方程式賽車傳動系統

傳動的影響傳動的改進方案齒盤改進設計鏈條調整方式改進設計傳動機構空間改進設計齒盤分析方管總成分析設計完成

FSAE 賽車傳動結構設計

傳動的影響

影響傳動輸出效率有傳遞動力的方式跟齒輪比大小的選擇最後還有差速器的選用。 高速傳動端輸出後再經過減速機構傳送到低速傳動端時就變為極低的轉速和極高扭距，此時使用鏈條傳遞才能承受極高扭矩所帶來的動力。

• 優點，與帶傳動相比，無彈性滑動和打滑現象，平均傳動比準確，工作可靠，效率高；傳遞功率大，過載能力強，相同工況下的傳動尺寸小；所需張緊力小，作用於軸上的壓力小；能在高溫、潮濕、多塵、有污染等惡劣環境中工作。

• 缺點主要有：僅能用於兩平行軸間的傳動；成本高，易磨損，易伸長，傳動平穩性差，運轉時會產生附加動載荷、振動、衝擊和噪聲，不宜用在急速反向的傳動中。

傳動的改進方案

改進設計原則及方案的確定

1. 改進的方案不違背方程式大賽對傳動的最低要求。2. 改變傳動必須要保持輕量化的原則。3. 設計傳動調整方式盡量以簡單調整為主。4. 為了減輕傳動結構的重量，採用 6061 鋁合金來做為零件的材質。

改進方案

主要的改進地方為鏈條的調整方式及整個傳動結構與螺絲干涉的空間取捨，我們再調整的方式採用兩種方法並存，一個為主調另一個為微調。 

齒盤改進設計 第五代賽車齒盤齒數採用 34T 搭配引擎小齒 (13T), 因齒輪比過小導致車子扭力小，起步性能不佳，容易熄火，故此次我們採用 48T 搭配引擎小齒 (13T) 來增加車子起步的扭力，減少起步容易熄火的問題。引擎經大齒輸出數據如下圖所示。最終齒輪比 :3.69

第一檔位齒比 :2.286 第三檔位齒比 :1.533

第二檔位齒比 :1.875 第四檔位齒比 :1.260

驅動力 = ( 檔數齒比 x 最終齒比 x 引擎扭矩 x 機械效率 )/ 輪胎半徑輪胎扭矩 = 檔數齒比 x 最終齒比 x 引擎扭矩 x 機械效率扭矩轉速功率 = ( 引擎扭矩 x 引擎轉速 )/9545 x 機械效率

理論數據和數據圖表

鏈條調整方式改進設計

第五代賽車採用在固定座上增加偏心圓的設計來做鏈條緊度調整的方式，因偏心圓可調間距固定且調整格數有限，導致鏈條有時無法調到最佳的緊度，故此次我們除了在原設計上一比例放大增加調整格數外，還增加了方管調整器來做鏈條緊度的微調，將鏈條調整到最佳的緊度。設計圖如下圖所示。

方管調整器 偏心圓調整器

↑方管調整器 方管調整器→

傳動機構空間改進設計 第五代賽車因有後箱的設計，所以導致傳動機構在空間上有所限制，不僅設計上須考量空間問題及螺絲跟零件是否會干涉等問題，再拆裝方面也常常因為空間問題而造成組裝不易、工具跟車架有所干涉等問題，故此我們在車架上捨去後箱來增加工具的使用空間，組裝時比較不會有干涉，再傳動機構設計方面也可以比較有空間發揮。設計圖如下圖所示。

齒盤分析

Safety Factor(安全係數 ) 為 8.6469

→

→Total Deformation( 最大變形量 ) 為 2.33e-5mm

方管強度分析

Safety Factor(安全係數 )為 7.1069

Equivalent Stress( 最大應力 ) 為

3.94e7Mpa

管心強度分析

Total Deformation( 最大變形量 )為 0.00978mm

Equivalent Stress( 最大應力 )為 1.4837e10Mpa

設計完成