這輛破紀(jì)錄的電動(dòng)賽車竟由大學(xué)生親手設(shè)計(jì)！

在短短幾個(gè)月內(nèi)，來自高校的賽車制造者從零開始設(shè)計(jì)出了破紀(jì)錄的電動(dòng)賽車。

雖然世界一級(jí)方程式錦標(biāo)賽（F1）吸引了來自全球的大批觀眾，但大學(xué)生方程式汽車大賽的知名度卻相對(duì)不高。大學(xué)生方程式汽車大賽于1981年由國際汽車工程師學(xué)會(huì)設(shè)立，是全球最大的工程師競(jìng)賽。來自世界各地的超過600支大學(xué)隊(duì)伍將用他們從零開始設(shè)計(jì)和制造的賽車完成18項(xiàng)比賽。和一般賽車比賽不同，優(yōu)勝者不一定是跑完一定圈數(shù)后首先到達(dá)終點(diǎn)的車輛和駕駛員。除了加速賽、越野資格賽和22公里耐力賽等動(dòng)態(tài)項(xiàng)目之外，工程師們還必須在靜態(tài)項(xiàng)目中展示賽車及其制作過程。

評(píng)委由來自經(jīng)濟(jì)、汽車和職業(yè)賽車領(lǐng)域的名人擔(dān)任，他們將從設(shè)計(jì)、商業(yè)計(jì)劃及融資規(guī)劃等方面對(duì)選手及賽車進(jìn)行評(píng)判。蘇黎世學(xué)院賽車俱樂部（AMZ）由蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)的學(xué)生于2006年創(chuàng)立。它是大學(xué)生方程式汽車大賽的首支來自瑞士的隊(duì)伍，每年參加歐洲的各大比賽。從2013年到2016年，俱樂部共參加了16場(chǎng)比賽，并在其中8場(chǎng)中奪得冠軍。2016年6月，他們的賽車“grimsel”創(chuàng)造了世界紀(jì)錄，僅用1.513秒就從0加速到了100公里/小時(shí)。相比之下，加速速度最快的量產(chǎn)車需要2.2秒。

新手團(tuán)隊(duì)面臨工程挑戰(zhàn)

俱樂部讓學(xué)生有機(jī)會(huì)在開放、友好的環(huán)境中，通過高度復(fù)雜的工程活動(dòng)將所學(xué)理論付諸實(shí)踐。在這個(gè)過程中，學(xué)生們積累了領(lǐng)導(dǎo)力、創(chuàng)新、質(zhì)量管理、成本分析、項(xiàng)目和產(chǎn)品文件編制以及風(fēng)險(xiǎn)控制等領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)。他們?yōu)槊枯v車都設(shè)計(jì)了數(shù)百個(gè)零件。“就連賽車的輪胎和電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)都是大家自己設(shè)計(jì)的。”AMZ首席執(zhí)行官Leiv Andresen表示，“現(xiàn)成的發(fā)動(dòng)機(jī)通常都是平衡了多方需求的產(chǎn)物。而我們自己設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)可以完美滿足特定賽車的特定需求并達(dá)到最大功率密度。我們的賽車有四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，每臺(tái)的功率都超過50馬力，但重量卻都不到3千克。”

雖然大部分零件由合作伙伴生產(chǎn)，但碳復(fù)合材料的硬殼式底盤等核心組件還是由AMZ團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)。這些組件在由蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)虛擬制造研究所提供的兩個(gè)場(chǎng)地內(nèi)完成生產(chǎn)。AMZ團(tuán)隊(duì)也在那里組裝賽車，然后到瑞士多個(gè)場(chǎng)地進(jìn)行測(cè)試。

AMZ團(tuán)隊(duì)的35名活躍成員為今年的大學(xué)生方程式賽季設(shè)計(jì)了賽車。這些來自蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)和盧塞恩應(yīng)用科技大學(xué)的學(xué)生從去年9月就開始共同努力。雖然曾在團(tuán)隊(duì)中的“老手們”會(huì)傳授知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來幫助他們，但是在這么短的時(shí)間內(nèi)，一個(gè)完全由新手組成的團(tuán)隊(duì)需要完成從頭設(shè)計(jì)整輛汽車這么復(fù)雜的任務(wù)，對(duì)他們來說還是一項(xiàng)獨(dú)特的工程挑戰(zhàn)。

AMZ成員使用華歐產(chǎn)品生命周期管理軟件中的NX軟件來完成所有設(shè)計(jì)工作和大部分驗(yàn)證工作，而它也是所有仿真活動(dòng)的中心樞紐。

無縫整合

多年來，AMZ成員一直使用華歐產(chǎn)品生命周期管理（PLM）軟件中的各類軟件產(chǎn)品來完成設(shè)計(jì)、驗(yàn)證以及技術(shù)文件編制工作。

“NX是我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)使用的最核心的工具?！盇ndresen表示，“華歐PLM軟件解決方案與NX的深度集成讓我們受益良多。我們可以在NX環(huán)境中啟動(dòng)Simcenter 3D軟件。另外，因?yàn)槲覀儾恍枰煜げ煌挠脩艚缑?，所以可以?jié)省大量時(shí)間、避免許多錯(cuò)誤?！?/span>

隨著輕型、大功率汽車不斷向當(dāng)前物理學(xué)的前沿科技提出挑戰(zhàn)，車輛研發(fā)各個(gè)階段的設(shè)計(jì)驗(yàn)證變得至關(guān)重要?！?span style="color: rgb(45, 55, 60); font-size: 14px;">華歐 3D軟件讓我們可以在各個(gè)研發(fā)階段驗(yàn)證設(shè)計(jì)。這對(duì)我們幫助很大?！盇ndresen說。

“我們利用Simcenter 3D Motion軟件進(jìn)行多體仿真，用NX Nastran進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，還用STAR-CCM+軟件進(jìn)行流動(dòng)模擬?！彼a(bǔ)充道。

STAR-CCM+可以模擬氣流情況并允許用戶導(dǎo)出壓力分布數(shù)據(jù)。模擬結(jié)果會(huì)重新被導(dǎo)入NX，為所有工程相關(guān)人員提供組件結(jié)構(gòu)載荷的最新信息，這些信息之后會(huì)被用于優(yōu)化車輛的幾何形狀。

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商業(yè)挑戰(zhàn)

1. 在短時(shí)間內(nèi)從零開始設(shè)計(jì)電動(dòng)賽車

2. 學(xué)生團(tuán)隊(duì)流動(dòng)性大

3. 將賽車重量降到最低

4. 為外部合作伙伴提供部件生產(chǎn)文件

關(guān)鍵成功因素

1. 構(gòu)建整個(gè)賽車的數(shù)字化雙胞胎

2. 使用NX軟件完成所有設(shè)計(jì)工作

3. 使用Simcenter產(chǎn)品組合為有限元結(jié)構(gòu)分析以及多體和流動(dòng)模擬進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化

成果

1. 在短短八個(gè)月內(nèi)設(shè)計(jì)出一輛全新的賽車

2. 在2013年到2016年間參加16場(chǎng)比賽，并獲得其中8場(chǎng)的勝利

3. 創(chuàng)下世界記錄，加速速度比最好的量產(chǎn)車還要高出30%

圖片來源: Stephanie Bergan

發(fā)布日期：2018年9月