巴哈赛车的设计制作(附件)【字数：6379】
日期 2020 年 3 月 25 日 摘 要巴哈大赛是由中国汽车工程学会创办的小型越野汽车设计和制作赛事，从2017年开始参加该项赛事并取得一等奖、三等奖等名次。本课题以2019年备赛为背景，针对赛车的设计过程、制造过程进行研发分析；对车架、悬架、减震、转向、动力、制动、安全以及电气系统分别进行研究设计，更为全面地了解到整个赛车的构造及原理，提升了专业技术。
目 录
引 言 1
一、车架设计制作 2
（一）车架调研 2
（二）车架设计 3
二、悬架系统 6
三、减震系统 8
四、转向系统 9
（一）转向系统概述 9
（二）方向机的选择 9
五、发动机 10
（一）发动机选用 10
（二）动力传递的方式 10
六、变速箱 11
（一）变速箱的选用 11
（二）传动系最大传动比的确定 11
七、制动系统 12
（一）制动系统概述 12
（二）刹车泵的选择 12
（三）卡钳的选择 13
八、安全装备及电气系统 14
（一）安全装备设计 14
（二）防火板布置 15
（三）车身面板 15
（四）灭火器 15
（五）油门控制 15
（六）电气系统 16
结语 17
致谢 18
参考文献 19
引 言
巴哈大赛是中国汽车工程学会对接国外巴哈大赛，在国内中高职和本科院校中举办的一项越野型赛车制作与驾驶的活动。巴哈赛车比赛原本是在美国首先举办的，是大学生方程式赛车的前身，随着普及与推广我们国家有关部门将赛事引入了国内，比赛的项目包含很多方面的较量，其中在赛车静止的环节有技术的检测、赛车的设计、制作的展示等，而在赛车发动并进入赛道后有牵引力、绕桩、直线加速、操纵性、耐久性等竞赛项目。
国内巴哈赛事发展比较晚，2015年才举办 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
第一届，很多学校没有参赛经验，我校于2017年首次参加比赛并取得总成绩一等奖的不俗成绩，在2018年的比赛获总成绩第十九名并斩获牵引赛全国第二的好成绩。2019年比赛项目启动较早，四月份开始着手赛车的设计工作，赛车设计经历一个多月的时间，前后几次删改优化最终定稿。其间也遇到了很多困难，在团队的不懈努力下最终得以一一解决。2020年的比赛我们将吸取前二代赛车参赛经验，设计制作第三代巴哈赛车，不忘初心，砥砺前行，力争斩获佳绩！
一、车架设计制作
车架调研
任何事情都要做好事先的准备和研究工作，对于赛车的设计制作也是这样的。设计先期调研是必须的，好的设计离不开调研，调研包括了解参赛规则，制定设计方向，搜集对手资料，分析比赛场地，车手自身条件分析汇总等。
一个好的设计不会是凭空想象的，它必然有一定的科学以及经验依据。对一个好的设计人员来说，前期的调研工作非常重要，我们的调研工作涉及之一是研究以往赛车车架的形式，包括整车的长宽高尺寸因此我们对赛车车架的一个外观形式上有了一定的形象了解，为我们车架的外观形式设计提供了帮助。
人机工程的调研方面也是设计中一个很关键的因素，设计是为人服务的，所以必然得考虑赛车中人的舒适度等要素。我们在前期对人机工程学进行了系统的学习，根据车队成员分析并优化我们自己车队车手的人机参数。两者相结合来完成人机工程的调研，使赛车的设计不仅满足普遍要求还适合特定情况下的特定车手的要求。
参赛规则的学习也是调研的一方面，参赛规则是对参赛者的一个规范，是参赛方必须遵循的准则。只有了解了参赛规则的要求才能设计出满足参赛条件的作品，这也是设计中的一个非常重要的因素。在设计之前,我们研究学习了组委会所公布的参赛规则，并且重点学习讨论了其对车架材料、结构等方面的要求。车架外形见图11。
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图11 车架外形
车架设计
我们运用solidworks三维制图软件结合具体参数进行3D图的绘制，完成对赛车总体的布局与设计。
根据大赛规则设计车架，在保证车手安全的情况下，要保证车架与各个系统总成配合紧凑、布置合理，赛车采用3216和2516铬钼钢管桁架式车架，结构设计稳定牢固。其主要构件钢管外径尺寸为32mm，壁厚1.6mm,相对于规则要求的外径尺寸为25mm，壁厚3.0mm的20#碳素钢，强度增加了23.95%，质量减轻了36.82%。辅助结构钢管外径尺寸为25mm，壁厚1.6mm，相对于规则要求的外径尺寸为25mm，壁厚1.0mm的20#碳素钢强度增加了250%。这种设计实现了车架高强度、高刚度、安全的设计理念。整车钢管连接处均采用纯手工磨制剖口，保证了管材之间良好的接合，从而提高车架整体强度。车架的焊接采用氩弧焊，采用力学测试机对焊接接品进行焊缝破坏实验，破坏后发现断裂处不在焊缝，证明了焊接的可靠性。在运用三维软件可以在软件上进行一些零部件的受力分析，从而在非破坏性状况下了解零部件的强度是否满足要求。
图12是前A臂的受力分析图，模拟悬架支撑点静态时在受压力80公斤时变形量为0.146mm。
如图13，部件对应受力最大处为60mpa左右。
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图12 前A臂受力分析图
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图13部件最大受力分析
车架材料选择3216钢管，辅助管件选用2516钢管。材料测试报告见下表11。
表11 两种材料的测试报告
型号
屈服强度（MPa）
目 录
引 言 1
一、车架设计制作 2
（一）车架调研 2
（二）车架设计 3
二、悬架系统 6
三、减震系统 8
四、转向系统 9
（一）转向系统概述 9
（二）方向机的选择 9
五、发动机 10
（一）发动机选用 10
（二）动力传递的方式 10
六、变速箱 11
（一）变速箱的选用 11
（二）传动系最大传动比的确定 11
七、制动系统 12
（一）制动系统概述 12
（二）刹车泵的选择 12
（三）卡钳的选择 13
八、安全装备及电气系统 14
（一）安全装备设计 14
（二）防火板布置 15
（三）车身面板 15
（四）灭火器 15
（五）油门控制 15
（六）电气系统 16
结语 17
致谢 18
参考文献 19
引 言
巴哈大赛是中国汽车工程学会对接国外巴哈大赛，在国内中高职和本科院校中举办的一项越野型赛车制作与驾驶的活动。巴哈赛车比赛原本是在美国首先举办的，是大学生方程式赛车的前身，随着普及与推广我们国家有关部门将赛事引入了国内，比赛的项目包含很多方面的较量，其中在赛车静止的环节有技术的检测、赛车的设计、制作的展示等，而在赛车发动并进入赛道后有牵引力、绕桩、直线加速、操纵性、耐久性等竞赛项目。
国内巴哈赛事发展比较晚，2015年才举办 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
第一届，很多学校没有参赛经验，我校于2017年首次参加比赛并取得总成绩一等奖的不俗成绩，在2018年的比赛获总成绩第十九名并斩获牵引赛全国第二的好成绩。2019年比赛项目启动较早，四月份开始着手赛车的设计工作，赛车设计经历一个多月的时间，前后几次删改优化最终定稿。其间也遇到了很多困难，在团队的不懈努力下最终得以一一解决。2020年的比赛我们将吸取前二代赛车参赛经验，设计制作第三代巴哈赛车，不忘初心，砥砺前行，力争斩获佳绩！
一、车架设计制作
车架调研
任何事情都要做好事先的准备和研究工作，对于赛车的设计制作也是这样的。设计先期调研是必须的，好的设计离不开调研，调研包括了解参赛规则，制定设计方向，搜集对手资料，分析比赛场地，车手自身条件分析汇总等。
一个好的设计不会是凭空想象的，它必然有一定的科学以及经验依据。对一个好的设计人员来说，前期的调研工作非常重要，我们的调研工作涉及之一是研究以往赛车车架的形式，包括整车的长宽高尺寸因此我们对赛车车架的一个外观形式上有了一定的形象了解，为我们车架的外观形式设计提供了帮助。
人机工程的调研方面也是设计中一个很关键的因素，设计是为人服务的，所以必然得考虑赛车中人的舒适度等要素。我们在前期对人机工程学进行了系统的学习，根据车队成员分析并优化我们自己车队车手的人机参数。两者相结合来完成人机工程的调研，使赛车的设计不仅满足普遍要求还适合特定情况下的特定车手的要求。
参赛规则的学习也是调研的一方面，参赛规则是对参赛者的一个规范，是参赛方必须遵循的准则。只有了解了参赛规则的要求才能设计出满足参赛条件的作品，这也是设计中的一个非常重要的因素。在设计之前,我们研究学习了组委会所公布的参赛规则，并且重点学习讨论了其对车架材料、结构等方面的要求。车架外形见图11。
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图11 车架外形
车架设计
我们运用solidworks三维制图软件结合具体参数进行3D图的绘制，完成对赛车总体的布局与设计。
根据大赛规则设计车架，在保证车手安全的情况下，要保证车架与各个系统总成配合紧凑、布置合理，赛车采用3216和2516铬钼钢管桁架式车架，结构设计稳定牢固。其主要构件钢管外径尺寸为32mm，壁厚1.6mm,相对于规则要求的外径尺寸为25mm，壁厚3.0mm的20#碳素钢，强度增加了23.95%，质量减轻了36.82%。辅助结构钢管外径尺寸为25mm，壁厚1.6mm，相对于规则要求的外径尺寸为25mm，壁厚1.0mm的20#碳素钢强度增加了250%。这种设计实现了车架高强度、高刚度、安全的设计理念。整车钢管连接处均采用纯手工磨制剖口，保证了管材之间良好的接合，从而提高车架整体强度。车架的焊接采用氩弧焊，采用力学测试机对焊接接品进行焊缝破坏实验，破坏后发现断裂处不在焊缝，证明了焊接的可靠性。在运用三维软件可以在软件上进行一些零部件的受力分析，从而在非破坏性状况下了解零部件的强度是否满足要求。
图12是前A臂的受力分析图，模拟悬架支撑点静态时在受压力80公斤时变形量为0.146mm。
如图13，部件对应受力最大处为60mpa左右。
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图12 前A臂受力分析图
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图13部件最大受力分析
车架材料选择3216钢管，辅助管件选用2516钢管。材料测试报告见下表11。
表11 两种材料的测试报告
型号
屈服强度（MPa）
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