FSAE赛车维修台架研制与应用

陈春林

（广西科技大学 鹿山学院，柳州 545616）

中国大学生方程式汽车大赛规则是参加中国大学生方程式汽车大赛的车队必须无条件遵守的，否则将不能通过车检。没有通过车检的车队不允许参加75m直线加速、8字绕环、高速避障、耐久、燃油经济性等5项动态比赛。此规则中规定赛车车架基本结构必须采用低碳钢或合金钢（含碳量至少为0.1%）的材料来制作，其规格为外径小25.4mm，壁厚分别为2.4mm（主环和前环、肩带安装杆等部件采用）、1.65mm（侧边防撞结构、前隔板、防滚架斜撑、安全带安装杆等部件采用）、1.25mm（前隔板支撑采用），由此可知赛车车架由管材构成。

对赛车整体而言，车架的作用很大，车架将发动机、驱动系统、悬架装置及各种零部件组装在一起形成了车身。赛车在比赛过程中经常会遇到各种突发性的问题，需要马上对赛车进行维修，这时组成车架的管材是赛车维修时必须采用的定位基准。

1 需解决的技术问题

目前，FSAE赛车没有专门的维修台架，故在维修过程中会有以下方面的不足：赛车安装定位过程复杂；赛车定位安装影响维修时的操作；赛车维修过程定位安装不到位容易对赛车和人身造成伤害；现行使用的维修装置结构复杂，重量大不方便携带。

高职院校应加强与工厂、企业、科研部门的联系，建立稳定的产学研相结合的实践教学基地，让学生到工厂、企业中通过帮助企业创造出具有一定利用价值并能解决具体问题的产品，工厂和企业的工程师运用企业的工作方式协助其完成毕业设计，培养他们的创造能力和综合能力。

小型创业企业是对学生进行创业教育最好的实践版教材，高职院校可以与一些小型创业企业合作，建立起长久的毕业设计创业教育基地，使学生对真实的创业成果有近距离的了解，对创建企业所需的资源、技术、人才、资金等重要元素有直观的认识，强化他们的创业意识。

2 实施

本文提供一种用于FSAE赛车维修的FSAE赛车维修台架，该维修台架结构简单，使用方便。

FSAE赛车维修台架，包括2个转动限位套I、转动限位套II、赛车定位支撑架、转动心轴和支撑脚，如图1所示。转动限位套I和转动限位套II均为中空圆柱形，并且转动限位套II两端分别开设有缺口，转动限位套I一端设有凸出部，该凸出部的弧长小于缺口的弧长，转动限位套II和转动限位套I均套装在转动心轴上，转动限位套II位于2个转动限位套I之间。该2个转动限位套I上的凸出部分别位于转动限位套II两端的缺口中，赛车定位支撑架一端安装在转动限位套II，该赛车定位支撑架的另一端为圆弧凹面，支撑脚分别安装在转动限位套I和转动限位套II上。

转动心轴两端分别安装有用于限制转动限位套I落体的限位块。限位块通过C02保护焊分别焊接在转动心轴的两端，该限位块与转动限位套I之间分别设有l～2mm的间隙。支撑脚包括支撑脚I和支撑脚II，支撑脚I和支撑脚II均为由2根支撑杆组成的八字结构支撑脚，支撑脚I的两个上端均安装在转动限位套II上，支撑脚II的两个上端分别安装在2个转动限位套I，使用时支撑脚I和支撑脚II分别随着转动限位套II和转动限位套I的转动而处于打开状态。在支撑脚打开的状态下，支撑脚I和支撑脚II之间形成30°角。支撑脚I和支撑脚II的2根支撑杆之间分别安装有横杆。赛车定位支撑架有2个，这两个赛车定位支撑架分别通过C02保护焊焊接在转动限位套II的两端上。

图1 FSAE赛车维修台架的结构示意图（支撑脚为打开状态）

FSAE赛车维修台架的总长为400mm，总宽为100mm，总高为600mm。该维修台架总重仅为1.5kg。使用时，将支撑脚I和支撑脚II朝外打开。在打开过程中，支撑脚II带动转动限位套I绕着转动心轴的轴线顺时针旋转，支撑脚I带动转动限位套II绕着转动心轴的轴线逆时针旋转，当转动限位套I上的凸出部与转动限位套II上的凸缘接触时，支撑脚I和支撑脚II旋转的角度最大，即支撑脚I和支撑脚II分别旋转了15°，此时，维修台架打开的角度达到2×15°=30°。

3 应用效果

FSAE赛车维修台架的转动限位套I和转动限位套II分别套装在转动心轴上，通过套装方式以提高赛车维修台架的耐磨性，加大赛车维修台架摩擦面的尺寸。转动限位套II两端分别开设有缺口，转动限位套I一端设有凸出部，该凸出部的弧长小于缺口的弧长，并且其凸出部分别位于缺口中，通过运用转动限位套I和转动限位套II铣缺口的方法对维修台架进行限位，保证赛车维修过程的安全可靠性；赛车定位支撑架一端为圆弧凹面，该圆弧凹面作为赛车安装定位基准，使得赛车车架正好装配到位，定位方式简单方便，不影响维修时的操作，人机工程性好；为了保证维修台架各零件的相对运动关系保持不变，可以增加限位块对各零件的位置进行限位，并且该限位块与转动限位套I保证径向方向有l～2mm的间隙，起到微调的作用。

4 结语

本设计采用机构创新设计中的简单动作功能机构设计，这些机械的设计方法称为简单动作功能的求解方法。它指的是有一些常用的机械、用具或工具要求的动作简单，完成预期动作所需的构件数量很少，或构件种类较少，这些机械利用构件几何形体的巧妙结合，可以实现相互锁合或相互动作的功能。简单动作功能具有广泛的用途和宽广的创造空间。简单动作功能通常通过两个零件之间接触面形状的巧妙组合实现，故本结构简单、重量较小、方便携带、制造成本低、使用方便，特别适用于FSAE赛车的维修，便于广泛推广使用。