一种FSAE赛车空气动力学套件连接结构论文和设计-郝国凯

全文摘要

本实用新型提供了一种FSAE赛车空气动力学套件连接结构，包括前翼连接结构、尾翼连接结构，前翼连接结构包括两个相同且相互平行的前翼连接板，前翼连接板包括两个前翼碳板、前翼蜂窝铝夹芯和两个前翼后固化碳布，两个前翼碳板的内侧面分别紧贴于所述前翼蜂窝铝夹芯的两个侧面，前翼后固化碳布位于前翼碳板的外侧面，与所述前翼碳板相互垂直，且一体成型，前翼后固化碳布自下向上与前翼主翼上翼片的下表面贴合固定连接，尾翼连接结构与前翼连接结构相似，本实用新型当前翼主翼产生下压力时，下压力转化成了沿纤维方向的拉力，而沿纤维方向的拉伸强度模量都比较高，因此前翼主翼受到下压力后变形很小，提高连接结构刚度，增加空套行驶稳定性。

主设计要求

1.一种FSAE赛车空气动力学套件连接结构，其特征在于，包括前翼连接结构(100)、尾翼连接结构(200)；所述前翼连接结构(100)用于连接前翼(400)和车架(300)，包括两个相同且相互平行的前翼连接板(120)，所述前翼连接板(120)包括两个前翼碳板(121)、前翼蜂窝铝夹芯(122)和两个前翼后固化碳布(124)；两个所述前翼碳板(121)的内侧面分别紧贴于所述前翼蜂窝铝夹芯(122)的两个侧面，两个所述前翼后固化碳布(124)与所述前翼碳板(121)一一对应，并位于所述前翼碳板(121)的外侧面，所述前翼后固化碳布(124)与所述前翼碳板(121)相互垂直，且一体成型；所述前翼(400)包括前翼主翼(410)和前翼襟翼(420)，所述前翼主翼(410)包括前翼主翼上翼片(411)，所述前翼后固化碳布(124)自下向上与所述前翼主翼上翼片(411)的下表面贴合固定连接，两个所述前翼连接板(120)穿过所述前翼主翼上翼片(411)，位于所述前翼主翼上翼片(411)的上方，所述前翼连接结构(100)通过两个前翼连接板(120)与车架(300)的前端底部连接；所述尾翼连接结构(200)用于连接尾翼(500)和车架(300)，包括两个相同且相互平行的尾翼连接板(220)和两个碳杆结构(230)，所述尾翼连接板(220)包括两个尾翼碳板(221)、尾翼蜂窝铝夹芯(222)和两个尾翼后固化碳布(224)，两个所述尾翼碳板(221)的内侧面分别紧贴于所述尾翼蜂窝铝夹芯(222)的两个侧面，两个所述尾翼后固化碳布(224)与所述尾翼碳板(221)一一对应，并位于所述尾翼碳板(221)的外侧面，所述尾翼后固化碳布(224)与所述尾翼碳板(221)相互垂直，且一体成型，所述尾翼(500)包括尾翼主翼(510)，所述尾翼后固化碳布(224)自下向上与尾翼主翼上翼片的下表面贴合固定连接，两个所述尾翼连接板(220)穿过所述尾翼主翼上翼片，位于所述尾翼主翼上翼片的上方，所述尾翼连接结构(200)通过两个尾翼连接板(220)和两个碳杆结构(230)与车架(300)的后端底部连接。

设计方案

1.一种FSAE赛车空气动力学套件连接结构，其特征在于，包括前翼连接结构(100)、尾翼连接结构(200)；

所述前翼连接结构(100)用于连接前翼(400)和车架(300)，包括两个相同且相互平行的前翼连接板(120)，所述前翼连接板(120)包括两个前翼碳板(121)、前翼蜂窝铝夹芯(122)和两个前翼后固化碳布(124)；两个所述前翼碳板(121)的内侧面分别紧贴于所述前翼蜂窝铝夹芯(122)的两个侧面，两个所述前翼后固化碳布(124)与所述前翼碳板(121)一一对应，并位于所述前翼碳板(121)的外侧面，所述前翼后固化碳布(124)与所述前翼碳板(121)相互垂直，且一体成型；所述前翼(400)包括前翼主翼(410)和前翼襟翼(420)，所述前翼主翼(410)包括前翼主翼上翼片(411)，所述前翼后固化碳布(124)自下向上与所述前翼主翼上翼片(411)的下表面贴合固定连接，两个所述前翼连接板(120)穿过所述前翼主翼上翼片(411)，位于所述前翼主翼上翼片(411)的上方，所述前翼连接结构(100)通过两个前翼连接板(120)与车架(300)的前端底部连接；

所述尾翼连接结构(200)用于连接尾翼(500)和车架(300)，包括两个相同且相互平行的尾翼连接板(220)和两个碳杆结构(230)，所述尾翼连接板(220)包括两个尾翼碳板(221)、尾翼蜂窝铝夹芯(222)和两个尾翼后固化碳布(224)，两个所述尾翼碳板(221)的内侧面分别紧贴于所述尾翼蜂窝铝夹芯(222)的两个侧面，两个所述尾翼后固化碳布(224)与所述尾翼碳板(221)一一对应，并位于所述尾翼碳板(221)的外侧面，所述尾翼后固化碳布(224)与所述尾翼碳板(221)相互垂直，且一体成型，所述尾翼(500)包括尾翼主翼(510)，所述尾翼后固化碳布(224)自下向上与尾翼主翼上翼片的下表面贴合固定连接，两个所述尾翼连接板(220)穿过所述尾翼主翼上翼片，位于所述尾翼主翼上翼片的上方，所述尾翼连接结构(200)通过两个尾翼连接板(220)和两个碳杆结构(230)与车架(300)的后端底部连接。

2.根据权利要求1所述的FSAE赛车空气动力学套件连接结构，其特征在于，所述车架(300)为赛车主体结构，为桁架式车架，包括车架前部钢管(310)、车架主环(320)和两个车架主环斜撑(330)，并与所述车架主环(320)呈一定倾斜角度连接，所述前翼连接结构(100)与所述车架前部钢管(310)连接，所述尾翼连接结构(200)与所述车架主环(320)、车架主环斜撑(330)和车架悬架吊耳(340)连接。

3.根据权利要求2所述的FSAE赛车空气动力学套件连接结构，其特征在于，所述前翼连接结构(100)还包括六个前翼圆柱形吊耳(110)，所述前翼圆柱形吊耳(110)焊接在车架前部钢管(310)上，并水平向外放置，所述前翼连接板(120)上设有三个第一螺纹通孔，其中两个第一螺纹通孔位于另一个第一螺纹通孔的前端，所述前翼蜂窝铝夹芯(122)内设有与前端两个第一螺纹通孔对应的前翼嵌入件(123)，所述前翼圆柱形吊耳(110)与所述第一螺纹通孔一一对应，所述前翼连接板(120)上前端的两个第一螺纹通孔用于通过螺栓与所述前翼圆柱形吊耳(110)连接，所述前翼连接板(120)上后端的第一螺纹用于通过螺栓连接前翼圆柱形吊耳(110)和前翼襟翼(420)。

4.根据权利要求3所述的FSAE赛车空气动力学套件连接结构，其特征在于，所述前翼嵌入件(123)由3D打印制造的块状体，所述前翼嵌入件(123)在厚度方向有螺纹通孔。

5.根据权利要求1所述的FSAE赛车空气动力学套件连接结构，其特征在于，所述前翼主翼(410)还包括前翼主翼下翼片(412)，所述前翼主翼上翼片(411)上设有用于供所述前翼连接板(120)穿过的槽口，所述前翼后固化碳布(124)固化到前翼主翼上翼片(411)的下表面后，所述前翼主翼上翼片(411)与所述前翼主翼下翼片(412)固定贴合连接。

6.根据权利要求1所述的FSAE赛车空气动力学套件连接结构，其特征在于，所述尾翼连接结构(200)还包括四个尾翼圆柱形吊耳(210)，其中两个所述尾翼圆柱形吊耳(210)设置于车架主环(320)的上端外侧并水平向外，另外两个所述尾翼圆柱形吊耳(210)设置于车架主环斜撑(330)内侧并水平向内，所述尾翼连接板(220)上设有两个第二螺纹通孔，所述尾翼蜂窝铝夹芯(222)内设有与两个所述第二螺纹通孔相对应的尾翼嵌入件(223)，所述尾翼连接板(220)通过螺栓穿过两个所述第二螺纹通孔与所述尾翼圆柱形吊耳(210)连接。

7.根据权利要求1所述的FSAE赛车空气动力学套件连接结构，其特征在于，所述碳杆结构(230)包括碳杆(234)，所述碳杆(234)的两端均设有碳杆接头(233)、关节轴承(232)和U型吊耳(231)，所述碳杆(234)依次与碳杆接头(233)、关节轴承(232)和U型吊耳(231)连接，所述碳杆结构(230)一端的U型吊耳(231)与所述车架(300)尾部的悬架吊耳(340)连接，另一端的U型吊耳(231)与尾翼端板(520)连接。

8.根据权利要求7所述的FSAE赛车空气动力学套件连接结构，其特征在于，所述U型吊耳(231)与关节轴承(232)通过螺栓螺母连接，所述关节轴承(232)一端外螺纹与所述碳杆接头(233)的内螺纹孔连接，所述碳杆接头(233)插入所述碳杆(234)内的部分为阶梯状凸台，所述碳杆(234)为缠绕成型的碳纤维管件。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及汽车车身空气动力学领域，尤其涉及一种FSAE赛车空气动力学套件连接结构。

背景技术

FSAE(Formula Society of Automotive Engineers)赛事，又称大学生方程式赛车比赛，由国际汽车工程师学会(SAE international)于1978年开办，向国际上所有在校大学生设计团队征集设计制造一辆小型的类似于标准方程式的赛车，要求赛车在加速、制动、操控性等方面都有优异的表现。中国大学生方程式汽车大赛(FSC)是一项由我国高等院校汽车工程或相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛，各参赛车队按照赛事规则和赛车制造标准，在一年的时间内自行设计出一辆方程式赛车。

一辆赛车由发动机等动力源提供的驱动力即使很大，但如果没有足够的附着力，那么只会原地打滑，其动力性得不到有效地发挥，据分析，赛车大约80％的附着力是由下压力产生，剩余20％由轮胎提供。因此空气动力学套件对于赛车至关重要，其主要包括前翼、尾翼、扩散器、导流板等部件，空气动力学研究的核心是在保证赛车获得足够下压力的同时拥有最小的空气阻力，以提高赛车的转弯速度和高速稳定性。

空气动力学研究最核心的三个方面是：下压力、阻力和灵敏性。其中的灵敏性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，也就是赛车在实际行驶中将产生的下压力最终能传给轮胎附着的程度。因此有必要增强空套自身结构的刚度及整体性，空套与赛车的连接刚度和稳定性，同时还要满足轻量化需求，从而能够使空套获得更优异的气动效果和灵敏度表现。

现有的前尾翼连接结构多为铝合金连接梁或整体泡沫夹芯碳板连接，连接件与翼片的接触点一般通过螺栓螺母与翼片内预埋的铝合金翼肋上引出的吊耳连接，或者将螺栓直接穿过泡沫夹芯碳板与车架吊耳连接。都存在连接件刚度不足、受力不合理等问题，致使赛车行驶过程中前翼蹭地、尾翼抖动时有发生。

实用新型内容

针对现有技术中存在不足，本实用新型提供了一种FSAE赛车空气动力学套件连接结构，以提高连接结构刚度，增加空套行驶稳定性。

本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种FSAE赛车空气动力学套件连接结构，包括前翼连接结构、尾翼连接结构；

所述前翼连接结构用于连接前翼和车架，包括两个相同且相互平行的前翼连接板，所述前翼连接板包括两个前翼碳板、前翼蜂窝铝夹芯和两个前翼后固化碳布；两个所述前翼碳板的内侧面分别紧贴于所述前翼蜂窝铝夹芯的两个侧面，两个所述前翼后固化碳布与所述前翼碳板一一对应，并位于所述前翼碳板的外侧面，所述前翼后固化碳布与所述前翼碳板相互垂直，且一体成型；所述前翼包括前翼主翼和前翼襟翼，所述前翼主翼包括前翼主翼上翼片，所述前翼后固化碳布自下向上与所述前翼主翼上翼片的下表面贴合固定连接，两个所述前翼连接板穿过所述前翼主翼上翼片，位于所述前翼主翼上翼片的上方，所述前翼连接结构通过两个前翼连接板与车架的前端底部连接；

所述尾翼连接结构用于连接尾翼和车架，包括两个相同且相互平行的尾翼连接板和两个碳杆结构，所述尾翼连接板括两个尾翼碳板、尾翼蜂窝铝夹芯和两个尾翼后固化碳布，两个所述尾翼碳板的内侧面分别紧贴于所述尾翼蜂窝铝夹芯的两个侧面，两个所述尾翼后固化碳布与所述尾翼碳板一一对应，并位于所述尾翼碳板的外侧面，所述尾翼后固化碳布与所述尾翼碳板相互垂直，且一体成型，所述尾翼包括尾翼主翼，所述尾翼后固化碳布自下向上与尾翼主翼上翼片的下表面贴合固定连接，两个所述尾翼连接板穿过所述尾翼主翼上翼片，位于所述尾翼主翼上翼片的上方，所述尾翼连接结构通过两个尾翼连接板和两个碳杆结构与车架的后端底部连接。

优选地，所述车架为赛车主体结构，为桁架式车架，包括车架前部钢管、车架主环和两个车架主环斜撑，并与所述车架主环呈一定倾斜角度连接，所述前翼连接结构与所述车架前部钢管连接，所述尾翼连接结构与所述车架主环、车架主环斜撑和车架悬架吊耳连接。

优选地，所述前翼连接结构还包括六个前翼圆柱形吊耳，所述前翼圆柱形吊耳焊接在车架前部钢管上，并水平向外放置，所述前翼连接板上设有三个第一螺纹通孔，其中两个第一螺纹通孔位于另一个第一螺纹通孔的前端，所述前翼蜂窝铝夹芯内设有与前端两个第一螺纹通孔对应的前翼嵌入件，所述前翼圆柱形吊耳与所述第一螺纹通孔一一对应，所述前翼连接板上前端的两个第一螺纹通孔用于通过螺栓与所述前翼圆柱形吊耳连接，所述前翼连接板上后端的第一螺纹用于通过螺栓连接前翼圆柱形吊耳和前翼襟翼。

优选地，所述前翼嵌入件由3D打印制造的块状体，所述前翼嵌入件在厚度方向有螺纹通孔。

优选地，所述前翼主翼还包括前翼主翼下翼片，所述前翼主翼上翼片上设有用于供所述前翼连接板穿过的槽口，所述前翼后固化碳布固化到前翼主翼上翼片的下表面后，所述前翼主翼上翼片与所述前翼主翼下翼片固定贴合连接。

优选地，所述尾翼连接结构还包括四个尾翼圆柱形吊耳，其中两个所述尾翼圆柱形吊耳设置于车架主环的上端外侧并水平向外，另外两个所述尾翼圆柱形吊耳设置于车架主环斜撑内侧并水平向内，所述尾翼连接板上设有两个第二螺纹通孔，所述尾翼蜂窝铝夹芯内设有与两个所述第二螺纹通孔相对应的尾翼嵌入件，所述尾翼连接板通过螺栓穿过两个所述第二螺纹通孔与所述尾翼圆柱形吊耳连接。

优选地，所述碳杆结构包括碳杆，所述碳杆的两端均设有碳杆接头、关节轴承和U型吊耳，所述碳杆依次与碳杆接头、关节轴承和U型吊耳连接，所述碳杆结构一端的U型吊耳与所述车架尾部的悬架吊耳连接，另一端的U型吊耳与尾翼端板连接。

优选地，所述U型吊耳与关节轴承通过螺栓螺母连接，所述关节轴承一端外螺纹与所述碳杆接头的内螺纹孔连接，所述碳杆接头插入所述碳杆内的部分为阶梯状凸台，所述碳杆为缠绕成型的碳纤维管件。

本实用新型的有益效果：

1)本实用新型连接板的前翼后固化碳布可以在前翼连接板和前翼主翼成型后，将其进行二次固化粘接到主翼上翼面的内表面，前翼后固化碳布与碳板的碳布为同一块碳布，当前翼主翼产生下压力时，由于前翼后固化碳布可与前翼主翼在内部有足够大的粘接面积，因此下压力越大，前翼主翼与前翼连接板的粘接强度越高，贴合越紧，下压力转化成了沿纤维方向的拉力，而沿纤维方向的拉伸强度模量都比较高，因此前翼主翼受到下压力后变形很小，提高连接结构刚度，增加空套行驶稳定性。尾翼连接结构的原理类似。

2)本实用新型中的前翼连接板和尾翼连接板均采用了夹层结构，两边为碳板，中间用蜂窝铝夹芯，既提高了连接板的弯曲刚度，又减轻了重量。前翼连接板和尾翼连接板中间分别设有前翼嵌入件和尾翼嵌入件，既方便定位，又可以增加螺栓与连接板的接触面积，可防止螺栓与碳板剪切滑动。

3)本实用新型前翼连接板同时将前翼主翼和前翼襟翼连接起来并连接到车架上，且前翼连接板上的三个第一螺纹通孔呈三角结构，防止前翼扭转变形。

4)本实用新型尾翼碳杆结构中使用关节轴承和带螺纹孔的碳管接头，可以微调角度和长度以应对由定位不准确带来的连接点位置偏差。

5)本实用新型中四个尾翼圆柱形吊耳中的两个设置于车架主环的上端外侧并水平向外，另外两个设置于车架主环斜撑内侧并水平向内，可以使两个尾翼连接板互相平行的放置于互成一定角度的主环斜撑之间，既方便定位，又限制了尾翼连接板左右移动的可能性。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例的一种FSAE赛车空气动力学套件连接结构在车架上的轴测图。

图2为根据本实用新型实施例的前翼连接结构的轴测图；

图3为根据本实用新型实施例的前翼连接板的轴测图；

图4为根据本实用新型实施例的前翼连接板的侧视图；

图5为根据本实用新型实施例的尾翼连接结构的轴测图；

图6为根据本实用新型实施例的尾翼连接板的轴测图；

图7为根据本实用新型实施例的尾翼连接结构的背视图；

图8为根据本实用新型实施例的尾翼碳杆结构的轴测图；

图9为根据本实用新型实施例的尾翼碳杆结构拆分图。

附图标记：

100-前翼连接结构；110-前翼圆柱形吊耳；120-前翼连接板；121-前翼碳板；122-前翼蜂窝铝夹芯；123-前翼嵌入件；124-前翼后固化碳布；

200-尾翼连接结构；210-尾翼圆柱形吊耳；220-尾翼连接板；221-尾翼碳板；222-尾翼蜂窝铝夹芯；223-尾翼嵌入件；224-尾翼后固化碳布；230-碳杆结构；231-U型吊耳；232-关节轴承；233-碳杆接头；234-碳杆；

300-车架；310-车架前部钢管；320-车架主环；330-车架主环斜撑；340-车架悬架吊耳；

400-前翼；410-前翼主翼；411-前翼主翼上翼片；412-前翼主翼下翼片；420-前翼襟翼；

500-尾翼；510-尾翼主翼；520-尾翼端板。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面首先结合附图具体描述根据本实用新型实施例的一种FSAE赛车空气动力学套件连接结构。

请参阅图1至图9，根据本实用新型实施例的一种FSAE赛车空气动力学套件连接结构包括前翼连接结构100、尾翼连接结构200，前翼连接结构100、尾翼连接结构200属于空气动力学套件的一部分，其分别将前翼400和尾翼500刚性连接在车架300前部和尾部，空气动力学套件及其连接结构主体材料均为碳纤维增强环氧树脂基复合材料。

具体地，如图2所示，前翼连接结构100用于连接前翼400和车架300，如图3所示，前翼连接结构100包括两个相同且相互平行的前翼连接板120，前翼连接板120蜂窝铝层合板结构，包括两个前翼碳板121、前翼蜂窝铝夹芯122和两个前翼后固化碳布124；前翼碳板121由三层碳布用模压工艺做出，两个前翼碳板121的内侧面分别紧贴于前翼蜂窝铝夹芯122的两个侧面，经过ANSYS软件Static structural模块分析中间的蜂窝铝夹芯122厚度8mm，六边形边长4mm，壁厚0.1mm时，是蜂窝铝夹芯122可以选用的较合理的参数。两个前翼后固化碳布124与前翼碳板121一一对应，并位于前翼碳板121的外侧面，前翼后固化碳布124与前翼碳板121相互垂直，且为同一块碳布制成的二次固化成型的碳布，两者一体成型、不可分割，可以使前翼所受的下压力转换成碳板沿纤维方向的拉力，使得前翼有良好的刚度，充分利用碳纤维沿纤维方向模量高的特点，与现有的铝合金连接件相比，使前翼有更高的比刚度和整体性。

如图2所示，前翼400包括前翼主翼410和前翼襟翼420，前翼主翼410包括前翼主翼上翼片411和前翼主翼下翼片412，前翼后固化碳布124自下向上与前翼主翼上翼片411的下表面贴合固定连接，前翼主翼上翼片411上设有用于供前翼连接板120穿过的槽口，前翼后固化碳布124固化到前翼主翼上翼片411的下表面后，前翼主翼上翼片411与前翼主翼下翼片412固定贴合连接，形成“自锁”结构，当赛车行驶前翼受到向下的下压力时，翼片与后固化碳布连接更紧。前翼连接板120与前翼主翼410的接缝长度即后固化碳布124的宽度约为220mm，两侧后固化碳布124的长度分别为200mm和400mm，可以得到足够大的粘接强度，且两个连接板120之间的后固化碳布124可以相互搭接起来，使粘接性能更好。

车架300为赛车主体结构，为桁架式车架，包括车架前部钢管310、车架主环320和两个车架主环斜撑330，两个车架主环斜撑330相互平行，并与车架主环320呈一定倾斜角度连接。

如图2所示，前翼连接结构100还包括六个前翼圆柱形吊耳110，前翼圆柱形吊耳110焊接在车架前部钢管310上，并水平向外放置，材料为40Cr钢，外径6mm，内径是3mm的螺纹通孔，最前端四个前翼圆柱形吊耳110长度、形状完全相同，并且左右对称，较后端的两个前翼圆柱形吊耳110长度较短。前翼连接板120上设有三个第一螺纹通孔，其中两个第一螺纹通孔位于另一个第一螺纹通孔的前端，最前端两个第一螺纹通孔的圆心距为165mm，上侧第一螺纹通孔与后端第一螺纹通孔的圆心距也为165mm，下侧两个第一螺纹通孔的连接点圆心距是100mm，为了防止前翼400整体翻转，因此使用三个第一螺纹通孔构成三角形稳定结构连接，且三点保持一定距离；为了使接缝长、宽度在200mm以上，前翼连接板120向前延伸较多，因此其截面为一个圆弧扇形，避免发生锐角锐边，同时也减少应力集中。

如图3所示，前翼蜂窝铝夹芯122内设有与前端两个第一螺纹通孔对应的前翼嵌入件123，前翼圆柱形吊耳110与第一螺纹通孔一一对应。六个螺栓全部穿过前翼连接板120，由外侧向内旋入螺纹孔中，最前端的四个前翼圆柱形吊耳110处的螺栓还将穿过前翼连接板120内预埋的前翼嵌入件123，然后旋入螺纹孔，较后端的两个前翼圆柱形吊耳110处的连接板120内没有放置前翼嵌入件123，而是直接将螺栓穿过襟翼翼肋在襟翼420下方的通孔，然后旋入螺纹孔。前翼嵌入件123为PLA材料，其密度只有1g\/cm^{3<\/sup>，且打印填充率只有20％，粘接表面粗糙，硬度高，因此嵌入件123可以兼顾轻量化和连接强度。}

如图5和图6所示，尾翼连接结构200用于连接尾翼500和车架300，包括两个相同且相互平行的尾翼连接板220和两个碳杆结构230，尾翼连接板220也为蜂窝铝层合板结构，包括两个尾翼碳板221、尾翼蜂窝铝夹芯222和两个尾翼后固化碳布224，两个尾翼碳板221的内侧面分别紧贴于尾翼蜂窝铝夹芯222的两个侧面，两个尾翼碳板221由四层碳布用模压工艺做出，经过分析最合理的可选用的蜂窝铝夹芯222参数为厚度15mm，六边形边长4mm，壁厚0.1mm。两个尾翼后固化碳布224与尾翼碳板221一一对应，并位于尾翼碳板221的外侧面，尾翼后固化碳布224与尾翼碳板221相互垂直，且一体成型，后固化碳布224的宽度约为300mm。尾翼500包括尾翼主翼510，尾翼后固化碳布224自下向上与尾翼主翼上翼片的下表面贴合固定连接，两个尾翼连接板220穿过尾翼主翼上翼片，位于尾翼主翼上翼片的上方，尾翼连接结构200通过两个尾翼连接板220和两个碳杆结构230与车架300的后端底部连接。

尾翼连接结构200还包括四个尾翼圆柱形吊耳210，其中两个尾翼圆柱形吊耳210设置于车架主环320的上端外侧并水平向外，另外两个尾翼圆柱形吊耳210设置于车架主环斜撑330内侧并水平向内，如图7所示，由于车架主环斜撑330倾斜有一定角度，为了使尾翼连接板220垂直，则上下两个尾翼圆柱形吊耳210分别朝向内外两侧，这样巧妙地避开了车架主环斜撑330，还能限制其左右方向的移动，提高横向稳定性。尾翼连接板220上设有两个第二螺纹通孔，尾翼蜂窝铝夹芯222内设有与两个第二螺纹通孔相对应的尾翼嵌入件223，尾翼连接板220通过两个第二螺纹通孔与尾翼圆柱形吊耳210连接。

如图9所示，碳杆结构230包括碳杆234，碳杆234的两端均设有碳杆接头233、关节轴承232和U型吊耳231，碳杆234的一端、碳杆接头233、关节轴承232和U型吊耳231依次连接，碳杆接头233是有内螺纹孔的铝制圆柱体，碳杆234长度375mm，外径20mm，内径18mm，U型吊耳231与关节轴承232通过螺栓螺母连接，关节轴承232一端外螺纹与碳杆接头233的内螺纹孔连接，碳杆接头233插入碳杆234内的部分为阶梯状凸台，碳杆接头233圆柱面上有深浅不一的凹槽，可使胶液流入凹槽内，增大胶接强度，碳杆234为缠绕成型的碳纤维管件。所如图7和8所示，碳杆结构230一端的U型吊耳231与车架300尾部的悬架吊耳340连接，另一端的U型吊耳231与尾翼端板520连接。关节轴承232可以使用一个正牙一个反牙，其通过调节螺纹旋入长度调节碳杆结构230松紧程度，当拉紧碳杆234后当尾翼500受到很大侧向力时可将侧向力转化为碳杆234的拉力，而碳杆234高的弹性模量和抗拉强度可最大程度限制其左右位移及变形。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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一种FSAE赛车空气动力学套件连接结构论文和设计

一种FSAE赛车空气动力学套件连接结构论文和设计-郝国凯

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