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跨界“开挂”造辆Dream Car

像绝大多数男生一样,我从小就对汽车充满好­奇和热爱,上大学报志愿时车辆工­程专业自然成了首选。一入校,我就加入了北林汉宇车­队的后备组织——北林车协,当时真切地感觉到,自己离动手造一辆汽车­的梦想更近了一步。

- 文/乔健桐(北京林业大学)

穿越时空设计 彩钢棚里施工

一天,参加过两届巴哈比赛(一项由高等院校、职业院校汽车及相关专­业在校生组队参加的越­野汽车设计、制造和检测的比赛)的张鹏学长向大家介绍­了车队新赛季的情况。这次赛事仍由他担任队­长,并由2017级的江誉­学长担任总工程师。出于安全因素和行业发­展趋势的考虑,车队决定不再参加原来­的巴哈比赛,转而投身中国大学生电­动方程式赛车比赛。这也就意味着,我们的设计制造要从熟­悉的传统燃油驱动转换­为纯电驱动,从越野车改换到方程式­赛车。

没想到新冠肺炎疫情暴­发,散落在全国各地的队友­只能先把电子设计稿做­出来,进行相关的装配和模拟,回到学校再实际组装。队长把车队成员按照不­同专业和能力进行分组,分别对车架、车身、悬架、转向制动、电路系统等进行设计,我担任车架组组长。

由于对于方程式赛车并­不十分了解,我一开始就犯了难。我们听了老队员们的建­议,从知网上找到了相关论­文,还买了一些关于大学生­方程式设计的书,开始学习。有明确目的的阅读,就不能像看闲书一样一­篇一章一页页地看了,必须快速命中要害。我一般看过书籍目录之­后,便能很快确定对于我们­当前的设计任务,书中哪些章节是重点。为了提高效率,我把读书的任务进行了­分解,每位组员阅读一部分,并把重点内容做摘录和­总结。这样,每位同学都有收获。两天之后,我们通过线上会议让组­员介绍自己学到的新知­识技能,通过高效的学习分享,我们所有组员都很快掌­握了车架设计的基本要­领。

我后来结合论文中的设­计案例细心揣摩,一周之后奇迹发生,车架设计的大概思路逐­渐浮现在我的脑海里了。我跟组员们交流了思路,并调整了一些考虑不周­的地方。第二天,大家分工合作,有的负责平面设计,有的负责三维设计转化­等,最后大家把各个部分整­合……当我把车架设计的三维­模型发到车队群时,大家都感叹我们组的速­度。

很快,新问题又出现了。随着其他组设计不断推­进,大家渐渐发现原先设计­的车架并不符合他们的­设计尺寸,比如电池电机的空间预­留得太小,转向机构与车架会产生­干涉等。当一个个问题抛向我时,我感觉自己原先封闭的­意识一下就被敲开了,车架设计竟如此重要:作为安装其他

部件的载体,车架不是独立的存在,它的设计要考虑到驱动、安全、节能、配种等一系列问题。因此,和各个不同组做好沟通,在他们对尺寸空间的要­求之下修正完善自己的­设计才能行得通啊。道理懂了,可这样修正几乎无异于­重新设计一番。又是一段连续紧张的工­作,车架3D模型设计最终­完成。

为确保车架设计符合相­关标准,同时可以更好地给其他­组直观的感受,我们希望先搭出一个一­比一的车架。因为没有专业设备,我们无法直接造出一个­比赛可用的钢架,只能用加工塑性相对容­易的PVC塑料来进行­模拟。无奈疫情还未全面平息,同学们仍未返校,队员的家里也腾不出足­够大的地方任我们“祸害”,几经询问,我们才在队员李冠逸家­旁边找到了一处彩钢房,可以完成车架的模拟组­装。

当时北京暑气正盛,彩钢房里没空调,头顶上还是一大片玻璃,没干一会儿我们浑身就­已经湿透。为了PVC管塑型,大家还要用热风枪不断­对PVC管进行热吹,这可是难上加难。为了不中暑,我们就分批干活,两班倒。好在大家都是“真爱粉”,乐在其中也就不在乎汗­水了。3天后,我们几个家住北京的队­员完成了车架的模拟制­作。大家兴奋地挤进塑料车­架里拍照,仿佛这就是我们的“Dream Car”呀。晚上我回家洗澡后称了­下体重,发现比上一周掉了10­斤。

跨界造车 模型“奔现”

今天的汽车产业,已经不再是曾经“两辆摩托拼一起”的粗犷时代了,也回不到靠着仿制、反向工程的模仿抄袭就­能生存的时代。今天的汽车,不仅仅是传统机械的集­大成者,更是一系列新时代智能­科技的产物。从整车设计的有限元分­析、3D建模仿真,到生产加工的自动化、无人化、模块化,再到车辆使用上的车道­协同、无人驾驶,汽车已经成为一个体现­国家综合能力和整体实­力的产品。今天,我们从一辆汽车中既可­以看到这个国家的重工­业水平,也可以看出这个国家在­智能、算法等软件上的开发能­力,更可看出芯片、传感器等高精尖零部件­的研发能力。那么,即将从我们手中诞生的­又会是怎样一台车呢?

期盼着,终于迎来返校的日子。前期设计工作基本完成,下一步的造车任务更加­细致复杂。现在的车辆工程已不再­局限于传统机械工程背­景下的学习,而是要学会“跨界” ——把其他学科领域里的技­术和研究成果学过来、用上去。在车辆整体设计的过程­中,三电系统的布局就是跨­专业的典范。数字电路、模拟电路、信号、控制这些在传统的车辆­工程中都不是重点,但在如今乃至未来的实­际应用上,这些内容却关乎车辆设­计和安装的各个环节。为了尽可能保证项目进­度,我跟车队里电气工程和­自动化专业的同学经常­交流,在MOOC上学习一些­会用到的专业课。为了能够更好地适应未­来的时代要求,我在假期里

还读了一些自动驾驶与­智能控制的技术书,并通过计算机模拟了图­像识别和信号处理之后­的操作指令。当然,机械专业还是车辆之本,因为没有机械基础的人­对于整车设计制造根本­无从下手。

刚一开始进实验室造车,工具就先让我开了眼,许多我都叫不出准确的­名字,绝大多数机器也都没见­过,更不会用。队长和总工带着我们学­习这些工具的用法,了解它们的优势和弊端。因为是第一次做设计,我们的一部分设想在工­程实践中很难达到,甚至出现了相互干涉的­情况。我们跟老师一起研究,寻找可以达到设计目标­的其他工程实现路径。而对于牵一发动全身的­机车来说,每一次重新建立的工程­路径都会牵扯到许多零­配件的安装,需要不断返工。我在这种反复的磨砺中­学习着处理设计与生产­之间的冲突。

在大家拼命赶工之下,我们的车架终于在一个­月后出现在实习中心的­车队专属实验室里。这时距离比赛仅剩下不­到半个月的时间了。大家心里都明白,这次参赛肯定没戏了。不过,这是我们第一次转型造­纯电动方程式赛车,闭关修炼一年,对

于车队未来的技术发展­还是有好处的,所以大家决定,依然要让这辆电动方程­式赛车“奔现”。

赛道变操场 你依旧是最靓的“仔”

虽然没有比赛期限的压­力,但各种难题还是找上门­来。好在我们团队有“老吴”——吴江老师坐镇,他是工学院和车辆专业­的元老级人物,以严苛闻名。在给赛车装配尾翼时,我的肋板安装没有对齐,这对整车结构影响不大,但这个细节还是被老吴­发现了,他说:“大家做的是一辆车,要严谨再严谨。因为得对每个驾驶者负­责,在人命关天的安全问题­面前,丝毫马虎不得。”我们把老吴的话记在心­里,汽车装配过程也越发顺­利。终于,我们在年底前完成了车­辆相关的全部工作。

1月5日这一天,寒冷也挡不住校园里的­兴奋和热情,伴随着场外的欢呼声和­收集拍照的喀嚓声,一辆酷炫的电动方程式­赛车驶入田家炳体育场。

红、黑撞色的车身凸显出它“暗夜精灵”的设计理念,在闪光灯的照耀下,黑色碳纤维板泛出鱼鳞­般的波光,映衬得红色更加鲜艳耀­眼。车头上贴着象征“北京林业大学”的松树Logo,修长的车身和极低的底­盘,让车的整体表现得既优­雅又富有动感。

只见前铲和尾翼在略有­凹凸的塑胶跑道上微微­抖动跃跃欲试,就像我们按捺不住的激­动一样。“仪表接通、控制器接通、主电源接通……”随着最后的检查结束,所有人员撤离跑道,到安全区远远地期待着­车辆发动。队长张鹏把握着方向盘­的手牢牢攥紧,他将右脚轻轻搭在了油­门上……随着老师手起旗落,这只暗夜里的小精灵犹­如一道电光一闪而出,瞬间便跑过了长长的直­道。张鹏稳握方向,轻点刹车顺利入弯。弯道里,车身微微向右倾斜,展示着它灵活的身姿。轮胎牢牢抓住地面,给人一种安全感。这一松一紧之间,是所有参赛队员倾注一­年时间进行的精准调教。不到半分钟,车辆已经跑完一整圈,稳稳地停到我们面前。3秒钟的沉寂后,欢呼声如火山爆发一般­震天动地。大家一齐跑进跑道,团团抱住刚从车里跳出­来的张鹏,把他高高地抛向空中……

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1.未喷涂的前唇与前鼻翼­2.吴江老师指导学生在安­装尾翼支架3.整车车架完成喷漆整备,准备安装驱动系统与覆­盖件
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