本實(shí)用新型涉及空氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種方程式賽車可調(diào)尾翼系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

中國大學(xué)生方程式汽車大賽(簡稱“中國FSC”)是一項(xiàng)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(duì)參加的汽車設(shè)計(jì)與制造比賽。各參賽車隊(duì)按照賽事規(guī)則和賽車制造標(biāo)準(zhǔn)，在一年的時(shí)間內(nèi)自行設(shè)計(jì)和制造出一輛在加速、制動(dòng)、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。

世界一級(jí)方程式大獎(jiǎng)賽2011年新引入的可調(diào)式尾翼，一種全新的技術(shù)，就是Drag Reduction System，中文意為減少空氣阻力系統(tǒng)。在規(guī)則準(zhǔn)許的條件下車手可以在駕駛艙中調(diào)節(jié)尾翼角度，從而降低下壓力增加超車的可能。該系統(tǒng)受到一套電子系統(tǒng)的嚴(yán)密監(jiān)控，車手可以在練習(xí)賽和排位賽中隨意使用。但是在正賽中，只有當(dāng)車手在與前車的距離小于一秒，并且在賽道的指定區(qū)域內(nèi)才能夠使用。若是車手踩下制動(dòng)踏板，尾翼將自動(dòng)復(fù)位。

賽車的氣動(dòng)性能是影響賽車行駛穩(wěn)定的一個(gè)重要因素，而可調(diào)式尾翼是決定賽車氣動(dòng)性能的重要部件，自動(dòng)化可調(diào)尾翼更是賽車走向智能化的一個(gè)標(biāo)志。在國內(nèi)，許多方程式賽車隊(duì)缺乏對(duì)賽車自動(dòng)化控制的經(jīng)驗(yàn)，以及國內(nèi)缺乏對(duì)方程式賽車的關(guān)注及投入，以及在設(shè)計(jì)完成后缺乏對(duì)自動(dòng)化程序進(jìn)行調(diào)試和實(shí)車實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，使得自動(dòng)化可調(diào)尾翼在國內(nèi)發(fā)展不成熟。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種方程式賽車可調(diào)尾翼系統(tǒng)，在賽車過彎時(shí)，通過方向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)控制舵機(jī)，驅(qū)動(dòng)四桿機(jī)構(gòu)，改變襟翼定風(fēng)翼攻角，提高下壓力；在直線行駛時(shí)，方向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)恢復(fù)為零狀態(tài)并控制舵機(jī)恢復(fù)原始狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)四桿機(jī)構(gòu)，恢復(fù)襟翼定風(fēng)翼攻角，減少行駛阻力，實(shí)現(xiàn)對(duì)賽車行駛的空氣動(dòng)力學(xué)性能的優(yōu)化。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種方程式賽車可調(diào)尾翼系統(tǒng)，其特征在于，包括：

主翼定風(fēng)翼、襟翼定風(fēng)翼、兩端板、兩四桿機(jī)構(gòu)、兩舵機(jī)、兩主翼內(nèi)支撐板和兩襟翼內(nèi)支撐板；所述襟翼定風(fēng)翼包括第一襟翼定風(fēng)翼和第二襟翼定風(fēng)翼；所述襟翼內(nèi)支撐板包括第一襟翼內(nèi)支撐板和第二襟翼內(nèi)支撐板；所述主翼定風(fēng)翼的兩端各安裝有主翼內(nèi)支撐板；所述第一襟翼定風(fēng)翼的兩端各安裝有第一襟翼內(nèi)支撐板；所述第二襟翼定風(fēng)翼的兩端各安裝有第二襟翼內(nèi)支撐板；所述主翼定風(fēng)翼通過主翼內(nèi)支撐板與端板固定連接；所述第一襟翼定風(fēng)翼通過第一襟翼內(nèi)支撐板與端板滾動(dòng)連接；所述第二襟翼定風(fēng)翼通過第二襟翼內(nèi)支撐板與端板滾動(dòng)連接；所述主翼內(nèi)支撐板、第一襟翼內(nèi)支撐板和第二襟翼內(nèi)支撐板通過一四桿機(jī)構(gòu)相連接；所述舵機(jī)固定在所述主翼內(nèi)支撐板上且與所述四桿機(jī)構(gòu)相連接，所述舵機(jī)通過引線與方程式賽車內(nèi)的單片機(jī)輸出端相連接，所述單片機(jī)將方向盤角度傳感器輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為高低脈沖電平實(shí)現(xiàn)對(duì)所述舵機(jī)的控制，從而改變所述第一襟翼定風(fēng)翼和第二襟翼定風(fēng)翼的攻角。

優(yōu)選的，所述四桿機(jī)構(gòu)包括第一碳纖維管、第二碳纖維管、第一桿端軸承、第二桿端軸承、第三桿端軸承、四個(gè)轉(zhuǎn)換接頭、第一搖臂、第二搖臂和第三搖臂；所述第一搖臂的一端通過花鍵與所述舵機(jī)的輸出軸相連接，另一端與所述第一桿端軸承相連接；所述第一碳纖維管的一端通過一轉(zhuǎn)換接頭與所述第一桿端軸承相連接，另一端通過一轉(zhuǎn)換接頭與所述第二桿端軸承相連接；所述第二桿端軸承還通過所述第二搖臂與所述第一襟翼內(nèi)支撐板相連接；所述第二桿端軸承還通過一轉(zhuǎn)換接頭與所述第二碳纖維管的一端相連接，所述第二碳纖維管的另一端通過一轉(zhuǎn)換接頭與所述第三桿端軸承相連接；所述第三桿端軸承還通過所述第三搖臂與所述第二襟翼內(nèi)支撐板相連接。

優(yōu)選的，所述主翼定風(fēng)翼、第一襟翼定風(fēng)翼、第二襟翼定風(fēng)翼均通過上下兩片碳纖維蒙皮粘接而成；所述蒙皮采用碳纖維預(yù)浸布高溫抽真空制作，并采用紙蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述端板采用碳纖維預(yù)浸布高溫抽真空制作。

優(yōu)選的，所述舵機(jī)通過螺栓固定在主翼內(nèi)支撐板上。

優(yōu)選的，所述主翼定風(fēng)翼與端板通過螺栓固定連接；所述第一襟翼定風(fēng)翼與端板通過一滾針軸承連接；所述第二襟翼定風(fēng)翼與端板通過另一滾針軸承滾動(dòng)連接。

優(yōu)選的，所述滾針軸承預(yù)埋在所述端板內(nèi)部固定。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)換接頭與所述第一碳纖維管、第二碳纖維管均為粘接，所述轉(zhuǎn)換接頭與所述第一桿端軸承、第二桿端軸承、第三桿端軸承均通過螺紋聯(lián)接。

優(yōu)選的，所述桿端軸承預(yù)埋在所述端板內(nèi)部固定。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)換接頭為鋁材質(zhì)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

1、本實(shí)用新型的尾翼系統(tǒng)包括上中下三片定風(fēng)翼，分別為主翼定風(fēng)翼、第一襟翼定風(fēng)翼和第二襟翼定風(fēng)翼，通過舵機(jī)驅(qū)動(dòng)四桿結(jié)構(gòu)改變第一襟翼定風(fēng)翼和第二襟翼定風(fēng)翼攻角，從而實(shí)現(xiàn)賽車在過彎時(shí)，提高下壓力；在直線行駛時(shí)，減少行駛阻力；

2、本實(shí)用新型的舵機(jī)通過引線與方程式賽車內(nèi)的單片機(jī)輸出端相連接，單片機(jī)將方向盤角度傳感器輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為高低脈沖電平實(shí)現(xiàn)對(duì)所述舵機(jī)的控制，從而改變所述第一襟翼定風(fēng)翼和第二襟翼定風(fēng)翼的攻角，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；

3、本實(shí)用新型根據(jù)賽車實(shí)際行駛狀況，采用襟翼定風(fēng)翼；兩片襟翼定風(fēng)翼比一片襟翼定風(fēng)翼提供更可觀的升阻比，同時(shí)比三片襟翼定風(fēng)翼占用更小的空間以及裝配難度較低；

4、本實(shí)用新型的主翼定風(fēng)翼與端板通過螺栓固定連接；所述第一襟翼定風(fēng)翼與端板通過一滾針軸承連接。主翼定風(fēng)翼通過主翼內(nèi)支撐板與端板用螺絲固定連接，襟翼定風(fēng)翼通過襟翼內(nèi)支撐板與端板用滾針軸承連接，以便于襟翼攻角的變換；

5、本實(shí)用新型的四桿機(jī)構(gòu)通過桿端軸承及塞打螺絲與搖臂和襟翼內(nèi)支撐板聯(lián)接，通過桿端軸承調(diào)整各桿長度，各桿兩端均可活動(dòng)。

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的一種方程式賽車可調(diào)尾翼系統(tǒng)不局限于實(shí)施例。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的方程式賽車可調(diào)尾翼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的方程式賽車可調(diào)尾翼系統(tǒng)一端的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的四桿機(jī)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：1、主翼定風(fēng)翼，2、襟翼定風(fēng)翼，21、第一襟翼定風(fēng)翼，22、第二襟翼定風(fēng)翼，3、端板，4、四桿機(jī)構(gòu)，41、第一碳纖維管，42、第二碳纖維管，43、第一桿端軸承，44、第二桿端軸承，45、第三桿端軸承，46、轉(zhuǎn)換接頭，47、第一搖臂，48、第二搖臂，49、第三搖臂，5、舵機(jī)，6、主翼內(nèi)支撐板，7、襟翼內(nèi)支撐板，71、第一襟翼內(nèi)支撐板，72、第二襟翼內(nèi)支撐板，8、滾針軸承。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

參見圖1和圖2所示，一種方程式賽車可調(diào)尾翼系統(tǒng)，包括：主翼定風(fēng)翼1、襟翼定風(fēng)翼2、兩端板3、兩四桿機(jī)構(gòu)4、兩舵機(jī)5、兩主翼內(nèi)支撐板6和兩襟翼內(nèi)支撐板7；所述襟翼定風(fēng)翼2包括第一襟翼定風(fēng)翼21和第二襟翼定風(fēng)翼22；所述襟翼內(nèi)支撐板7包括第一襟翼內(nèi)支撐板71和第二襟翼內(nèi)支撐板72；所述主翼定風(fēng)翼1的兩端內(nèi)各安裝有一主翼內(nèi)支撐板6；所述第一襟翼定風(fēng)翼21的兩端各安裝有一第一襟翼內(nèi)支撐板71；所述第二襟翼定風(fēng)翼22的兩端各安裝有一第二襟翼內(nèi)支撐板72；所述主翼定風(fēng)翼1通過主翼內(nèi)支撐板6與端板3固定連接(由于主翼定風(fēng)翼1的兩端內(nèi)各安裝有一主翼內(nèi)支撐板6，因此主翼定風(fēng)翼1與兩端板3固定連接)；所述第一襟翼定風(fēng)翼21通過第一襟翼內(nèi)支撐板71與端板3滾動(dòng)連接(由于第一襟翼定風(fēng)翼21的兩端內(nèi)各安裝有一第一襟翼內(nèi)支撐板71，因此實(shí)際上第一襟翼定風(fēng)翼21與兩端板3滾動(dòng)連接)；所述第二襟翼定風(fēng)翼22通過第二襟翼內(nèi)支撐板72與端板3滾動(dòng)連接(由于第二襟翼定風(fēng)翼22的兩端內(nèi)各安裝有一第二襟翼內(nèi)支撐板72，因此實(shí)際上第二襟翼定風(fēng)翼22與兩端板3滾動(dòng)連接)；所述主翼內(nèi)支撐板6、第一襟翼內(nèi)支撐板71和第二襟翼內(nèi)支撐板72通過一四桿機(jī)構(gòu)4相連接；所述舵機(jī)5固定在所述主翼內(nèi)支撐板6上且與所述四桿機(jī)構(gòu)4相連接，所述舵機(jī)5通過引線與方程式賽車內(nèi)的單片機(jī)輸出端相連接，所述單片機(jī)將方向盤角度傳感器輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為高低脈沖電平實(shí)現(xiàn)對(duì)所述舵機(jī)5的控制，從而改變所述第一襟翼定風(fēng)翼21和第二襟翼定風(fēng)翼22的攻角。

進(jìn)一步的，所述四桿機(jī)構(gòu)4包括第一碳纖維管41、第二碳纖維管42、第一桿端軸承43、第二桿端軸承44、第三桿端軸承45、四個(gè)轉(zhuǎn)換接頭46、第一搖臂47、第二搖臂48和第三搖臂49；所述第一搖臂47的一端通過花鍵與所述舵機(jī)5的輸出軸相連接，將舵機(jī)輸出軸的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為桿件的角度運(yùn)動(dòng)，其另一端與所述第一桿端軸承43相連接；所述第一碳纖維管41的一端通過一轉(zhuǎn)換接頭46與所述第一桿端軸承43相連接，另一端通過一轉(zhuǎn)換接頭46與所述第二桿端軸承44相連接；所述第二桿端軸承44還通過所述第二搖臂48與所述第一襟翼內(nèi)支撐板71相連接；所述第二桿端軸承44還通過一轉(zhuǎn)換接頭46與所述第二碳纖維管42的一端相連接，所述第二碳纖維管42的另一端通過一轉(zhuǎn)換接頭46與所述第三桿端軸承45相連接；所述第三桿端軸承45還通過所述第三搖臂49與所述第二襟翼內(nèi)支撐板72相連接。

進(jìn)一步的，所述主翼定風(fēng)翼1、第一襟翼定風(fēng)翼21、第二襟翼定風(fēng)翼22均通過上下兩片碳纖維蒙皮粘接而成；所述蒙皮采用碳纖維預(yù)浸布高溫抽真空制作，并采用紙蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述端板3采用碳纖維預(yù)浸布高溫抽真空制作。

進(jìn)一步的，所述舵機(jī)5通過螺栓固定在主翼內(nèi)支撐板6上。

進(jìn)一步的，所述主翼定風(fēng)翼1與端板3通過螺栓固定連接；所述第一襟翼定風(fēng)翼21與端板3通過一滾針軸承8連接；所述第二襟翼定風(fēng)翼22與端板3通過另一滾針軸承8滾動(dòng)連接。

進(jìn)一步的，所述滾針軸承8和桿端軸承45預(yù)埋在所述端板3內(nèi)部固定。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)換接頭46為鋁材質(zhì)，所述轉(zhuǎn)換接頭46與所述第一碳纖維管41、第二碳纖維管42均為粘接，所述轉(zhuǎn)換接頭46與所述第一桿端軸承43、第二桿端軸承44、第三桿端軸承45均通過螺紋聯(lián)接。

本實(shí)用新型的主翼定風(fēng)翼與端板通過螺栓固定連接；所述第一襟翼定風(fēng)翼與端板通過一滾針軸承連接。主翼定風(fēng)翼通過主翼內(nèi)支撐板與端板用螺絲固定連接，襟翼定風(fēng)翼通過襟翼內(nèi)支撐板與端板用滾針軸承連接，以便于襟翼攻角的變換。

本實(shí)用新型的四桿機(jī)構(gòu)通過桿端軸承及塞打螺絲與搖臂和襟翼內(nèi)支撐板聯(lián)接，通過桿端軸承調(diào)整各桿長度，各桿兩端均可活動(dòng)。

使用本實(shí)用新型系統(tǒng)的賽車過彎時(shí)，方向盤發(fā)生轉(zhuǎn)向，方向盤角度傳感器采集轉(zhuǎn)角信號(hào)并輸入至單片機(jī)，單片機(jī)通過程序控制，當(dāng)該轉(zhuǎn)角大于一個(gè)設(shè)定值時(shí)(方向盤間隙轉(zhuǎn)角誤差)輸出一個(gè)高電平信號(hào)控制舵機(jī)5驅(qū)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)四桿機(jī)構(gòu)4，使襟翼定風(fēng)翼2繞滾針軸承11旋轉(zhuǎn)，改變襟翼2攻角，提高賽車行駛下壓力，避免發(fā)生失速現(xiàn)象；賽車直線行駛時(shí)，方向盤轉(zhuǎn)角在設(shè)定值范圍內(nèi)(方向盤間隙轉(zhuǎn)角誤差)，方向盤角度傳感器采集轉(zhuǎn)角信號(hào)并輸入至單片機(jī)，單片機(jī)通過程序控制，輸出一個(gè)低電平信號(hào)，使舵機(jī)5恢復(fù)為原狀態(tài)，從而驅(qū)動(dòng)四桿機(jī)構(gòu)4，使襟翼定風(fēng)翼2繞滾針軸承11旋轉(zhuǎn)，改變襟翼2攻角，減少賽車行駛阻力，提高賽車直線行駛速度。

盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。