【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(chē)領(lǐng)域的節(jié)能和減排，對(duì)保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康持續(xù)發(fā)展、保護(hù)我們賴(lài)以生 存的環(huán)境具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。但針對(duì)現(xiàn)階段節(jié)能競(jìng)賽僅需常規(guī)車(chē)用燃料，對(duì)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(chē)發(fā)展歷程 目前國(guó)內(nèi)隨著 居民收入水平的提高和政府鼓勵(lì)轎車(chē)進(jìn)入居民家庭政策的出臺(tái)，汽車(chē)正在快速進(jìn)入普通家庭。世界一級(jí)方程式錦標(biāo)賽是當(dāng)今世界最高水平的賽車(chē)比賽，它與奧運(yùn)會(huì)、世界杯足球賽并稱(chēng)為“世界三大體育”。它較高的車(chē)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(lè)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(lái)越多的人開(kāi)始關(guān)注休閑娛樂(lè)，為此我們做了一個(gè)問(wèn)卷調(diào)查，結(jié)果顯示一定考慮和會(huì)考慮使用或購(gòu)買(mǎi)帶有競(jìng)技性和娛樂(lè)性車(chē)的人群比例 為 %，這表明有三分之一的人群對(duì)本款車(chē)有濃厚的興趣，喜歡本車(chē)帶來(lái)的刺激性和競(jìng)爭(zhēng)性，樂(lè)意為本車(chē)付出自己的金錢(qián)和時(shí)間，只要我們做好相應(yīng)的營(yíng)銷(xiāo)活動(dòng)，相信本車(chē)會(huì)有很好的前景。 節(jié)能車(chē)國(guó)內(nèi)外研究狀況及結(jié) 果 人們不僅把汽車(chē)做為代步工具，而且越來(lái)越多的人開(kāi)始喜歡充滿刺激、競(jìng)爭(zhēng)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(chē)。 圖 受訪者有駕照比例 購(gòu)車(chē)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(lái)越來(lái)越多的人會(huì)成為汽車(chē)的消費(fèi)者及使用者?！毙睦韺W(xué)家分析汽車(chē)能滿足男性的控制欲。在家庭購(gòu)車(chē)方面男性朋友自然當(dāng)起了決策者的角色，因?yàn)樗麄兏鼝?ài)車(chē)、關(guān)注車(chē)，也懂車(chē)。 圖 家庭年收入 對(duì)汽車(chē)市場(chǎng)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(chǎng)調(diào)查活動(dòng)，消費(fèi)者在購(gòu)車(chē)過(guò)程中所考慮的因素主要包括：汽車(chē)的動(dòng)力性、加速性、安全性、油耗、車(chē)輛配置以及其他顯示汽車(chē)的質(zhì)量和性能的指標(biāo)，通過(guò)我們對(duì)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(chē)的安全性能，這也會(huì)成為汽車(chē)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(chē)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(chǎng)發(fā)展前景。 及研究方法 目前，在我國(guó)還沒(méi)完全開(kāi)發(fā)節(jié)能車(chē)的模擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及完整的節(jié)油、測(cè)控體系，只有將汽車(chē)節(jié)油工程實(shí)踐和虛擬測(cè)控仿真結(jié)合起來(lái)，才能真正加快汽車(chē)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(xiě)說(shuō)明書(shū) 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(chē)車(chē)架整體結(jié)構(gòu)方案選定 節(jié)能車(chē)的工作原理與設(shè)計(jì)理念 節(jié)能競(jìng)技大賽是搭載 Honda 低油耗摩托車(chē)的 4 沖程 發(fā)動(dòng)機(jī) ，通過(guò)動(dòng)手制作挑戰(zhàn)節(jié)能極限的競(jìng)技賽事 ，在等油耗的行駛中讓車(chē)手走有發(fā)揮走的更遠(yuǎn)。 現(xiàn)在的中國(guó)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(wèn)題、環(huán)境問(wèn)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(lái)的各種限制， Honda 希望有更多的人們來(lái)參加比賽，在競(jìng)技中互相交流，盡情享受創(chuàng)意與驚奇的樂(lè)趣。 人人參與 簡(jiǎn)單的競(jìng)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(chē)制造技術(shù)得到新的發(fā)展。采用拼焊鋼板可以按照汽車(chē)的不同部位對(duì)應(yīng)采用不同的板材，更好地發(fā)揮其作用。汽車(chē)上采用 “拼焊”的部件常有側(cè)面框架、車(chē)門(mén)內(nèi)板、車(chē)身底板、立柱等。汽車(chē)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(chē)車(chē)架設(shè)計(jì)要求 根據(jù)設(shè)計(jì)原則、目標(biāo)和用戶(hù)的需求特點(diǎn) ，整車(chē)設(shè)計(jì)人員要提出被開(kāi)發(fā)的車(chē)型的整車(chē)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(chē)速 55km/h；最大爬坡： 20%； 車(chē)身長(zhǎng)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(chē)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(mén)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(chē)變換的發(fā)動(dòng)機(jī)體內(nèi)一體化高檔、低檔、空檔、停車(chē)檔、倒檔和檔位顯示，帶車(chē)速里程輸出，帶汽車(chē)式易更換機(jī)油濾；還可以根據(jù)廠家需要選擇配套 4x4 車(chē)、 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(wàn)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(chē)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(chē)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(chē)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(hào)任意。車(chē)架制作部分詳細(xì)闡述了車(chē)架制造基本要求。 車(chē)身應(yīng)保證汽車(chē)具有合理的外部形狀，在汽車(chē)行駛時(shí)能有效地引導(dǎo)周?chē)臍饬?，以減少空氣阻力和燃料消耗。 車(chē)身殼體是一切車(chē)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(chē)身外部裝飾件主要是指裝飾條、車(chē)輪裝飾罩、標(biāo)志、浮雕式文字等等。座椅也是車(chē)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(duì)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(chē)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(hào)“挑戰(zhàn)一升，節(jié)油一生”的宗旨。一體式 金屬車(chē)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(chē)架需要專(zhuān)用的加工模具，并且如果車(chē)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(duì)車(chē)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(chē)應(yīng)該從車(chē)架強(qiáng)度剛度、加工難易程度，是否需要專(zhuān)用設(shè)備與技術(shù)，材料成本與加工成本等各方面來(lái)進(jìn)行綜合考慮，這樣才能使賽車(chē)有在比賽中有良好的表現(xiàn)。 （ 1）節(jié)能車(chē)車(chē)車(chē)架的制造過(guò)程尺寸誤差必須在允許范圍內(nèi)。賽車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程的力最后都會(huì)傳到車(chē)架上由賽車(chē)的車(chē)架承受，車(chē)架必須有一定的強(qiáng)度以保證在車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)斷裂。 圖 車(chē)架主體邊框 圖 車(chē)架底部加強(qiáng)板 圖 車(chē)架底部支撐梁 圖 車(chē)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(chē)前部左右側(cè)車(chē)耳 圖 靠板架及支撐桿 圖 車(chē)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(chē)架設(shè)計(jì)已焊接相連的整車(chē)框架，除支撐部分均為鋁合金為焊接材料，減輕車(chē)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(chē)架各零部件部分及基本功能用途。車(chē)架制作部分詳細(xì)闡述了車(chē)架制造基本要求、車(chē)架的焊接步驟、并敘述了在車(chē)架焊接中遇到的關(guān)鍵問(wèn)題以及解決方法。 （ 2）車(chē)架的制造過(guò)程必須保證所要求的強(qiáng)度 賽車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程的力最后都會(huì)傳到車(chē)架上由賽車(chē)的車(chē)架承受，車(chē)架必須有一定的強(qiáng)度以保證在車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)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(gòu)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(guò)程就是把管件用夾具固定在這個(gè)平臺(tái)上來(lái)完成。 最后， 對(duì)車(chē)架進(jìn)行及時(shí)地調(diào)整也是十分必要的。 (1)焊接底盤(pán)。 (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(duì)接位置要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求。接著闡述了車(chē)架的制造過(guò)程，分析了制造過(guò)程中的尺寸、強(qiáng)度要求、熱變形這一關(guān)鍵問(wèn)題的解決方法以及確定了車(chē)架的焊接順序，保證車(chē)架的焊接滿足設(shè)計(jì)要求。 圖 整車(chē)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(chē)車(chē)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(chē)架較原車(chē)架比較結(jié)構(gòu)更為緊湊，為車(chē)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(chē)架主要承受來(lái)自駕駛員、發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)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(jìng)技賽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)系統(tǒng)和車(chē)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(kāi)發(fā)系統(tǒng)，它可以通過(guò)過(guò)程變更來(lái)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品革新。通過(guò)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(lái)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(chē)耳支撐架 圖 圖組前后車(chē)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(duì)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(duì)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(duì)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(xiāo)的位置，確保與車(chē)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(guò)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(chē)車(chē)架設(shè)計(jì)采用 UG 軟件建模、分析、檢查，通過(guò)圖組及論述具體的闡述三維建模的過(guò)程