1．目的及意义
Formula SAE (FSAE) 由国际汽车工程师学会(SAE International)于1978年开办，其概念源于一家虚拟制作工厂，向所有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、操控性方面都有优异的表现并且足够稳定耐久。中国自2010年开始引进FSAE赛事以来，国内高校车队发展迅猛，据2013年的报名情况，比赛已扩展至包括武汉理工大学在内的超过60支车队的参赛规模，成绩喜人。FSAE活动由各高等院校汽车工程或与汽车相关专业的在校学生组队参加。FSAE要求各参赛队按照赛事规则和赛车制造标准，自行设计和制造方程式类型的小型单人座休闲赛车，并携该车参加全部或部分赛事环节。比赛过程中，参赛队不仅要阐述设计理念，还要由评审裁判对该车进行若干项性能测试项目。

目前，中国汽车工业已处于大国地位，但还不是强国。从制造业大国迈向产业强国已成为中国汽车人的首要目标，而人才的培养是实现产业强国目标的基础保障之一。

毫无疑问，对于对汽车的了解仅限于书本和个人驾乘体验的大学生而言，组成一个团队设计一辆纯粹而高性能的赛车并将它制造出来，是一段极具挑战同时也受益颇丰的过程。

本题《方程式赛车转向系统设计》正是在FSAE的比赛的背景之下，分析方程式赛车的转向系统设计及其优化并不断完善的过程。

在汽车中，用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。无论是在传统的乘用车还是方程式赛车，在驾驶的过程中一辆车转向系统的好坏都会非常直接地影响到车手的体验——无论是主观感受上的舒适性与疲倦感还是客观上的安全性与操控性。比如车手赛车过弯时的性能、方向盘自动回正的舒适程度、低速行驶时方向盘的“重不重”或是高速行驶时整车的“飘不飘”等等，都各自在一定程度上反应了转向系统的好坏对一辆车的重要性。事实也正如此，转型系统在赛车的操控稳定性方面起到了十分重要的作用。基于赛车的使用特点，有很多在传统的日常生活中所使用的乘用车的转型辅助装置都无法再赛车的转向系统中得以运用。而在赛车的转向系统设计中针对赛道的转向梯形优化、定位参数的设计、轮胎性能与路面的研究等等都基于赛车动力学而有了新的变化。

在国外对与方程式赛车的转向系统设计，早在1995年，在美国人D.L.M编写的《赛车车辆动力学》中，便针对赛车的性能要求，从轮胎入手、再以车身、悬架、车架、转向、空气动力学等为辅，对赛车的 车辆动力学进行了深入的研究。通过轮胎实验数据、分析轮胎侧偏力和侧偏角、外倾力和外倾角、轮胎拖距、摩擦圆等，着重分析了轮胎在转向系统中的作用。国外知名的理工院校比如德国斯图加特大学、卡尔斯鲁厄理工学院等均在赛车的转向系统、悬架系统、操控稳定性方面进行了深入的研究，提出根据轮胎侧偏角曲线与轮胎外倾角之间的关系来确定轮胎特性，提出赛车侧倾中心的选择方法，分析轮胎定位参数对于操控稳定性的影响，详细地阐述了包括转向系统在内的赛车设计过程，通过转向参数定义、转向空间几何学、转向和悬架参数对赛车转向系统的影响，横向稳定杆的设计方法等方法来完成赛车转向系统的设计。