论文汽车概论与现代汽车新技术.docx

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1、汽车概论与现代汽车新技术课程论文论汽车竞赛与汽车技术的关系学院： 信息科学技术学院 专业： 计算机科学与技术专业学号： 20060724035 姓名： 魏建平 编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第- 5 -页 共6页摘要：新技术促进了汽车竞赛的发展，给汽车竞赛注入了新的血液，使汽车竞赛不仅仅是比较车手的技术还要有技术做后盾；同时汽车竞赛又要求参与者技术的不断革新，反作用于汽车技术，使其不断进步。关健字：汽车竞赛、汽车技术、发动机、底盘、轮胎、风洞技术、F1、改装正文：世界上最早的汽车是电动车。1881年法国工程师GustaveTrouve装配的以铅电池为动力的三

2、轮车，这是世界上第一辆以可充电池为动力的电动汽车。之后这种用铅酸电池驱动的电动汽车逐渐开始流行并成为权贵代步的工具，而第一辆时速超过100公里的汽车是一辆子弹头的电动赛车，是由一个比利时人驾驶，它在1899年5月创下时速为110公里的记录。随着电动汽车的流行，到了19世纪末，许多美国、英国和法国的公司都开始生产电动汽车。此时的电动汽车已经发展到有辐条车轮、充气轮胎、舒适的弹簧椅和豪华的车内装饰。到1912年，美国有3.4万辆电动汽车注册。1911年，汽车发动机发明了，使得燃油汽车相对于电动汽车来说更具吸引力，从此打破了电动汽车在市场的主导地位。而福特大批量生产福特T型车,使其价格大幅下降，最终

3、占据了大部分市场，并让电动汽车慢慢消失。当然随便汽车的发展，汽车竞赛也就应运而生了。比如我们熟知的F1方程式，以改装房车为参赛车辆的比赛,勒芒24小时耐力赛,达喀尔拉力赛,WRC等等。其中可以说F1是汽车赛事中最盛大的赛事，也是级别最高的汽车竞赛。同时汽车技术也不断进步。汽车技术包含：（一）汽车的动力性（1）汽车的最高车速（2）汽车的加速能力 （3）汽车的上坡能力 （二）汽车的燃料经济性 （三）汽车的制动性 （1）制动效能 （2）制动效能的恒定性（3）制动时方向的稳定性 （四）汽车的操纵性和稳定性（五）汽车的行驶平顶性 （六）汽车的通过性（七）其他使用性能（1）操纵轻便性（2）机动性（3）装卸

4、方便性（八）容量等等技术。汽车技术的革新使汽车多种多样，能满足各种需求，使人们使用起来更加和谐。下面我主要从F1方面来看看汽车竞赛与汽车技术的关系：F1是Formula One的缩写，中文为一级方程式赛车F1,中文称为“一级方程式锦标赛”,是英文Formula Grand Prix的简称,目前这项比赛的正式全名为“FIA Formula One World Championship”(一级方程式赛车世界锦标赛)。F1赛事是世界上最昂贵、速度最快、科技含量最高的运动，是商业价值最高，魅力最大，最吸引人观看的体育赛事。包含了以空气动力学为主，加上无线电通讯、电气工程等世界上最先进的技术。很多新的科

5、技都是在F1上得以最初的实践的。F是FORMULA的缩写，即方程式；1的解释有很多，可以理解为顶尖车手，顶级赛事，奖金等等。(其实这是历史上一个翻译错误，后来就约定俗成了，根本不是什么表示像数学方程式一样精确！事实上，数学上的方程式并无“精确”的意思。 正解：Formula在数学领域意为方程式，这也是翻译错误的原因。而在F1中，本意为“规格”，即统一规格的赛车，因级别最高，固称F1).F1是当今世界最高水平的赛车比赛。 与奥运会，世界杯足球赛并称为“世界三大体育”。年收视率高达600亿人次。 我们今天欣赏的F1比赛可以说是高科技、团队精神、车手智慧与勇气的集合体。 现在F1是赛车中的顶级赛事，

6、全年的统筹安排，每站比赛的赛事组织，车队工作，电视转播等各个方面都井井有条，可以说现在的F1世界已经非常健全。F1的赛车是从汽车改装而来的。汽车改装源何而来？那得追根索源到汽车竞赛。1900年，法国莫伦首办赛场汽车比赛，从此揭开了汽车竞速的帷幕，且一发不可收拾。在国际赛车联合会（FISA）的统一领导下，除方程式赛车外，其它的比赛用车大多被严格规定：必须在量产车基础上改装而来，只是不同比赛有不同的改装等级要求罢了。 F1赛车的车身采用碳素纤维增强塑料（CFRP）。这是一种异常坚固但却有着轻微重量的优异材料。在使用这种材料之后，整辆F1的重量也只有600公斤（含车手）。现在的F1赛车可以使用排气量

7、3000CC以内的10缸发动机，其最高转速可以达到每分钟19000转，最高输出功率达到900马力。由于比赛的激烈程度需要经常从300多公里的极限降低到80公里的低谷，使得整个刹车系统的工作温度高达600度，所以整个系统的损耗率也相当之高。刹车碟和刹车缓冲器都由碳纤维材料制造而成。F1赛车获胜的主要指标是平均车速，因此过弯速度成为取胜的关键。为此，各种空气动力学装置车翼在F1赛车上应运而生。谁掌握了空气，谁就掌握了F1”。空气动力学不仅对F1至关重要，对高速行使的量产车更是具有不可替代的现实意义。目前改装车俗称的“大包围”、“扰流板”就是F1赛车车翼演变的产物。下面从F1赛车的四大技术着手来说一

8、下F1中使用的汽车技术：a） F1风洞技术：空气动力学是流体力学的一个分支，是研究空气或其他气体的运动规律，空气或其他气体与飞行器或其他物体发生相对运动时的相互作用和伴随发生的物理化学变化的学科。它是在流体力学基础上随航空航天技术的发展而形成的一门学科。在F1中，空气动力学研究的核心目的是在保证赛车获得足够下压力的情况下拥有最小的空气阻力，以提高赛车的速度和高速行驶的稳定性，所有为空气动力学服务的部件被称为空气动力学套件。据专家统计，目前F1车队在空气动力学上的花费已占到其整个车队年度预算的15%，是仅次于发动机研发的第二大支出项目。在这一笔巨大花费中，其中相当部分投资于风洞建造和测试。风洞

9、(Wind Tunnel)是一个大型隧道或管道，在管道的中间，安装有一台巨型电扇，它可产生强劲的力流，经格栅等装置整理减少涡流后送入实验段，吹动放置在其中的实验模型。现代风洞的主要作用是将赛车模型放在内部的钢铁传送带上模拟赛车在路面上的各种情况。如今，领先的F1车队都不惜巨资(一套现代化的F1风洞造价高达4500万美元以上)，建设自己专属的风洞，以便及时和准确地研究赛车的气动效果，改进赛车的气动套件，获得克敌制胜的杀手锏。在空气动力学实验中，工程师们最关注的主要是三个方面的内容：下压力、阻力和灵敏性(敏感度)。巨大的下压力可以提高赛车的过弯极限，但是在理想状态下，下压力的增加不应当带来赛车阻力

10、的增加，但是不可避免的却会牺牲赛车的部分极速。赛车的空气动力学灵敏性(敏感度)则是指赛车的状态性能对于空气动力学环境改变时自身变化的强弱，例如由不平整的赛道路面带来的赛车翼片以及底盘和路面距离之间的频繁变化时，赛车性能所受到的干预强弱。每个赛季，国际汽联都会对空气动力学规则做出修改。尽管FIA不断为技术发展设置障碍，但是F1赛车速度的提高从来就没有停止过，这正是空气动力学的研究价值。b） F1底盘技术：F1技术规则关于底盘的限制主要包含：制造材料、尺寸定义和安全测试指标。其中制造材料统一采用碳纤维复合材料，而在后两方面的限制则较为具体。F1技术规则要求，车身总宽最大不得超过1800毫米，长度不

11、设限制；车身总高(不含摄像头)不得超过950毫米，左右轮中心线之间的宽度不得超过1400毫米。尾翼总宽度不得超过1米。前轮轴心到前翼最前沿的距离不得超过1200毫米，后轮轴线到尾翼最后沿不得大于500毫米，尾翼总高度不得超过800毫米。安全测试主要针对驾驶仓以及车头和车尾，其中对驾驶仓的安全撞击测试最为严格，要求座舱侧面必须能承受直径为300毫米，质量为780公斤的钢片以10米/秒的速度以90度的夹角撞击。总质量为780KG的单体壳与支架捆绑，以14米/秒的速度垂直撞向水泥墙时，必须能保证驾驶仓完好无损。这精确的数据，如此高的安全要求，又有质量限制，又要发挥部件连接母体的功能，可想而知它的技术

12、含量多高了。c） F1赛车的引擎：引擎是F1赛车最核心、最昂贵、最机密和最复杂的构成部分。国际汽联为了节约开支、降低动力输出和提高安全，从2006赛季开始改用2.4升V8引擎。在3.0升V10时代，引擎的最大转速已接近20000转/分，最大功率更是达到了令人汗颜的1000匹(本田在中国站使用的RA005E)。改用2.4升V8后，长度缩短了大约10厘米，动力输出降低20(初期)，油耗降低15，散热要求也跟着下降。在初期，V8引擎的最大功率在700匹左右(不同厂商的产品有所不同)，最高转速在19000转以上，考斯沃斯的CA2006-V8引擎，已经在台架和赛道测试中双双超过20000转/分。F1赛车

13、的引擎在尺寸、材料、质量、重心、气缸、进气系统、空虑、燃油油路、喷射系统、点火系统、发动机传感器、配线、发电机、冷却液泵、泵等等方面都有严格的限制，在这种情况下以又要体现非常快的速度、高度的稳定性，非得用最上等的汽车技术才行的。d） F1的条纹轮胎：轮胎是负责将引擎动力作用到路面的直接介质，因此如果赛车缺乏性能优越的轮胎，动力再强也无法转化为速度。也正是因为这个原因，轮胎与底盘、空气动力学和引擎并称为决定赛车性能的四大因素。轮胎的发展早在F1诞生之前，但是在陆地上，没有任何车辆对轮胎性能的要求像F1这样苛刻，F1轮胎科学也因此变得高深莫测。F1的轮胎类型分为干地胎和雨胎。轮胎的外框是尼龙和聚酯

14、纤维的复杂编织物。它必须能够提供极大的硬度，才能经受住巨大的空气动力学负荷(在250km/h时超过一吨的下压力)、极大的纵向(5g)和横向(4g)拉力，以及时常发生的赛道边缘的撞击。雨天赛车轮胎必须要能够排开进入到轮胎的接地面和赛道之间的积水。如果雨水太多，轮胎则可能因完全失去抓地力而打滑。轮胎各生产厂家在技术的不断突破，在FIA规定内，生产出在非常激烈的F1赛车上用的轮胎。在这样苛刻的条件下、轮胎又要承担起非常大的“重任”，汽车技术得以充分体现。F1赛事中比赛成绩不担与车手的水平有很大关系，赛车性能也起到了非常关健的作用。这在F1多年的赛事中，以技术取胜者也屡见不鲜。还有，要是了解一下F1赛

15、车的方向盘，那真是一个由高科技组装成的宝贝。整个F1赛车来说，哪一辆都是一件超高水平，高科技含量的结晶。各个参赛车队都希望自己能赢得比赛，一方面他们与水平高的车手签定合同，另一方面他们也不断的革新自己的汽车技术。在如此激烈的汽车竞赛面前，哪一方面都要做好，才有机会赢得比赛。那可是要带给参赛车队不可估量的商业利润的。好的汽车技术也可以吸引厉害的车手，这也是挣取水平高的车手的资本，同时也是汽车竞赛胜利不能缺少的一个至关重要的条件。总之：汽车竞赛使用了能使用的各种新的技术，以使其赛车性能，稳定性等各方面更出色，以不能在技术上吃亏影响比赛结果，影响赛车车队的商业作用。同时，他们的研发团队也在不断努力，革新汽车技术，不断创新，以达到技术领先，为以后赢得比赛做好基础，也为自己的商业目的打下坚强后盾。就是这样，汽车竞赛促进汽车新技术的发展，汽车技术的发展用在了汽车竞赛之上，使现在的汽车竞赛不仅仅是赛车，也是一场场技术战。参考文献：1、 百度知道：F1赛车：2、 F1顶尖科技，新浪F1频道：3、 中国赛车网：第 - 5 - 页 共 6 页