【正文】 黑龍江工程學(xué)院本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì) III ABSTRACT With the national economy and automobile transportation system has been the rapid development of fully established. Automobile frame assembly as part of a vehicle to withstand the load from the road and the various plex loads, and the cars are based on many important pieces of the frame assembly as the carrier, which frame the overall strength and stiffness in the car Design to a very important role to play, saving lightweight frame design helps improve performance of energy saving vehicles. The threedimensional modeling software designed by UG, ANSYS finite element analysis software to draw on the energysaving vehicle frame modeling and analysis. Discussion of the frame, respectively, in pure bending static conditions and to reverse the condition of the static strength analysis of the static stiffness analysis。汽車領(lǐng)域的節(jié)能和減排，對保障國民經(jīng)濟(jì)健康持續(xù)發(fā)展、保護(hù)我們賴以生 存的環(huán)境具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。但針對現(xiàn)階段節(jié)能競賽僅需常規(guī)車用燃料，對其機(jī)構(gòu)優(yōu)化達(dá)到單位有效能源所能達(dá)到到最大期望值。 節(jié)能車發(fā)展歷程 目前國內(nèi)隨著 居民收入水平的提高和政府鼓勵(lì)轎車進(jìn)入居民家庭政策的出臺(tái)，汽車正在快速進(jìn)入普通家庭。世界一級方程式錦標(biāo)賽是當(dāng)今世界最高水平的賽車比賽，它與奧運(yùn)會(huì)、世界杯足球賽并稱為“世界三大體育”。它較高的車速和靈活的轉(zhuǎn)彎能力在很大程度上滿足了當(dāng)代青年人追求速度與感受刺激的需求，成為當(dāng)代青年的熱寵，人們休閑娛樂的好工具。人們生活水平的提高和消費(fèi)觀念的轉(zhuǎn)變，越來越多的人開始關(guān)注休閑娛樂，為此我們做了一個(gè)問卷調(diào)查，結(jié)果顯示一定考慮和會(huì)考慮使用或購買帶有競技性和娛樂性車的人群比例 為 %，這表明有三分之一的人群對本款車有濃厚的興趣，喜歡本車帶來的刺激性和競爭性，樂意為本車付出自己的金錢和時(shí)間，只要我們做好相應(yīng)的營銷活動(dòng)，相信本車會(huì)有很好的前景。 節(jié)能車國內(nèi)外研究狀況及結(jié) 果 人們不僅把汽車做為代步工具，而且越來越多的人開始喜歡充滿刺激、競爭黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 性強(qiáng)的賽車。 圖 受訪者有駕照比例 購車決策者的男女比例我們可以看出駕駛技能已經(jīng)成為人們工作和生活中的一項(xiàng)基本技 能，在不久的將來越來越多的人會(huì)成為汽車的消費(fèi)者及使用者。”心理學(xué)家分析汽車能滿足男性的控制欲。在家庭購車方面男性朋友自然當(dāng)起了決策者的角色，因?yàn)樗麄兏鼝圮嚒㈥P(guān)注車，也懂車。 圖 家庭年收入 對汽車市場的消費(fèi)需求擁有一個(gè)更加充分和明確的認(rèn)識(shí)，我們進(jìn)行了多角度的市場調(diào)查活動(dòng)，消費(fèi)者在購車過程中所考慮的因素主要包括：汽車的動(dòng)力性、加速性、安全性、油耗、車輛配置以及其他顯示汽車的質(zhì)量和性能的指標(biāo)，通過我們對受訪人群的調(diào)查可知，結(jié)果表明較多的人更加注重汽車的安全性能，這也會(huì)成為汽車的研發(fā)者和制造商需要重點(diǎn)關(guān)注和改進(jìn)的方面，調(diào)查結(jié)果如圖 7 所示。我們的方程式賽車正是在考慮了這些因素的情況下而設(shè)計(jì)的，相信一定會(huì)擁有很好的市場發(fā)展前景。 及研究方法 目前，在我國還沒完全開發(fā)節(jié)能車的模擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及完整的節(jié)油、測控體系，只有將汽車節(jié)油工程實(shí)踐和虛擬測控仿真結(jié)合起來，才能真正加快汽車節(jié)油節(jié)能的發(fā)展歷程。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 圖 技術(shù)流程 收集相關(guān)資料及數(shù)據(jù) 軟件接口 分析結(jié)果 總體方案的設(shè)計(jì) UG 三維建模 手繪二維設(shè)計(jì)及建模 ANSYS 有限元分析 攥寫說明書 輕量化設(shè)計(jì) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 第 2 章 節(jié)能車車架整體結(jié)構(gòu)方案選定 節(jié)能車的工作原理與設(shè)計(jì)理念 節(jié)能競技大賽是搭載 Honda 低油耗摩托車的 4 沖程 發(fā)動(dòng)機(jī) ，通過動(dòng)手制作挑戰(zhàn)節(jié)能極限的競技賽事 ，在等油耗的行駛中讓車手走有發(fā)揮走的更遠(yuǎn)。 現(xiàn)在的中國正面臨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在工業(yè)化進(jìn)程不斷推進(jìn)的同時(shí)，能源問題、環(huán)境問題變成我們迫切需要解決的課題。 超越家人、 朋友 、年齡、輩份和地域帶來的各種限制， Honda 希望有更多的人們來參加比賽，在競技中互相交流，盡情享受創(chuàng)意與驚奇的樂趣。 人人參與 簡單的競技規(guī)則，為每個(gè)人提供了一個(gè)參賽的機(jī)會(huì)。在提高節(jié)能環(huán)保意識(shí)的同時(shí)，更能培養(yǎng)動(dòng)手能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。材料與加工工藝是密切相關(guān)的，新材料的應(yīng)用伴隨新工藝的產(chǎn)生， 現(xiàn)代 汽車制造技術(shù)得到新的發(fā)展。采用拼焊鋼板可以按照汽車的不同部位對應(yīng)采用不同的板材，更好地發(fā)揮其作用。汽車上采用 “拼焊”的部件常有側(cè)面框架、車門內(nèi)板、車身底板、立柱等。汽車上有 60 多種零部件適合采用鎂合金，例如發(fā)動(dòng)機(jī)零件、變速器零件、儀表板、輪圈等。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 節(jié)能車車架設(shè)計(jì)要求 根據(jù)設(shè)計(jì)原則、目標(biāo)和用戶的需求特點(diǎn) ，整車設(shè)計(jì)人員要提出被開發(fā)的車型的整車型式方案，主要包括以下幾個(gè)部分： 設(shè)計(jì)參數(shù)要求： 驅(qū)動(dòng)型式： 3 1；總質(zhì)量： ；最高車速 55km/h；最大爬坡： 20%； 車身長小于 3m，自重小于 60kg，乘載 1人，駕駛員重量小于 40kg， 1公升汽油能行駛里程大于 300公里，行駛速度大于 50km/h，能夠變速，要求零部件材質(zhì)輕，車身外形設(shè)計(jì)要求風(fēng)阻小，流線型好，即節(jié)油又要美觀。 功能介紹： 單缸水冷 二 氣門四沖程化油器發(fā)動(dòng)機(jī)，具有前后軸傳動(dòng)輸出，電和手拉兩種起動(dòng)方式，帶發(fā)動(dòng)機(jī)易起動(dòng)減壓功能，帶下坡發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，帶停車變換的發(fā)動(dòng)機(jī)體內(nèi)一體化高檔、低檔、空檔、停車檔、倒檔和檔位顯示，帶車速里程輸出，帶汽車式易更換機(jī)油濾；還可以根據(jù)廠家需要選擇配套 4x4 車、 4獨(dú)立懸架的前后橋和所有傳動(dòng)軸，可以電控方式方便的進(jìn)行 4x 4x前橋差速鎖死的變換，ECU 點(diǎn)火器帶 危險(xiǎn)工況的保護(hù)功能，還可以選裝空濾器、散熱器、風(fēng)扇 。 缺點(diǎn)分析：前輪驅(qū)動(dòng)并轉(zhuǎn)向需要采用等速萬向節(jié)，其結(jié)構(gòu)和制造工藝均復(fù)雜；前橋負(fù) 荷較后軸重，并且前輪又是轉(zhuǎn)向輪，故前輪工作條件惡劣，輪胎壽命短；上坡行駛時(shí)因驅(qū)動(dòng)輪上的附著力減小，汽車爬坡能力降低，特別是在爬越泥濘的坡路時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪容易打滑并使汽車喪失操縱穩(wěn)定性；由于后軸負(fù)荷小而且制動(dòng)時(shí)軸荷要前移，后輪容易抱死并引起汽車側(cè)滑；當(dāng)發(fā)動(dòng)橫置時(shí)受空間限制，總體布置工作困難，維修與保養(yǎng)時(shí)的接近性變差；一旦發(fā)生正面碰撞事故，因發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件損失較大，維修費(fèi)用高。干胎尺寸任意，型號任意。車架制作部分詳細(xì)闡述了車架制造基本要求。 車身應(yīng)保證汽車具有合理的外部形狀，在汽車行駛時(shí)能有效地引導(dǎo)周圍的氣流，以減少空氣阻力和燃料消耗。 車身殼體是一切車身部件的安 裝基礎(chǔ)，通常是指縱、橫梁和支柱等主要承力元件以及與它們相連接的鈑金件共同組成的剛性空間結(jié)構(gòu)。 車身外部裝飾件主要是指裝飾條、車輪裝飾罩、標(biāo)志、浮雕式文字等等。座椅也是車身內(nèi)部重要裝置之一。某些座椅還有彈性懸架和減振器，可對其彈性懸架加以調(diào)節(jié)以便在駕駛員們不同的體重作用下仍能保證座墊離地板的高度適當(dāng)。保持普通汽車基本安全性、操控性、舒適性的情況下，以求等油耗的 情況下行駛距離最遠(yuǎn)有效距離，以求追尋大賽口號“挑戰(zhàn)一升，節(jié)油一生”的宗旨。一體式 金屬車架大多選用鋼或者鋁制成，用焊接或鉚接的方法把各組件連接成一個(gè)整體。但是生產(chǎn)這種車架需要專用的加工模具，并且如果車架的設(shè)計(jì)發(fā)生修改的話模具還需要重新 再制造一個(gè)。這種方式的加工成本較低，并且對車架進(jìn)行修改或局部加強(qiáng)十分容易，只須修改金屬管的焊接位置或加焊金屬管即可。 賽車應(yīng)該從車架強(qiáng)度剛度、加工難易程度，是否需要專用設(shè)備與技術(shù)，材料成本與加工成本等各方面來進(jìn)行綜合考慮，這樣才能使賽車有在比賽中有良好的表現(xiàn)。 （ 1）節(jié)能車車車架的制造過程尺寸誤差必須在允許范圍內(nèi)。賽車在運(yùn)動(dòng)過程的力最后都會(huì)傳到車架上由賽車的車架承受，車架必須有一定的強(qiáng)度以保證在車運(yùn)動(dòng)過程中不會(huì)出現(xiàn)斷裂。 圖 車架主體邊框 圖 車架底部加強(qiáng)板 圖 車架底部支撐梁 圖 車前部支撐架 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 圖 車前部左右側(cè)車耳 圖 靠板架及支撐桿 圖 車架后支撐架 圖 駕駛員腳部支撐 圖 發(fā)動(dòng)機(jī)定位板 圖 至圖 為整體車架設(shè)計(jì)已焊接相連的整車框架，除支撐部分均為鋁合金為焊接材料，減輕車架質(zhì)量，采用結(jié)構(gòu)框架受力的設(shè)計(jì) 理念。 綜述分析以上如圖所示為設(shè)計(jì)車架各零部件部分及基本功能用途。車架制作部分詳細(xì)闡述了車架制造基本要求、車架的焊接步驟、并敘述了在車架焊接中遇到的關(guān)鍵問題以及解決方法。 （ 2）車架的制造過程必須保證所要求的強(qiáng)度 賽車在運(yùn)動(dòng)過程的力最后都會(huì)傳到車架上由賽車的車架承受，車架必須有一定的強(qiáng)度以保證在車運(yùn)動(dòng)過程中不會(huì)出現(xiàn)斷裂。鋁合金在熱加工后會(huì)出現(xiàn)熱變形的現(xiàn)象，這將會(huì)導(dǎo)致熱加工后零件的尺寸出現(xiàn)很大誤黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 差，嚴(yán)重影響零件的功能。我們購入了一個(gè)焊接平臺(tái)和設(shè)計(jì)制造了諸多夾具，整個(gè)焊接過程就是把管件用夾具固定在這個(gè)平臺(tái)上來完成。 最后， 對車架進(jìn)行及時(shí)地調(diào)整也是十分必要的。 (1)焊接底盤。 (3)焊接前環(huán)支撐。側(cè)防撞結(jié)構(gòu)的頂管尺寸需要嚴(yán)格保證按照設(shè)計(jì)要求。尺寸基本滿足設(shè)計(jì)要求即可 (8)焊接后懸架安裝區(qū)。對接位置要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求。接著闡述了車架的制造過程，分析了制造過程中的尺寸、強(qiáng)度要求、熱變形這一關(guān)鍵問題的解決方法以及確定了車架的焊接順序，保證車架的焊接滿足設(shè)計(jì)要求。 圖 整車框架三維圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 圖 原節(jié)能車車架 圖 構(gòu)上更為新穎采用框架支撐受力。從體積分析可得出設(shè)計(jì)車架較原車架比較結(jié)構(gòu)更為緊湊，為車架輕量化奠定基礎(chǔ)。 圖 人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)草圖 如圖所示 車架主要承受來自駕駛員、發(fā)動(dòng)機(jī)和車架自身的重量，傳動(dòng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重量均可忽略不計(jì)。節(jié)能競技賽車發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤系統(tǒng)和車身系統(tǒng)等各部分的制作和改進(jìn)方案。在本設(shè)計(jì)中采用 UG 為三維建模軟件， NX 是 UGS PLM 新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，它可以通過過程變更來驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品革新。通過再一次將注意力集中于跨越整個(gè) 產(chǎn)品生命周期 的技術(shù)創(chuàng)新， NX 的成功已經(jīng)得到了充分的證實(shí)。作為 PLM 協(xié)同解決方案的一個(gè)重要組成部分，它可以幫助制造廠商設(shè)計(jì)他們未來的產(chǎn)品，并支持從項(xiàng)目前階段、具體的設(shè)計(jì)、分析、模擬、組裝到維護(hù)在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計(jì)流程。 UG所有模塊具有全相關(guān)性， UG的各個(gè)模塊基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，因此 UG 的各個(gè)模塊存在著真正的全相關(guān)性，三維模型的修黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 改，能完 全體現(xiàn)在二維，以及有限元分析，模具和數(shù)控加工的程序中。三維建模 設(shè)計(jì)的流程很多，其中分模就是其中關(guān)建的一步。 （ 3） 補(bǔ)靠破孔 。 （ 7） 分出上下模具后，看是那個(gè)與產(chǎn)品重合，重合的那邊用產(chǎn)品求差就可以了。繪制出三維立體框架 圖 圖組 前后車耳支撐架 圖 圖組前后車耳支撐架在 UG基本建模中，首先確定尺寸繪制二維線框圖，其次軟件對二維線框圖進(jìn)行拉伸，在拉伸的同時(shí)選擇拉伸功能表中的 求差選項(xiàng)去除材料。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 圖 圖組 動(dòng)力裝置定位板及加強(qiáng)筋 圖 圖組動(dòng)力裝置定位板及加強(qiáng)筋在 UG基本建模中，首先確定尺寸繪制二維線框圖，其次軟件對二維線框圖進(jìn)行拉伸，在拉伸的同時(shí)選擇拉伸功能表中的求和選項(xiàng)整體加載。 圖 圖組 轉(zhuǎn)向橫拉桿 圖 圖組轉(zhuǎn)向橫拉桿在 UG 基本建模中，首先繪制二維線框圖，其次軟件對二維線框 圖進(jìn)行拉伸，在轉(zhuǎn)向橫拉桿這個(gè)配件繪制中需先確定定位銷的位置，確保與車架定位準(zhǔn)確，在拉伸的同時(shí)選擇拉伸功能表中的求差選項(xiàng)整體加載的同時(shí)打通通孔去出材料。 （ 1）手動(dòng)裝配：在軟件中選擇裝配操作選定所裝配的配件確定軸向位置，通過手動(dòng)移動(dòng)將裝配件移動(dòng)至指定 裝配位置進(jìn)行裝配。 本章小結(jié) 本章所述節(jié)能車車架設(shè)計(jì)采用 UG 軟件建模、分析、檢查，通過圖組及論述具體的闡述三維建模的過程