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EPLAN Harness proD助力FSAE赛车设计

发布时间:2022-09-27 14:35 浏览次数:
每年的秋天,全国多所高校的赛车队都会齐聚一堂,开展紧张而又刺激的角逐。这不仅是一场赛车手的较量,更是一场知识与技术的比拼。这就是中国大学生方程式汽车大赛(简称“中国FSC”)。FSC赛事让大学生在学习的同时获得了绝好的实践经验,将课本知识搬到了真实的赛道上。



广东工业大学FSAE车队简介

2011年,广东工业大学FSAE车队在学校与机电学院的支持下,依托车辆系与机电学院应运而生。如今车队已发展为广东工业大学规模***大的创新团队,整个团队包括:电控组、制动组、车身组、车架组、传动组、悬架组、转向组、感知规划组、商业组、传媒组,容纳来自理工类与管理类众多专业的学生,人数超90人,并由3位指导老师与4名研究生共同带领。

目前,车队已成功设计制造出4辆燃油方程式赛车,9辆纯电动方程式赛车以及1辆无人方程式赛车,先后参加了9届中国大学生方程式大赛和1届日本大学生方程式大赛,也是大赛***批纯电动方程式赛车队,曾多次在赛事中获得各种奖项。2019年,团队正式开设无人驾驶方向,成为华南地区率先开设

图 1 广东工业大学FSAE车队赛车展示

每年方程式汽车大赛组委会发布比赛规则后,FSAE团队会根据赛事规则开始讨论赛车设计方案,从11月到次年3月份,经过紧锣密鼓的技术方案讨论与确认,***终完成赛车车体、传动系统、转向系统、悬架系统、制动系统、电气系统的设计,从4月开始进行为期两个月的加工制造,完成车架的加工后。从6月开始进入装配、调试,***终在7月完成所有的调试工作,进入测试阶段。


Harness proD线束设计

在2021赛季,团队需要设计出两款纯电动赛车,其中包括一辆电动无人驾驶赛车,要在规定时间内完成两台赛车的设计与生产,这给团队带来了很大的挑战。

其中电气组主要负责整车的电气部分,又分为动力组和电气控制组。其中电气控制部分包括电路板(PCB)设计、传感器等部件的选型、数据采集、整车逻辑控制以及整车的线束加工。

电控组周权曾这样描述赛车线束系统设计的复杂性:线束就像血管系统实现了电子器件之间的连接,线束排布对电路的安全稳定性非常重要。合理的线束布置不仅美观,还可以节约成本,便于维护和排查问题。在简约的同时还要注重绝缘防水隔热等安全性能。随着赛车的不断改进和新的需求的增加,新的方程式赛车上,电缆的长度超过200米,大约需要400根,这是往常的3倍。2019年电控组了解到了EPLAN Harness proD是专业的3D线束设计软件,于是向EPLAN中国申请了Harness proD教育版,并立即投入设计工作中。Harness简单易学,通过几天的自学后就可以快速上手,这让成员们都喜出望外,尤其是可以自动生成钉板图,这让我们在不需要精通线束设计知识的情况下,也可以快速的生成标准的钉板图。

电控组首先将需要用到的连接器、电缆、导线在EPLAN Harness Library中定义,因为Harness提供与大多数机械软件的接口,包括STEP、IGES中间格式文件,连接器的3D模型只需要通过官网的下载或直接将机械组的模型导入,进行连接点的定义即可。

完成建库工作后,在Harness Studio中将整车模型导入,并将部件连接信息通过Excel直接导入到Harness Studio中基于车架3D模型完成3D布线。

图 2 将车身模型导入EPLAN Harness Studio

图 3 3D线束模型

图 4 3D线束模型(无车架)

在完成3D布线后,直接一键生成钉板图。同时,钉板图上可以调用出许多关键的信息,包括导线列表、电缆型号规格、颜色、长度,保护材料的添加位置等,这使得在制作线束时所有信息一目了然。

图 5 部分钉板图信息

在谈到使用EPLAN Harness proD后带来哪些效益时,周权说:“在使用Harness之前,我们只能统计好使用的部件和连接信息,等到车架作完成后我们才能基于车架开始测量、裁线,制作线束,线束的制作与车架不能并行,这也增加了整个赛车的设计周期。使用Harness之后,线束的设计是基于赛车3D模型。这也保证了线束长度的准确性,而且线束的修改非常快捷,只需要通过鼠标的拖动即可完成,线束的设计不再依赖车架的样机,实现了线束与车架型的并行设计和制作。尤其是在今年需要设计两台车的情况下,目前线束的制作已经***车架的制作提前完成,这大大缩短了赛车的项目周期,为后期的调试、测试预留了更多的时间。”