FSAE賽車維修臺架研制與應(yīng)用

陳春林

（廣西科技大學 鹿山學院，柳州 545616）

中國大學生方程式汽車大賽規(guī)則是參加中國大學生方程式汽車大賽的車隊必須無條件遵守的，否則將不能通過車檢。沒有通過車檢的車隊不允許參加75m直線加速、8字繞環(huán)、高速避障、耐久、燃油經(jīng)濟性等5項動態(tài)比賽。此規(guī)則中規(guī)定賽車車架基本結(jié)構(gòu)必須采用低碳鋼或合金鋼（含碳量至少為0.1%）的材料來制作，其規(guī)格為外徑小25.4mm，壁厚分別為2.4mm（主環(huán)和前環(huán)、肩帶安裝桿等部件采用）、1.65mm（側(cè)邊防撞結(jié)構(gòu)、前隔板、防滾架斜撐、安全帶安裝桿等部件采用）、1.25mm（前隔板支撐采用），由此可知賽車車架由管材構(gòu)成。

對賽車整體而言，車架的作用很大，車架將發(fā)動機、驅(qū)動系統(tǒng)、懸架裝置及各種零部件組裝在一起形成了車身。賽車在比賽過程中經(jīng)常會遇到各種突發(fā)性的問題，需要馬上對賽車進行維修，這時組成車架的管材是賽車維修時必須采用的定位基準。

1 需解決的技術(shù)問題

目前，F(xiàn)SAE賽車沒有專門的維修臺架，故在維修過程中會有以下方面的不足：賽車安裝定位過程復雜；賽車定位安裝影響維修時的操作；賽車維修過程定位安裝不到位容易對賽車和人身造成傷害；現(xiàn)行使用的維修裝置結(jié)構(gòu)復雜，重量大不方便攜帶。

高職院校應(yīng)加強與工廠、企業(yè)、科研部門的聯(lián)系，建立穩(wěn)定的產(chǎn)學研相結(jié)合的實踐教學基地，讓學生到工廠、企業(yè)中通過幫助企業(yè)創(chuàng)造出具有一定利用價值并能解決具體問題的產(chǎn)品，工廠和企業(yè)的工程師運用企業(yè)的工作方式協(xié)助其完成畢業(yè)設(shè)計，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造能力和綜合能力。

小型創(chuàng)業(yè)企業(yè)是對學生進行創(chuàng)業(yè)教育最好的實踐版教材，高職院?？梢耘c一些小型創(chuàng)業(yè)企業(yè)合作，建立起長久的畢業(yè)設(shè)計創(chuàng)業(yè)教育基地，使學生對真實的創(chuàng)業(yè)成果有近距離的了解，對創(chuàng)建企業(yè)所需的資源、技術(shù)、人才、資金等重要元素有直觀的認識，強化他們的創(chuàng)業(yè)意識。

2 實施

本文提供一種用于FSAE賽車維修的FSAE賽車維修臺架，該維修臺架結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。

FSAE賽車維修臺架，包括2個轉(zhuǎn)動限位套I、轉(zhuǎn)動限位套II、賽車定位支撐架、轉(zhuǎn)動心軸和支撐腳，如圖1所示。轉(zhuǎn)動限位套I和轉(zhuǎn)動限位套II均為中空圓柱形，并且轉(zhuǎn)動限位套II兩端分別開設(shè)有缺口，轉(zhuǎn)動限位套I一端設(shè)有凸出部，該凸出部的弧長小于缺口的弧長，轉(zhuǎn)動限位套II和轉(zhuǎn)動限位套I均套裝在轉(zhuǎn)動心軸上，轉(zhuǎn)動限位套II位于2個轉(zhuǎn)動限位套I之間。該2個轉(zhuǎn)動限位套I上的凸出部分別位于轉(zhuǎn)動限位套II兩端的缺口中，賽車定位支撐架一端安裝在轉(zhuǎn)動限位套II，該賽車定位支撐架的另一端為圓弧凹面，支撐腳分別安裝在轉(zhuǎn)動限位套I和轉(zhuǎn)動限位套II上。

轉(zhuǎn)動心軸兩端分別安裝有用于限制轉(zhuǎn)動限位套I落體的限位塊。限位塊通過C02保護焊分別焊接在轉(zhuǎn)動心軸的兩端，該限位塊與轉(zhuǎn)動限位套I之間分別設(shè)有l(wèi)～2mm的間隙。支撐腳包括支撐腳I和支撐腳II，支撐腳I和支撐腳II均為由2根支撐桿組成的八字結(jié)構(gòu)支撐腳，支撐腳I的兩個上端均安裝在轉(zhuǎn)動限位套II上，支撐腳II的兩個上端分別安裝在2個轉(zhuǎn)動限位套I，使用時支撐腳I和支撐腳II分別隨著轉(zhuǎn)動限位套II和轉(zhuǎn)動限位套I的轉(zhuǎn)動而處于打開狀態(tài)。在支撐腳打開的狀態(tài)下，支撐腳I和支撐腳II之間形成30°角。支撐腳I和支撐腳II的2根支撐桿之間分別安裝有橫桿。賽車定位支撐架有2個，這兩個賽車定位支撐架分別通過C02保護焊焊接在轉(zhuǎn)動限位套II的兩端上。

圖1 FSAE賽車維修臺架的結(jié)構(gòu)示意圖（支撐腳為打開狀態(tài)）

FSAE賽車維修臺架的總長為400mm，總寬為100mm，總高為600mm。該維修臺架總重僅為1.5kg。使用時，將支撐腳I和支撐腳II朝外打開。在打開過程中，支撐腳II帶動轉(zhuǎn)動限位套I繞著轉(zhuǎn)動心軸的軸線順時針旋轉(zhuǎn)，支撐腳I帶動轉(zhuǎn)動限位套II繞著轉(zhuǎn)動心軸的軸線逆時針旋轉(zhuǎn)，當轉(zhuǎn)動限位套I上的凸出部與轉(zhuǎn)動限位套II上的凸緣接觸時，支撐腳I和支撐腳II旋轉(zhuǎn)的角度最大，即支撐腳I和支撐腳II分別旋轉(zhuǎn)了15°，此時，維修臺架打開的角度達到2×15°=30°。

3 應(yīng)用效果

FSAE賽車維修臺架的轉(zhuǎn)動限位套I和轉(zhuǎn)動限位套II分別套裝在轉(zhuǎn)動心軸上，通過套裝方式以提高賽車維修臺架的耐磨性，加大賽車維修臺架摩擦面的尺寸。轉(zhuǎn)動限位套II兩端分別開設(shè)有缺口，轉(zhuǎn)動限位套I一端設(shè)有凸出部，該凸出部的弧長小于缺口的弧長，并且其凸出部分別位于缺口中，通過運用轉(zhuǎn)動限位套I和轉(zhuǎn)動限位套II銑缺口的方法對維修臺架進行限位，保證賽車維修過程的安全可靠性；賽車定位支撐架一端為圓弧凹面，該圓弧凹面作為賽車安裝定位基準，使得賽車車架正好裝配到位，定位方式簡單方便，不影響維修時的操作，人機工程性好；為了保證維修臺架各零件的相對運動關(guān)系保持不變，可以增加限位塊對各零件的位置進行限位，并且該限位塊與轉(zhuǎn)動限位套I保證徑向方向有l(wèi)～2mm的間隙，起到微調(diào)的作用。

4 結(jié)語

本設(shè)計采用機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計中的簡單動作功能機構(gòu)設(shè)計，這些機械的設(shè)計方法稱為簡單動作功能的求解方法。它指的是有一些常用的機械、用具或工具要求的動作簡單，完成預期動作所需的構(gòu)件數(shù)量很少，或構(gòu)件種類較少，這些機械利用構(gòu)件幾何形體的巧妙結(jié)合，可以實現(xiàn)相互鎖合或相互動作的功能。簡單動作功能具有廣泛的用途和寬廣的創(chuàng)造空間。簡單動作功能通常通過兩個零件之間接觸面形狀的巧妙組合實現(xiàn)，故本結(jié)構(gòu)簡單、重量較小、方便攜帶、制造成本低、使用方便，特別適用于FSAE賽車的維修，便于廣泛推廣使用。