基于钢管式结构的巴哈赛车车架设计
基于钢管式结构的巴哈赛车车架设计作者：付豪邓小禾徐颖航雷鸿谦来源：《设计》2020年第11期摘要：设计一款有足够的刚度和强度，同时满足结构简洁，性能可靠要求的巴哈赛车车架。
文章以武汉理工大学巴哈赛车队U26赛车车架为例，运用三维建模软件CATIA进行车架建模，通过ANSYS软件对车架进行校核。
得到性能优良的一款巴哈赛车车架。
该设计方法可以为其他相关赛车车架的设计提供参考。
关键词：巴哈赛车钢管式车架三维建模仿真分析轻量化中国分类号：TH692.9文献标识码：J文章编号：1003-0069（2020）06-0026-03Abstract： In order to design a sufficient stiffness and strength， while meeting therequirements of simple structure， reliable performance of baja racing frameTakingthe U26 racing frame of baja racing team of Wuhan University of Technology as anexample， the three-dimensional modeling software CATIA was used to model theframe， and then the ANSYS software was used to check and optimize the designTo get the requirements of a baja racing frame.lt provides reference for the design ofother relevant racing framesKeywords： Baja racing Steeltube frame 3d modeling The optimization designsimulated analysis 引言中国汽车工程学会巴哈大赛是由中国汽车工程学会举办，由高等院校职业院校汽车或相关专业在校学生组队后参加的越野汽车设计制造和检测的比赛。
以培养高素质技能人才为核心的竞赛平台，可以使参赛学生进一步掌握汽车的结构设计。
车架是巴哈赛车承载赛车各部件的基础，是巴哈赛车重要的安装基体，在比赛过程中，它将承受来自复杂路面的激励和车身零件的各种动、静载荷。
车辆在行驶的过程中车架在各种载荷作用下会发生弯曲、扭转等变形[1]，车架的强度和刚度将直接影响到赛车的安全性、操纵性、耐久性和经济性。
由此给出一种巴哈赛车车架的设计思路，为相关车队提供参考。
一、巴哈赛车车架设计——以武汉理工大学巴哈赛车队U26赛车车架为例（一）设计目标在满足规则要求的情况下，车架需要满足巴哈赛车各部件的安装要求，同时结构简洁可靠，达成轻量化目标。
1.轻量化：优化结构减少不必要的杆件，并选用合适的钢管材料以及钢管型号，既能使性能满足规则要求，也可使钢管壁厚可以相应降低，从而实现减重的目标。
2.简化防滚架结构，一杆多用，合理布局、减小部分尺寸，使结构更加紧凑，有效提高空间利用率。
3.减少整车的长度、宽度，以减少轮距和轴距。
（二）設计流程1.熟读赛季新版巴哈大赛竞赛规则：充分了解其对参赛车架每部分构造的具体参数与结构要求;2.以规则为依据，匹配赛车其他总成的安装及车手的人机工程进行设计：采集车手身高、体重、肩高、臀宽等数据并匹配前轮轮距、前悬架硬点等参数，确定驾驶舱底面前、后端宽度。
在为车手提供全面保护的前提下保证车手的舒适性，并与转向、制动系统和座椅进行人机工程匹配，确定驾驶舱最终长度。
匹配动力传动系统装配、悬架系统连接硬点及整车轴距、轮距等参数，确定防滚架最终参数。
3.通过三维建模软件CATIA中创成式外形设计模块建立车架模型[2]：车架在建模设计过程中严格按照空间xoy、xoz、yoz三个平面的分布。
尽量采用点建立空间结构，然后再在零件设计或创成式外形设计三维空间中进行连线以及其他倒圆角等处理，更便于修改（catia在空间线的大批量修改中容易报错）。
4利用ANSYS软件进行校核：向ANSYS中导入车架实体模型，设置所选钢管材料属性参数，划分网格约束悬架硬点施加载荷，进行结构校核。
图1为巴哈赛车车架设计流程：（三）材料选型1根据巴哈大赛赛事规则，用于主要防滚架构件的材料必须是[3]：防滚架主要结构件使用材料是：无缝管或者焊管。
材料不低于20#碳素钢，规格不低于25x1mm或者2.弯曲刚度和强度按国家标准超过或者等于20#碳素圆形钢的钢型材。
不管使用的型钢材料或者断面的尺寸如何，型钢壁厚不得少于1.60mm，碳含量不少于0.18%。
对于不同材料的圆形钢管的抗弯扭能力，我们进行了结构等同性对比，结果如表1所示。
主要公式计算如下：截面惯性矩：式中：D：外径 d：内径抗弯强度：式中：Sy：屈服强度C：从中性轴至外缘的距离抗弯刚度：式中：E：弹性模量|：有关结构横截面的截面惯性矩经过对比，我们最终选择4130无缝钢管作为赛车车架材料，其型号分别为：主要构件：31.75 x1.6mm，次要构件①：25.4 x1.6mm，次要构件②：25.4 x1.2mm（四）车架设计车架的功用是支撑、连接汽车的各总成，使各总成保持相对正确的位置，同时需要有足够的强度和刚度承载汽车内外的各种载荷。
U26号巴哈赛车车架设计减少了不必要的杆件支撑和使用优质4130无缝钢管，车架净重22kg，充分实现轻量化。
图2为巴哈大赛竞赛规则防滚架结构图，图3为2019年巴哈大赛竞赛规则示意图。
首要依据2019巴哈大赛赛事规则，再满足巴哈赛车各部件的安装要求，同时结构简洁可靠。
采集参赛车手数据并进行统计分析，得到参赛车手平均数据，如表2：1.RRH（后部防滚环）RRH决定着防滚架的最大高度和最大宽度尺寸。
设计RRH倾斜角度为5度，RRH倾斜增大了驾驶舱的体积，但同时减小了发动机舱的体积。
车手在比赛过程中身体前倾眼睛注视车轮前方路面，故基本不会靠着座椅背部（座椅背部与RRH平行），故在动力传动总成安装和驾驶舱做取舍，发动机舱优先，RRH应在不影响动力传动总成的安装的情况下选择较大的角度。
相比于六边形RRH（S点最宽）结构，八边形结构不仅可以使最宽点为686mm处，同时可减少RHO两根横杆的之间的距离（六边形左（右）侧两条线之间的角度不大于30度）。
RRH设计高度倾斜沿5度平面1165mm，1165xcos5°≈1160mm，RHO水平且通过B点，故RHO高度为1160mm，当1041mm标准模板放在座椅上是，座椅位于防滚环底部平面大于76mm，取80mm（后文中76mm均取80mm），80mm+1041mm=1021mm，1160mm>1021mm;当178cm车手佩戴头盔坐在座椅上时，距座椅底部920mm，故头盔高度离防滚架底部中轴线约920+80-16=984mm（主构直径31.75mm，后文中均取主构半径16mm），头盔距防滚架顶部1160+15.875-984≈192mm，192mm-156mm=36mm，留有36mm余量以备更高的车手驾驶，同时留有一定得加工余量。
在座椅底部平面686mm最低宽度不低于736mm，取最宽处为大于736mm的保留加工余量的距离780mm;686mm+80mm=766mm，790mm-766mm=24mm，留有一定的加工余量。
S点为SIM的起始点，SIM形成驾驶舱，SIM应在座椅上方203mm-356mm，取下限，故SIM最小高度为203mm-16mm+80mm=267mm，302mm在弯管后取中点高为300mm，300mm 大于267mm（SIM设计高度为290mm，提高是为了更靠近座椅安装横杆，以获得更好的结构）。
底部宽度为560mm。
2.LFS（下端车架边缘）LFS决定驾驶舱长度。
设计驾驶舱长度为750mm（匹配车手以及轴距），作为赛车，只需要做关于车手的人机工程。
由于油门踏板采用接地式，故驾驶舱实际长度达到780mm;由于在驾驶时油门踏板处于常踏状态，制动踏板处于常松状态，故设计制动踏板安装位置靠前于油门踏板，以保证驾驶时两脚的状态相同，前舱：前舱高度即位SIM高度，SIM最低高度为267mm，SIM设计高度为290mm。
制动踏板长度为180mm，转向器直径39mm，高度为45mm，故转向器最高高度为45mm+19.5mm=64.5mm，故制动踏板位于最下端时，制动踏板与转向器之间的最小距离为290mm-180mm-64.5mm=45mm.可以保证制动踏板在行程最大时与转向器不发生干涉。
宽度为320mm，配合悬架摆臂与轮距。
长度350mm，配合悬架前摆臂最大宽度并留有一定的加工余量。
制动踏板安装位置与油门踏板安装位置距离为11Omm。
3.SIM（侧防撞构件）SIM高度为290mm，与RRH连接高度为300mm在yoz平面向前550mm宽度为640mm，此处为车手膝盖位置，在车手舒服的位置并留有一定的余量，故取640mm。
4.FBM UP与RHO（防滚环前部和顶部构件）：为了使防滚架在向前翻滚时有着更好的过渡，将FBM UP连接至防滚架最前端。
高度取1160mm。
为了满足标准模板放置在座椅上其轴线距离不小于305mm，座椅距yoz平面178mm，178mm+305mm=483mm，留有较大加工的余量以及较小的座椅安装位置偏差，取540mm。
5.座椅安装（1） USM（座椅下方构件）：驾驶员臀部与防滚架最外侧的距离至少为76mm，故轴线之间的距离为76mm-16mm-12.7mm（次构半径25.4mm） =47.3mm。
依据座椅安放位置，USM距yox平面178mm。
（2）座椅背部支撑：将座椅放在USM上方，选择合适的固定点得到高度390mm。
6安全带和反潜带安装（1）安全带：安全带安装不低于驾驶员肩部以下102mm且不高于驾驶员肩部，故以身高最高的驾驶员以标准设计安装位置且安装位置不得超过身高最矮的驾驶员的肩部。
同时该杆件需要安装油箱支架，故尽量调整使其与发动机舱图示该杆件等高，以方便油箱安装。
（2）反潜带：反潜带安装必须在腰带安装节点256mm之前，腰带安装节点130mm，130mm+256mm=286mm，留有一定余量，取395mm。
7.LDB（侧向斜撑）：LDB需要与顶部和底部的最大距离为127mm，留有一定得加工余量后，选择下部为1OOmm，上部与圆角切点重合。
8.发动机舱：发动机舱主要匹配动力传动的数据，同时配合悬架数据。
发动机舱设计必须满足可以将发动机從其上方取出。
发动机舱长度为动力传动安装不发生干涉的最小长度。
巴哈大赛车架组初期设想报告
巴哈大赛车架组初期设想报告
车架承受力:1、负载弯曲
2、非水平扭动
3、横向弯曲
4、水平菱形扭动
车架要求：1、满足汽车总布置的要求
2、足够的强度和适当的刚度
3、车架质量尽量小，即轻量化
4、与地面保持适当的距离，尽量降低车的重心
车架选择：桁架式车架或者脊梁式车架
选择原因：（一）脊梁式车架：该类型车架质量小；强度、刚度较大；重心低，行驶稳定性好；但是车架制造精度要求高、保养维修困难。
（二）桁架式车架：由于该类型车架由钢管组合焊接而成，所以具有车架质量小、强度及刚度大；加工工艺简单、成本低廉；行驶性能良好。
图片展示：脊梁式车架
桁架式车架
总结:相比较脊梁式和桁架式两种车架，桁架式车架在具备脊梁式的优点之外，由于其由钢管组合焊接而成，所以质量更小，更加符合轻量化这个要求，同时成本更加低廉。
除此之外，其制造过程中不需要特殊加工技术和加工设备，所以加工工艺更加简单，所以选择桁架式车架。
基于比赛工况的巴哈赛车车架设计与优化
10.16638/ki.1671-7988.2018.16.052基于比赛工况的巴哈赛车车架设计与优化孔超1，王正伟2，杨国玮1，陈淼1（1.天津职业技术师范大学汽车与交通学院，天津300222；2.寿光职教中心，山东寿光262700）摘要：基于巴哈比赛规则利用Catia软件设计了用于巴哈大赛的赛车车架，将模型导入ANSYS Workbench进行分析，结合比赛工况进行力学分析发现，在满载弯曲、V字沟、乱石路况及牵引工况下，强度满足设计要求；但刚度分析中发现刚度较低；进行自由模态和约束模态分析发现，自由模态第四阶频率与发动机振动频率接近，容易发生共振。
通过增加三角形稳定结构优化后侧向防撞构件和防滚环的方式提高车架扭转刚度和固有频率，再次分析满足设计要求。
关键词：赛车车架；比赛工况；强度；刚度；模态中图分类号：U463.8 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)16-146-04Design and Optimization of Baja Racing Car Frame based on Race ConditionsKong Chao1, Wang Zhengwei2, Yang Guowei1, Chen Miao1（1.Tianjin University of Technology and Education, Tianjin 300222; 2.Shouguang V ocational Education Center,Shandong Shouguang 262700）Abstract: Based on the rules of the Baja SAEChina, the car frame used in Baja competition was designed by using Catia. The model was introduced into the ANSYS Workbench, and the mechanical analysis was carried out to find out the strength under the full load bending, the V groove, the stoulding road condition and the traction condition. The free modal analysis and constrained modal analysis show that the fourth order frequency of the free mode is close to the engine vibration frequency and is easy to generate resonance. The torsion stiffness and natural frequency of the frame are improved by increasing the lateral anti collision member and anti roll ring after optimizing the triangle stability structure, and the design requirements are met again.Keywords: racing car frame; race conditions; strength; stiffness; modalityCLC NO.: U463.8 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)16-146-04前言中国汽车工程学会巴哈大赛（以下简称巴哈大赛）是由中国汽车工程学会于2015年创办的主要面向职业院校和本科院校开展的小型越野汽车设计和制作赛事。
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。
巴哈越野车车架结构优化设计及仿真分析
巴哈大赛（Baja SAE China，BSC）是由中国汽 车工程学会主办、于 2015 年创办的主要面向职业院 校和本科院校开展的小型越野汽车设计和制作赛 事［1］。在保证赛车车架足够强度和合适刚度的同 时，又要防止车架的质量过大。要求车架结构简 单、质心低，须对车架进行整体的优化来提高赛车 行驶的稳定性和机动性［2］。巴哈比赛过程中较容易 发生各种危险的碰撞，车架在赛车发生危险时要防 止赛车手受到伤害，并且要保证其车架结构的完 整，使得车架不发生大的变形［3］。车架设计在整车 设计中至关重要，车架性能的优劣极大地影响整车 表现［4］。
抗弯刚度 EI 表示构件抵抗弯曲变形的能力。 由于车架可以自由移动，由前后悬架支撑，故把车
架理想化为简支梁。简支梁的抗弯刚度为［13］
EI = Fxy ( L2 - x2 - y2) /( 6LW ) （1）
将加载力 F 理想化作用于梁的中点，即 x=y=
L/2 代入式（1）得
EI = FL3 ( 48W )
1 赛车车架结构设计以及建模
由 于 赛 车 的 复 杂 工 况 ，进 行 车 架 设 计 时 应 充 分考虑 4 个基本要求：① 要满足比赛要求；② 要有 足够的强度；③ 要有足够的刚度；④ 结构上要设 计得相对紧凑和合理。由于各个截面尺寸受到的 力 的 大 小 和 方 向 不 同 ，因 此 ，各 个 截 面 的 尺 寸 不 同 ，初 步 结 构 设 计 如 表 1 所 示 。 其 中 ， ϕ31.75 mm×1.8 mm 表示钢管直径为 31.75 mm， 钢管壁厚为 1.8 mm。
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。
巴哈赛车车架仿真分析与优化设计
的 构 件 上 ，杆 件 与 座 椅 接 触 部 分 支 撑 车 手 和 座 椅 的 总 质 量 ； (3 )发动机总成与支撑板通过螺栓连接，支撑板与车架通过焊 接 的 方 式 达 到 刚 性 连 接 ，可 将 发 动 机 总 成 简 化 为 一 个 质 量 点 ， 通过质量点对车架施加预定载荷。其他部件均采用均布载荷 的 方 式 进 行 载 荷 施 加 ，在 施 加 载 荷 之 前 ，需 要 乘 以 选 择 的 动 载 荷 系 数 3.4。
引言 “中国汽车工程学会巴哈大赛”是 2 0 1 5 年由中国汽车工 程 学 会 创 办 ，面 向 高 等 院 校 开 展 的 越 野 汽 车 设 计 和 制 造 的 赛
参事赛。参队赛员车对队B需aj要a赛依车据的赛整事车的布规置则、要车求架以构及件工、动程力实系践统能、力底，盘由
等进行设计。赛车必须在加速、制 动 、操作和安全等方面具备 优 异 的 性 能 ，同 时 要 保 证 足 够 的 耐 久 性 ，以便较 好 的 完 成 多 个 项目的激烈竞技。
车架是赛车其他零部件安装的基体，它是承载赛车各部 件 的 基 础 。在 比 赛 时 ，还 将 承 受 来 自 路 面 和 车 体 内 部 各 种 动 载 荷以及各部件静载荷的作用，车架的好坏直接影响了赛车的 安 全 性 、操 纵 性 、耐 久 性 以 及 经 济 性 。
采 用 先 进 的 计 算 机 辅 助 软 件 ，利 用 有 限 元 分 析 法 对 车 架 构件进行分析和研究，对车架构件的强度、刚 度 、变形量、总应 力 、应力分布等情况进行分析计算，再根据分析结果对车架进 行 改进 ，确保赛车车架质量和整车性能达到协调一致，同时保
计 ，对 提 高 赛 车 动 力 性 和 经 济 性 有 重 要 意 义 。
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:
基于轻量化的全地形巴哈赛车车架设计与优化
基于轻量化的全地形巴哈赛车车架设计与优化陶超;马其华;黄天柱;黎劲宏【摘要】依据全地形路况对巴哈赛车的要求,提出了巴哈赛车车架的设计要求与分析准则,建立了满足规则要求的车架CAD模型.为预测车架的可靠性,在HyperMesh中建立有限元模型,通过OptiStruct求解器求解计算,得到了车架自由模态结果及各工况下的应力和应变分布.为提高车架的力学性能并减轻重量,考虑多种工况对车架的破坏作用,运用DOE(Design Of Experiment)技术以轻量化为优化目标对车架尺寸进行了优化改进,优化后的车架实际应用情况表明该车架设计合理.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2017(039)011【总页数】5页(P109-112,123)【关键词】全地形赛车车架;有限元分析;轻量化尺寸优化【作者】陶超;马其华;黄天柱;黎劲宏【作者单位】上海工程技术大学汽车工程学院,上海 2016202;上海工程技术大学汽车工程学院,上海 2016202;西安建筑科技大学机电工程学院,西安 710055;东华大学机械工程学院,上海 201620【正文语种】中文【中图分类】U469.6+960 引言全地形赛车要求各参赛队按照赛事规则和赛车制造标准，在规定时间，使用同一型号发动机，设计制造一辆单座、发动机中置、后驱，完成各种严厉路况要求考验的小型越野车。
由于在全地形路面上赛车受到的振动、冲击等影响更大，而这些影响将直接反应到车架上，所以车架的模态及刚强度要求需要经过严格分析，以满足要求。
利用有限元分析法对全地形赛车车架进行评价分析，对于保证设计可靠性和一致性具有重要作用。
汪俊[1]等对某方程式赛车车架做了满载弯曲、满载加速、满载转弯和扭转工况下的强度和刚度分析，并通过分析结果对车架钢管尺寸进行了优化，减轻了车架重量；周明华[2]等对某农用车车架进行自由模态分析，得到车架的前6阶弹性模态振型及频率特性，从而验证了该车架结构设计的合理性；陈旭[3]等计算了某全地形车架的自由模态，并对比实验模态频率，验证了有限元模型及其分析结果的正确性。
中国巴哈大赛赛车总体设计开题报告
中国巴哈⼤赛赛车总体设计开题报告开题报告⼀辆巴哈赛车的基本构成包括：车架，悬架，轮毂⽴柱，刹车系统，转向系统，座椅、安全带等安全装备，发动机（统⼀提供），传动系统赛车底盘设计完全是围绕⼤赛组委会体出的参赛标准，并受赛车车⾝车架结构、悬架系统、以及制动系统等相关结构制约下⽽设计。
除此以外加⼯能⼒、⽣产成本也是必须要考虑的必要因素。
本⽂主要研究以下⼏⽅⾯的问题：（⼀）赛车的车⾝车架结构设计车架是赛车的重要零部件，车架需要承载发动机以及附属件和驾驶员的重量，还需要承载转向⼒、侧移⼒和惯性⼒等。
因此它需要⾜够的强度，并完善发动机、传动系、驱动系和转向系各系统的布局，确保在各种⼯况下赛车驾驶员的安全。
为了实现以上⽬标，赛车车架应根据⼤赛赛车结构规则、汽车⼈机⼯程学和赛车总布置的要求进⾏设计。
对赛车车架尺⼨要求如下：全⾼≤ 1.8m；轴距≥ 1.0m；全长≤3.5m；轮距d≥0.5m；全宽e≤1.7m；排⽓管不能超出车⾝后⾯≥10cm。
（⼆）发动机和传动1）发动机是统⼀提供，使⽤美国百⼒通公司（Briggs & Stratto） M20 汽油发动机，四冲程，风冷，最⼤功率约为10马⼒。
2）传动系统有着很宽泛的选择，可以选择轴传动，链条传动和⽪带传动等，⽽变速箱既可以是CVT也可以是齿轮，即可以采购也可以⾃⼰制作。
（三）转向系转向将⽤最原始的齿轮齿条设计，采⽤断开式梯形设计，转向柱⽤单万向节结构；基于回正性和轻便性设计注销定位参数，基于前轮侧滑机理匹配设计轮胎外倾⾓和前束⾓；转向这部分的难点在于转向机的设计、转向梯度、转向和悬架的⼏何结构配合，是车辆在转向⼏何中接近阿克曼⼏何。
（四）制动系制动系统设计内容：.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；在这个过程中主要是计算踏板⼒设计踏板和计算所需要的摩擦⼒设计刹车盘和对制动主缸、卡钳进⾏选型，通过计算分析算出制动⼒分配的⼤⼩，对制动散热性进⾏分析。