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（优秀毕业全套设计）HQF600型FASE一级方程式赛车车架优化设计

周边式车架时采用形车架时采用梯形车架时.传动轴通道.地板.门槛.车架图.采用不同车架时的车身底板图.载货汽车的梯形车架图.具有脊梁式车架的汽车底盘图.综合式车架赛车车架的介绍赛车般分为两类单体式车架是由复合材料体成形的壳体，质轻而坚硬，尺寸也非常精确，采用的就是这种结构。虽然性能优异但是造价高昂，在国内也非常难找到能制造高温真空碳纤件的工厂，故暂时未被国内车队采用。空间衍架结构种十分传统也是在业余比赛中最为常见的车架。它十分受欢迎的原因是设计制造都很简单便宜。制造它所需要的工具仅仅是锯子量具和焊枪。相对于单体式车身它的另个优势在于发生碰撞后可以很容易的检修。优点高强度，轻量化，易于车身造型，安装步到位，精度容易保证缺点制造加工困难，造价高昂，结构强度难控制，基本没有容错性。限制条件经费有限，加工厂家少，最终效果难以保证空间车架的车架大都采用衍架结构，也有车队采用混合结构，即坐舱部分为单体式，而前后悬和发动机舱用管件搭成。在目前赛车中使用的是由金属管件构成的空间刚架结构，用以承受全车载荷，并且是所有部件的安装基础。属于最基本的车架类型。因为广泛使用的有管件结构车架单体壳车身两种，综合考虑制造造价和性能因素后选用此种车架结构形式。使用的空间管件结构车架基本使用钢管或铝合金管经焊接铆接或高强度粘接加工而成。优点加工制造方便，造价低廉，具有较好的容错性，强度较高。缺点不利于空间布置和车身造型，需要覆盖车身，因而不利于轻量化限制条件结构设计，加工工艺水平.车架的设计通过各种对国内为车架的借鉴对车架进行设计，通过车架的设计来完成本次设计的初步内容。车架的设计参考首先是对国内外车架的的借鉴。如图.图.图.参考车架图.参考车架同时根据人机工程学，选用百分位身高的人做参考对车架进行设计，他对车架的前舱尺寸有着非常重要的意义。发动机的外观尺寸参考发动机的外形安装尺寸它对车架发动机的固定空间设计非常重要如图.图.发动机外形尺寸图赛车总体布置赛车的总体布置是根据以上参考进行的，最后对车架进行了总体的布置如图.图.赛车总体布置图总体布置是由发动机前置前驱与发动机后置后驱所选择，最终选用发动机后置后驱的原因有以下几点如果选用发动机前置前驱使其结构复杂化，总体布置工作较为困难，维修与保养时的接近性变差。选择后置后驱时，驱动可以选择驱动，使其结构简单化，自然整车的制造成本降低，比赛在制造成本也会得到好的比赛分数。后置后驱的方式改善了赛车驾驶员的视野，让驾驶员更能观察比赛的情况同时做出相应的调整。在特殊赛段有上坡比赛时候后置后驱驱动轮上的附着力增加爬坡能力提高的优点。车架的结构设计车架作为自制部件中最重的部分，首先需要考虑的是车内物体的安放空间。车内体积最大的是车手发动机和传动系统，放置好后就能围绕它们布置管件，勾勒出赛车的轮廓。同时在规则中有很多是专门保证车架乘坐空间和车身强度的，诸如座舱的俯视有效面积腿部空间定坐姿下头部离主环前环连线的距离，以及管件的截面最小尺寸，侧防撞结构，前隔板前环主环的支撑结构等等。根据这些多如牛毛的规定调整和细化前面的框架，可以初步满足结构需要。通过设计本次共设计出三种不同结构的车架。方案如图.图.车架方案图特点此车架长宽高此车架通过边梁式车架衍生而来，底部由直钢管焊接而成。车架主环梯形的设计方案，是主环加工简单。发动机由车架根纵梁连接，是发动机固定在车架上更简单。方案二如图.图.车架方案二图特点车架长宽高车架底座与发动机舱和前环成定的角度，使整车的重心下降。发动机是通过几根固定拉杆焊机在车架的主环上连接的，相对而言这种结构的车架发动机固定困难，且由于空间的缘故维修起来也比较麻烦。主环顶部采用圆形结构设计，让车架的有定的流线美观的同时也为赛车侧翻起保护作用。车加的侧面防撞杆通过跟斜拉杆分别与前环主环焊接而成。方案三如图.图.车架方案三图特点车架长宽高车架发动机舱与座位底舱平行，前环与座位底舱成定角度，是人的重心和发动机重心降低。车架发动机也是通过根纵梁连接，去掉发动机舱跟横向拉杆，是发动机舱空间更大。该车架同时也省略了前环与侧防撞杆的连接，使其结构强度降低但降低了车架的质量。材料的选择比赛中所使用的整体式车身基本采用碳纤维制造在几何设计的同时，需要选择合适的车架材料。目前多采用低碳钢及合金钢，铝合金和复合材料也有车队采用。大赛规则对材料的限制，例如铝合金的壁厚须在以上等规定，是选择材料首先要考虑的问题。对材料不仅仅要考虑它的强度和密度，同样重要的是材料的稳定性加工焊接工艺要求能否获得价格等因素。不同部位可以选择不同的材料和管型，以在受力能保证的前提下降低成本。但是整个车架材料和管径不宜过多，这会导致采购的困难，反而增加了成本。如果选用低碳钢就得根据中国大赛要求选用钢管如表.表.车架钢管直径部件或用途外径与壁厚主环和前环或侧防撞结构前隔板防滚架支撑或或前隔板支撑或最后我选择的材料为的钢材，其杨氏模量为.，泊松比.，屈服极限。为了使车架加工方便和降低成本，在符合要求的前提下我全部选用直径为的钢管。.整车质心的确定与受力分析求出整车的质心位置.是第个总成的质量是第个总成的质心至前轴中心的水平距离第个总成的质心至地面的高度整车质心之前轴中的心的水平距离整车质心至后轴中心的水平距离整车质心质地面的高度轴距车架坐标人的坐标发动机坐标所以整车质心为座位用型螺栓连接，并且型螺栓与车架进行焊接。其焊接且最终受力于车架边梁受力分析由于在用面载荷就得将牛顿转化为帕斯卡，所以分别对加载载荷进行计算压强公式座椅对车架横梁的压强座椅靠背对车架主环横梁压强发动机对车架纵梁的压强车架侧翻时主环所受的力计算指赛车侧翻时主环所承受的力当发生侧翻时候有最高车速变为车速的时间，根据经验值选用.赛车的整备质量约为赛车的最高速度约为赛车车速变为时表示。所以.本章小结本章对车架进行了介绍，提供车架的设计参考。对赛车进行了总体布置，并且对赛车车架进行了三种不同结构的设计，还对车架的材料如何选择规定进行了介绍，同时对车架的材料进行了选择，最后对整车的质心进行了确定和受理分析。第章车架模型的建立.软件的介绍年，公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。年，.的诞生了。经过余年的发展，已经成为三维建模软件的领头羊。目前已经发布了。的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理功能仿真制造产品数据管理等等。还提供了目前所能达到的最全面集成最紧密的产品开发环境。下面就的特点及主要模块进行简单的介绍。主要特性全相关性的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体设计图纸，以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的些功能提前发挥其作用。基于特征的参数化造型使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如设计特征有弧圆角倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。装配加工制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数不但包括几何尺寸，还包括非几何属性，然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。数据管理加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了独特的全相关性功能，因而使之成为可能。装配管理的基本结构能够使您利用些直观的命令，例如“啮合”“插入”“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。易于使用菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项，同时提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学习和使用.三维模型的建立通过运用软件建模的强大功能，扫描，拉伸的功能将三个车架的模型分别建立出来。车架方案的模型建立.首先新建零件图，不适用缺省模板，然后选择牛顿毫米秒的单位如图.图.图.新建零件图图.选择牛毫米秒为单位图建立各种平面完成车架的线型如图.图.车架线形的建立图然后运用拉伸扫描的功能完成车架方案的模型建立如图.图.车架的模型图车架方案二的模型建立首先新建零件图，不适用缺省模板，然后选择牛顿毫米秒的单位如图.图.图.新建零件图图.选择牛毫米秒为单位图建立各种平面完成车架的线型如图.图.车架二线形的建立图然后运用拉伸扫描的功能完成车架方案二的模型建立如图.图.车架二的模型图车架方案三的模型建立首先新建零件图，不适用缺省模板，然后选择牛顿毫米秒的单位如图.图.图.新建零件图图.选择牛毫米秒为单位图建立各种平面完成车架的线型如图.图.车架三线形的建立图然后运用拉伸扫描的功能完成车架方案二的模型建立如图.图.车架三的模型图.本章小结本章主要对软件进行了介绍，同时运用软件对自己设计的三种不同结构的车架完成了建模，为导入软件进行有限元分析做了前期非常重要的建模工作。同时也可以通过建模立体的观察不同结构的车架。第章车架有限元分析.软件概述有限元法是最近二三十年发展起来的种有效的通用计算方法，是借助于高速数字电子计算机解决问题的近似计算方法。它既包括有数学理论，又包括有程序设计技巧。它运用离散的概念使整个问题由整体连续到分段连续整体解析转化为分段解析，从而使数值法与解析法互相结合，互相渗透，形成种新的数值计算方法。也就是论把整个求算域离散成为有限个分段子域，而每分段内运用变分法，即利用与原问题中微分方程相等价的变分原理来进行推导，从而恢原问题的微分方程组退化到代数联立方程纸使问题归结为解线性方程组，出此得到数值解答。这种方法首先在固体力学范畴，而后在工程技术各个领域令得到了广泛的应用。众所局知，从数学角度来看，个工程问题往往可以用个偏微分方程来描述，但是常常很难求得精确的解析解。世纪年代开始，随着电子计算机的应用，有限元法作为种数值分析工具，借助于高速电子计算机的配合，使得以前这类难以处理的工程技术问题都可能获得个近似的计算机解。因此，有限无法引起了工程师和科学家的极大兴趣。现在，它已经被公认是种有效的数值计