UTFF 第72回駒場祭特設ページ:マシン3Dモデル展示

(注)文面は今後編集する予定です。また、CADモデルについても更新する可能性があります。

こんにちは、東京大学フォーミュラファクトリーです!
私たちは、フォーミュラカーを学生自らの手でつくり、学生フォーミュラ日本大会に参戦するプロジェクトチームです。
好成績を目指し、毎年1台新しいマシンを設計・製作して全国のチームと競っています。

この特設サイトでは、「フォーミュラカーの設計ってどうやるの?」という疑問にお答えするべく、設計したマシンの3Dモデルや設計の流れをお見せします!

車両3Dモデル

先日行われた2021年大会に向け、私たちが実際に設計・製作したマシン「UTFF19」の3Dモデルを大公開します!
ドラッグで回転が、ホイールスクロールで拡大・縮小ができます。
マシンの構造を隅々までご覧ください!

3Dモデルの作成には、Autodesk の InventorFusion 360 を活用します。
(上の3Dモデルも Fusion 360 の機能でお見せしています!)

このように、マシンを設計する際はCADソフトを使って3Dモデルを作ります。
製作する部品の形状を決定したり部品同士の干渉を防いだりできるのはもちろん、サスペンションパーツの挙動を確認したり、質量や重心、強度を確認したりすることもできるので、精巧な3Dモデルを作ることは非常に重要です。

一つ一つの部品を設計してモデルを作り、それを「アセンブリ」することでマシン全体の3Dモデルを完成させます。
大変な作業ですが、チームメンバーで分担しながら作業をしていきます!

設計の流れ

とはいえ、当然ながら初めから部品の形が決まっているわけではありません。
では、どのようにしてマシンを設計すれば良いのでしょうか?

まずはマシンのコンセプトを決めるところから始まります。
コンセプトや順位目標をもとに、タイムの目標や馬力・重量の目標を決めていき、フレームやサスペンション、エンジンや駆動系といった各パートごとに要件や目標を決めていきます。
また、大まかな部品の配置を決め、マシンのパッケージングを考えます。
先ほどお見せしたUTFF19は、コンセプトを「Easy Drive」とし、大会の総合得点500点という目標のもと、各パートの設計に落とし込んでいきました。

話し合いを重ね、各パートの要件・目標を決めます。(写真は2019年のものです)

パッケージングが決まったら、要件・目標に基づいて各パートの設計を進めます。
まずは、要求機能を満たすために色々なパラメータを決めていきます。
サスペンションの配置はどうするか、ラジエータの冷却効率はどうすればよいか、必要なブレーキ力はどれくらいか、などなど、基本となる値を考えていきます。

ラジエータに関する基礎講習の様子。下級生は上級生から教えてもらいながら勉強していきます。

パラメータが決まると、それに合わせて部品の配置・構造を考えていきます。
考えるうえでは、過去のマシンや他チームのマシン、時には実車を参考にしていきます。
この段階からCADで少しずつ構造や配置を再現していきます。

フレーム形状やサスペンションの配置を考える初期段階。

構造が固まったら、詳細設計に入っていきます。CADでモデルを作り、強度や剛性(変形しにくさ)などを解析して確かめつつ部品の形を決めていきます。軽さと強度・機能を両立させるのが設計者としての腕の見せ所です。
必要に応じて構造の修正に立ち戻ったりしつつ、試行錯誤を重ねていきます。

駆動系のパーツの解析の様子。

そして、最後に実際に部品の3Dモデルを組み上げ、マシンのモデルを作成します。こうして出来上がったのが、先ほどお見せしたマシンの3Dモデルです!

ざっくりとではありますが、設計の流れを説明いたしました。
ぜひ、UTFF19の3Dモデルを改めて見ていただき、モデルが完成するまでの過程に思いを馳せていただけると嬉しいです…!

私たちの活動に少しでも興味を持っていただけたら幸いです!
ご覧くださりありがとうございました!!