爱荷华州立大学(Iowa State University)的SAE方程式车队“旋风赛车”(Cyclone Racing)由40多名活跃的成员组成,他们每年设计、制造、测试和比赛一款方程式风格的赛车,在林肯方程式(Formula Lincoln)赛事上与来自7个不同国家的大约80支车队竞争,在北方方程式(Formula North)赛事上与大约30支不同的车队竞争。旋风赛车目前在美国排名第四,在全球550支队伍中排名第十四。职业车队的大多数方面都要经过评估和评判,车队的运营主要依靠爱荷华州立大学(Iowa State University)的私人赞助。参赛队伍必须在赛道上展示一台顶级的赛车,并通过一系列的展示活动展示他们在工程和营销方面的工作知识。

在设计他们最新的车辆CR22时,团队的目标之一是减轻车辆后部空气动力翼的重量。纳特·伦茨,旋风赛车当时的技术总监指出,“去年的赛车,内部机翼结构非常重,以至于我们会看到一些非常过度的翻滚,有几次,即使赛车非常快,我们会发现自己在两个轮子上。考虑到这一点,今年赛车的一个巨大目标是减轻整个机翼的重量,同时确保它非常坚固。”
内特第一次从校园里看到的一张传单上了解到solidThinking Inspire。“它立即引起了我的注意,”他说,“我认为它很迷人,但当时有其他优先考虑的事情,我没有机会尝试它。”当重新设计尾翼支架的项目出现时,内特立刻想到了Inspire。“知道坐骑必须非常轻,同时也要尽可能地坚硬,这似乎是一个尝试Inspire的完美项目。在努力使用其他工具完成项目后,我下载了solidThinking Inspire。”
solidThinking在设计过程中的启发
使用Inspire的第一步是学习如何成功地使用工具。Nate提到:“Inspire是非常直观的学习方法——老实说,我只花了大约5个小时的时间来学习教程模型,就能熟练地使用这个工具。”一旦对该工具及其功能有了足够的信心,团队就在外部CAD工具中为括号创建了一个初始设计空间。“这种特殊的梁是独特的,因为它必须伸展很长一段距离,离地面很高,并承受弯曲载荷。好在我们只受安装位置的限制,所以在最终设计之前,我们能够通过几个不同的设计空间选择和加载场景。”在Inspire中进行了多次不同的迭代后,团队能够为支架选择最终的优化设计,然后使用Inspire,以及第三方分析和验证工具,以模拟和分析部件的性能。
在Inspire中安装设计空间和负载设置。
设计经过验证后,该团队进入了制造过程,新支架是使用水射流切割制造的,不仅速度快,而且非常划算。Nate提到,“我真的很喜欢在Inspire中设置不同的制造和对称约束。这使得我们能够针对我们想要使用的制造过程专门设计零件。”
结果
在Inspire中新的优化安装设计和分析。
新的天鹅颈翼坐骑大获成功。Inspire不仅允许团队根据他们想要使用的特定制造工艺(水射流切割)设计这些部件,还使他们能够将整个机翼包的重量从大约7磅减至4磅。内特报告说:“坐骑的体重明显减轻了。”“我们甚至从去年的空心机翼到今年的泡沫填充机翼,这增加了它的重量,所以减轻支架的重量是势在必行的。这最终帮助减轻了整个赛车的重量,并帮助我们在比赛中表现得更好。这些坐骑不仅非常轻,而且非常坚硬,经受住了我们的比赛对它们施加的所有严酷的考验。我的队友现在经常过来跟我说,‘嘿,内特,你能帮我们考虑一下这部分吗?’”
全翼结构,包括优化的天鹅颈安装。
接下来是什么?
今天内特是旋风赛车的高级设计团队,在那里他和团队目前正在从事一些新的和令人兴奋的项目。“我们计划继续使用Inspire,”他说。“现在我们正在完全重新设计这款车的差速器。这将被集成到汽车与一些新的坐骑,因为我们将从浮动差速和浮动引擎,现在有他们安装在彼此之间。我们正在努力从链条张力中获得新的负载,并将这些应用于Inspire中,以生成和设计所有新的支架,这些支架将被水喷射或机械加工。”内特还提到,许多其他队友正在学习启发,以便气旋赛车可以使用和收获的好处,在未来使用工具。
关于爱荷华州立大学
爱荷华州立大学SAE International是一个学生组织,由五个团队组成:Baja、清洁雪地摩托挑战赛、Aero、Formula和Supermileage。爱荷华州立大学SAE国际的使命是通过参与、领导、拓展、设计和制造巴哈、清洁雪地摩托、方程式和超里程SAE大学设计系列比赛,扩展ISU的课堂教育。这些国际认可的比赛允许世界各地的大学每年参加比赛。
爱荷华州立大学SAE 2025黑色工程学,艾姆斯,IA 50011
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