方案中，所述轉(zhuǎn)向器殼體采用7075鋁板一體成型制成。

在上述方案中，所述立柱內(nèi)部設(shè)置有與輪轂軸承配合的階梯結(jié)構(gòu)。

在上述方案中，所述轉(zhuǎn)向橫拉桿為4130鋼管。

實(shí)施本發(fā)明一種FSC賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，具有以下有益效果：

本發(fā)明可以使FSC賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)加工成本降低，同時(shí)在有限的時(shí)間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向懸架系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過簡單的操作可以實(shí)現(xiàn)前輪前束角的調(diào)整；在滿足規(guī)則、強(qiáng)度和剛度要求的條件下，降低加工成本并提高賽車極限性能，保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作穩(wěn)定性。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1為本發(fā)明一種FSC賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為方向盤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：方向盤1；方向盤快拆2；傳動機(jī)構(gòu)3(其中：十字軸萬向節(jié)3.1，傳動軸3.2)；轉(zhuǎn)向器4(其中：安裝底板4.1，轉(zhuǎn)向器支座4.2，轉(zhuǎn)向器套筒4.3，轉(zhuǎn)向器殼體4.4，齒輪軸4.5)；轉(zhuǎn)向橫拉桿5；轉(zhuǎn)向節(jié)臂6；立柱7。

具體實(shí)施方式

為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

如圖1-4所示，本發(fā)明一種FSC賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括方向盤1，方向盤1大致呈橢圓形且由碳纖維材料制成，這樣不僅能夠較大程度控制其重量，并且增加其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，方向盤1上預(yù)留有撥片換擋操作空間和電動離合按鈕布置空間，根據(jù)人機(jī)工程進(jìn)行修形處理，使車手握感舒適。方向盤1上固定連接方向盤快拆2，方向盤快拆2的一端連接著傳動機(jī)構(gòu)3。方向盤1使用方向盤快拆2連接，可以滿足規(guī)則要求，在緊急情況下方便車手逃生。

傳動結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)十字軸萬向節(jié)3.1及連接兩個(gè)十字軸萬向節(jié)3.1的傳動軸3.2，其中一個(gè)十字軸萬向節(jié)3.1與方向盤快拆2的一端鉸接，傳動軸3.2與水平面保持固定角度，這個(gè)固定角度由人機(jī)工程確定的方向盤1安裝角度決定，兩個(gè)十字軸萬向節(jié)3.1安裝實(shí)現(xiàn)等速傳動。另一個(gè)十字軸萬向節(jié)3.1連接著轉(zhuǎn)向器4。轉(zhuǎn)向器4包括安裝底板4.1、設(shè)置在安裝底板4.1上的轉(zhuǎn)向器支座4.2、安裝在轉(zhuǎn)向器支座4.2上的轉(zhuǎn)向器套筒4.3、設(shè)置在轉(zhuǎn)向器套筒4.3外側(cè)的轉(zhuǎn)向器殼體4.4、設(shè)置在轉(zhuǎn)向器殼體4.4內(nèi)部的齒輪齒條傳動機(jī)構(gòu)及與齒輪齒條傳動機(jī)構(gòu)上軸承連接的齒輪軸4.5，齒輪軸4.5通過齒輪的上軸承、下軸承與轉(zhuǎn)向器殼體4.4配合來實(shí)現(xiàn)定位，并且保證其剛度。轉(zhuǎn)向器殼體4.4采用7075鋁板一體成型制成，齒輪軸4.5的一端與另一個(gè)十字軸萬向節(jié)3.1鉸接；轉(zhuǎn)向器支座4.2的兩側(cè)分別連接著轉(zhuǎn)向橫拉桿5，轉(zhuǎn)向橫拉桿5為4130鋼管。轉(zhuǎn)向橫拉桿5通過轉(zhuǎn)向節(jié)臂6與立柱7相連，立柱7內(nèi)部設(shè)置有與輪轂軸承配合的階梯結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)向器殼體4.4和轉(zhuǎn)向器套筒4.3都用高強(qiáng)度鋁材銑削加工，轉(zhuǎn)向器套筒4.3內(nèi)壁和轉(zhuǎn)向器殼體4.4凸臺精加工以保證裝配精度。

本發(fā)明安裝在FSC賽車時(shí)，方向盤1的軸承通過軸承座與車架上的支架焊接相連，轉(zhuǎn)向器4通過吊耳與車架相連，立柱7通過懸架外吊耳與懸架相連。

本發(fā)明通過MATLAB來對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各個(gè)零件進(jìn)行科學(xué)的分析和優(yōu)化，提高了設(shè)計(jì)效率，并且保證了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能，其中，轉(zhuǎn)向器4的設(shè)計(jì)充分考慮自行加工的成本和難度，并且通過分析軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化；立柱7通過ANSYS完成結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析并由Hyperworks進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化；方向盤1通過設(shè)計(jì)和優(yōu)化，握姿符合人體工程學(xué)原理，且由碳纖維制成，使之質(zhì)量降低的同時(shí)有利于車手發(fā)揮；傳動機(jī)構(gòu)3有兩個(gè)十字軸萬向節(jié)3.1的配合實(shí)現(xiàn)等速傳動；轉(zhuǎn)向橫拉桿5兩端設(shè)置有螺紋連接的桿端，在一定范圍內(nèi)可以方便地調(diào)節(jié)賽車前束角，提高賽車不同賽道的適應(yīng)能力。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。