关键词：巴哈越野赛车；赛车总体设计；动力性分析；运动仿真；
一、前言
中国汽车工程学会巴哈大赛（Baja SAE China），简称BSC大赛，是由中国汽车工程学会于2015年创办的主要面向职业院校和本科院校开展的小型越野汽车设计、制作和检测赛事[1]。参赛车队按照赛事规则和赛车制造标准，在规定时间，使用同一型号发动机，设计制造一辆单座、发动机中置、后驱的小型越野车[2]。赛事分为静态赛事和动态赛事，静态赛事主要围绕赛车设计、成本制造、营销报告进行汇报，动态赛事则对赛车直线加速能力、牵引力、操作性、耐久性进行实车比赛[3]。因此Baja赛车应具有强劲的动力加速性、优良的越野通过性、灵活的操纵性能及可靠的耐久性能。
大学生巴哈赛车的总体设计与动力性分析应该围绕赛事项目要求展开。总体设计应在符合规则要求的前提下使赛车性能尽量优异同时还应考虑制造成本和难度；按照汽车设计及规则相关要求对汽车各系统进行选型设计；赛车相关结构应满足汽车构造、汽车理论中的相应知识，利用CATIA等软件进行合理的建模设计[4][5]；重要的零部件及结构应使用ANSYS软件进行相关力学分析[6]；车架在越野赛事中，要经受较差路况的高强度冲击，应对车架进行强度、刚度和自由模态分析，分析以确保实际越野路面驾驶时车架受振动冲击下的结构强度[7][8][9]，并且要对车架的振动情况进行分析[10][11]；对于涉及赛车操控性的悬架[12][13]、转向等结构应利用Adams等软件进行仿真模拟[14]，检验各部分结构零件的相互配合及运动情况；为了保证充足的动力性则应对传动部件的传动比、传动效率等进行计算、预估[15]，并分析赛车的动力性能[16]；同时大学生方程式大赛作为巴哈大赛的衍生赛事且大学生方程式受欢迎程度更强、发展速度更快、技术难度也更大，其中一些技术及方法也可用于巴哈赛车的设计制造中来[17][18]。
通过以上设计和分析，可以通过软件建模和相关的分析模拟对参赛赛车进行初步的展现与论证，为后期加工设计提供参考及各零部件的图纸，同时，在软件层面的设计分析在赛车需要改进完善的时候能较快的进行相关修改，可以大大节约时间、加快进度并减少不必要的实际加工损失。此过程为重要的前期开发流程在整个赛车制造过程中扮演着举足轻重的作用。
二、大学生巴哈赛车的总体设计与车架结构分析的研究现状
1. 国外研究状况
Baja是西班牙语越野车的意思，美国于1967年创立面向社会群体的Baja1000越野赛，随后大学生巴哈大赛于1976年在美国举办。在数十年的发展中，大学生巴哈大赛吸引了德国、韩国、印度等世界多地的国家举办，由于起步较早，国外院校在巴哈的技术积累和创新一直走在前列，美国更是每年大赛的规则制定方[19]。国外一些地区得益于其汽车工业基础和玩车氛围，在越野车设计制造上风格硬派、性能强悍，如美国一些车队近年来创新性地将车企及改装厂使用地拖曳臂式悬架、4W驱动等技术运用到赛车设计制造中来[20]；同时国外车队对软件的利用更为深入，印度汽车工程学会发表过关于使用matlab和基因算法的悬架优化方法[21]；国外巴哈大赛比赛场地多为山地丘陵，路况恶劣，这对赛车整体性能要求很高，很多车队车架采用不等粗、不等厚管材进行加工制作；减震器、轮胎等零部件，得益于先天企业优势，欧美国家在购置成本控制上可减少很大一部分预算；另外国外车队在零部件自研上占比很大，如方向盘、转向节、轮圈等零部件，为了轻量化及结构性能优异，很多车队会选择自己设计、选材和加工。国外巴哈赛事发展迅猛，基础雄厚，物力、人力、财力等各方面支持力度都很大，其赛车研发水平不俗，带来的创新技术也令人耳目一新。
- 国内发展状况
中国汽车工程学会在2015年将Baja赛事引入我国。BSC结合本土情况对赛事规则做出了适应性的调整，国内参赛队伍在技术则上呈现逐年创新地趋势。具体到国内车队赛车的一些结构来说，赛车车架在规则提示及限定下衍生出多种形态结构；悬架部分绝大多数车队采用前后全独立悬架，只有极少部分车队使用后整体桥结构，独立悬架结常采用双横臂式结构[22]，近年来很多车队在后悬架上进行了创新改进，使用了结构更为复杂的多连杆式、拖曳臂式独立悬架[23]；传动部分的主减速器目前也已从采购企业制造的成品减速器发展为自研自产包括变减速比、可切换倒挡的多功能主减速器[24]，其中减速器齿轮组设计一直是难点和重点，如何选取合适的传动比、如何保证零部件结构强度等等问题都是需要考虑的[15]；变速器多数车队则采用皮带式CVT无级变速器，也有车队进行自主设计制造，其结构多采用多级齿轮式结构；赛车轻量化一直是提升成绩不可忽略的一方面，“没有最轻，只有更轻”成了很多车队的口号，而为了实现轻量化，不同车队有不同的方法，首当其冲的车架成了大家争夺的焦点，由于规则对材料的限定，结构优化则显得很重要[25]，其次在各部分零件如半轴、减速器、转向器等也有车队进行减重处理，其方法多数是采用同等强度的铝合金、钛合金、碳纤维材料来代替原本密度较大的钢材[25][26]。总之，国内车队如今研究趋势也越来越倾向于结构轻量化、提高机械传动效率地分向。
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