#西安身边事# 【谁说学霸都是书呆子 西安交大学生设计方程式赛车公开亮相】西安交通大学新款方程式赛车首次公开亮相。西交FSAE车队，成立之初便得到了院校领导的高度重视，给予经费和设备的大力支持，第一届车队主力由第九届节能车队老队员担任，吸收各个专业人才，试图在加入方程式赛事的同时，完成车队的自我管理制度的建立，在去年的中国大学生方程式汽车大赛中，同济大学夺得冠军，而西安交通大学无缘前三名。那么今年他们是否能逆转局势呢？我们拭目以待。
2017，中国FSAE单体壳赛车数量开始井喷，17台单体壳赛车。
几年以前，国内的FSAE同学们看着国外一水儿的单体壳、高大上的设计和装备流口水；
几年以后，一批有相当竞争力的车队相继迈入单体壳和成熟设计、测试、研究的阶段。
虽然道阻且长，但仍值得拍手鼓掌。他们带领中国FSAE技术和研究前行，奋力追赶。
几年以前，国内的FSAE同学们看着国外一水儿的单体壳、高大上的设计和装备流口水；
几年以后，一批有相当竞争力的车队相继迈入单体壳和成熟设计、测试、研究的阶段。
虽然道阻且长，但仍值得拍手鼓掌。他们带领中国FSAE技术和研究前行，奋力追赶。
干涉查找
作者：梁汉武
1
对于FSAE赛车的设计流程中，总装配是非常重要的一个设计阶段，合理装配流程有利于提高设计准确性。虚拟装配是使用计算机软件辅助对产品装配体模拟的表达方法，即利用装配操作模型，将模拟出的零部的件装配成产品，检查产品零部件之间的正确装配关系、干涉情况等，以便及时发现零部件设计中存在的缺陷。
虚拟装配一般定义为无需产品或支撑过程的物理实验，只需通过分析、检验模型、可视化和数据表达等手段，利用计算机工具来安排或辅助装配有关的工程决策。虚拟装配是一种将CAD技术、可视化技术、仿真技术、决策理论及装配和制造过程研究、虚拟现实技术等多种技术加以综合运用的技术。
本文从整车总装完成后干涉查找开始讲起。所谓干涉，就是零件之间存在的相互包容。干涉的产生可能是由于零件的设计问题，如零件尺寸计算的错误、尺寸公差和形位公差有问题等；也可能是零件在生产加工过程中的问题，如生产制造中产生的误差等,都可能产生零件的干涉。一旦有干涉产生，部件将不能正常装配，即使勉强装配，也不可能正常运转。零件的干涉是部件设计中最容易产生的，也是一个难以克服的顽症。
在三维CAD设计领域干涉是指不同零件之间存在着相互包容的关系。干涉主要有两种:静态干涉和动态干涉。静态干涉指被判别的物体在空间中的位置不随时间而变化，其与其他零件间有占用公共空间的情况；动态干涉指被判别的物体在空间中的位置随着时间而变化，其在运动轨迹上与其他零件上发生碰撞干涉的情况。本文将重点检查以下几个位置：
图1 悬架与车身
图1中，赛车在动态跑动时，悬架减震与推杆摇臂都在运动，此时车身相对推杆摇臂是是静止的状态，因此就要排查车身壳体与其两个运动部件是否存在干涉。
2
检查电池箱与车架管件的干涉，目的是保证电池箱是否能够顺利安装在车架的侧箱中，由图2看出电池箱的侧面离车架管件的最小距离为8.97mm，在加工中这是足够大的尺寸用于安装，因此电池是能够顺利被安装在车架侧箱中。
1 车架；2 电池箱
图2 车架与侧箱
检查后悬横向稳定杆与后轮束杆的距离（图3），排查后悬横向稳定杆拉杆在赛车运行中是否能够正常工作。图中测量出来尺寸为1.64mm，虽然没有相交干涉，但1.64mm的距离偏小，为了避免设计制造的时候出现误差的情况，束杆与横向稳定杆工作出现潜在干涉危险。横向稳定杆是的设计跳动范围时±2mm，所以这个位置还不能满足设计要求，需要作出修改。
1 后轮束杆；2 后悬横向稳定杆拉杆
图3 左后悬架图
检查后悬减震伸缩传感器与水箱的最小距离（图4），排查器运动时是否会与水箱发生碰撞，而实际最小距离为5.59mm，可认为是不会发生碰撞的。
1 水箱；2 减震伸缩量传感器
图4 减震伸缩量传感器
检查传动半轴与后悬上臂吊耳之间的距离（图5），排查半轴随后轮跳动是否会与固定吊耳发生碰撞干涉。该处不是只检查最小距离5.93mm，还要看dx=3.39mm的赛车纵向距离，因为赛车行驶中半轴会跟着后轮上下跳动，且设计跳动范围为±20mm，而dy=4.86mm，因此半轴存在高于吊耳的情况。图中看出半轴距离吊耳有3.93mm的距离，可认为设计满足要求。
除了部件之间不会存在干涉关系的情况，还会有地方设计是不合理的机械配合。不合理配合主要指：装配关系不完整、存在装配被破坏的危险、零部件实际上无法安装。装配结构是否合理，不仅关系到部件或机器能否顺利装配，以及装配后能否达到预期的性能要求，还关系到检修时拆装是否方便等。因此在设计装配体是应考虑零件之间装配结构的合理性。
1 副车架；2 后悬上臂吊耳；3 传动半轴
图5 传动半轴
3
仔细查看总装模型会发现，图6中电机安装吊耳与车架管件最小距离为16.75mm，这里需要安装一颗M8*12mm的杯头螺栓，按测量出来的距离是足够安装该螺栓，但实际上空间是非常紧凑，甚至导致螺栓无法使用工具拧紧。
为了便于拆装，必须留出扳手的活动空间和装、拆螺栓的空间。因此需要开展实验证明螺栓能够拧紧或者调整电机安装的位置往赛车后方移动。
1 车架；2 电机固定吊耳；3 电机
图6 车架后舱
查看后悬下臂吊耳与车架管件的距离（图7），距离为12.57mm，此处需要安装M6*40mm的塞打螺栓，从吊耳上方无法安装。
解决办法是把螺栓从下往上安装，该办法存在螺母松动后，螺栓往下脱离导致后悬脱落的危险，因此需要增加一道机械防松保证螺栓不会脱落。通常使用双螺母拧紧，螺母之间产生的轴向力，使螺母牙与螺栓牙之间的摩擦力增大而防止螺母自动松脱。
1 车架；2 后悬下臂吊耳；3 后悬下臂
图7 后悬下臂吊
作者：梁汉武
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对于FSAE赛车的设计流程中，总装配是非常重要的一个设计阶段，合理装配流程有利于提高设计准确性。虚拟装配是使用计算机软件辅助对产品装配体模拟的表达方法，即利用装配操作模型，将模拟出的零部的件装配成产品，检查产品零部件之间的正确装配关系、干涉情况等，以便及时发现零部件设计中存在的缺陷。
虚拟装配一般定义为无需产品或支撑过程的物理实验，只需通过分析、检验模型、可视化和数据表达等手段，利用计算机工具来安排或辅助装配有关的工程决策。虚拟装配是一种将CAD技术、可视化技术、仿真技术、决策理论及装配和制造过程研究、虚拟现实技术等多种技术加以综合运用的技术。
本文从整车总装完成后干涉查找开始讲起。所谓干涉，就是零件之间存在的相互包容。干涉的产生可能是由于零件的设计问题，如零件尺寸计算的错误、尺寸公差和形位公差有问题等；也可能是零件在生产加工过程中的问题，如生产制造中产生的误差等,都可能产生零件的干涉。一旦有干涉产生，部件将不能正常装配，即使勉强装配，也不可能正常运转。零件的干涉是部件设计中最容易产生的，也是一个难以克服的顽症。
在三维CAD设计领域干涉是指不同零件之间存在着相互包容的关系。干涉主要有两种:静态干涉和动态干涉。静态干涉指被判别的物体在空间中的位置不随时间而变化，其与其他零件间有占用公共空间的情况；动态干涉指被判别的物体在空间中的位置随着时间而变化，其在运动轨迹上与其他零件上发生碰撞干涉的情况。本文将重点检查以下几个位置：
图1 悬架与车身
图1中，赛车在动态跑动时，悬架减震与推杆摇臂都在运动，此时车身相对推杆摇臂是是静止的状态，因此就要排查车身壳体与其两个运动部件是否存在干涉。
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检查电池箱与车架管件的干涉，目的是保证电池箱是否能够顺利安装在车架的侧箱中，由图2看出电池箱的侧面离车架管件的最小距离为8.97mm，在加工中这是足够大的尺寸用于安装，因此电池是能够顺利被安装在车架侧箱中。
1 车架；2 电池箱
图2 车架与侧箱
检查后悬横向稳定杆与后轮束杆的距离（图3），排查后悬横向稳定杆拉杆在赛车运行中是否能够正常工作。图中测量出来尺寸为1.64mm，虽然没有相交干涉，但1.64mm的距离偏小，为了避免设计制造的时候出现误差的情况，束杆与横向稳定杆工作出现潜在干涉危险。横向稳定杆是的设计跳动范围时±2mm，所以这个位置还不能满足设计要求，需要作出修改。
1 后轮束杆；2 后悬横向稳定杆拉杆
图3 左后悬架图
检查后悬减震伸缩传感器与水箱的最小距离（图4），排查器运动时是否会与水箱发生碰撞，而实际最小距离为5.59mm，可认为是不会发生碰撞的。
1 水箱；2 减震伸缩量传感器
图4 减震伸缩量传感器
检查传动半轴与后悬上臂吊耳之间的距离（图5），排查半轴随后轮跳动是否会与固定吊耳发生碰撞干涉。该处不是只检查最小距离5.93mm，还要看dx=3.39mm的赛车纵向距离，因为赛车行驶中半轴会跟着后轮上下跳动，且设计跳动范围为±20mm，而dy=4.86mm，因此半轴存在高于吊耳的情况。图中看出半轴距离吊耳有3.93mm的距离，可认为设计满足要求。
除了部件之间不会存在干涉关系的情况，还会有地方设计是不合理的机械配合。不合理配合主要指：装配关系不完整、存在装配被破坏的危险、零部件实际上无法安装。装配结构是否合理，不仅关系到部件或机器能否顺利装配，以及装配后能否达到预期的性能要求，还关系到检修时拆装是否方便等。因此在设计装配体是应考虑零件之间装配结构的合理性。
1 副车架；2 后悬上臂吊耳；3 传动半轴
图5 传动半轴
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仔细查看总装模型会发现，图6中电机安装吊耳与车架管件最小距离为16.75mm，这里需要安装一颗M8*12mm的杯头螺栓，按测量出来的距离是足够安装该螺栓，但实际上空间是非常紧凑，甚至导致螺栓无法使用工具拧紧。
为了便于拆装，必须留出扳手的活动空间和装、拆螺栓的空间。因此需要开展实验证明螺栓能够拧紧或者调整电机安装的位置往赛车后方移动。
1 车架；2 电机固定吊耳；3 电机
图6 车架后舱
查看后悬下臂吊耳与车架管件的距离（图7），距离为12.57mm，此处需要安装M6*40mm的塞打螺栓，从吊耳上方无法安装。
解决办法是把螺栓从下往上安装，该办法存在螺母松动后，螺栓往下脱离导致后悬脱落的危险，因此需要增加一道机械防松保证螺栓不会脱落。通常使用双螺母拧紧，螺母之间产生的轴向力，使螺母牙与螺栓牙之间的摩擦力增大而防止螺母自动松脱。
1 车架；2 后悬下臂吊耳；3 后悬下臂
图7 后悬下臂吊
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