中国巴哈大赛赛车底盘设计
巴哈越野赛车车架设计与结构优化
第30卷第13 2018年3月宁德师范学院学报E自然科学版）Journal of Ningde Normal University(Natural Science)V〇1.30No.lMar.2018巴哈越野赛车车架设计与结构优化陈刚口，3,4，郭荣辉1(1.三明学院机电工程学院，福建三明365004;2.机械现代设计制造技术福建省高校工程研究中心，福建三明365004;3.绿色铸锻及其高端零部件制造福建省2011协同创新中心，福建三明365004;4.福建省铸锻零部件工程技术研究中心，福建三明365004 )摘要：依据巴哈大赛赛事规则，对车架进行了设计计算，利用CATIA软件建立三维模型，采用ABAQUS 软件创建了车架的有限元模型.在指定工况下，模拟了车架所受实际载荷，分析了车架的应力、应变，得出其应力分布与车架变形情况，结果表明车架具有良好的强度和刚度特性，存在一定的优化空间.通过车架的模态分析，验证了车架设计可以避免共振的发生.优化过程在满足车架强度和刚度的前提下，通过改变局部车架构件的布置结构及管厚的方式实现优化目标.优化结果对赛车的实际制作具有较大的指导意义.关键词：巴哈越野车；车架；有限元；结构优化中图分类号：U463.32 文献标识码：A文章编号=2095-2481(2018)01-0081-06美国在1976年创办了第一届巴哈(Baja)大赛，2015年中国引人了巴哈大赛并举办了第一届中国汽 车工程学会巴哈大赛.比赛项目包括直线加速、牵引力测试、操控性测试、耐力测试等动态项目M其中耐 力测试涉及多种工况，赛道条件比较恶劣.因此，在巴哈赛车的设计中，车架的设计是赛车整车设计的重 要部分，车架必须具有良好的强度和刚度特性，保证比赛的安全性和赛车的可靠性.采用有限元方法对车架进行设计分析，可 大地缩短汽车的开发周期、减少生产成本，是一种有效的设计方法和手段.郑兆昌等-2/开创性地把模态分析应用在车架设计方面，并根据有限元计算结果评 价车架结构的动态性能.张心光等-3]以F S C赛车为对象，在满载工况、急转工况和紧急工况下对车架进行了有限元分析.赵强等-4/以巴哈赛车为研究对象，利用workbench软件对赛车车架进行了强度和刚度的有限元分析.尽管车架的有限元设计分析已经有了较为深人的研究，但是由于巴哈赛车在国内处于起步阶段，赛车设计方面的研究很少，特别是针对车架的有限元模态分析的研究.为此，本文针对比赛 工况，利用有限元方法对赛车车架进行了刚度、强度及振动特性分析，并依据分析结果进行了结构的优 设计.1车架结构有限元建模1.1基于C A T IA软件的车架几何建模设计的赛车车架采用 架的 ，其 、车架 、方 等 全 中国汽车工程学会巴哈大赛规则（2016)所要求m利用C A T I A软件建立了车架三维模型，如图1所示.几何 尺寸初步设计为长度2050 m m，宽度950 m m，局度1150 m m.主要钢管构件外径为30 m m、内径25 m m，次要钢管构件外径25 m m、内径22 mm.收稿日 &2017-12-02作者简介：陈刚（1985-)，男，讲师.E-mai1:347334026@.基金项目：中青年教师教育科研项目（JAT160475); 学科学展基金（B201624);2016国家大学创新创业训练计划项目（201611311017);2016 大学创新创业训练计划项目（201611311035).•82•宁德师范学院学报(自然科学版M2018年3月图1车架几何模型1.2 基于A B A Q U S软件的车架有限元建模1.2.1车架材料属性将巴哈赛车车架的C A T I A三维模型导人有限元软件A B A Q U S中，并对模型进行 几何清理与信息修复，以便达到高质量的网格精度[5].车架材料采用20&，其主要材料属性如表1所示.表i车架材料属性车架材料属性弹性模量/GPa泊松比度/(g/cm3)度/MPa度/MPa 数值2070.2547.838355401.2.2车架网格划分有限元网格质量是计算结果精准性的重要保障[f l A B A)U S中包括S2eep、Stmctured 和Free等网格划分技术[7].其中，结构化网格划分是将简单的规则形状的网格划分在几何区域上，适用于简单的模型.对于三维几何模型，中的网格单兀包含hex单兀、tra单兀和单兀.其中hex正六面体单元适用于简单的结构模型，而文中车架是扫掠钢管，如果采用正六面体单元在关节处容 易出现网格形状的畸变，故文中对车架采用四面体网格单元.划分后的有限元模型如图2所示，设置全 局种子尺寸为10 m m，共划分为57870个单元.2车架有限元分析2.1满载弯曲工况分析弯曲工况分析主要是针对赛车在满载情况下的车架强度和刚度校核，主要模拟赛车在良好路面上 直线行驶时的应力分布和变形情况[8].由于巴哈赛车车道环境比较恶劣，其所承受的质量和基本静第1期陈刚等：巴哈越野赛车车架设计与结构优化•83•载荷需要乘以动载荷系数，文中动载荷系数值选取2.5,将其作为模拟值p-1().赛车车架承受的载荷主要有发动机、变速器、减速器、油箱、车手、座椅总成及车架自身重量.在处理车架载荷时，各载荷采用集中 力和均布载荷相结合的方式加载[11].分析得到赛车车架的应力分布云图和变形云图，如图3所示.从应力分布云图和变形云图可以看出，在满载弯曲工况下车架应力最大值是285.7 M P a，最大应力发生在车架与悬架的位置，于钢管材料的强度极限(540 M P a);赛车车架在满载弯曲工况下，最大位移为0.1466 m m，最大位移出现 在纵梁中间位置处.从分析结果看，车架应力除局部较大外，其余钢管构件应力值远小于材料强度极限；车架最大位移 仅有0.1466 m m，最大变形量的 值;车架安全系 ，说明车架具有较好的抗变形力，时 车架 在 的 .2.2车架模态分析赛车车 况 ，是 赛中 赛车受到 动，车架进行模态分析可以了解车架激振力响应 ，以便消除共振、提髙驾驶舒适性，因此在车架 时对动态特性进行评价是十分必要的[12].2.2.1巴哈赛车车架的模态分析计算在A B A Q U S中计算车架的自由模态，这里直接采用前面已经建 立好的车架有限元模型，.模态分析的 条件采用自 条件，故不需要考虑车架的约束条件和外部载荷，对有限元模型进行自状态下的模态提取$13).在车架的振动模型分析时，通常比 较关心几个低阶模态[14].文中提取了车架的8阶自由模态进行分析，前八阶非零结果如表2,具体振如图 4.2.2.2巴哈赛车车架的模态评价巴哈越野赛车在赛道行驶中所受激励主要有路面激励、发动机激励、传动系统激励及车轮不平衡激励.当车架的某一固有频率与上述激振频率相吻合时将会产生共振.因此，在车架设计时要求车架低阶频率避开这些激振频率，避免整体共振的发生[15].—般情况下，路面激励 •20 H:，传动系统及车轮不平衡激励小于5 H:，而发动机的振动频率取决于发动机的类型及其转速，计 算公式如式（1):发动机振动频率；(转速x汽缸数x2)/(发动机冲程数x60). (1)赛车所使用的发动机是由组委会统一提供的百力通20S232/0036-F1型号的单缸四冲程发动机，为 了比赛安全考虑组委会要求发动机最大转速设置为3800 r/min或更低.根据上述公式可以计算得出发动 机在最髙转速下的振动频率为31.7 H:，在正常比赛行驶时发动机的激励频率会远小于最髙转速的振动• 84 •宁德师范学院学报4自然科学版52018年3月频率.文中模态分析的计算结果表明，车架前八阶固有频率在43.53〜95.28 H z 之间，车架的低阶振动频率可以 避开赛车行驶中所受激励的振动频率，不会发生共振，赛车车架具有良好的动态特性，符合车架设计要求.E+8.658e-01+7.741e-01+6.825e -01+5.908e -01+4.992e-01+4.075e-01+3_159e-01+2.242e-01+1.326e -01b .二阶模态振型图L I ； M agnitude+1.140e +00 +1.046e +00 ■ - +9.513e -01 ■- +8.569e -01 —-+7.624e -01--------H6.680e-01—-+5.735e -01 一-+4.791e -01+3.846e -01B+2.902e -01 +1.957e -01 +l_013e -01 +6_857e-03f .六阶模态振型图g .七阶模态振型图图4车架前八阶振型图2.八阶模态振型图Uj M agnitudem - +1.038e+00 ■- +9.820e-01 H - +9.261e-01+00+O +O 0+O 0-01-01-O 1-O 1-O 1-01-01-01-O 1 e e 66e e e e e 6e e e 6 d95064 83837 272 u 050416******* •-t j .2.1.1.0.9.3.8.2.7.1.6.0.5 3n l .l .l .l .9.9.8.8.7,7.6.6.5. ^+++++++++++++------- iD nl 11111111111 |e e e e e e e e e e e ee p - d 2826048269371 u 559 2692 6 9269 C Tk .0.8,l .5.8.l .5.8.l .5.8.l .R 3nl .9.9.8.7.7.6.5.5.4.3.3.2.|a g ++ ++ + + + + + + + + + |W B 三三i第1期 陈刚等：巴哈越野赛车车架设计与结构优化 •"5 •表2车架前8阶的固有频率和振型阶数固有频率/Hz振型最大 /mm143.53左右扭转 1.141247.62后部弯曲 1.132351.75前后弯曲 1.209456.43前部弯曲 1.309563.52前部弯曲 1.052670.83后部弯曲 1.038782.32弯曲6扭转 1.382895.28弯曲6 1.1403车架的优化设计根据赛事规则要求，设计了车架三维模型并进行了有限元分析，分析结果显示赛车车架的初步设计 可以满足特定工况的强度、刚度准则及动态特性要求，同时也表明车架在体积与轻量化方面还有进一步 的优化空间.因此，下面主要在满足赛事规则的前提下对车架进行进一步的优化设计.3.1车架优化目标函数和设计变量的确定设计结果显示，车架在满载弯曲工况下最大应力值为285.7 M P a，出现在车架与悬架耳片焊接处，其余钢管构件的应力值远小于钢管材料的强度极限(540 M P a)，车架有很好的强度特性.因此，本文以 优化车架刚度入手，以车架最小体积作为目标函数，车架 度、发动机舱和前舱钢管厚度选为设计变量，通过优化设计变量的尺寸实现车架的轻量化和紧凑性.由于车架前舱钢管的变形程 度很小，改进空间大，在定义设计变量时对三者尺寸分别优化更为合理.3.2优化结果分析通过反复对优化变量进行取值迭代，对车架尺寸进行了优化，优化后车架的应力分布云图和变形云 图分别如图5所示.优化前后车架主要数如表3所示.a.优化后车架应力分布云图b.优化后变形云图图5优化后车架应力与变形云图表3车架优化前后主要参数对比结果最大应力/MPa最大位移量/mm车架长度/mm车 架 度 /mm车 架 度 /mm车架量/kg 优化前285.70.14662050.0950.01150.052.0优化后215.00.10401680.0860.01165.046.0从优化结果可以看出，优化后车架的总体尺寸有了较大的减小，车架质量减小了近12.，应力分布更为合理，最大应力值减小至215 M P a,车架下方纵向钢管最大变形量减小至0.104 m m，增大了车架刚 度.总体而言，通过优化方案能使赛车车架在保证强度、刚度的前提下，实现结构的紧凑和轻量化的目的.图6为优化设计后车架及整车实物.图6优化后车架与实车4结论本文依据巴哈大赛的规则，在分析车架结构力学特性的基础上建立了车架的三维模型与有限元模 型，对车架的满载弯曲工况 了强度、刚度分析与评价，为车架的优化设计提了理依据;通过车架的有限元模态分析，得出了车架的前八阶模态固有频率，证了车架的设计可以有效地避免共振现象的 发生；以钢管构的长度和度为优化设计变量，在证强度、刚度的前提下，实现了车架结构的紧凑与 轻量化.论文的设计分析为实车的工及实提了有价值的参考.参考文献：[1] 中国汽车工程学会.中国汽车工程学会巴哈大赛规则[EB/OL]. [2017-11-12]./,2016.[2] 郑兆昌，吴建基，李承德.汽车车架的固有频率和振型计算[J].汽车工程，1982(2):27-34.[3] 张心光，高宾，王岩松.基于不同工况下的FSC赛车车架有限元分析[J].制造业自动化，2015, 37(19):44-46.[4] 赵强，张薇，齐含，等.基于workbench的baja赛车车架有限兀分析[J].时代农机，2016(1 ):43-44.[5] 谢龙汉，刘新让，刘文超.ANSYS结构及动力学分析[M].北京：电子工业出版社，2012:467.[6] 李丽.车架CAE工程应用研究[D].武汉：华中科技大学，2008.[7] 李鹏.某轻型越野车车架结构分析[D].南京:南京理工大学，2011.[8] 王青春.有限元法及Midas软件在汽车结构分析中的应用[M].北京：机械工业出版社，2014:15-18,31.[9] 尤晋闽.车辆对路面作用的动载荷研究[D].西安：长安大学，2006.[10] 胡溧，施耀贵，杨啟梁.基于有限元法的某型大学生方程式赛车车架优化设计[J].武汉科技大学学报，2015, 38(1):31-34.[11] 马迅，盛勇生.车架刚度及模态的有限元分析与优化[J].客车技术与研究，2004(4):8-11.[12] 李波.某载货车车架结构分析与优化设计[D].合肥:合肥工业大学，2009.[13] 柏林.载货车车架的模态分析及优化[J].汽车科技，2010,7(4):56-59.[14] 吴伟斌，廖劲威，洪添胜，等.山地果园轮式运输机车架结构分析与优化[J].农业工程学报，2016，32(11):39-46.[15] RAMA R，DUTTA B.Virbration analysis for detecting failure of compressor blade [J].Engineering Failure Aanalysis, 2012,25(3):211-218.!下转第96页）[编辑王洪涛]"责任编辑郭涓]Improvement of the method of experiment oninduction and culture of plant callusSUN Jian-chuan1, GUO Tuan-yu2!(".Department of Medicine,Ningde Normal University,Ningde ,Fujian352100, China；2.Department of Life Science,Ningde Normal University,Ningde,Fujian352100, China) Abstract：The improvement of the experimental processes such as experimental materials,experimental reagents, explants disinfection, aseptic manipulation and culture ofplant callus induction can make the experimental materials easily available and the method i s more optimized.The browning r a t e of the infected bacteria induced by the callus i s reduced.The experiment and teaching results are effectively improved .Key words：plant callus; experiment teaching; experiment method!责任编辑杨&玲](上接第86页）Design and optimization of the Baja off-road racing frameCHEN Gang1234, 9UO Rong-hui1(1. School of Mechanical&Electronic Engineer,Sanming University,Sanming,Fujian365004, China;2.Engineering Research Center in Fujian Province University for Modern Mechanical Design and Manufacturing Technology,Sanming,Fujian365004, China;3.Fujian Provincial Collaborative Innovation Center for Green Casting,Forging and Advanced Manufacturing,Sanming,Fujian 365004, China;4.Fujian Provincial Engineering Research Center for Casting and Forging Parts,Sanming,Fujian365004, China ) Abstract: According t o the Baja competition rule,we designed the 3D model with CATIA software and build the f i n i t e element model of the car frame using A B A Q U S. The stress and strain of the frame with actual load under specified condition were simulated and analyzed.The results showed that the car frame had good strength and stiffness properties,and there was a certain optimization space.The modal analysis of the car frame proved that the design could avoid the occurrence of resonance.On the premise of meeting the strength and stiffness of the frame,the optimization process can achieve the optimization goal by changing the layout structure of the local frame and the tube thickness.The optimization results have great guiding significance for the actual production of the car.Key words:Baja off-road racing;frame;f i n i t e element analysis; structure optimization。
中国巴哈大赛赛车底盘设计中期检查表
（1）收集整理资料，参阅部分收集到的资料，对论文命题有了初步认识。
（2）完成开题报告，并通过指导老师审查。
（3）查找相关的文献资料，并加以整理和归纳。
（4）根据所整理的材料对以列提纲进行补充和修改，进而完成论文。
（2）展：
（1）通过文献研究和实践研究，对论文题目有了较为全面的理解后，结合之前巴哈大赛的成果，正在完成论文初稿的撰写
（二）接下来的计划：
（1）确定具体数据，完成图纸，使其赛车各结构衔接完美
（2）根据任务要求完成计算
（3）撰写任务书
中期报告
3.指导教师对该学生前期研究工作的评价（是否同意继续研究工作）
指导教师亲笔签字：
年月日
备注：1、本表由学生填写，指导教师亲笔签署意见。
2、以上各项句间距可以根据实际内容需要调整。
中期报告
系名
专业
学生姓名
班级
学号
设计题目：
中国巴哈大赛赛车底盘设计
本人在该设计中具体
应完成的工作：
详细了解大赛规则，确定赛车底盘的选型原则（传动系统、轮辋轮胎、车身车架结构、悬架系统、转向系统、制动系统），对赛车进行底盘设计及优化；协同制作巴哈赛车。
1.简述毕业设计开始以来所做的具体工作和取得的进展（要详细内容）
（2）根据本课题的要求最终决定采用双叉式车架，并按照初期的想法利用CAD绘制了一个大概的结构图
（3）正着手学习三维软件CATIA中，并初步做出了一些模型
中期报告
2.目前存在的问题，下一步的主要研究任务，具体设想与安排（要详细内容）
（一）目前存在的问题:
（1）赛车的结构设计准确性不足；
（2）赛车车身车架结构、悬架系统、以及制动系统等相关结构衔接不完美；
大学生巴哈越野赛车车架设计与仿真研究
载都将作用于该结构。在这种情况下，若想 提升赛车的整体性能，就必须对车架进行优 化，使其能够承受赛车环节的各项冲击力， 进而保护赛车手的安全。
3 巴哈越野赛车的车架模型
巴哈越野赛车的车架设计应该以高安 全性、成本低、高性能、轻量化为目标， 而且在设计环节还应该遵从《中国汽车工 程学会巴哈大赛规则（2019）》的内容要求， 让赛车的主要结构件以及次要结构件都得 到优化。
3.1 选择车架材料 通常来说，巴哈越野赛车的车架都属于 桁架式车架。为了能满足轻量化要求，设计 人员应该在保证车架结构的合理性、可靠性 和动力性以外，尽可能地降低车架质量。在 设计工作中，相关工作人员保证巴哈越野赛 车的车架重量不超过车身总重的 15%。但即 便要控制车架的质量，也不能降低车身的刚 度和强度，以免在赛车时出现危险。为此， 相关工作人员应该合理选择车架的制作材料。 比如，选定多种密度相等的钢材，对它们的
3.2 制作车架模型 在设计巴哈越野赛车模型时，相关工作 人员应该完全按照比赛规定设计其结构尺 寸、焊接方式以及车架材料，以保证空间桁 架结构的科学性和标准性。在实践中，可以 基于 CATIA 软件完成车架的几何建模，将车 架的初始设计方案以直观方式呈现出来。然 后，可将基于 CATIA 建立的三维模型导入到 ABAQUS 软件中，基于有限元软件开展车架 模型信息修复和几何清理，为提高网格精度 奠定基础。 从 车 架 有 限 元 模 型 中 可 看 出， 车 架 制 作 材 料 的 弹 性 模 量 为 207GPa、 泊 松车
大学生巴哈越野赛车车架设计与仿真研究
史家昊 中国人民解放军国防科技大学 湖南省长沙市 410000
摘 要：我国将美国的巴哈大赛引入国内后，于 2015 年举办了首届中国汽车工程学会巴哈大赛，丰富了我国技能 型人才培养平台。本文着眼于中国汽车工程学会巴哈大赛的参赛用车，对大学生巴哈越野车的车架设计工 作进行了研究，以提高赛车车架使用安全性为目标，进行了建模和仿真分析，希望能为相关工作人员带来 参考。
巴哈越野赛车悬挂转向系统结构优化设计
科技科技视界Science &Technology Vision视界科技创新0引言中国大学生巴哈大赛(Baja SA E China )，简称BSC大赛，是由中国汽车工程学会主办的大学生小型越野车竞赛。
BSC 大赛要求各参赛车队在规定时间内，使用同一型号发动机，设计制造一辆单座、发动机中置、后驱的小型越野车，参加包括多种静态与动态项目测试。
静态项目包括技术检查、赛车设计、成本与制造、商业营销等，动态项目包括牵引力测试、爬坡测试、直线加速测试、耐力测试等。
在赛车的动态比赛项目中，车轮正确的定位参数显得尤为重要，作用是保持汽车直线行驶的稳定性，保证汽车转弯时转向轻便，且使转向轮自动回正，减少轮胎的磨损等，以前轮前束为例，作为后轮驱动的巴哈赛车，路表面的前轮摩擦使汽车在行驶时车轮趋向负前束的位置，所以在车辆处于停放时将前轮调节为小的前束。
众所周之，汽车在行驶过程中出现过大的前束导致车轮轮胎磨损加剧并导致轮胎失效、撞车等事故，因此，控制赛车在行驶跳动过程中前束变化的范围是非常有必要的。
1悬挂、转向系统设计图1巴哈赛车轮跳简图悬架是保证车轮或车桥与汽车承载系统（车架或承载式车身）之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减震动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总成。
转向系是通过对左、右转向车轮不同转角之间的合理匹配来保证汽车能沿着设想的轨迹运动的机构。
它是由转向操纵机构、转向器和转向传动机构组成。
巴哈赛车根据大赛规则并结合赛道要求，运用汽车设计相关知识进行理论设计，确定轮胎规格25×12×8英寸，滚动半径303.1mm ，静力半径298.1mm,前轮距1250mm ，后轮距1200mm ，轴距1410mm ，前巴哈越野赛车悬挂转向系统结构优化设计段立山刘勇进（唐山学院交通与车辆工程系，河北唐山063000）【摘要】根据赛道对巴哈赛车的要求，利用CATIA 中三维模型的硬点坐标，进入Adams /Car 模块建立动力学模型，对赛车双横臂悬挂的多体动力学模型进行特性分析。
中国巴哈大赛赛车底盘设计开题报告
中国巴哈大赛赛车底盘设计开题报告1.选题背景中国汽车工程学会巴哈大赛Baja SAE China (简称BSC大赛）是由中国汽车工程学会（SAE China,简称中汽协会）主办，在各院校间开展的小型越野赛车设计和制作竞赛。
此项赛事起源于美国，是大学生方程式赛车的前身，适合各职业院校和本科低年级学生参与。
竞赛包括多种静态与动态项目测试，静态项目包括技术检查，赛车设计，成本与制造，商业营销等。
动态项目包括牵引力，绕桩，直线加速，操控性，耐力比赛等。
2015年8月26日中国汽车工程协会在山东省潍坊市成功举办了第一届巴哈大赛，成为世界上第六个举办巴哈比赛的国家。
选题意义中国的巴哈大赛起步较晚，仍处在一个起步阶段，国内参加参加比赛的多是职业院校，本科院校涉及较少，相关资料也比较匮乏。
因此，本次我们团队的选题研究对本校的巴哈赛车的研究开发有一定的现实，可为日后参加巴哈大赛奠定一定的理论和实践基础。
同时激发同学们对于汽车运动的爱好和学习兴趣，深入掌握汽车结构设计，制造，装配，调教维修，市场营销等多方面的专业知识和技能，提高我们的团队协作能力。
通过这样与现实紧密贴合的选题研究，为我们以后进入汽车相关领域，积累了宝贵的经验。
2.国内外研究现状巴哈大赛在国外起源较早，1976年就已开始举办，技术积累相对深厚。
在基础参数选择方面有了大量的实践经验，包括但不限于轴距的合理选择，车重的合理估计，轮辋轮胎选择，AISI 4130管件的加工工艺相对成熟。
车辆各系同的轻量化改进。
综合近几年国外参赛队伍的设计情况来看，轴距在60到64英寸（152.4到160公分），离地间隙选取为12到16英寸（30到40公分），整备质量在350到400磅（158.9到181.6千克），轮胎多选用22到25英寸的大尺寸越野轮胎。
长期的参赛经历，足够的资金投入，在CVT变速箱的改装方面，国外院校各有千秋。
广泛采用四速CVT,最大车速在35英里/小时，通过测功机标定最大扭矩和相应转速。
面向全国巴哈汽车大赛的小型越野赛车设计与制作
045面向全国巴哈汽车大赛的小型越野赛车设计与制作*Abstract: The Baha Competition of China Automotive Engineering Societyhas been held for four sessions since 2015. The products are small off-road vehicles designed and produced by attendees in the vocational colleges and undergraduate colleges. The competition requires each participating team to design and manufacture a single-seat, mid-engine, and rear-drive small off-road vehicle using the same engine during the specified time in the game, including multiple static and dynamic tests. The Baja team of Sichuan Engineering Technical College participated in the 3rd Baja competition. In 2018, theydesigned new Z 11 Baja racing car. It uses more and more independently designed and manufactured parts. The welding technology is more mature and the machining precision is higher. The selection of materials is more reasonable, trying to make the car lighter, more stable and faster.Key words: Baja racing car Design ManufactureLei Xiong Zhou Dacui Su Jiahao Li Zhiqiang （ Sichuan Engineering Technical College ）Design and Production of Small Off-road Racing Cars for theNational Baha Auto Competition摘要：中国汽车工程学会巴哈大赛自2015年举办以来，已经举办了四届。
巴哈赛车双叉臂悬架的优化设计及分析
2 双轮同向激振仿真
赛车在比赛过程中，由于赛道的复杂状 况和弯道会引起车轮的上下跳动，尤其在崎 岖的山路更是如此。因此跳动过程中，双轮 同向激振仿真很重要，在 Adams/Car 中利用
图4 悬架下跳动仿真模型
AUTO TIME 107
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时代汽车
巴哈赛车双叉臂悬架的优化设计及分析
李赫 吉林电子信息职业技术学院 吉林省吉林市 132021
摘 要：本文以巴哈赛车双叉臂式悬架系统为设计和分析对象，进行了动力学建模，在 Adams/Car 中利用装配 好的悬架系统进行仿真分析，得到其 4 个定位参数的仿真变化曲线，使用 Adams/Insight 进行仿真优化 设计，从而得到优化目标的最终结果。
关键词：悬架系统 Adams 仿真分析
Optimal Design and Analysis of Double Wishbone Suspension for Baja Racing
Li He A b s t r a c t ：T his article takes the Baja racing double wishbone suspension system as the design and analysis object, carries out dynamic modeling, uses the
4.0
3.0
2.0
1.0Leabharlann 0.0-1.0-2.0 -100.0
-50.0
0.0
50.0
Length(mm)
图9 外倾角优化对比曲线
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巴哈赛车悬架的设计与制作
巴哈赛车悬架的设计与制作陈淼;耿杰;王新建;郭跃【摘要】对悬架的受力情况进行计算分析,借助三维软件UG进行结构设计,利用ADAMS建立前悬架仿真模型,对模型进行上下跳动仿真分析,得到车轮在跳动时的主要参数变化曲线,最终确定前悬架的主要参数为:主销后倾角5°,主销内倾角7°,车轮前束角2°,车轮外倾角-1.5°,侧倾中心高度113.6 mm,前轮距1 142 mm.根据设计和分析结果进行悬架实物加工制作并测试,得出其测试结果满足比赛要求.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2019(000)005【总页数】4页(P22-25)【关键词】巴哈赛车;悬架设计;制作;仿真【作者】陈淼;耿杰;王新建;郭跃【作者单位】天津职业技术师范大学汽车与交通学院,天津300222;天津职业技术师范大学汽车与交通学院,天津300222;天津职业技术师范大学汽车与交通学院,天津300222;天津职业技术师范大学汽车与交通学院,天津300222【正文语种】中文【中图分类】U469.6+960 引言巴哈大赛(Baja SAE China，BSC)是由中国汽车工程学会主办、在各院校间展开的小型越野赛车设计和制作竞赛。
赛事围绕牵引力、操控性、耐力几个方面进行，因此要求各队所造出的赛车具有强劲的动力加速性、优良的越野通过性、灵活的操纵性能及可靠的耐久性能。
在所有这些性能的体现中，悬架发挥了关键的作用，承载了车轮和车架之间的各种力和力矩，并缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，减少由此引起的振动，以保证汽车能平顺地行驶。
悬架的结构和性能好坏对整车操控性和平顺性都有很大的影响。
1 结构选型与设计1.1 整体选型整车参数如表1所示。
表1 赛车的整车参数名称参数名称参数轴距/mm1 650总质量/kg335前轮距/mm1 142前后轴分配45/55整车装备质量/kg235文中在设计前悬架时选用的双横臂式悬架，具备便于制造、加工和安装的好处，这也是在众多整车上得到认可的原因。
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中国巴哈大赛赛车底盘设计摘要：此次毕业设计需要熟悉、掌握汽车底盘组成及工作原理，并结合2017年中国汽车工程学会巴哈大赛规则对赛车底盘进行设计和优化。
首先要根据大赛规则确定赛车底盘的选型原则。
其次通过讨论，确定了巴哈赛车的主要参数，进而完成了后期的计算，并运用caita三维制图软件结合参数进行3D图的绘制。
最后在老师的指导下，协同小组成员制作一辆巴哈赛车。
关键词：巴哈大赛；底盘设计及优化；选型；主要参数；赛车制作Chassis design of Baja SAE China racing carAbstract：The graduation design needs to be familiar with, master the composition of the car chassis and working principle, combined with the 2017 China Automotive Engineering Society Bach competition rules on the chassis design and optimization. First of all, according to the rules of the race to determine the principle of selection of the chassis chassis. Secondly, through the discussion, the main parameters of the Baha Racer are determined, and the later calculation is completed. The 3D graph drawing is carried out by using caita 3D drawing software. Finally, under the guidance of the teacher, the collaboration team members to produce a Baha car.Keywords：Baja contest; Chassis design and optimization; Selection；Main parameter; Racing production目录摘要............................................................................................................................................错误！未定义书签。
Abstract....................................................................................................................................错误！未定义书签。
目录..........................................................................................................................................错误！未定义书签。
1绪论 .. (1)1.1 Baja赛车起源.................................................................................... 错误！未定义书签。
1.2 Baja赛车国内外研究状况 (1)1.3 Baja赛车项目意义 (2)2 汽车底盘的基本概念及作用 (3)2.1 汽车底盘的组成 (3)2.1.1传动系统 (3)2.1.2行驶系统 (4)2.1.3转向系统 (4)2.1.4制动系统 (5)2.2汽车底盘的工作原理 (6)3 Baja赛车底盘设计 (7)3.1赛车底盘技术要求 (7)3.2赛车底盘设计计划目标 (7)3.3赛车主要参数确定 (8)4赛车底盘各系统设计 (9)4.1传动系统 (9)4.1.1传动系最小传动比的确定 (9)4.1.2传动系最大传动比的确定 (10)4.2行驶系统 (11)4.2.1轮辋轮胎 (11)4.2.2车身车架结构 (11)4.2.3悬架系统 (13)4.3转向系统 (14)4.4制动系统 (14)4.4.1制动器的确定 (14)4.4.2液压回路的确定 (14)4.4.3制动主缸形式的选择 (15)5结论 (16)参考文献 (17)致谢 (18)附录A (19)1 绪论中国汽车工程学会筹办巴哈大赛,来自高校、高等院校相关专业学生的职业赛车队的越野车的设计，在游戏制作和测试。
比赛有两个测试项目，一个为静态，一个为动态，其中还包括许多细节，耐力测试。
图1 图标1.1 Baja赛车起源Baja是西班牙语越野车的意思，巴哈大赛最早起源于1976年的美国南卡罗来纳大学，是FASE大赛的前身。
中国汽车工程学会在2015初将BSC赛事引入我国，结合当地情况，对游戏规则进行了调整。
一项活动被各高校和高职院校发布热烈响应。
中国汽车下竞争第一中国在山东举行，2015年8月29日，并完满完毕。
并联合本地竞赛的状况，参赛队到达33名，最终报到报名的29支球队。
如图1-1所示图1.1 赛事情况由于院校参与，经过第2016届，中国汽车工程学会襄阳大赛在2016年10月18日在中国的21个赛车梦中胜利。
1.2 Baja赛车国内外研究状况国外在选择参数的时候，积累了一些经验，轴距和轮胎的选取上，变得成熟许多。
国内的比赛晚了一些，队伍来自许多地方，主要是高院校。
单在传动系统和制动系统上动了很大的脑筋。
在车身骨架设计上重视稳定和安全居多。
动态匹配技术不足以积累，在车辆的动态测试中，很多时候不可能完成比赛。
大赛发布后，企业团队也加入了，资金投入也较大。
1.3 Baja赛车项目意义对本课题的讨论可以方便日后赛车制作的研究与现实紧密相连，为我们进入相关领域积累了经验。
2 汽车底盘的基本概念及作用汽车底盘是整个汽车的“骨架”，指汽车上由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成的组合[1]。
它的功能使汽车动起来，然后司机想怎么开就怎么开。
2.1 汽车底盘的组成图2.1 汽车底盘的组成2.1.1 传动系统图2.2 汽车传动系统的组成2.1.2 行驶系统汽车行驶系统有车轮总成、车架和悬架。
图2.3 汽车行驶系统的组成1-车架；2-后悬架；3-驱动桥；4-后轮；5-前轮；6-从动桥；7-前悬架2.1.3 转向系统图2.4 汽车转向系统的组成1-转向盘；2-转向柱管；3-上转向轴；4-柔性万向节；5-左转向节；6-左转向节臂；7-左横拉杆；8-托架；9右横拉杆；10-转向减震器；11-支架；12-转向器；13-下转向轴2.1.4 制动系统很多的构建组合在一起进行汽车的强制制动。
图2.5 汽车转向系统的组成1-前制动盘；2-前制动钳总成；3-右前制动油管；4-制动主缸；5-组合阀；6-制动报警灯开关；7-左前制动油管；8-制动真空助力器；9-制动踏板；10-制动报警灯；11-驻车制动操纵杆；12-平衡架；13-后制动油管；14-驻车制动拉线；15-后制动总成制动系统功能：使汽车在任何情况下能随时停住，有司机的意愿停止；下坡车辆的稳定性。
2.2 汽车底盘的工作原理发动机产生的能量由传动系统传给其他系统，然后递给驱动系统，然后将驱动力转化。
3 Baja赛车底盘设计3.1 赛车底盘主要技术要求参赛车辆必须符合大赛的要求，为了在比赛中获胜，必须巧妙合理的进行设计。
对赛车要求进行评估使设计组能把精力集中于赛车重要的部位。
经过研究分析，赛车底盘四个部分的要求是非常重要的，它们分别是高效的底盘，有效的转向，现实可加工性，有力的制动。
在设计过程中，每个部分都有不同的必须遵循的指导方针，这对制作出高效的赛车非常重要。
另一方面，赛车必须符合比赛规则。
以下是赛车底盘的要求[10]。
a.有效的底盘设计b.四个车轮不能在一条直线上c.易于加工d.结构简单e.低成本f.可视范围g.有效转向h.载重量超过100Kgi.5秒逃生j.必须有防火板k.有安全带l.易取材3.2 赛车底盘设计计划目标首先，降低整车质量：1）加强车架钢管的增加。
2）优化底盘系统组件。
其次，提高赛车整体性能：1）传动系统：a.选择适当的主减速比;b.留出足够的空间以满足传递的要求；c.为了提高传动系统在不同载荷和速度下的传动效率；d.保证传动平稳，噪音低；2)转向系统：a.选择好转向方式，安排好转向梯形；b.在不进行各种增压机构的前提下，提高其机动性；c.检查运动（主要是悬挂）检查运动情况。
3)制动系统：a.进一步优化制动效率和工作可靠性。
b.优化制动部件。
最后，按比赛规则来设计测验。
1)设计方面:所有设计均要在满足2017年巴哈大赛规则，并在过程中不断比对规则。
2)技术检验：要检验好制动系统中的磨损问题。
3.3 赛车主要参数确定.表3.1参数表4 赛车底盘各系统设计4.1 传动系统巴哈比赛在测试赛车极限。
赛车必须能够穿越崎岖的地形像崎岖不平的路或陡峭的山坡。
固传动系统要满足速度上升，预计牵引，机动性，和耐力项目。
传动机构的主要目的是最大速度为每小时30英里，最大扭矩为290磅，并且易于驱动机构。
赛车仍将使用 the Briggs and Stratton 10马力的发动机，并决定使用无级变速器和差速器。
无级变速传动更顺畅。
差将连接到反向能力的移动绳。
图4.1 传动系统4.1.1 传动系最小传动比的确定初选传动比ghp r 0Uamax n r 72.40~77.30i i ⨯=）（ （4.1）式中，r r 为驱动轮的滚动半径，.5m m 260R r r =≈； h g i 为变速器最高档传动比，h g i =1.0；p n 为发动机最大功率对应转速，p n =13000rpm ；得，0i =（8.51~10.66），与实际不一样，据以往经验，初定0i =2.6。
4.1.2 传动系最大传动比的确定 根据汽车行驶方程式dtdum Gi u A C Gf ri i T a D Tg δη+++=20emax 15.21 （4.2）即j i w f t F F F F F +++=1）后面的箱子上升的时候，要是跑的不够快的话，空气阻力可以忽略，而它的驱动力是要抵挡滚动阻力。