1:6 FSC大学生方程式赛车模型设计、制作、测试分享(海量大图)

前言-哇啦哇啦说几句


        其实有想用文字、图片、视频的形式记录这激动人心的过程的这一想法已经很久了,直到现在才抽出来时间来做这件事,事情还得从2012年上大学的时候说起,由于楼主在大学期间参加的是辽宁工业大学万得车队的燃油车队,从大一开始跟在学长身后打酱油,大二开始分担一些技术性不是很强的工作,直到大三的时候作为主力队员,参与设计、制造以及作为车手去参加比赛的整个过程。时间过得很快,转眼一晃四年就过去了直到大学毕业,我对于赛车的热爱还是意犹未尽,但是到踏出校门的这一刻,我才已经意识到,以后再也不能和赛车玩耍了,所以总想着是否能有一个物件来纪念我的大学生活,毕竟是四年的热爱,四年的执着追求。又恰好楼主是一个RC模型爱好者,大学时候又学的是车辆工程专业,所以自己设计并制作一个模型那简直是再好不过了,而且以我的动手能力那也不是啥难题。
        先上图看看我们当年的赛车图吧。

参加2015年日本大学生方程式汽车大赛

参加2015日本大学生方程式汽车大赛直线加速

参加2015中国大学生方程式汽车大赛高速避障

设计阶段-考验脑力的时候了


        看完了当年的赛车,是不是已经激起了我们体内的荷尔蒙激素呢?那接下来再看看我的1:6赛车的设计图吧。

侧视图

正视图

俯视图

后轴侧视图

      也许懂行的朋友已经看出来了,没错,图纸的设计软件就是汽车行业常用的CATIA,整个设计是从2018年的5月份开始一直到10月份才完成初版的图纸,由于工作以及制作场地的原因,自从完成图纸之后就被搁置一边了,直到2019年8月份稳定下来后才开始了正式的制作,因为设计过程中跟大学期间玩的比较好的朋友一起讨论的方案,并且他也是个地道的RC模友,所以也就答应也替他做一台(我们当年赛车参加过日本赛和中国赛,日本赛车号是70,中国赛车号是50,所以我们约定后续这两台车涂装后,一个车号为70,一个车号为50,我们调侃道,这台模型全球限量两台)。由于要一次制作两台车,所以本来预计两个月的制作周期被拉长到了四个月,直到2019年12月份两台车才正式完工,说实话,整个制作过程真累啊,每天下班后,回到宿舍就是各种工具开干,手也起过好多泡。晚上干到十一点半,基本上四个月的休息时间都被占用了。
       也有朋友问了,为啥设计的比例要选用1:6这个比例呢?为啥不是1:7或者1:10?其实是这样的,当年我们的赛车使用的Hoosier 10寸的热熔胎,整个轮胎的静态直径大概在450mm左右,宽度在206mm左右,而我在网上可以找到最仿真的轮胎直径为66mm,宽为32mm,经计算,直径比例为1:6.8,宽度比例为1:6.4,所以取个1:6的整数,方便后续实物的比例缩小,并且稍微扩大一点比例,也为了挤出空间来布置其他的零件。
      先放个制作的实物镇楼。

帅气的侧脸杀(原谅他的素颜

性感的屁股

       好了,接下来先从设计开始说起吧,之前有人说过这么一个段子,手里有个发动机,闲放着怎么办呢?给打着火吧,打着火了,声音真好听,怎么利用一下呢?那就造个车吧,哈哈哈,而我的故事却要从一根链条说起,了解大学生方程式赛车的朋友应该都知道,燃油赛车用的发动机基本上是拆的大排量摩托车的发动机,所以这样就决定了它的传动方式基本上是链传动了,在做这台模型时,我的原则就是必须高度还原当年赛车的细节,像钢管车架、铝合金后副车架、不等长双横臂独立悬架、仿真的发动机外型、齿轮齿条式转向器、链条传动、空气动力学套件等等关键细节必须保留。
       接下来很长一段时间在某宝上溜达,就为了找尺寸合适的链条,终于功夫不负有心人,有一个03C工业链条的链接出现在我的眼前,节距P=4.763mm,滚子直径d1=2.48mm,内节内宽b1=2.38mm,销轴直径d2=1.62mm,链板厚度T=0.6mm,经过与实际的链条按照1:6换算,尺寸非常接近,哈哈,终于可以开工了,于是开始下单轮胎和链条,到货后用游标卡尺一点一点测出尺寸,通过软件转化为3D模型,整车关键尺寸按照实车计算后,初步搭起了整车框架的关键参数,包括前悬、轴距,前后轮距、动力输出轴与输入轴的跨距等等。
      根据实物比例缩小后的差速器外壳,由于差速器内部结构的原因,尺寸过小无法容纳差速尺寸,所以就在满足布置空间的情况下适当的放大了差速器外壳的尺寸,前期设计时定义差速器外壳采用3D尼龙材质打印,为了保证连接结构的强度和可靠性,左侧连接大链盘的结构没有采用花键结构,防止大转速起步时花键被搓碎。

根据实物比例缩小后的差速器模型

在某宝买的1:24避震器,改造后的仿真Ohlins减震器

初步绘制的轮边结构

细化结构后的转向节,附带盘式制动器

定义前、后轮距

定义动力输出、输入轴中心距及后轮心位置

初步建模悬架硬点

网购的轮胎和轮辋到位,开始测绘尺寸

绘制轮胎数模

绘制轮辋数模

用新测量的轮胎、轮辋数模细化前后轮距、轴距等参数

定义前、后轮胎设计状态的倾角参数

设计外侧摆臂端头结构

右后下摆臂结构

齿轮齿条转向器初版结构

齿轮齿条转向器内部结构

齿轮齿条转向器总成

齿轮齿条转向器总成在整车位置进行布置

设计前后悬架结构,并初步确定硬点

使用CATIA DMU模块对前悬架硬点及倾角变化曲线进行仿真,优化硬点

前轮上跳行程&前轮外倾角变化曲线

使用CATIA DMU模块对后悬架硬点及倾角变化曲线进行仿真,优化硬点

后轮上跳行程&后轮外倾角变化曲线

优化后的悬架装置在整车最终位置

       在确定了整车框架之后,开始设计动力总成模块,通过比例换算,将本田CBR 600RR发动机按照1:6的比例缩小后套在齿轮组和电机上,按照发动机的外廓最大程度的进行还原结构特征,电机是在某宝上买的8T无刷电机,因为我想给模型装一个看着比较令人内心澎湃的心脏,所以电机选了一个橙色,我朋友的电机是黑色的。

某宝上选购的无刷电机(图片借用)

按照电机实物1:1进行建模

将1:6的发动机套在电机和齿轮组上进行结构设计

动力总成整体设计完毕

来张大图看看霸气的动总

        在动力总成设计完成后,基本上核心的模块就告一段落了,接下来就将动力总成装车,并开始细化与之匹配的周边安装结构及其他的模块布置,包括副车架的轻量化、差速器的安装结构、传动轴设计、电器模块布置、线束走向规划、空气动力学套件和座椅的设计等等。

动力总成上车,同时传动结构匹配完成

设计制动控制及执行装置(拉线制动)

驾驶舱内的布局(转向机构&电调&制动控制机构&开关组)

设计电器布局(模块布置及线束走向)

设计扩散器

设计前翼

设计尾翼

根据1:6的2D人体模型设计座椅(保证满足人机工程)

整车空气动力套件布局(后来发现前翼有点丑,轻喷啊

设计阶段结束

        至此,整个设计阶段就结束了,直到图纸完工十个月后才开始实际的制作阶段,在这期间以方便由于个人原因耽误了,另一方面一直迫于无法找到合适的工艺去制作车架的主环和前环,直到找到一件“神器”后,才彻底解决了所有的难题,后文再解密这一“神器”。

制作阶段-手活决定一切


        开工第一步,先进行大量的采购,包括制作工具、车架钢管、紧固件、车上所有的配件等等,哎呀,零件太多了,就不一一列举了。经过统计,全车不同种类的零件为309个,总车总的零件为1074个,看下一级层级表就行了。

装配树一级层级表

传动轴到货

减震器到货(看看食指就知道多小了)

传动链条到货

链条与一枚10元纪念币做参照(纪念币直径27mm)

悬架杆球头到货(孔直径是2mm)

差速器到货(当场就给拆了)

轮胎到货

锂电并联线、扎带、电量报警器到货

无刷电机霍尔传感线到货,总长度300mm

电机、电调、散热风扇到货

锂电池到货,两块并联,增加容量

整车大电开关、高温警示灯到货

悬架杆系的球头到货

紧固件、轴承、车架钢管到货

车架钢管(直径4、5、6mm均有)

紧固件和车架钢管

齿轮、定位销、润滑脂、套筒、钻头到货

在某个3D打印公司打印的车身及结构件,两车份打印费用1800,材质为尼龙(白色)和光敏树脂(淡绿色)两种

网上激光切割的折弯件到货

激光切割的折弯件,所有的切割件总花费310左右(两车份)

虎台钳支起来

零件清洗、打磨表面氧化层

经过打磨后的铝合金副车架,表面锃亮的

清洗打磨后自然晾干

        接下来的一段时间就是等前面说的制作车架钢管的“神器”到货了,正好利用这段空隙来一些安装一些分总成。比如碰撞块总成、转向器总成、悬架杆总成、差速器总成、动力总成、电器模块等等,接下来开始咱们制作的精彩片段。

        前碰撞块制作和安装

没错,碰撞块就是用这样的泡沫一点点削出来的

成品,一共削了三个,其中有一个是废品,猜猜是哪个?猜中有奖

碰撞块和前隔板是通过AB胶粘起来的

碰撞块总成通过4颗M2螺栓固定在车架上

        接下来是动力总成模块装配

先装电机齿轮,橙色是我的电机,黑色是我朋友的

装中间齿轮,轴承买的是电机级轴承,转速可承受8000转以上,但是好像用不到这么高

装发动机缸盖和前段排气管,用3颗M2内六角螺栓固定

匹配进气歧管(装饰件)与缸盖

安装电机(纯摆拍)

再来一张摆拍

尾段排气管,排气管内是嵌进去的不锈钢管

尾段排气管造型是仿的天蝎排气,不知道像不像,由大家评论!

安装发动机内部的齿轮组

加润滑脂

安装边盖,边盖由两个销进行定位,5颗M2螺栓紧固

安装缸盖总成

接下来几张图纯属摆拍,,因为实物看着真的很漂亮,忍不住多放几张图

俯视图

侧视图

后视图

侧视图

俯视图

哥俩好啊

        完成动力总成装配后,接下来装配转向模块。

齿条是线切割的,在公司外面找了一个线切割小店,自己带料,师傅给我一根算了15块钱,真的挺感谢师傅,两个散件不挣钱的情况下还帮我忙活半天

切割好的两根齿条(两车份),齿形位置需要打磨

齿条外面的滑动套就是之前买的做车架的不锈钢管,滑动套和齿条直径不匹配,怎么办呢?当然是磨呗,圆柱锉刀、砂纸,各种工具齐上阵,孔和轴的配合,你懂得,互相磨合,直到滑动自如,不卡死为标准

转向器输入齿轮,过盈配合压进去的

齿轮齿条转向器组件一览

预装配

准备加注润滑脂

润滑脂搞起,让你滑动顺滑

准备装配转向器

转向器与控制舵机的安装支架,手动折弯件

装配转向器

装配转向舵机,转向模块完工

在底板安装点上预匹配一下

        接下来安装差速器模块,差速器内部零件是买的1:24重卡模型的钢齿轮差速器,把锥齿轮用锉刀磨成八边形然后装在3D打印的差速器外壳上,也许你会问,为啥不直接把差速齿轮装在打印的差速器壳上呢?原因嘛!那就是打印的精度不是很高,差速齿轮直接装在壳上跑一跑就废了。

打印的差速器壳体(外形仿的是德雷克斯勒差速器)

打印的尼龙大链盘,说实话还是挺耐磨的,设计之初还担心强度问题,但经过后面的高强度测试,一点问题都没有

用锉刀把圆的锥齿轮磨成了八边形,纯手活啊

差速器总成的核心零部件(两车份)

装配好的差速器总成,左侧一圈螺栓起装饰作用,右侧一圈螺栓是固定左右壳体的,螺栓是M1.5的内六角

侧视图欣赏一下

来个一柱擎天的视觉

在副车架上预装配下,转起来后与周边间隙完全满足设计要求

        接下来手动折弯一些折弯件,原料就是之前提到网上激光切割的铝合金件,完全靠双手折弯出来的,精度控制在了0.2mm左右,我还跟朋友开玩笑说,我真应该给我这双手上一份保险

左右两侧的锂电池托盘

左右侧的锂电池电量报警器安装支架

扩散器尾部加强支架

转向盘总成安装支架

折弯件集合开会了

装上转向盘的效果

之前设计的时候考虑过把转向盘的驱动和齿轮齿条转向器集成在一起,用一个舵机搞定,但是最后因为结构和空间的问题,没办法实现,所以就用了两个舵机分别驱动,做个仿真方向盘转动效果出来

折弯下底板

        接下来继续制作与悬架相关的总成件。

减震器改造之后效果,造型仿的Ohlins

安装左前下摆臂及推杆

前轮左、右侧下摆臂及左右悬架推杆

所有的摆臂完成

开始给转向节压轴承

装轮毂及制动盘相关的零件

制动盘、摩擦片、压片准备安装

与轮辋预装配

完成的一个轮边总成

轮边总成和悬架杆系来个全家福

装配传动半轴,传动轴是把一整根从中间切开,然后外面套不锈钢管给接合在一起的

左、右传动半轴完工

前轮边+杆系总成

后轮边+杆系总成

所以轮边杆系全家福

        接下来“神器”登场了,之后的40天时间时间全花在了车架的制作上面了,车架管是一根根切下来后,用圆柱锉刀一点一点磨出配合接口,然后通过卡具定位,最后用焊接胶粘起来的,有人问为啥不焊上呢?说实话,考虑过,但很难操作,一方面是钢管太薄,最薄的壁厚只有0.5mm,一焊就漏了;另一方面,没有焊机,好尴尬!
        一个车架总耗时在20天左右,一次做两套车架,所以说车架的制作才是这个车最耗时的地方。

来来来,“神器”闪亮到场,再加一把切割刀。说实话,切不锈钢管多亏了把切割刀了,不然用锯条根本就整不动这不锈钢管

弯管第一步,先下料

这一把是弯主环的“神器”

这一把是弯前环的“神器”

开始弯前环,图纸是1:1打印的,弯好一个弯之后拿来和图纸贴上作对比,以便随时发现问题,及时修正

用水平尺打一下水平度,防止把平面结构弯成了空间结构,事实证明没啥卵用,后来全凭感觉走

弯好的第一个主环,我能告诉你他是一个废品吗?原因嘛!大家猜猜?

一口气弯好三个前环,每个耗时半小时,三个前前后后用了两个小时,其中有一个是废品,看看大家能挑出来不?

接下来弯主环,这个比前环好弄很多

和图纸进行比对争取误差控制在0.5mm之内

弯好的第一个主环

花费了四个多小时,做好了两车份的前环和主环,一直干到凌晨两点半,终于解决了车架上的关键零部件,说实话,真正干自己喜欢的事情时,时间总是这么快就过去了,不知不觉。

开始弯前悬架硬点固定杆

切割多余材料

剩下的折弯管全部完工

下料,这些都是连接杆

在弯管的过程中,激光切割的车架定位卡具也到了

组装卡具

磨钢管坡口,上卡具定位

卡具底座设计的两面的,正面是车架的定位,反面是主环、前环、前隔板的分装定位

开始涂胶(网上买的焊接胶,号称可以粘钢管、粘陶瓷,效果还不错)

就是这个胶水,感兴趣的可以了解下

开始定位前隔板、前环、主环

手工打磨的坡口,欣赏一下

定位前悬架硬点安装杆

定位上斜撑杆,打磨的坡口,基本上严丝合缝

换个角度来一张

完犊子了,手被划破了,白色的肉都出来了,往外渗血

定位驾驶舱位置的斜撑杆

给做好的管口进行涂胶

准备做后悬架硬点安装杆

后悬架杆件的坡口细节

准备定位主环斜撑杆

钢管粘胶

拆卡具,当初设计的卡具基本上是模块式组装,所以一拆就是一大块,由于靠海边近,空气比较潮湿,卡具钢板都生锈了

初步完成的车架框架

安装铝合金副车架的四个接口完全在同一个平面上

接下来填充各个管件之间的斜撑杆,因为卡具在装有上部定位板的情况下是无法安装这些管的

所有的斜撑杆都粘好了

换个角度来一张

再换个角度来一张

拆下第一个成品车架,准备做第二个车架,此处省略20天......

简单套上车壳看下效果

两个车架完工,这期间已经过去了40天

        车架完工后,让车架的胶水再固化一段时间,然后把多余的胶水好好打磨一下,每个接口的胶水都处理的就像焊接上似的,正好趁这段时间再继续装配一些电子装置和前后翼片。

左侧电池电压报警器

两车份的报警器和开关,开关都是独立控制的

两个报警器是装在一块定位板上的

大电开关和高温警示灯的线都已经接好了

装在仪表板上

正面看看一下

把电调的线进行改造,剪去多余的线长,避免线束凌乱

电调的部分线束改造完成,粘在安装支架上

准备制作前翼

凌乱的桌面,看看就行了

前翼片完工一半

前翼片完工

准备制作后翼片,用角度尺定位,保证翼片和端板垂直

后翼片完工

后翼片完工

放一起来个摆拍

给头枕的安装孔下铜螺纹套

安装在车架上

开始装后副车架

预装动力总成、固定粘接后下安装点

右侧视角

左侧视角

安装前悬架及前减震器

为保证精度,用特制的定位装置定位后悬架杆安装吊耳

定位前悬架杆安装吊耳

手工制作前后链条防护板,防止高速链条断了之后打到人身上,其实链条强度很高,没有断过,我开玩笑说一根链条可以送走好几套前后链盘

装车看效果

安装锂电池托盘

测试锂电池安装后的效果

安装动力总成和差速器

安装链条(蓝色的链条,真帅气)

安装链条防护板

先上电进行测试一下,看看动力总成运行是否正常

安装前悬架及前轮边总成

分装制动拉线固定套

安装转向器装置和制动拉线

装制动拉线,走线要顺畅

制动拉线固定片

安装接收机,固定制动拉线

后面左侧走线效果

后面右侧走线效果

安装后悬架及后轮边总成

后悬架及后轮边总成安装完成

来个侧脸,看看效果

装轮胎下地,从此墙都不服,轮胎扶你

装锂电池

装电量报警器

进行简单的测试,后轮搓胎后的纹理清晰可见

进行充电,后轮的前束还没有调好,看着偏的挺大

这个是另一份车的所有零件,散件邮寄给朋友,由他自行组装

兄弟两来最后一张合照,从此天涯异域,难以重逢。

来一张夜间效果

调试阶段-一切全凭感觉


        事已至此,车已经落地了,但是刚开始车的状态是达不到期望的性能,比如车不跑直线、离地间隙过低、悬架回弹不足等等,就需要接下来不断地去跑,去调才能达到完美的效果。
        在光滑的地板上玩漂移还是很爽的。

调整离地间隙,设计状态离地8mm

侧脸来一张

屁股再来一张

装上运动相机出去跑一圈,记录下这美好的时刻

看看前轮的磨损效果,在急转弯的情况下,轮胎的整个胎面都已经贴合地面,说明当初悬架的杆系角度和硬点优化的还是比较理想

再看下后轮的磨损情况,两个字-优秀

下面几段测试视频奉上,希望可以一饱眼福(需要手动打开链接)。
01-齿轮齿条转向器测试:http://v.youku.com/v_show/id_XNDU4NjkxNDM2NA==.html
02-转向器装车测试:https://v.youku.com/v_show/id_XNDU4NzA1MzkwOA==.html
03-传动系统装车测试:https://v.youku.com/v_show/id_XNDU4NzA1NDU3Ng==.html
04-定点漂移-第三视角:https://v.youku.com/v_show/id_XNDU4NzA1MTAxNg==.html
05-定点漂移-车手第一视角:https://v.youku.com/v_show/id_XNDU4NzA1MTg4NA==.html
06-弹射起步-尾部第三视角:https://v.youku.com/v_show/id_XNDU4NzA1MzMxMg==.html
07-弹射起步-侧方第三视角:https://v.youku.com/v_show/id_XNDU4NzA1MjQ4MA==.html
08-跑动测试-尾部第三视角:https://v.youku.com/v_show/id_XNDU4NzA0OTA2NA==.html
09-跑动测试-车手第一视角:https://v.youku.com/v_show/id_XNDU4NzA0OTg0MA==.html
10-跑动测试-前悬架跳动:https://v.youku.com/v_show/id_XNDU4NzA0OTg0MA==.html
11-制动效果测试:https://v.youku.com/v_show/id_XNDU4NzAxOTA3Ng==.html

结尾-舍不得说再见


        从开始策划到实施,前前后后经历了三年的时间,再到今天用图文来分享这精彩的瞬间,时间过去了四年,想说的很多,但是语言表达的又很无力,都说十年磨一剑,我这个作品算是磨砺了四年。截止目前,所有的制作过程已经接近尾声,等以后有时间了再给他喷漆、上涂装。
        想说再见,但,那是不可能的,作为一个模型爱好者,等调整一段时间,继续策划下一个作品,想问下一个作品是啥?暂时保密,因为目前我也不知道,哈哈哈......
        爆个料,想知道楼主是谁吗?往前翻,开篇第一张和第三张驾驶赛车的就是本人

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2026/6/27 06:21:52