車身組技術(shù)文檔

1、一、2013年FSC中與車身相關(guān)內(nèi)容要點(diǎn)提取1.2013年FSC規(guī)則（正式版）中車身要求1）車身要求（P8）除了駕駛艙必須開口以外，從賽車最前端到主防滾架(或者防火墻)的這段空間里，不允許車身有其他的開口。允許在前懸架的零件處有微小的開口。2）名詞解釋（與車身有關(guān)的，P9）主環(huán)位于車手旁邊或是身后的一個(gè)防滾架。前環(huán)位于車手雙腿之上，接近方向盤的防滾架。前隔板車架主體結(jié)構(gòu)前端的一個(gè)平面結(jié)構(gòu)。其功能是保護(hù)車手雙腳。前端緩沖結(jié)構(gòu)位于前隔板前方的可變形的吸能裝置。側(cè)防撞區(qū)域從座艙底板上表面到離地350mm C 13.8英寸)，從前環(huán)到主環(huán)間的車輛側(cè)面區(qū)域。3）緩沖結(jié)構(gòu)要求（P16）: a.安裝在前隔板

2、之前; b.沿賽車前后方向至少長200mm(7.8英寸); c.在前隔板之前200mm7.8英寸)范圍內(nèi)，至少高100mm39英寸)，寬200mm(7.8英寸); d.碰撞時(shí)不能穿透前隔板; e.緩沖結(jié)構(gòu)和前隔板直接并且安全地連接在一起，而不是作為非承載式車身的一部分。4）車身前部（P17）a車身前部有銳邊或其它突出的部件。b車身前部所有可能觸碰車外人員身體的邊緣，如車鼻等，都必須為半徑至少為38mm（1.5英寸）的圓角。該圓角的圓心角必須至少45 (從正前方向頂部、底部和側(cè)面等全部有影響的方向測量)。5）駕駛艙開口（P21）a為了保證駕駛艙的開口有足夠的尺寸，下圖所示的模板將被放入駕駛艙內(nèi)來

3、測試其開口的尺寸。模板將以水平姿態(tài)豎直地向下放入駕駛艙，直至通過上部側(cè)邊防撞桿的底部(或者直至單體殼駕駛艙離地350mm的高度)。6）車手視野（P22）a車手在駕駛時(shí)，其前方和側(cè)方必須具有良好的視野。當(dāng)車手以正常姿勢乘坐時(shí)，他的視野范圍至少為200(左右各100)。車手可通過扭頭或后視鏡達(dá)到該視野范圍。7）車手腿部的保護(hù)（P25）a為了避免駕駛艙內(nèi)可運(yùn)動(dòng)的及尖銳的零部件傷及車手的腿部，在駕駛艙內(nèi)部，距離踏板后端100mm(4英寸)的垂直平面至前環(huán)的范圍內(nèi)，所有可移動(dòng)的懸架和轉(zhuǎn)向零部件，以及其它有銳邊的零部件，必須使用固體材料掩蓋?？蛇\(yùn)動(dòng)的零部件包括但不僅限于:彈簧、減震器，搖臂、橫向穩(wěn)定桿、轉(zhuǎn)

4、向齒條和轉(zhuǎn)向柱等速萬向節(jié)。b懸架及轉(zhuǎn)向零部件的掩蓋物必須可拆卸，以便于對(duì)其安裝點(diǎn)進(jìn)行檢查。8）離地間隙（P25）a在動(dòng)態(tài)賽中，最小離地間隙必須防止賽車除輪胎外的賽車任何部件與地面接觸。除輪胎外的賽車部件有意或過度地與地面接觸，賽車將被揮停甚至取消整個(gè)動(dòng)態(tài)賽資格。備注:這條規(guī)則的目的是為了禁止擴(kuò)散器或其他通過設(shè)計(jì)、制造或賽車運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的裝置與賽道表面接觸。賽車任何與賽道的意外接觸，對(duì)賽道造成了損害或動(dòng)態(tài)賽組織者認(rèn)為這種行為會(huì)對(duì)賽道造成損害，都將導(dǎo)致賽車被揮停甚至取消整個(gè)動(dòng)態(tài)賽資格。9）方向盤（P26）a方向盤必須與前輪機(jī)械連接。禁止使用線控轉(zhuǎn)向。b轉(zhuǎn)向系統(tǒng)必須安裝有效的轉(zhuǎn)向限位塊，以防止轉(zhuǎn)向連桿結(jié)

5、構(gòu)反轉(zhuǎn)(四桿機(jī)構(gòu)在一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生反轉(zhuǎn))。限位塊可安裝在轉(zhuǎn)向立柱或齒條上，并且必須防止輪胎在轉(zhuǎn)向行駛時(shí)接觸懸架、身或車架部件。10）制動(dòng)系統(tǒng)（P27）a從側(cè)面看，安裝在賽車簧上部分上的制動(dòng)系統(tǒng)的任何部分都不可以低于車架或者單體殼的下表面。11）電氣系統(tǒng)（P34）a.第一主開關(guān)的位置必須在車手右側(cè)、主環(huán)附近、大約與車手肩部同高，并且易于從賽車外部操作。12）空氣動(dòng)力學(xué)裝置（P35）所有空氣動(dòng)力學(xué)裝置必須符合以下要求:（1）位置要求；從俯視圖看，任何空氣動(dòng)力學(xué)裝置(如，負(fù)升力翼、底部導(dǎo)流板或分流片)都必須滿足以下要求:a.不可以超出前胎前端762mm （30英寸）。b.不可以超出后胎后端305mm（1

6、2英寸）。c.不可以比前胎外側(cè)或者后胎外側(cè)二者之中最寬的更寬(以前輪中心高度為測量標(biāo)準(zhǔn))。（2）所有的定風(fēng)翼(包括負(fù)升力翼、端板及各種尾翼)可能接觸到行人的部件必須滿足半徑不小于1.5mm（0.060英寸）。（3）地面效應(yīng)設(shè)備一一禁止使用有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的可以控制空氣流動(dòng)的裝置，專為散熱的風(fēng)扇除外。禁止使用動(dòng)力地面效應(yīng)裝置。（4）在測試第二章4.8車手逃逸”中規(guī)定的逃逸時(shí)間時(shí)，不能拆除或移動(dòng)任何的負(fù)升力翼及其安裝支架。（5）負(fù)升力翼必須在足夠結(jié)實(shí)的位置安裝。使得任何事故都不能輕易損壞定風(fēng)翼及其安裝支架，以防止其阻擋車手逃生。13）緊固件a禁止在關(guān)鍵部位使用圓頭帽螺釘、大柱頭螺釘、平頭螺栓/螺釘、圓頭

7、螺栓/螺釘。關(guān)鍵部位包括車手座艙結(jié)構(gòu)和安全帶固定點(diǎn)。b所有重要的螺栓和螺母，以及安裝在轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、安全帶及懸架系統(tǒng)的螺栓和螺母，必須使用有效的鎖緊機(jī)構(gòu)防止緊固件松脫。有效鎖緊機(jī)構(gòu)包括: .正確安裝的保險(xiǎn)剛絲; .開口銷; .尼龍防松螺母; .預(yù)置扭矩式螺母。備注:防松墊圈和螺紋防松粘合劑如Loctite)，不滿足有效鎖緊要求。c至少有兩圈完整的螺紋擰出防松螺母。14）賽車識(shí)別（P38）（1）賽車號(hào)碼需要在賽車前方和兩側(cè)共3個(gè)位置處標(biāo)記a.高度:字體的高度至少為152.4mm(6英寸);b.字體:必須使用實(shí)心字體(如無襯線字體)。禁止使用斜體、輪廓線、襯線字體、陰影或草體。c.比劃寬度和字間距:

8、至少為18mm(3/4英寸)。d.顏色:只允許使用黑底白字或白底黑字，禁止使用其它顏色組合。e.背景形狀:數(shù)字的背景形狀必須為下列的某一種形狀:圓形、橢圓形、方型或矩形。數(shù)字邊緣與背景邊緣至少相距25 mm(1英寸)。f.清晰可見:賽車號(hào)碼不可被賽車的任何零部件遮擋，如車輪、側(cè)桿、排氣系統(tǒng)等。（2）學(xué)校名稱a每輛車必須清楚地在車兩邊、用高度至少50mm(2英寸)的中文標(biāo)出學(xué)校名稱或?qū)W校名稱縮寫(如果縮寫很獨(dú)特并被廣泛接受)。標(biāo)志應(yīng)使用與字體成高對(duì)比度的顏色背景，并置于輕易可見位置。b學(xué)校名稱也可以使用非中文漢字，但必須同時(shí)標(biāo)有中文版的學(xué)校名稱，并置于最上方。（3）中國汽車工程師協(xié)會(huì)標(biāo)志賽車前部

9、或兩側(cè)明顯位置必須標(biāo)有中國SAE標(biāo)志。中國SAE標(biāo)識(shí)的貼紙將在比賽現(xiàn)場提供給車隊(duì)。（4）技術(shù)檢查合格標(biāo)簽粘貼位置技術(shù)檢查合格標(biāo)簽將粘貼在賽車車鼻上方。賽車必須在車鼻上表面沿中心線處，留有至少254mm寬x203mm高(10英寸x8英寸)的區(qū)域，且該區(qū)域不能被賽車其他零部件遮擋。（5）參加多個(gè)FSAE比賽的賽車，必須為所有比賽留有足夠的區(qū)域以粘貼技術(shù)檢查合格標(biāo)簽。2.方程式賽車中與車身相關(guān)的評(píng)判依據(jù)（1）外觀（05）賽車是否引人注目，外形是否足夠美觀（2）加工質(zhì)量（05）內(nèi)容包括安裝和拋光、材料品質(zhì)、細(xì)節(jié)工作、表面質(zhì)量。（3）當(dāng)任何可能影響賽車完整性、影響賽道表面或可能傷及車手的賽車狀況出現(xiàn)(如

10、懸架、制動(dòng)或轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)問題、漏油、車體觸地、車身板件松動(dòng)或脫落等)，大賽官方都將以此為理由要求車隊(duì)退出比賽，直到車隊(duì)解決此問題。二、 方程式賽車車身設(shè)計(jì)及制作流程1. 賽車車身要求：（1）賽車必須具有極好的流線體形。（2）保證在高速行駛時(shí)產(chǎn)生相對(duì)較小的氣動(dòng)阻力，提高賽車動(dòng)力性。（3）在高速行駛時(shí)產(chǎn)生足夠的負(fù)升力，保證其操作穩(wěn)定性。因?yàn)橘愜嚨能囁俑?，迎風(fēng)阻大。設(shè)計(jì)成梭子或水滴形狀，可以使汽車在運(yùn)動(dòng)中空氣阻力極小。但流線體形會(huì)使車在行駛中產(chǎn)生很大的升力，而這種舉升力使輪胎與地面的附著力減小，造成行駛方向不穩(wěn)定。因此，賽車前后都要有擾流板，它的作用是阻止氣流流向汽車下面，使車身下面的壓力減小，形成向下

11、的負(fù)舉升力，使輪胎與地面的附著力增加，從而加強(qiáng)汽車行駛的穩(wěn)定性。工藝選擇準(zhǔn)備工具及材料材料選擇確定設(shè)計(jì)目標(biāo)概念設(shè)計(jì)及優(yōu)化選型（包括空氣套件）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及建模（包括散熱器等）整車裝配體總布置2總流程圖車身制作車身烤漆最終方案空氣動(dòng)力學(xué)分析調(diào)整模具設(shè)計(jì)制作陽模制作陰模3.車身設(shè)計(jì)過程3.1確定設(shè)計(jì)目標(biāo)（以別的學(xué)校舉例）3.1.1具體設(shè)計(jì)目標(biāo)（設(shè)計(jì)理念以及改進(jìn)）（1）整體感，肌肉感，速度感車身主體與側(cè)箱曲面一體化，肌肉線條凸顯（2）輕量化：前一屆的車車身及其緊固件約有26KG 今年車身目標(biāo)質(zhì)量8KG實(shí)現(xiàn)思路：在保證符合規(guī)則和安全的情況下，通過選擇新的車身材料，保證強(qiáng)度并降低車身厚度，減少樹脂用量（3）

12、空氣動(dòng)力學(xué)：低阻力系數(shù)，低升力系數(shù)。（4）緊湊，貼合車架：上一屆車的車身與車架貼合得不夠緊湊，浪費(fèi)了空間，增加質(zhì)量。3.1.2本屆車身設(shè)計(jì)目標(biāo)方面的問題及經(jīng)驗(yàn)（1）在設(shè)計(jì)上有自己獨(dú)特的造型語言，車身使用了比較整體的流線型，但未考慮到卷邊工藝。車身缺乏識(shí)別性，整體美感不足。（2）車身整體設(shè)計(jì)目標(biāo)不明確。沒有對(duì)質(zhì)量進(jìn)行考慮。（3）沒有使用空氣動(dòng)力學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)報(bào)告答辯時(shí)，被指出設(shè)計(jì)缺乏理論依據(jù)。（4）未設(shè)計(jì)使用空氣動(dòng)力學(xué)套件，未考慮升力問題。（5）車身與車架貼合比較差，前端超出車架很多，上部超出前環(huán)很多。車身與懸架的配合出錯(cuò)，以致于需要在車身前端開口。3.2從初繪設(shè)計(jì)圖案至確定最終方案3.2.

13、1別的學(xué)校的設(shè)計(jì)（1）造型手繪方案：（2）CAD曲面設(shè)計(jì)：車架裝配體catia模型 曲面建模配色渲染3.2.2本校上一屆設(shè)計(jì)流程及經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程：用Alias軟件進(jìn)行前期概念設(shè)計(jì)（多種備選方案）。賽車整體布置方案確定后，修改確定設(shè)計(jì)方案初稿。利用軟件CATIA建模及修補(bǔ)。（以上為前期概念設(shè)計(jì)圖及最終設(shè)計(jì)圖）上一屆由于A級(jí)曲面未做出來，未能完成空氣動(dòng)力學(xué)分析。也未做空氣力學(xué)套件。本屆需要先按照原步驟做接著解決A級(jí)曲面問題。然后：利用軟件Hypermesh對(duì)車身劃分網(wǎng)格。將劃分網(wǎng)格后的車身導(dǎo)入fluent進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)分析。反復(fù)修改與驗(yàn)證是否貼合車架或與其他部位有干涉。（有關(guān)空氣套件及空氣動(dòng)力學(xué)分析

14、的問題，詳見所附PDF：基于CFD技術(shù)的FSC賽車車身氣動(dòng)造型設(shè)計(jì)_余順達(dá)；賽車CFD仿真及風(fēng)洞試驗(yàn)研究_潘小衛(wèi)）。4車身制造過程4.1材料選擇4.1.1模具材料選擇陽模：木板，泡沫，石膏，型鋁材，射釘陰模：玻璃纖維+模具樹脂4.1.2車身碳纖維及樹脂選擇在FSC中，車身的主流選材是樹脂基復(fù)合材料（玻璃纖維或碳纖維），很少使用金屬板材（今年有見到車隊(duì)使用鋁合金）。樹脂基復(fù)合材料可制作出復(fù)雜的曲面造型，成型快速，強(qiáng)度與金屬不相上下，有些復(fù)合材料的力學(xué)性能甚至還要高于金屬材料。樹脂成型的原理：樹脂+固化劑=固化的樹脂（塑料）在樹脂中添加纖維可增加復(fù)合材料的強(qiáng)度。車身選材基本要求：比重小，強(qiáng)度高，操

15、作簡易，價(jià)格合理。（1） 玻璃纖維和碳纖維優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比材料玻璃纖維碳纖維優(yōu)點(diǎn)價(jià)格便宜（約4￥/m2）；機(jī)械強(qiáng)度高；抗沖擊性能更好；抗氧化性，化學(xué)穩(wěn)定性更優(yōu)。質(zhì)量輕，比重不到鋼的1/4；抗拉強(qiáng)度:3500Mpa以上，是鋼的79倍，也遠(yuǎn)大于玻璃纖維。缺點(diǎn)性脆；耐磨性較差；不能承受剪切力。價(jià)格高（約130￥/m2）；易發(fā)生氧化，也易于基體之間發(fā)生碳化，滲碳的現(xiàn)象；不能承受剪切力。（2） 樹脂種類及特點(diǎn)樹脂環(huán)氧樹脂不飽和樹脂乙烯基樹脂優(yōu)點(diǎn)硬度最大?？沙叵鹿袒に囆阅莒`活，適合現(xiàn)場制造玻璃鋼制品?？沙毓袒m用于手糊和抽真空。缺點(diǎn)高溫固化。力學(xué)性能指標(biāo)略低于環(huán)氧樹脂。硬度中等。4.2工藝選擇制作工藝

16、的基本思路：模具車身（1）模具類型及其優(yōu)缺點(diǎn)a陽模：陽模的外表面就是車身的內(nèi)表面，但使用陽模不好控制外表面的質(zhì)量。b陰模：需要用陽模翻制陰模，陰模的內(nèi)表面就是車身的外表面。使用陰模能夠使車身的外表面更加平整。（2）模具制作方法及其比較a截面制作法（具體方法見附錄一）b龍門銑整體制作法（重在聯(lián)系廠家及談價(jià)格）制作方法截面制作法龍門銑整體制作法優(yōu)點(diǎn)成本低，無需大型設(shè)備，可手工制作，制作方法簡單快速高效，精度高缺點(diǎn)精度難以保證，工作量大，耗費(fèi)時(shí)間成本過高（約3萬），對(duì)于軟件建模有一定要求，加工地點(diǎn)不好找（3） 車身制作方法及其比較a抽真空樹脂灌注 b手糊成型（具體方法見附錄一）方法抽真空樹脂灌注手糊

17、成型含義利用真空負(fù)壓，將樹脂浸入纖維中。用刷子或滾刷將樹脂刷到纖維布上。優(yōu)點(diǎn)沒有氣泡；樹脂含量可控制，最低可到35-40%；制品強(qiáng)度高，可重復(fù)性強(qiáng)，作結(jié)構(gòu)件；成型效率高，特別是厚制品可一次成型；制品厚度非常均勻。成功率高；可以做出復(fù)雜的形狀；工藝簡單；成本低。缺點(diǎn)鋪層較困難；材料要選擇，會(huì)增加成本；有些形狀無法應(yīng)用；模具設(shè)計(jì)復(fù)雜。樹脂用量控制困難；會(huì)有氣泡產(chǎn)生；樹脂分布不均勻。5注意點(diǎn)總結(jié)（1）在車身設(shè)計(jì)前期，需要考慮與車架的配合，設(shè)計(jì)連接件，簡化車身與車架的固定連接。設(shè)計(jì)時(shí)，考慮車身分割問題，使車身的設(shè)計(jì)能夠滿足規(guī)則的同時(shí)，盡量實(shí)現(xiàn)快拆。連接螺栓盡量少而精，尋找拆裝簡易的螺栓。（2）要考慮車

18、身的輕量化，從車身厚度方面進(jìn)行改進(jìn)。為了保證強(qiáng)度，可以嘗試在車身內(nèi)部增加加強(qiáng)肋（可用碳纖維制作）或者其他增強(qiáng)措施，例如增加碳纖維桿加強(qiáng)車身（3）制作時(shí)注意時(shí)間規(guī)劃及相關(guān)數(shù)據(jù)的采集及記錄。附錄一 模具截面制作法（模具翻陰模；車身手糊成型）1、陽模制作（工具：剪刀、固體膠、曲線鋸、射釘槍、砂紙、角磨機(jī)、激光水平儀、手套、口罩等）（1）CAD抽取截面，1：1打印截面（2）制作5cm木板截面：將打印出來的截面粘貼在木板上，然后使用曲線鋸將所有截面切出。（3）組裝木板截面，并填充泡沫：在陽模底板上用記號(hào)筆畫出每一塊截面的安裝位置，將截面安裝在陽模底板上，并用射釘槍固定截面，在截面之間的空隙填充泡沫。然后

19、將表面適當(dāng)打磨光滑。（4）在粗模表面打石膏，石膏厚度約5mm。（5）打磨石膏，使用砂紙或拋光機(jī)將陽模表面打磨光滑。（6）模具精度測量：陽模最終效果：（已噴涂隔離漆）2、陰模制作（工具：剪刀、刷子、壁紙刀、角磨機(jī)，手套等）（1）噴隔離漆:由于石膏中含有水分，而水分會(huì)影響樹脂固化后的效果，所以需要在石膏表面噴漆，將石膏中的水分與樹脂隔離。噴涂均勻，完全覆蓋石膏表面即可。本次隔離漆用量約為5罐，普通噴漆。（2）打脫模蠟：在完成隔離漆干燥之后，需要在陽模表面涂抹脫模蠟。脫模蠟的作用是將樹脂和模具隔離。脫模蠟需要均勻涂抹于陽模表面，需要涂抹3遍，每一遍間隔約半小時(shí)。本次脫模蠟用量約5盒。（3）手糊模具膠衣：乙烯基模具膠衣，作用：使模具具有較高的熱變形溫度，更高的光潔度，表面堅(jiān)硬耐用。使用方法：手糊。（4）脫模角度設(shè)計(jì)：在陽模中間制作分模隔板，相當(dāng)于將