關(guān)田甜 四川城市職業(yè)學(xué)院 四川成都 610000

本文的分析對象是一輛小型越野賽車的車架，該車為參加中國汽車工程學(xué)會主辦的巴哈大賽而專門設(shè)計，下面就該項賽事的情況作簡短的介紹：中國汽車工程學(xué)會巴哈大賽是由中國汽車工程學(xué)會（SAE China）主辦、襄陽夢想方程式賽車場冠名支持、《汽車之友》雜志社承辦，英文名為Baja SAE China，簡稱BSC。

BSC大賽在各校間開展小型越野賽車設(shè)計和制作競爭，此項賽事起源于美國，是大學(xué)生方程式汽車大賽的前身，適合職業(yè)院校和本科低年級學(xué)生參與。競賽包括多種靜態(tài)與動態(tài)測試項目，靜態(tài)項目包括技術(shù)檢查、賽車設(shè)計、成本與制造、商業(yè)營銷等，動態(tài)項目包括牽引力、繞樁、直線加速、操控性、耐力比賽等。此項賽事是中國汽車工程學(xué)會系列科普活動的重要組成部分，并開始推向社會，邀請更多的公眾汽車愛好者參與。

2015年8月26日中國汽車工程學(xué)會在山東省濰坊市成功舉辦了第一屆巴哈大賽，成為世界上第六個舉辦巴哈大賽的國家。

BSC的賽事目標(biāo)為激發(fā)社會公眾對汽車運動的業(yè)余愛好，激發(fā)參賽學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進主動學(xué)習(xí)并深入掌握汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造、裝配、調(diào)校維修、市場營銷等多方面的技術(shù)技能和專業(yè)知識。并提高其團隊合作能力，通過職業(yè)院校和本科院校的同場競技，促進兩類院校的汽車專業(yè)的改革發(fā)展，提升專業(yè)內(nèi)涵，為汽車產(chǎn)業(yè)輸送更多復(fù)合型人才。賽事對賽車各系統(tǒng)均提出了一定的要求，比賽基本規(guī)則如下：

1．賽車的四個車輪不能在同一條直線上。

2．賽車所使用的發(fā)動機統(tǒng)一由賽事組委會指定，賽車必須能夠承載一名身高180cm、體重100Kg的車手。

3．寬度：在車輛靜態(tài)空載、車輪指向前方時，最寬點不超過162cm。

4．長度：無限制。

5．賽車要具備全地形性能，即賽車要在崎嶇不平的道路上安全行駛，包括巖石，沙丘，原木，泥濘和淺水等各種路段。降雨，下雪，結(jié)冰等各類氣候條件，賽道可以任意或全面組合。

6．賽車必須具備足夠的離地間隙和牽引力【1】。

賽車情況簡介：

在完全符合競賽規(guī)則的前提下，設(shè)計并制造一輛單座、全地形、運動汽車。駕駛性：采用后置后驅(qū)的方式，駕駛艙內(nèi)，座椅、方向盤、油門踏板、剎車踏板的規(guī)格與布局依據(jù)人體工程學(xué)，使車手能以最佳的姿態(tài)駕駛賽車。安全性：整車防滾架由直徑 32mm、25mm 以及 20mm 的 20 號碳鋼鋼管制成，其特性是韌性優(yōu)良，配合五點式安全帶,能在惡劣的狀態(tài)下起到保護作用。根據(jù)規(guī)則，賽車的座椅后端安裝封閉的防火墻，能夠保證駕駛員在高速運行中安全，根據(jù)車手的身高體型在賽車的右端安裝滅火器。能在更多的面積去消減緩沖行駛過程中對車手的沖擊。

總布置設(shè)計：

賽車重視安全與人機工程學(xué)設(shè)計，將賽車設(shè)計為總長2028mm，寬 1520mm，高 1515mm，軸距 1440mm，前輪距1345mm，后輪距 1195mm。為實現(xiàn)賽車的靈活性，同時便于其他系統(tǒng)的布置；通過減速器皮帶傳輸帶動鏈盤，由鏈條帶動牙盤完成動力傳輸；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器；剎車系統(tǒng)利用液壓盤剎。賽車在設(shè)計時在發(fā)動機上端安裝集油箱 ，集油箱能減少加油時間，也能減小加油時的安全隱患。賽車?yán)萌梭w模型采樣的方法設(shè)計制作了適合每一個賽車手體形的賽車座椅，結(jié)合高度可調(diào)節(jié)式頭枕，以及可調(diào)油門、制動踏板，以提高對車手的適應(yīng)性。

車身車架設(shè)計：

車架是賽車的重要部分，賽車秉承在車架與各個部分相互配合緊湊，實現(xiàn)車架的高強度、高剛度的設(shè)計理念。在設(shè)計初期的多套設(shè)計方案中，我們選擇了使各總成連接緊湊合理、扭轉(zhuǎn)剛度、彎曲剛度最大、模態(tài)響應(yīng)較好的車架方案。內(nèi)部相互配合緊湊，設(shè)計結(jié)構(gòu)穩(wěn)定牢固，精致美觀。在車架各處鋼管實現(xiàn)點對點的設(shè)計，有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度。當(dāng)賽車行使在不平的路面上時，為了保證賽車對路面不平度的適應(yīng)性，提高賽車的平順性和通過能力，車架必須具有合適的扭轉(zhuǎn)剛度，因為車架需要承載轉(zhuǎn)向力，慣性力和側(cè)移力等外力。

我們在車身方便進一步優(yōu)化分塊方式，使裝配更加方便，布局更加合理。整車架結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，每一個連接點相互傳遞沖擊力。車身采用 XY-ER50-6 的氣體保護焊進行焊接，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T8110‘氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲’的內(nèi)容,XY-ER50-6 焊絲屬于碳鋼類焊絲,抗拉強度大于 500MPa,屈服強度大于 420MPa,伸長率大于 22%；避震支撐點與車架支撐點相結(jié)合，在顛簸路段車架受力均勻，不易發(fā)生形變。各個連接點之間的距離、角度都以競賽規(guī)則為基準(zhǔn)。車架是賽車各總成的安裝基體，它將各個部份連成了一個整體，同時車架還承受質(zhì)量和有效載荷。賽車軸距長度為1440mm，軸距越短，轉(zhuǎn)彎半徑越??；車的重量減輕，從而比較省油。遵循規(guī)則要求和車身設(shè)計規(guī)范要求，結(jié)合本車隊經(jīng)費、加工制造等各種條件與因素，我們決定使用 PT 制作車身外殼；座椅也是車身的重要部分，在復(fù)雜的路況行車過程中承受著復(fù)雜的載荷，而且行駛在復(fù)雜路況是，座椅也能夠配合其他約束件利用本身的變形吸收車手的撞擊能量，減少車手損傷。賽車的座椅是使用卡丁車座椅，占用空用小，座椅體積輕，成本低。

本文主要借助于ansys進行三維建模仿真，來解決車架設(shè)計過程中一些繁雜的實驗過程，特別是有些實驗考慮到經(jīng)費、場地以安全性等因素，實際操作有起來有一定難度。

作者簡介：關(guān)田甜，女，碩士，四川城市職業(yè)學(xué)院汽車與信息工程學(xué)院，講師，主要從事汽車制造與裝配技術(shù)研究。