中国巴哈大赛赛车底盘设计开题报告
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。
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。
AWD型巴哈赛车车架结构设计方法
AWD型巴哈赛车车架结构设计方法作者：朱子凡田哲文来源：《设计》2020年第14期摘要：將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）07-0126-04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。
车架系统作为整车其余系统装配基体和保护车手的重要部分，不仅需要安全的结构、足够的强度和刚度，同时还要保障赛车各系统的正确定位。
故针对逐渐进入大赛的AWD型赛车，系统地提出一套车架结构设计方法，在保留可靠的结构设计，保障车架结构安全性的同时，缩短车架系统的设计时间，简化部分车架结构的加工。
一、车架系统概述结合中国大学生巴哈大赛的赛事规则，定义巴哈赛车车架系统上的指定点，命名主要的横杆和支撑结构，如图1所示。
巴哈赛车车架具有最基本的两种结构形式：前支撑结构和后支撑结构。
由于后支撑结构车架结构简洁，且根据往年赛车车架的损伤情况，其性能完全可以实现保障车手安全、赛车各系统稳定的设计目标，故选用后支撑结构车架作为主要研究对象，提出本文的设计方法。
图1所示的车架结构均为后支撑式。
参考车架的基本造型和实车中车手的相对位置，并兼顾赛车其系统的协调与干涉，以赛车的ALC横杆中心为原点O，建立赛车的空间坐标系，将车架划分为前舱、发动机舱和驾驶舱三大部分，如图2所示。
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。
中国巴哈大赛赛车底盘设计任务书
3、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）；
4、制作巴哈赛车、撰写毕业设计说明书1篇；
5、论文答辩。
任务书
3．对毕业设计课题成果的要求〔包括毕业设计、图纸、实物样品等)：
1、巴哈赛车1辆；
2、毕业设计论文、论文电子文稿、答辩课件各一份；
任务书
1．毕业设计课题的任Байду номын сангаас和要求：
根据2017年中国汽车工程学会巴哈大赛规则和赛车制造标准要求，对赛车进行底盘设计及优化；协同制作巴哈赛车。
2．毕业设计课题的具体工作内容（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：
1、熟悉、掌握汽车底盘组成及工作原理；详细了解大赛规则；
2、查阅相关技术文献15篇以上，其中至少有2篇外文相关文献，并将其中1篇不少
3、外文翻译一份。
4．毕业设计课题工作进度计划：
起迄日期
工作内容
2017年
2月13日~3月3日
3月4日~ 5月10日
5月11日~5月19日
调研、文献检索、制定方案，撰写开题报告
撰写毕业设计说明书、制作巴哈赛车
准备和进行毕业设计论文答辩
学生所在系审查意见：
系主任：
年月日
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:
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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。
通过有限元分析对CVT变速箱进行轻量化改进。
车架设计方面，都选择桁架式车架，结合各自的设备进行应力分析，意图做到最大程度轻量化，并兼顾稳定性和耐用性。
而且在车架顶梁结合处的弯曲度加工技术成熟。
悬架系统由于赛事限制均采用双A臂独立悬架和弹簧阻尼系统。
同样进行有限元分析，轻量化改进，以减轻簧下质量，提高稳定性，并简化其结构。
转向系统采用机械转向结构，主要在于方向机的优化，相关机械零件的静平衡，动平衡计算。
而国内的巴哈大赛起步较晚，各参赛队伍水平参差不齐。
主要是高职院校和大学低年级同学参加，主要设计工作依靠外包。
但是基本已经实现传动系统的布置，变速器的改进，制动系统的优化布置。
在车身车架设计方面目前主要致力于其稳定性，安全性，加强筋较多，
轻量化改进不足，车重过大。
动力匹配方面的技术积累不足，多次出现参赛车辆动态测试中因故障无法完成比赛。
赛事规则放开后，也有企业车队参与，设计，加工水平相对较高，资金投入也大。
3.设计初步构想
由于是初次涉及巴哈赛车，因此这次的车辆底盘设计主要是依据2017年最新的赛事规则。
首先使车辆符合赛车规则，通过静态测试。
因此车架的设计依据巴哈大赛2017年最新规则中给出的车架(如图一所示)为基础，进行改进加强设计。
主要是加强筋的增加以及进行一定的轻量化设计。
图一
难点部分是后部防滚环的加工制作
RRH是位于驾驶员后部，有平面弯管结构组成的防滚环，定义为座舱的后端面。
驾驶员和座椅应完全位于RRH前端。
理论上RRH应该是垂直的。
但是根据设计和车辆布置的需要，可以与垂直面最多成20度夹角。
在内部座椅底部上方688mm点处测得的RRH最低宽度至少为736mm。
RRH的垂直部分可以是平直的或弯曲的，其两端与顶部和底部水平面LC相交点进行连接，垂直构件和LC构件都是连续钢管，不得有其他连接方式。
传动系统的设计主要是CVT变速箱的匹配和机箱的制作。
一般采用4速CVT变速箱。
传动效率为88%。
那么接下来的就是传动比的确定以及在赛事条件下最大车速的估算。
赛事要求发动机最大转速为
3800RPM,我们就要确定在0到3800转的范围内的车速扭矩，进行CVT 的挡位标定，使得赛车尽量保持最大车速通过越野路段。
然后是固定装置，机箱，集油盘的制作，尤其是机箱和集油盘要按照赛车规则进行制造。
初步设想如下图
转向系统采用机械转向，选择三幅式方向盘。
关键元件为转向机，剩下的机械机构的布置。
可借用行知车队的转向机，根据初步估计的转向最大角度45度（最小转弯半径21m），转向极端位置有限位装置。
进行机械结构的设计和布置，进行强度计算，合理简化结构，由于不使用差速器，因此要通过几何结构和车速控制，使车辆在几何转向过程中接近阿克曼几何。
选型轮胎为行知车队18in轮胎，高宽比约为三比一，据此进行悬架系统的设计。
依据赛事规则进行双A臂独立悬架的制作，确定叉臂角
度和长度，反复核算安装空间，避免反复加工。
根据离地间隙，布置空间初选弹簧—减震器，根据压缩回弹行程，选择合适的阻尼特性。
压缩行程迅速干脆，回弹行程轻缓柔和。
根据主销倾角和侧偏特性调整悬挂角度。
制动系统采用简单的液压双管路制动。
依据赛事规则，制动必须在一个制动动作下同时制动四个车轮，且制动管路的布置应布置与车架上部，防止在糟糕路况中的冲击，防止制动失效。
对管路进行多次检查，防止管路渗漏。
两个前轮采用活塞卡钳轮制动，后轮由于刚性轴连接，采用单个活塞卡钳轴制动。
对于赛车规则中要求的制动灯，可通过在刹车踏板上加装霍尔元件连接红色制动灯。
转向，传动，制动，悬架系统确定之后，即进行轮心立柱的制作，反复验证，多次模拟，防止多次加工材料浪费.
4.主要参数
参考文献
1.Abdulrahman Almuflih, Andrew Perryman, Caizhi Ming, Zan Zhu, Ruoheng Pan,SAE Mini Baja Drivetrain Final Report.
2.Derek Britton, Jessy Cusack,Alex Forit,Patrick Goodrich,Zachary Lagadinos,2008--2009 Design and Fabircation of a SAE Baja Race Vehicle.
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4.罗文智,姚博瀚,汽车焊装.
5.李舜酩,刘献栋,汽车底盘现代设计
6.王军年,付铁军,汽车专业大学生科技创新暨全国大赛指南
7.唐远志,向雄方,汽车车身制造工艺
8.覃文清,李风,材料表面涂层防火阻燃技术
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10.(德)亨宁,(德)穆勒,轻量化产品开发过程与生命周期评价
11.(德)亨宁,(德)穆勒,轻量化结构连接技术
12.(德)亨宁,(德)穆勒,轻量化加工工艺:成型,加工和处理
13.陈家瑞,汽车构造(第三版)下册
14.杨国栋,吴焕芹,杜传祥,汽车电子控制技术
15.崔岸,汽车车身CAD/CAM
16.林程,王文伟,陈潇凯,汽车车身结构与设计
17.布雷斯,U.赛福尔特,汽车工程手册(德国版)。