巴哈赛车车架设计及制造
大学生巴哈赛车的整体车架是赛车的基础部分。粗实的钢管贯穿着全车车架，影响着全车的空间布局。本课题主要讨论赛车的车架在设计制造的过程中，它整体的稳定性和配合悬架等操控性能达到一个完美的平衡点。初期，我们需要根据巴哈大赛的赛事要求对车架进行建模，并根据仿真设计模拟出车架在各个工况下的受力云图，这将是对车架的第一设计要点。再者，由仿真设计及结果对车架进行制作，之后对车架中其他细小部件进行全车制作分析，看看是否存在安全隐患或是能带来更加优越的性能表现。最后，再对车架的整体稳定性进行测试等优化改进，并最终确定巴哈赛车车架的设计达到预期目标。
目录
一、引言 1
二、巴哈大赛对车架的技术要求 2
(一)防滚架的技术要求 2
(二)前后悬挂点的技术要求 2
(三)赛车车号的设计要求 3
三、巴哈赛车车架的设计 3
(一)防滚架初期的理想图 3
(二)赛车防滚架的仿真设计 3
(三)赛车车架其他部件的设计 5
四、巴哈赛车车架的制作 6
(一)巴哈赛车防滚架的制作 6
(二)巴哈赛车车架其他部件的制作 9
五、巴哈赛车的路试与优化 9
（二）优化案例一：底部钢管凹陷 11
（三）优化案例二：钢管的取舍 12
六、总结 12
致谢 13
参考文献 14
一、引言
中国汽车工程学会巴哈大赛简称“BSC”，Baja是西班牙语越野的意思，这是一个1976年起源于美国血统的比赛，在中国是中国汽车工程学会为主办方。参赛院校主要由全国专科和低年级本科院校展开的大学生越野赛车设计和制作竞赛。起初，中国大学校巴哈赛事在全国各大渠道及院校的支持下，于2015年8月在山东潍坊圆满落幕，取得了巨大成功。之后在2016年于湖北襄阳市梦想赛车场再次举办直至今日，都取得了广泛的认知力及影响力，这项赛事为参赛的学生更加的掌握了，了解了，学习了更多的关于汽车设计构造、装配车辆、调校匹配车辆、成本控制及营销策略等技能知识。赛事举办时的精彩图集，见图11，12。
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图11 各个院校参赛车辆检测项目的排队 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
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图12 参赛院校赛车的合照
在巴哈赛事中，它囊括了多种复杂的路况项目来检测赛车的可靠及实用性。例如：单双驼峰路面，轮胎阵，树桩路面，急转弯路面等。然而，面对此种种赛道将要考虑到赛车手长久的驾驶的舒适性、安全性、操控性等。本课题重点讲述巴哈赛车整体车架的设计与制造过程中，因车架主要由防滚架及其其他部件构成，如此，我们将针对防滚架做格外的设计制造。确保车辆不仅牢靠，其综合性能也不受到影响，最终后期针对路试阶段产生的各种问题加以完美解决。
车架，直表字意乃是车辆身体的简意。首先，车身是受人瞩目的第一要素，车身肩负着一辆车的形象与气质，更是架起了人与车合二为一的契合桥梁。其次，车身不仅是突出其外观形象的大使，还是拖载了其他系统部件的核心要位。同时，还要能够抵御撞击，翻滚等其他恶劣实况，并且要保护车内驾驶人员。即做到，损己护人！
二、巴哈大赛对车架的技术要求
巴哈车架主要由防滚架与其他部件构成。换之而言，对车架的种种设计要求，主要在于防滚架的设计能否达到预期目标。下面，我们将着重讨论车架各组成部分的技术要求。
(一)防滚架的技术要求
车架之间的结构必须由直的或玩弯曲的钢管组成，两个支撑点之间直管的结构件长度不得超过1016mm；如果两个支撑点之间的结构件不是直管结构件则属于弯曲结构件，其弯曲两边切线延长线的最小夹角不得超过30度，两个支撑点之间管件长度不得超过711mm；弯曲半径小于152mm的弯曲结构件，如果在弯曲点处有支撑，那该结构件不管其弯曲角度是多少，都不属于弯曲结构件。且：车架的测量值，都以结构件中心线之间的测量尺寸予以定义，除另有提示。侧向横梁是长度不小于203.5mm的直管，但可以是弯头之间的一个较大弯管系统的直线部分。后部防滚环可以根据设计和车辆布置的需要，可以与垂直面最多形成20度夹角。巴哈赛车的整体车架的构造形式决定了赛车各个部件总体布局的形式，起到了支撑汽车各零件的作用，并决定了来自赛车内外的各种负荷。因此，车架的构造决定着一辆巴哈赛车的不同路况下的各方面性能。
(二)前后悬挂点的技术要求
每一台赛车的前后端必须安装由赛车纵向中心线位置配备的牵引悬挂点。这些悬挂点是动态比赛中赛车的维修与救援的牵引受力结构部件。牵引点必须焊在车辆的主要结构上，且能够将赛车的纵向，侧向牵引负载从赛车传到绳子或U型夹上，同时应避免绳子发生缠绕现象。
前悬挂点直径应在25.4mm到31.75mm之间，最小厚度为1mm。后悬挂板厚度应在3.18mm到9.5mm之间，其内孔直径应在25.4mm到31.75mm之间，距离孔的间隙应在15.9mm到25.4mm之间，连接到框架悬挂板的宽度应不得低于76.2mm。
(三)赛车车号的设计要求
赛车的车号外表面距离对照色背板应不低于12.5mm，高度不得低于203mm，若是两个字母的车号必须横向排列，车辆车号可以选择镂空形式以便于加深对比度，防止在赛事中被泥土遮挡识别度。
三、巴哈赛车车架的设计
(一)防滚架初期的理想图
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图31 车架初期理想化建模图
整体的车辆结构框架图比较单一，但绝非是不可塑性，初期我们依照下图对赛车进行的受力分析，模拟行驶时所需要加固的横梁数量与加焊位置，见图31。紧接着对于防滚架的设计我们严格的按照赛事规则手册的标准来，建立了初期赛车的视图，见图32，33。
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图32车架主视图 图33车架侧视图
(二)赛车防滚架的仿真设计
在行驶的途中，赛车整车的车架主要受三个方向的作用力及其扭矩。因此，我们应对车架在最严峻的工况下进行最大负荷的受力分析，并以此数据作为车架刚度的根据。
在前悬点的连接位置，作为车架在弯道转向时所产生的最大扭力作为所能承受的最大受载负荷。其次，在坑洼路面行驶时，紧急制动后所产生的重心向后移的作用力，应作为后悬挂可承受的最大扭力。在大幅度转弯且迅速制动的情况下，全车质量因离心力会产生的侧向扭力及加速度,导致全车车身发生的横向扭力。
由以上三点，接下来对防滚架进行仿真。
图34 仿真图:动载系数=3 图35车架在弯曲状态下等效应力云图
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一、引言 1
二、巴哈大赛对车架的技术要求 2
(一)防滚架的技术要求 2
(二)前后悬挂点的技术要求 2
(三)赛车车号的设计要求 3
三、巴哈赛车车架的设计 3
(一)防滚架初期的理想图 3
(二)赛车防滚架的仿真设计 3
(三)赛车车架其他部件的设计 5
四、巴哈赛车车架的制作 6
(一)巴哈赛车防滚架的制作 6
(二)巴哈赛车车架其他部件的制作 9
五、巴哈赛车的路试与优化 9
（二）优化案例一：底部钢管凹陷 11
（三）优化案例二：钢管的取舍 12
六、总结 12
致谢 13
参考文献 14
一、引言
中国汽车工程学会巴哈大赛简称“BSC”，Baja是西班牙语越野的意思，这是一个1976年起源于美国血统的比赛，在中国是中国汽车工程学会为主办方。参赛院校主要由全国专科和低年级本科院校展开的大学生越野赛车设计和制作竞赛。起初，中国大学校巴哈赛事在全国各大渠道及院校的支持下，于2015年8月在山东潍坊圆满落幕，取得了巨大成功。之后在2016年于湖北襄阳市梦想赛车场再次举办直至今日，都取得了广泛的认知力及影响力，这项赛事为参赛的学生更加的掌握了，了解了，学习了更多的关于汽车设计构造、装配车辆、调校匹配车辆、成本控制及营销策略等技能知识。赛事举办时的精彩图集，见图11，12。
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图11 各个院校参赛车辆检测项目的排队 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
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图12 参赛院校赛车的合照
在巴哈赛事中，它囊括了多种复杂的路况项目来检测赛车的可靠及实用性。例如：单双驼峰路面，轮胎阵，树桩路面，急转弯路面等。然而，面对此种种赛道将要考虑到赛车手长久的驾驶的舒适性、安全性、操控性等。本课题重点讲述巴哈赛车整体车架的设计与制造过程中，因车架主要由防滚架及其其他部件构成，如此，我们将针对防滚架做格外的设计制造。确保车辆不仅牢靠，其综合性能也不受到影响，最终后期针对路试阶段产生的各种问题加以完美解决。
车架，直表字意乃是车辆身体的简意。首先，车身是受人瞩目的第一要素，车身肩负着一辆车的形象与气质，更是架起了人与车合二为一的契合桥梁。其次，车身不仅是突出其外观形象的大使，还是拖载了其他系统部件的核心要位。同时，还要能够抵御撞击，翻滚等其他恶劣实况，并且要保护车内驾驶人员。即做到，损己护人！
二、巴哈大赛对车架的技术要求
巴哈车架主要由防滚架与其他部件构成。换之而言，对车架的种种设计要求，主要在于防滚架的设计能否达到预期目标。下面，我们将着重讨论车架各组成部分的技术要求。
(一)防滚架的技术要求
车架之间的结构必须由直的或玩弯曲的钢管组成，两个支撑点之间直管的结构件长度不得超过1016mm；如果两个支撑点之间的结构件不是直管结构件则属于弯曲结构件，其弯曲两边切线延长线的最小夹角不得超过30度，两个支撑点之间管件长度不得超过711mm；弯曲半径小于152mm的弯曲结构件，如果在弯曲点处有支撑，那该结构件不管其弯曲角度是多少，都不属于弯曲结构件。且：车架的测量值，都以结构件中心线之间的测量尺寸予以定义，除另有提示。侧向横梁是长度不小于203.5mm的直管，但可以是弯头之间的一个较大弯管系统的直线部分。后部防滚环可以根据设计和车辆布置的需要，可以与垂直面最多形成20度夹角。巴哈赛车的整体车架的构造形式决定了赛车各个部件总体布局的形式，起到了支撑汽车各零件的作用，并决定了来自赛车内外的各种负荷。因此，车架的构造决定着一辆巴哈赛车的不同路况下的各方面性能。
(二)前后悬挂点的技术要求
每一台赛车的前后端必须安装由赛车纵向中心线位置配备的牵引悬挂点。这些悬挂点是动态比赛中赛车的维修与救援的牵引受力结构部件。牵引点必须焊在车辆的主要结构上，且能够将赛车的纵向，侧向牵引负载从赛车传到绳子或U型夹上，同时应避免绳子发生缠绕现象。
前悬挂点直径应在25.4mm到31.75mm之间，最小厚度为1mm。后悬挂板厚度应在3.18mm到9.5mm之间，其内孔直径应在25.4mm到31.75mm之间，距离孔的间隙应在15.9mm到25.4mm之间，连接到框架悬挂板的宽度应不得低于76.2mm。
(三)赛车车号的设计要求
赛车的车号外表面距离对照色背板应不低于12.5mm，高度不得低于203mm，若是两个字母的车号必须横向排列，车辆车号可以选择镂空形式以便于加深对比度，防止在赛事中被泥土遮挡识别度。
三、巴哈赛车车架的设计
(一)防滚架初期的理想图
/
图31 车架初期理想化建模图
整体的车辆结构框架图比较单一，但绝非是不可塑性，初期我们依照下图对赛车进行的受力分析，模拟行驶时所需要加固的横梁数量与加焊位置，见图31。紧接着对于防滚架的设计我们严格的按照赛事规则手册的标准来，建立了初期赛车的视图，见图32，33。
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图32车架主视图 图33车架侧视图
(二)赛车防滚架的仿真设计
在行驶的途中，赛车整车的车架主要受三个方向的作用力及其扭矩。因此，我们应对车架在最严峻的工况下进行最大负荷的受力分析，并以此数据作为车架刚度的根据。
在前悬点的连接位置，作为车架在弯道转向时所产生的最大扭力作为所能承受的最大受载负荷。其次，在坑洼路面行驶时，紧急制动后所产生的重心向后移的作用力，应作为后悬挂可承受的最大扭力。在大幅度转弯且迅速制动的情况下，全车质量因离心力会产生的侧向扭力及加速度,导致全车车身发生的横向扭力。
由以上三点，接下来对防滚架进行仿真。
图34 仿真图:动载系数=3 图35车架在弯曲状态下等效应力云图
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