在4s内从0加速到100 km/h

作者:Nico Sauermann 文章来源:MM《现代制造》 发布时间:2019-08-21
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Kiel Technical大学的Raceyard车队的机械系通过使用Horn的工具,甚至可以解决棘手的机械加工任务。作为大学生方程式车赛(Formula Student)的参与者,他们建造了一辆高性能电动赛车。

在4s内从0加速到100km/h,动力高达160kW和团队精神:这是Kiel Technical大学团队Raceyard车队的大学生方程式车赛(Formula Student)成员的体验。他们自己开发和制造了电动赛车,并因此挺进了E类。

对于汽车零部件的制造,Kiel Technical大学的学生从Horn那里得到了关于车削和铣削工作的建议。“我们重视他们的机械加工的专业知识。在Horn公司,我们与Thomas Wassersleben进行了交谈,他为我们提供了很好的建议和快速的支持。”Lukas Schlott说,他是Raceyard车队的成员,负责区域营销和活动管理。

与计算机集成制造技术转移研究所(CIMTT)的合作始于几年前。Thomas Wassersleben为研究所的机械车间提供加工解决方案和工具方面的建议。Horn的现场工作人员在2017/2018年从赛车队带回了一份调查报告。Horn用一套工具解决了报告中所提到的问题,包括105型Supermini系统、S100型穿孔和零件系统、Boehlerit ISO可转位刀片和DS铝铣刀具。Lukas Schlott回忆说:“有了这套工具,我们的机械部门能够解决甚至是棘手的加工任务,在这些任务中,由于长悬臂和狭窄的钻孔而难以接近。”

使用DSA系统的铣削 转向节,在4 s内 从0加速到100 km/h
使用DSA系统的铣削转向节,在4 s内从0加速到100 km/h

大学生方程式的每一个赛季,都会有一辆新赛车亮相。和赛车一样,由于一些学生完成了学业,每年团队的一部分成员都会发生变化。这意味着每一个新团队都要完全负责汽车的开发、制造、装配和测试。同时,新的发展阶段还得沿用上一季的经验。2017/2018年Raceyard车队由50名成员组成,分为4个主要领域:赞助和财务、机械、电气、营销和活动管理。

自己开发和制造

除了一些部件外,他们自己开发和制造赛车。对于制动钳,Kiel Technical大学的学生依赖SLM技术(选择性激光熔化)。通过这种增材制造工艺,他们用铝合金打印了自己设计的制动钳。为了去除制动活塞的缸孔接触面上的材料,负责此项任务的机械师选择了信任Horn的Supermini 105系统。“由于卡钳的三维形状和精密的缸孔公差,制造对我们的机械师来说是一个挑战。”Lukas Schlott说。

为了加工铝制转向节,他们使用了一个来自DS系统的三刃VHM轴铣床,具有抛光的切屑空间。使用此组件,困难在于工具的长悬伸。此外,由于零件的几何结构,技术人员选择了一种超长的铣刀。Thomas Wassersleben告诉我们:“由于抛光的切屑空间和铣刀的几何结构,我们在加工过程中不会遇到粘附切屑和颤振痕迹的问题。”

使用Supermini 105型拆卸制动钳上的材料
使用Supermini 105型拆卸制动钳上的材料

赛车底盘由碳纤维复合材料制成。对于航空动力部件和其他部件,如转向连杆,学生们同样选择了这种碳纤维材料。另一个赞助人可以帮助生产机械的模具和层压零件。“单个纤维层的层压是一个挑战,因为单个碳纤维增强塑料层中的纤维方向决定了底盘和其他部件组的后期刚度。”Lukas Schlott说。在计算底盘和其他部件的空气动力学和刚度时,学生们使用了Kiel Technical大学的CIMTT所提供的高性能计算机。

准备好开发四轮驱动

电力驱动组件同样由团队成员自己开发。在可拆卸的蓄电池中,他们只引进了单个电池。于是通过288个电池的连接,学生们完成了电子设计和安全的充电电子器件的制造。

在2017/2018赛季,赛车首次以四轮驱动的方式在赛道上亮相。每个轮子都由位于轮毂上的自身的电动机所驱动。它们的总功率为160 kW(约217 PS)。由于空载车辆的重量约为230 kg,这就构成相当大的动力。然而,为了参加大学生方程式系列赛,功率必须被限制到85kW。

在大学生方程式的个别训练中,我们需要考虑的不仅仅是汽车的性能。该评估还涉及到静态和动态训练。在静态训练中,经济问题和团队的设计方法起着很大的作用。因此,学生必须在两个演示中对其商业计划和成本报告进行解释。另一个静态训练是关于工程和设计事项。为此,团队必须说服陪审团相信他的设计工程。这里特别重要的是讨论,在该讨论中,团队必须对陪审团的评论作出充分的论据和辩解。

Horn的Thomas Wassersleben(左二)与Lukas Schlott(左一)和其他队员交谈
Horn的Thomas Wassersleben(左二)与Lukas Schlott(左一)和其他队员交谈

动态项目包括加速、滑垫、自动越野和耐力。训练的加速度包括在75 m的直线上进行加速度测试。在这里,赛车在4 s内从0加速到100 km/h。在防滑垫上,汽车以8字形在轨道上行驶。巨大的离心力或横向加速度可能导致车辆发生爆炸。

在汽车越野赛中,当司机独自驾驶汽车经过一个标记的路线时,他们会被计时。一公里的赛程对驾驶员和车辆的行驶动力提出了很高的要求。耐力是每个大学生方程式车赛(Formula Student)中最大的也是最后的一项训练。在这里赛车在22km长的赛道上提高了它的可靠性。这项训练占可能总分的1/3。

方向舵脚蹬可以根据不同的驾驶员进行调整
方向舵脚蹬可以根据不同的驾驶员进行调整

大学生方程式汽车大赛(Formula SAE)于1981年在美国成立,后来以大学生方程式车赛(Formula Student)的方式传到欧洲。自1999年以来,英国Silverstone酒店和德国Hockenheimring酒店每年都会举办活动。与此同时,大学生方程式车赛(Formula Student)的学生还将访问意大利、西班牙、巴西和日本,并在那里组织比赛。大学生方程式车赛(Formula Student)的课程让学生在设计、工程、制造和融资方面获得丰富的实践经验。为此,每队都开发了一辆按照综合规则所建造的单座赛车。

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