巴哈赛车创新设计
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。
巴哈赛车转向梯形的优化设计
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2020年第14期·43·文章编号：2095－6835（2020）14－0043－02巴哈赛车转向梯形的优化设计徐颖航（武汉理工大学国际教育学院，湖北武汉430070）摘要：从几何学角度提出了实际转角与理论转角的函数关系，建立了需要优化的目标函数与约束函数，在二者的基础上，利用MATLAB 对模型进行求解，得出了理论转角与实际转角差值的最大值的最小量，最小量不超过1.6°，该解证明了模型的可行性。
关键词：转向梯形；MATLAB ；巴哈赛车；轮胎磨损中图分类号：U463.33文献标识码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2020.14.013大学生巴哈比赛运动十分剧烈，尤其是4h 的耐久赛，车队成绩的好坏与耐久赛关系很密切。
而耐久赛赛道设置了很多转弯赛道，因此，合理设计转向梯形满足赛车的转弯要求显得尤为重要。
但是由于赛事成立不久，许多学校的设计方案并不十分成熟，在赛车转弯的时候存在很多问题，例如转向时车轮没有纯滚动，导致赛车轮胎剧烈磨损。
本文立足该问题，根据阿克曼率提出了约束函数，对转向梯形进行优化设计，从而为巴哈赛车转向系统的设计提供参考。
1研究目标及研究意义通过研究巴哈赛车转向特性，包括转向梯形、转弯半径、内外轮转角差、不足转向特性等，调整转向梯形设计，借助MATLAB 软件进行优化，实车试验进行实际检验进行反馈，使得BAJA 赛车在转向过程中，内外转向轮做纯滚动，满足不足转向特性，增强赛车中高速时的操控稳定性、低速时的灵活性，减小对赛车轮胎的磨损。
2研究方法根据转向梯形相关的理论知识完成转向梯形的参数设计，将设计参数输入MATLAB 中已完成的程序中优化，将其作为反馈参数修改设计参数。
完成优化前后两种方案转向系统的加工匹配，实车测试对比优化前后两种方案的性能。
基于巴哈赛车制动系统设计
128AUTO TIMEAUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计基于巴哈赛车制动系统设计唐星华 刘展钊1.广西交通职业技术学院汽车工程学院 广西南宁市 5300002.北部湾大学机械与船舶海洋工程学院 广西钦州市 535011摘 要： 基于符合巴哈大赛规则的前提下，以Z14巴哈赛车作为研究对象，运用UG 进行三维建模，ANSYS 对制动踏板进行拓扑优化,设计出一款轻量化最优、零部件装配合理、前后制动力可自行调节的制动系统，设计后的制动踏板为190g，为赛车的设计提供参考意义。
关键词：拓扑优化 装配合理 制动系统 UG 1 引言巴哈大赛 （简称BSC 大赛）是由中国汽车工程学会主办，邀请各院校学生自行设计和制作一款小型越野赛车的竞赛，大赛对制动有着明确规定对制动必须有一个独立的双缸制动主缸系统，即是在一个主缸内有两个独立分开的油缸，当其中一个油缸失效时，另一个油缸仍能继续工作。
本文设计的Z14巴哈赛车（以下简称“Z14”）为一个典型的双缸制动主缸的结构，一个油缸用于前轮制动器，另一个油缸用于后轮制动器，除了两个油缸的压力是独立形成的外，双缸制动主缸的工作原理是将制动踏板产生的机械力转化成液压力。
制动系统是巴哈赛车的主要组成部分，其制动性能影响着赛车驾驶员的人身安全及财产安全，制动踏板在材料及结构设计不合理的情况下会发生断裂现象[1]。
制动踏板作为驱动制动主杠的主要关键，对赛车制动踏板的强度及材料有着较高的要求，在过往的众多车队中，制动设计采用固定式平衡设计，本文以UG 建模设计出一款可自动调节的制动总成系统，制动踏板采用ANSYS 拓扑优化设计，对相关赛车设计有一定的指导意义。
制动主缸的选用对巴哈赛车有着不同要求，因为行驶的路况一般为坑洼路面、泥水混合的路面上行驶，必须体积小，安装孔位置合适，以下为Z14赛车的制动主缸及卡钳的选用。
2 Z14赛车卡钳主缸的选定2.1 卡钳的选用巴哈赛车行驶路况恶劣，在少数情况下，车轮会处于悬空状态，结合赛车本身情况， Z14的制动系统采用前后轮分开的双主缸，双回路设计，保证前后任意一个制动主缸失效后赛车仍具有制动作用，可提高驾驶安全性，Z14后卡钳采用铝制自制双活塞卡钳，选择高强度的7075铝合金材料进行CNC 数控加工。
基于比赛工况下的新型全地形巴哈赛车悬架设计
科技风2021年2月DOI：10.19392/ki.1671-7341.202106007基于比赛工况下的新型全地形巴哈赛车悬架设计吴晶涛汪子睿张楠欣阮观强上海电机学院上海201306摘要:本文介绍了一款基于恶劣的越野场地下的悬架设计基本思路与流程。
根据设计高通过性的车辆的需求，结合整车设计要求,初步确定悬架参数。
选择悬架基本类型，进行Adams运动仿真，满足设定性能参数，确定悬架硬点。
建立悬架零部件的概念模型，Adams运动仿真检查悬架运动间隙检查。
根据悬架概念设计结构，建立Adams弹性运动学模型，并设定目标，调整各较接点衬套刚度来满足设计目标，确定各较接点的衬套。
加载工况，分解各零部件受力、对零部件进行有限元受力分析，对零部件结构进行优化，根据悬架设定目标，计算稳定杆刚度和减振器阻尼，确定弹簧、稳定杆和减振器的设计参数。
样车制造，进行悬架主客观评价并调校。
关键词:悬架设计；开发流程;机械动态仿真中图分类号:U463.1文献标识码：BSutpentnondetngnbatedoncompernrnoncondnrnontWu Jingtao Wang Ziri Zhang Nanxin Ruan GuanqiangShanghai DianJi University Shanghai201306Abstract:This aoiiaeeiniooduaesihebasiaideaand pooaesoiasuspension design based on ihehaosh oi-ooad iieed undeogoound. According to the requirement of the vehicle with high throughput and the design requirement of the whole vehicle,the suspension parameters ao preliminarily determined.Select the basic type of suspension,caro out Adams motion simulation,meet the set performance parameters,determine the hard point of suspension.The conceptuai modei of suspension components is established,and the motion cleae-anco of suspension is checked by Adams motion simulation.According to the suspension conceptuai design structure,the Adams elastic konematocGmodeeoeGtabeohed,and thetaogetoGet.TheGtoineGoieach hongebuGhongoad.uGted tomeetthedeGogn taoget,and the bushing of each hinge point is determined.Loading conditions,decompose the forco of each component,caro out finite element analysis of the components,optimize the structure of the components,calculate the stiffness of the stabilizing od and the damper according to the suspension setting target,and determine the design parameters of the spring,the stabilizing od and the dampea Sample car manufactue-ing,subjective and objective evvluation and adjustment of suspension.Key word/:suspension design；development process;Mechanicai Dynamic Sniiulahon1绪论悬架是汽车上非常重要的构件，它把车轮与车身弹性的连接起来，其基本组成部分有弹簧、减震器与导向机构。
巴哈赛车转向立柱设计与结构优化
紧急制动及在不平路面行驶工况下的受力情况法向反力为：()g 1756.25N Mg b h Lϕ+=式中，g 为重力加速度，取9.8m/s 2。
878.125N 2Z F =切向反力为：1φ=702.5N 转弯工况在转弯工况下，以处于向左转弯状态的右轮的转向立柱为研究对象进行分析，转向立柱受到侧向力和垂直反作用力的作用，其受力情况如图3所示。
图3 急转向下的受力情况法向反力为：1975.8N 2a g M gh M g Bϕ+= 侧向反力为：Z 1φ=780.64N 凹凸不平路面工况在耐久赛道上，赛车经常要通过圆木桩、下雨天的泥泞地、常见的炮弹坑等路况。
赛道对巴哈越野车的障碍作用比较大，通常，在通过这些障碍时，整车的纵向受力也大，图4 紧急制动工况等效应力图图5 急转向工况等效应力图图6越过不平路面工况等效应力图3 立柱优化利用ANSYS Shape Optimization对转向立柱进行轻量化，对上面所分析的等效应力图进行整合，对立柱可以扣除的部分进行优化[5]。
3.1 形状优化的步骤首先，设定转向立柱材料为7075，然后进行网格划分。
其次，把叉臂安装位置设定为固定约束，将3种不同工况下的力进行合并。
最后，将优化目标为减重40%，运行ANSYS软件拓扑优化后转向立柱的结构如图7所示。
从图7可以看出，褐色位置中材料均有应力冗余，该部分是可以去除的。
分析图7与3种工况下的应力分布图发现，除各零件安装位置外，其他位置均可进行部分减重。
图7拓扑优化后转向立柱结构3.2 转向立柱轻量化结构设计根据前面的分析结果，最终优化后的转向立柱结构如图8所示。
该设计在各安装位置的连接臂上进行了适量圆形孔结构和矩形结构的减重，转向拉杆连接臂进行了大量镂空。
为了保证优化设计完成后的转向立柱能够满足比赛的强度要求，重新建立新立柱的有限元模型，并再次进行载荷分析计算，应力图如图9～图11所示。
分析结果显示，优化后的转向立柱能够满足比赛要求，强度都会满足材料屈服强度455MPa。
中国巴哈大赛赛车总体设计中期报告
（1）确定整车尺寸为轴距为1500mm、轮距定为1300mm、赛车总重量为180kg、簧上质量预估110kg及簧下质量预估70kg、赛车转弯半径2100mm、离地高度350mm、前后重量配比为45:55（尽量保证满载情况下前后重量配比接近50:50，四个轮胎平均分配总重量），这是关于底盘的重要参数
（2）制动系统的初步设计已完成包括盘式制动器总成、制动主缸总成、制动管路、制动踏板总成、制动灯总成。
（3）传动系统现在正处于开始阶段，正在紧张的制作和商量中。
（4）车架的catia三维图已经设计出来但目前还并没有进行软件分析。
（5）后悬架、前悬架、中心立柱的catia三维图设计已初步完成。
（6）发动机这边是发动机的固定，为使它的震动降到最低，所以利用减震套的方法是在低成本情况下不错的方案（外接油箱）。
（3）车辆制作完成后进行试车调整。
（4）撰写后期报告。
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。
（7）转向将用最原始的齿轮齿条设计，采用断开梯形设计，转向柱用单万向节结构。
毕业设计中期报告
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）赛车的结构设计大多数catia三维图已出，但未进行软件分析。
（2）赛车传动系未完成，为加快赛车制作速度，现在先制作车架等结构，并加快完成传动系的设计。
（3）由于制作车辆材料较多，现在购买材料也是一大难题，要做到买好材料，买便宜材料，买对材料也是问题。
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。
巴哈赛车车架的优化
巴哈赛车车架的优化摘要：越野车的设计是严格的，生产什么样的车架结构也是关键。
我们使用汽车理论角度决定了斜撑框架更在越野和减重的情况下，通过应力分析软件对整个框架上下左右前后的应力分析，所以确保我们选择创建一个适用所有地形的巴哈越野赛车，并确定了越野式车架选择的可行性。
对于巴哈赛车的设计来说，结构形式、材料的选择、车辆参数的选取原则以及后期处理的设计要求极高，对于比赛来说也是至关重要的，所以车架在各种条件的冲击下，对赛车车架的结构强度、刚度和抗疲劳性等都影响着车架的安全性和可靠性。
因此对巴哈车架进行了优化和改进，以改善车架的结构和综合性能，从而实现汽车的轻量化和成本控制。
关键词：越野车；减重；可行性前言本文围绕巴哈赛车的车架对车架进行优化，巴哈赛车车架采用高强度合金钢材料，对车架进行优化和改进，改善车架的结构和综合性能，从而实现汽车的轻量化和成本控制。
本文通过确定车架的尺寸参数，并进行结构强度、刚度和应变载荷的分析校核，确定其可靠性和安全性，节约材料消耗，减轻车架的重量，满足设计要求，采用三维建模，绘制图形。
然后通过有限元分析对车架的各种工况进行应力应变分析，包括碰撞分析等，最后对不合理的地方进行改进，最终符合巴哈赛车车架的设计要求。
1.巴哈赛车1.1 大学生巴哈赛车的研究意义巴哈赛车比赛是为来自全国各地的大学生举办的比赛。
这为每个队提供了一个国家级大学巴哈队的比赛机会，通过比赛来展示每个队的设计水平和创造力。
比赛对巴哈汽车的整体设计没有什么限制，但巴哈的商业价值高，其独特的魅力吸引着数百万观众。
许多领域的新技术、新技术的实践最初都是在这类赛车上进行的，其中空气动力学、电气和电气工程应用最成功、最频繁。
1.1.1巴哈赛车国内外研究现状国内巴哈赛车现状中国虽然是汽车生产、制造、销售大国，但在巴哈竞争中起步较晚。
2015年8月，在中国汽车协会及各知名汽车零部件品牌的大力支持下，首届中国大学生以巴哈命名的越野车大赛在湖北襄阳举行。
巴哈赛车钢管式车架吊耳设计与分析
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·84·2021年第02期文章编号：2095－6835（2021）02－0084－02巴哈赛车钢管式车架吊耳设计与分析艾天乐，苏炜（武汉理工大学国际教育学院，湖北武汉430000）摘要：巴哈赛车在设计过程中需要根据大赛的设计要求添加相应的边板，一般采用铝板或碳纤维板。
由于巴哈赛车是一体式钢管式车架，因此钢管式车架与铝板是通过吊耳与螺栓连接在一起的。
在设计的过程中，由于巴哈赛车的空间限制以及车架的结构设计限制，导致有一些地方的吊耳很难做到完美定位从而进行焊接固定。
因此此次设计的新型吊耳在原有的基础上进行了一些改变，从而使得整体的吊耳变得更轻，以满足轻量化的需求。
同时吊耳变得与钢管更加契合，使得定位变得简单且精确，为边板的安装提供了便利。
通过CATIA进行模型的建立并通过ANSYS-WORKBENCH进行受力分析，从而得出此次吊耳的设计与优化是合理且有效的。
关键词：巴哈赛车；钢管式车架；吊耳；CAITA中图分类号：U463.33文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2021.02.029巴哈赛车是一种全地形的越野式赛车，其车架采用一体式钢管构造。
为了保证在行驶的过程中对车手的保护，需要对车架结构之间的空缺处运用边板进行维护。
常常使用的材料为碳纤维板，碳纤维板与一体式钢管式车架的连接是需要运用螺栓与吊耳的配合进行机械固定的。
而在固定的过程中为了能够牢固、精确地将吊耳固定在车架上，需要耗费大量的时间进行定位以及修补，在这个过程中对整车车架会产生伤害。
为了优化此过程，通过对原有的吊耳进行优化，新型的吊耳不仅质量变小，同时与钢管可以紧密接触而无需肉眼定位。
1建立吊耳模型通过CATIA软件可以建立出吊耳的初步模型。
根据《2018中国汽车工程学会巴哈大赛竞赛规则》，在CAITA 软件中建立所需要的车架模型，主构的钢管外径为31.75mm，次构的钢管外径为12.7mm，因此此次设计的吊耳的弯曲半径也会根据主构与次构之间的不同而进行改进。
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。
巴哈赛车的车架设计与分析
面产生的激励[2]。巴哈赛车在各种复杂路况下进行比 会影响到各部件的耐用性及可靠性;3 ) 要进行模态分
赛 ，比起一般公路汽车，巴哈赛车车架承受更复杂的路 析 ，在保证车架整体有足够结构刚度的同时避免发生
面激励力，因而要求车架必须满足在各种复杂工况下 共振现象[3];4)结构上要设计得相对紧凑和合理，在满
对车架结构进行静力学分析的目的是在承受最大 外 部 载 荷 作 用 时 ，车 架 结 构 所 能 承 受 的 应 力 以 及 变 形 程度要在理想的变化范围之内。 3 . 1 赛车工况分析
赛车在行驶过程中，车 架 受 到 来 自 3 个方向的作
3
1.主 环 ！25.4 x 3 主 环 斜 撑 ！25.4 x 3 ;3.悬 架 安 装 杆 ！25.4 x 3 ； 侧 边 防 撞 杆 ！25.4 x 3;5,6,10,l l . 支 撑 杆 件 ！25.4 X 2.4; 7,8,9.辅 助 杆 ！25.4x 2.4。
车 架 进 行 了 模 态 分 析 ，结 果 表 明 ，该 赛 车 车 架 结 构 设 计 合 理 ，符 合 赛 车 运 行 要 求 ，为 巴 哈 大 赛 参 赛 赛 车 实 体 车 架 制 作 提 供 了
良好的参考依据。
关 键 词 ：巴 哈 赛 车 ;车 架 ;优 化 分 析 ;ANSYS
Design and Analysis of the Frame of Baja Racing Car<
图 1 巴哈赛车车架整体结构模型图
使赛车车架结构更加合理，为实车制作提供了理论依 制 作 管 件 。经 一 系 列 建 模 、修 改 及 组 装 后 ，最终得
据。
到 车 架 整 体 装 配 模 型 ，如 图 1 所示 。车 架 长 x 宽 x 高:
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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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
2.0 1.0
BAJA赛车后轮随动转向技术研发的探索
BAJA赛车后轮随动转向技术研发的探索摘要：随着线控技术的不断发展成熟，四轮转向技术因其具备改善车辆行驶操稳性和驾驶灵活性的优势也得到快速普及。
中国汽车工程学会巴哈大赛的举办给了大学生很好的平台来进行巴哈赛场的交流和相互学习。
本项目针对中国汽车工程学会巴哈大赛，对巴哈赛车转向系统进行设计与计算，通过改变后悬架和实现后轮转向，使赛车具备较好稳定性的同时，提高赛车的操控性和驾驶灵活性。
关键词：线控技术，四轮转向技术，驾驶灵活性，操控性1.背景随着汽车工业的发展和不断进步，人们对汽车操控性能的要求越来越高。
中国汽车工程学会巴哈大赛作为一项越野车设计与制造的比赛，全国有很多院校同台竞技，国内十分重视对于汽车人才的培养。
相信在今后的巴哈赛车的设计研究中，除去四轮驱动的改进以外，四轮转向也将会是一个十分重要的研究课题。
1.研究问题针对中国汽车工程学会巴哈大赛，项目研发小组需要对转向系统重新进行设计与优化。
根据中国汽车工程学会巴哈大赛规则：转向需要进行限位，此次研究问题拟在赛车上加装后轮随动转向系统，后轮随动转向的目的是为了减小转弯半径。
在赛场上，巴哈赛车经常因为弯道过小而偏离赛道发生碰撞，而随着后轮转向系统的加入，在中慢速的情况下赛车的过弯半径将有效减小，提高了赛车的过弯性能。
1.研究方案后轮随动转向系统分为被动后轮随动转向和主动后轮随动转向。
其中被动后轮随动转向的经典案例是雪铁龙的PSS后轮随动转向技术，其原理后轴总成和车身之间加入弹性垫块，使得后轴有了随动转向的能力。
而主动后轮随动转向技术应用比被动后轮随动转向技术广，反应迅速，但是成本高。
在Baja车上拟使用主动后轮随动转向技术，在方向盘上加装转向角度传感器，用于检测方向盘的转动量，并在赛车后方加装一套电动推杆传动机构。
考虑到赛车最高时速为55Km/h,属于中低速，则后轮转动方向和前轮方向相反，以便于减少转弯半径和精准过弯。
巴哈赛车属于小型车辆，后轮随动转向技术是以提升操控稳定性为主导。
大学生巴哈赛车的优化设计
19汽车维护与修理 2020·05B 中国汽车工程学会于2015年举办第一届巴哈大赛（Baja SAE China ），这是一项汽车设计和制作竞赛。
该项赛事起源于美国，前身是大学生方程式汽车大赛。
各参赛队伍按照赛事规则和赛车制造的标准，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。
竞赛包括多种静态与动态项目测试。
静态项目包括赛车设计、技术检查、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、操控测试、耐力测试等。
1 设计目标依据前2年的比赛经验，赛车的重量会直接影响到比赛时的速度，因此轻量化是赛车设计的重点方向。
通过系统的协调分析，在保证强度要求的前提下，应让赛车更轻更快。
结合巴哈越野赛道的特点和去年设计减速箱经验，设计合理的传动比，制作传动效率更高、质量更轻的减速箱，可以提高赛车的动力性能。
通过设计优化分析，对赛车进行不断试验，根据试验总结分析得到可靠而又稳定的结构和方案。
总的来说，赛车设计的最终目标是轻量化、提升动力、提高可靠性。
2 设计过程2.1 人机工程人机工程设计核心是使车手和赛车达到“人车合一”。
通过UG 建模分析，以实际车手的各部位参数确定人体模型，保证车手驾驶的舒适性与安全性。
考虑到车手在耐力赛时的疲劳程度已经接近人体极限，所以在设计过程中赛车座椅采用碳纤维制作。
为了能够贴合不同体型的车手，根据不同的车手的各部位参数及驾驶姿势来进行座椅的位置固定。
同时确定最佳的制动踏板及加速踏板的位置。
随后进行各车手的实际试驾，确定一个最佳的转向盘位置，以保证驾驶人员的安全性、舒适性。
2.2 车架赛车车架采用桁架装置和20Cr 管材料。
利用平台汽车坐标系定位，自制空间框架、夹具。
根据钢管的位置准确定位装夹，减小误差值，空间点测量更精准快捷。
利用氩弧焊焊接，通过焊接受力传递的路径进行焊接，采用室温静置冷却，敲击焊点消除应力，减小焊接变形量。
赛车车头抬高15°，很好地解决了去年赛车出现的通过性难题。
AWD型巴哈赛车车架结构设计方法
126学研探索图1 后支撑结构车架的指定点、主要横杆和支撑结构图2 赛车空间坐标系及车架系统三区域划分图3 前舱底部布置形式摘要：将巴哈赛车的车架结构设计系统化。
基于赛事规则将车架结构按区域划分后结合重要结构细化设计；给出车架重要结构的设计方法和常见形式；提供部分车架重要结构的常用设计尺寸和尺寸范围；将基于CATIA 软件建立巴哈赛车车架的实体模型在Workbench 中进行仿真分析以验证结构的安全性。
系统的提出了一套全轮驱动（AWD ）型巴哈赛车车架结构的设计方法。
该方法可以用于指导巴哈赛车车架设计以缩短设计周期，并能简化部分车架结构的加工。
关键词：巴哈赛车 车架 区域 主要横杆 支撑结构 安全系数中图分类号：TH692.9 文献标识码：J 文章编号：1003-0069（2020）07-0126-04Abstract：To systematize the frame design of Baja racing car.Based on the rules of the race, the frame structure is divided into different regions and then the importantstructure is designed in detail.The design method and common form of important structure of frame are given.Provide commonly used design dimensions and size ranges of some important frame structures;Based on CATIA software, the physical model of Baha racing frame was built and simulated in Workbench to verify the safety of the structure.A set of all - wheel - drive (AWD) baja racing car frame structure design method is presented.This method can be used to guide the frame design of Baja racing car to shorten the design cycle and simplify the processing of some frame structures.Keywords：Baja racing The frame Area The main bar Support structure Safety factor武汉理工大学汽车工程学院 朱子凡 田哲文引言职业院校汽车及相关专业在校生组队参加的越野汽车设计、制造和检测的比赛，要求参赛车队在赛事规则约束下，于规定时间内，设计制造一辆单座、发动机中置的小型越野车。
中国巴哈大赛赛车总体设计
中国巴哈大赛赛车总体设计摘要：本次毕业设计大概为时三个月，任务时进行巴哈大赛赛车的总体设计的内容。
此次毕业设计大概可以分为三个大步骤。
开始阶段，我们从2017年新出台的巴哈大赛规则中初步制定了赛车整车的总体设计方案，并详细的通过讨论与计算研究，最后敲定了巴哈赛车的主要参数。
通过后期的计算与讨论进一步修改。
中期阶段，我们运用caita 三维制图软件结合参数进行3D图的绘制，并完成对赛车总体的布局与设计。
最后阶段，我们一起通过老师的指导参与到了制车的过程，从而制作成赛车。
关键词：baja；总体设计；主要参数；赛车制作Overall design of Baja SAE China racing carAbstract：This graduation design is about three months, the overall design of the Baja competition racing when the task content. The graduation design can be divided into three main stages. The early stage, we determine the vehicle overall design scheme according to the society of automotive engineering China 2017 Baja contest rules, and discuss and research, to determine the main parameters of Baja further modified by car. The calculation and discussion later. The middle stage, we use the Caita rendering 3D graphics software with 3D parameters, and complete the design and layout of the car's overall. The final stage, we together with teacher's guidance to participate in the process of making cars, which made the car.Keywords：baja; overall design; main parameter; Racing production目录摘要............................................................................................................................................错误!未定义书签。
巴哈赛车设计与制造项目流程
巴哈赛车设计与制造项目流程下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by the editor. I hope that after you download them, they can help yousolve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts,other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!设计与制造赛车是一项复杂而又精密的工程。
中国巴哈大赛赛车动力匹配设计
中国巴哈大赛动力匹配设计摘要：此次毕业设计是要对赛车进行动力匹配设计及优化，并指出了研究的目的和意义。
首先在详细了解2017年中国汽车工程学会巴哈大赛规则后，确定了赛车发动机的选型原则。
其次通过讨论，确定了巴哈赛车发动机的主要参数，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，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 is to design and optimize the dynamic matching of the car, and pointed out the purpose and significance of the study. First in a detailed understanding of the 2017 China Automotive Engineering Society Baja rules, to determine the principle of selection of the car engine. Secondly, through the discussion, the main parameters of the Baja Racing engine are determined, and the later calculation is completed. The 3D drawing of the graph is carried out by using caita three-dimensional drawing software. Finally, under the guidance of the teacher, the collaboration team members to produce a Baha car.Keywords：Baja; Chassis design and optimization; Selection；Main parameter; Racing production目录摘要............................................................................................................................................错误！未定义书签。
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巴哈与SAE区别
主要项目： 爬坡、坡上转 向 、涉水、牵引 重物和长达4小时的耐力赛
•赛事统一使用的发动机是来自Briggs & Stratton的19N1发动机。
•类型：风冷式四冲程汽油机，OH•额定扭矩(N.m @3060rpm)：20.5 •排量(cc)：306 •缸体：单缸，铸铁缸套 •缸径(mm)：82
高强度PC材料四片式分体车壳
Baja赛车的油箱和水箱等液体储存配件也是经过改 装的，普通的油箱在砂石路面飞溅的石子打击下， 很难避免漏油，双层铁皮加上纤维外膜的油箱外还 要包一层反光膜或者是其他防晒材料，因为沙漠中 的气温很高，油箱受热之后存在安全隐患
•行程(mm)：58
•1:1曲轴输出，不带变速箱。
动力性设计
最大车速： 小于40km/h 最大爬坡度：30% 车重： 100kg
通过性
要可以过30cm的圆木为基础 离去角大于90度 跳动行程大约20mm 赛车最大限制必须能够承载一个 190cm,113kg的车手
结构材料设计与选用
Baja赛车制造基调为： 四轮双叉臂独立悬架，钢管焊接车身