车身组技术文档

1、一、2013年FSC中与车身相关内容要点提取1.2013年FSC规则（正式版）中车身要求1）车身要求（P8）除了驾驶舱必须开口以外，从赛车最前端到主防滚架(或者防火墙)的这段空间里，不允许车身有其他的开口。允许在前悬架的零件处有微小的开口。2）名词解释（与车身有关的，P9）主环位于车手旁边或是身后的一个防滚架。前环位于车手双腿之上，接近方向盘的防滚架。前隔板车架主体结构前端的一个平面结构。其功能是保护车手双脚。前端缓冲结构位于前隔板前方的可变形的吸能装置。侧防撞区域从座舱底板上表面到离地350mm C 13.8英寸)，从前环到主环间的车辆侧面区域。3）缓冲结构要求（P16）: a.安装在前隔板

2、之前; b.沿赛车前后方向至少长200mm(7.8英寸); c.在前隔板之前200mm7.8英寸)范围内，至少高100mm39英寸)，宽200mm(7.8英寸); d.碰撞时不能穿透前隔板; e.缓冲结构和前隔板直接并且安全地连接在一起，而不是作为非承载式车身的一部分。4）车身前部（P17）a车身前部有锐边或其它突出的部件。b车身前部所有可能触碰车外人员身体的边缘，如车鼻等，都必须为半径至少为38mm（1.5英寸）的圆角。该圆角的圆心角必须至少45 (从正前方向顶部、底部和侧面等全部有影响的方向测量)。5）驾驶舱开口（P21）a为了保证驾驶舱的开口有足够的尺寸，下图所示的模板将被放入驾驶舱内来

3、测试其开口的尺寸。模板将以水平姿态竖直地向下放入驾驶舱，直至通过上部侧边防撞杆的底部(或者直至单体壳驾驶舱离地350mm的高度)。6）车手视野（P22）a车手在驾驶时，其前方和侧方必须具有良好的视野。当车手以正常姿势乘坐时，他的视野范围至少为200(左右各100)。车手可通过扭头或后视镜达到该视野范围。7）车手腿部的保护（P25）a为了避免驾驶舱内可运动的及尖锐的零部件伤及车手的腿部，在驾驶舱内部，距离踏板后端100mm(4英寸)的垂直平面至前环的范围内，所有可移动的悬架和转向零部件，以及其它有锐边的零部件，必须使用固体材料掩盖。可运动的零部件包括但不仅限于:弹簧、减震器，摇臂、横向稳定杆、转

4、向齿条和转向柱等速万向节。b悬架及转向零部件的掩盖物必须可拆卸，以便于对其安装点进行检查。8）离地间隙（P25）a在动态赛中，最小离地间隙必须防止赛车除轮胎外的赛车任何部件与地面接触。除轮胎外的赛车部件有意或过度地与地面接触，赛车将被挥停甚至取消整个动态赛资格。备注:这条规则的目的是为了禁止扩散器或其他通过设计、制造或赛车运动产生的装置与赛道表面接触。赛车任何与赛道的意外接触，对赛道造成了损害或动态赛组织者认为这种行为会对赛道造成损害，都将导致赛车被挥停甚至取消整个动态赛资格。9）方向盘（P26）a方向盘必须与前轮机械连接。禁止使用线控转向。b转向系统必须安装有效的转向限位块，以防止转向连杆结

5、构反转(四杆机构在一个节点发生反转)。限位块可安装在转向立柱或齿条上，并且必须防止轮胎在转向行驶时接触悬架、身或车架部件。10）制动系统（P27）a从侧面看，安装在赛车簧上部分上的制动系统的任何部分都不可以低于车架或者单体壳的下表面。11）电气系统（P34）a.第一主开关的位置必须在车手右侧、主环附近、大约与车手肩部同高，并且易于从赛车外部操作。12）空气动力学装置（P35）所有空气动力学装置必须符合以下要求:（1）位置要求；从俯视图看，任何空气动力学装置(如，负升力翼、底部导流板或分流片)都必须满足以下要求: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.不可以比前胎外侧或者后胎外侧二者之中最宽的更宽(以前轮中心高度为测量标准)。（2）所有的定风翼(包括负升力翼、端板及各种尾翼)可能接触到行人的部件必须满足半径不小于1.5mm（0.060英寸）。（3）地面效应设备一一禁止使用有动力驱动的可以控制空气流动的装置，专为散热的风扇除外。禁止使用动力地面效应装置。（4）在测试第二章4.8车手逃逸”中规定的逃逸时间时，不能拆除或移动任何的负升力翼及其安装支架。（5）负升力翼必须在足够结实的位置安装。使得任何事故都不能轻易损坏定风翼及其安装支架，以防止其阻挡车手逃生。13）紧固件a禁止在关键部位使用圆头帽螺钉、大柱头螺钉、平头螺栓/螺钉、圆头

7、螺栓/螺钉。关键部位包括车手座舱结构和安全带固定点。b所有重要的螺栓和螺母，以及安装在转向、制动、安全带及悬架系统的螺栓和螺母，必须使用有效的锁紧机构防止紧固件松脱。有效锁紧机构包括: .正确安装的保险刚丝; .开口销; .尼龙防松螺母; .预置扭矩式螺母。备注:防松垫圈和螺纹防松粘合剂如Loctite)，不满足有效锁紧要求。c至少有两圈完整的螺纹拧出防松螺母。14）赛车识别（P38）（1）赛车号码需要在赛车前方和两侧共3个位置处标记a.高度:字体的高度至少为152.4mm(6英寸);b.字体:必须使用实心字体(如无衬线字体)。禁止使用斜体、轮廓线、衬线字体、阴影或草体。c.比划宽度和字间距:

8、至少为18mm(3/4英寸)。d.颜色:只允许使用黑底白字或白底黑字，禁止使用其它颜色组合。e.背景形状:数字的背景形状必须为下列的某一种形状:圆形、椭圆形、方型或矩形。数字边缘与背景边缘至少相距25 mm(1英寸)。f.清晰可见:赛车号码不可被赛车的任何零部件遮挡，如车轮、侧杆、排气系统等。（2）学校名称a每辆车必须清楚地在车两边、用高度至少50mm(2英寸)的中文标出学校名称或学校名称缩写(如果缩写很独特并被广泛接受)。标志应使用与字体成高对比度的颜色背景，并置于轻易可见位置。b学校名称也可以使用非中文汉字，但必须同时标有中文版的学校名称，并置于最上方。（3）中国汽车工程师协会标志赛车前部

9、或两侧明显位置必须标有中国SAE标志。中国SAE标识的贴纸将在比赛现场提供给车队。（4）技术检查合格标签粘贴位置技术检查合格标签将粘贴在赛车车鼻上方。赛车必须在车鼻上表面沿中心线处，留有至少254mm宽x203mm高(10英寸x8英寸)的区域，且该区域不能被赛车其他零部件遮挡。（5）参加多个FSAE比赛的赛车，必须为所有比赛留有足够的区域以粘贴技术检查合格标签。2.方程式赛车中与车身相关的评判依据（1）外观（05）赛车是否引人注目，外形是否足够美观（2）加工质量（05）内容包括安装和抛光、材料品质、细节工作、表面质量。（3）当任何可能影响赛车完整性、影响赛道表面或可能伤及车手的赛车状况出现(如

10、悬架、制动或转向机构问题、漏油、车体触地、车身板件松动或脱落等)，大赛官方都将以此为理由要求车队退出比赛，直到车队解决此问题。二、 方程式赛车车身设计及制作流程1. 赛车车身要求：（1）赛车必须具有极好的流线体形。（2）保证在高速行驶时产生相对较小的气动阻力，提高赛车动力性。（3）在高速行驶时产生足够的负升力，保证其操作稳定性。因为赛车的车速高，迎风阻大。设计成梭子或水滴形状，可以使汽车在运动中空气阻力极小。但流线体形会使车在行驶中产生很大的升力，而这种举升力使轮胎与地面的附着力减小，造成行驶方向不稳定。因此，赛车前后都要有扰流板，它的作用是阻止气流流向汽车下面，使车身下面的压力减小，形成向下

11、的负举升力，使轮胎与地面的附着力增加，从而加强汽车行驶的稳定性。工艺选择准备工具及材料材料选择确定设计目标概念设计及优化选型（包括空气套件）结构设计及建模（包括散热器等）整车装配体总布置2总流程图车身制作车身烤漆最终方案空气动力学分析调整模具设计制作阳模制作阴模3.车身设计过程3.1确定设计目标（以别的学校举例）3.1.1具体设计目标（设计理念以及改进）（1）整体感，肌肉感，速度感车身主体与侧箱曲面一体化，肌肉线条凸显（2）轻量化：前一届的车车身及其紧固件约有26KG 今年车身目标质量8KG实现思路：在保证符合规则和安全的情况下，通过选择新的车身材料，保证强度并降低车身厚度，减少树脂用量（3）

12、空气动力学：低阻力系数，低升力系数。（4）紧凑，贴合车架：上一届车的车身与车架贴合得不够紧凑，浪费了空间，增加质量。3.1.2本届车身设计目标方面的问题及经验（1）在设计上有自己独特的造型语言，车身使用了比较整体的流线型，但未考虑到卷边工艺。车身缺乏识别性，整体美感不足。（2）车身整体设计目标不明确。没有对质量进行考虑。（3）没有使用空气动力学进行设计，在设计报告答辩时，被指出设计缺乏理论依据。（4）未设计使用空气动力学套件，未考虑升力问题。（5）车身与车架贴合比较差，前端超出车架很多，上部超出前环很多。车身与悬架的配合出错，以致于需要在车身前端开口。3.2从初绘设计图案至确定最终方案3.2.

13、1别的学校的设计（1）造型手绘方案：（2）CAD曲面设计：车架装配体catia模型 曲面建模配色渲染3.2.2本校上一届设计流程及经验设计流程：用Alias软件进行前期概念设计（多种备选方案）。赛车整体布置方案确定后，修改确定设计方案初稿。利用软件CATIA建模及修补。（以上为前期概念设计图及最终设计图）上一届由于A级曲面未做出来，未能完成空气动力学分析。也未做空气力学套件。本届需要先按照原步骤做接着解决A级曲面问题。然后：利用软件Hypermesh对车身划分网格。将划分网格后的车身导入fluent进行空气动力学分析。反复修改与验证是否贴合车架或与其他部位有干涉。（有关空气套件及空气动力学分析

14、的问题，详见所附PDF：基于CFD技术的FSC赛车车身气动造型设计_余顺达；赛车CFD仿真及风洞试验研究_潘小卫）。4车身制造过程4.1材料选择4.1.1模具材料选择阳模：木板，泡沫，石膏，型铝材，射钉阴模：玻璃纤维+模具树脂4.1.2车身碳纤维及树脂选择在FSC中，车身的主流选材是树脂基复合材料（玻璃纤维或碳纤维），很少使用金属板材（今年有见到车队使用铝合金）。树脂基复合材料可制作出复杂的曲面造型，成型快速，强度与金属不相上下，有些复合材料的力学性能甚至还要高于金属材料。树脂成型的原理：树脂+固化剂=固化的树脂（塑料）在树脂中添加纤维可增加复合材料的强度。车身选材基本要求：比重小，强度高，操

15、作简易，价格合理。（1） 玻璃纤维和碳纤维优缺点对比材料玻璃纤维碳纤维优点价格便宜（约4￥/m2）；机械强度高；抗冲击性能更好；抗氧化性，化学稳定性更优。质量轻，比重不到钢的1/4；抗拉强度:3500Mpa以上，是钢的79倍，也远大于玻璃纤维。缺点性脆；耐磨性较差；不能承受剪切力。价格高（约130￥/m2）；易发生氧化，也易于基体之间发生碳化，渗碳的现象；不能承受剪切力。（2） 树脂种类及特点树脂环氧树脂不饱和树脂乙烯基树脂优点硬度最大。可常温下固化，工艺性能灵活，适合现场制造玻璃钢制品。可常温固化，适用于手糊和抽真空。缺点高温固化。力学性能指标略低于环氧树脂。硬度中等。4.2工艺选择制作工艺

16、的基本思路：模具车身（1）模具类型及其优缺点a阳模：阳模的外表面就是车身的内表面，但使用阳模不好控制外表面的质量。b阴模：需要用阳模翻制阴模，阴模的内表面就是车身的外表面。使用阴模能够使车身的外表面更加平整。（2）模具制作方法及其比较a截面制作法（具体方法见附录一）b龙门铣整体制作法（重在联系厂家及谈价格）制作方法截面制作法龙门铣整体制作法优点成本低，无需大型设备，可手工制作，制作方法简单快速高效，精度高缺点精度难以保证，工作量大，耗费时间成本过高（约3万），对于软件建模有一定要求，加工地点不好找（3） 车身制作方法及其比较a抽真空树脂灌注 b手糊成型（具体方法见附录一）方法抽真空树脂灌注手糊

17、成型含义利用真空负压，将树脂浸入纤维中。用刷子或滚刷将树脂刷到纤维布上。优点没有气泡；树脂含量可控制，最低可到35-40%；制品强度高，可重复性强，作结构件；成型效率高，特别是厚制品可一次成型；制品厚度非常均匀。成功率高；可以做出复杂的形状；工艺简单；成本低。缺点铺层较困难；材料要选择，会增加成本；有些形状无法应用；模具设计复杂。树脂用量控制困难；会有气泡产生；树脂分布不均匀。5注意点总结（1）在车身设计前期，需要考虑与车架的配合，设计连接件，简化车身与车架的固定连接。设计时，考虑车身分割问题，使车身的设计能够满足规则的同时，尽量实现快拆。连接螺栓尽量少而精，寻找拆装简易的螺栓。（2）要考虑车

18、身的轻量化，从车身厚度方面进行改进。为了保证强度，可以尝试在车身内部增加加强肋（可用碳纤维制作）或者其他增强措施，例如增加碳纤维杆加强车身（3）制作时注意时间规划及相关数据的采集及记录。附录一 模具截面制作法（模具翻阴模；车身手糊成型）1、阳模制作（工具：剪刀、固体胶、曲线锯、射钉枪、砂纸、角磨机、激光水平仪、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：将打印出来的截面粘贴在木板上，然后使用曲线锯将所有截面切出。（3）组装木板截面，并填充泡沫：在阳模底板上用记号笔画出每一块截面的安装位置，将截面安装在阳模底板上，并用射钉枪固定截面，在截面之间的空隙填充泡沫。然后

19、将表面适当打磨光滑。（4）在粗模表面打石膏，石膏厚度约5mm。（5）打磨石膏，使用砂纸或抛光机将阳模表面打磨光滑。（6）模具精度测量：阳模最终效果：（已喷涂隔离漆）2、阴模制作（工具：剪刀、刷子、壁纸刀、角磨机，手套等）（1）喷隔离漆:由于石膏中含有水分，而水分会影响树脂固化后的效果，所以需要在石膏表面喷漆，将石膏中的水分与树脂隔离。喷涂均匀，完全覆盖石膏表面即可。本次隔离漆用量约为5罐，普通喷漆。（2）打脱模蜡：在完成隔离漆干燥之后，需要在阳模表面涂抹脱模蜡。脱模蜡的作用是将树脂和模具隔离。脱模蜡需要均匀涂抹于阳模表面，需要涂抹3遍，每一遍间隔约半小时。本次脱模蜡用量约5盒。（3）手糊模具胶衣：乙烯基模具胶衣，作用：使模具具有较高的热变形温度，更高的光洁度，表面坚硬耐用。使用方法：手糊。（4）脱模角度设计：在阳模中间制作分模隔板，相当于将