【正文】 在指導(dǎo)老師的指導(dǎo) 下，我順利的完成這次畢業(yè)設(shè)計任務(wù)， 完成了畢業(yè)設(shè)計 。 ANSYS 工程計算應(yīng)用教程 [M]。本設(shè)計運用的 proe 軟件與 ansys 軟件，也對 proe 軟件的發(fā)展歷史、特點和功能進(jìn)行了介紹 。 42 圖 車架側(cè)翻變形圖 圖 車架側(cè)翻應(yīng)力圖 43 通過 分析結(jié)果所得 到數(shù)據(jù)車架側(cè)翻的時候 最大變形為 ，應(yīng)力為 206MPa，強(qiáng)度和剛度都在安全范圍內(nèi)，所以當(dāng)車發(fā)生側(cè)翻的時候車手是完全安全的。 通過對數(shù)據(jù)的分析與比較： （ 1）通過對最大變形量與最大應(yīng)力的比較模型三的變形量最大 故淘汰模型三這種結(jié)構(gòu)的車架。因此，只要研究并確定有限大小的單元力學(xué)特性，就可根據(jù)結(jié)構(gòu)分析的方法求解，使問題得到簡化 Pro/ 與 的接口建立 第一步選擇 ansys 文件下 CAD Configuration Manager 點擊出現(xiàn)下圖，并在pre/engineer 前打鉤然后進(jìn)行下一步。根據(jù)物體的幾何形狀特征、載荷特征、邊界約束特征等，單元有各種類型。有限單元法分析問題的思路是從結(jié)構(gòu)矩陣分析推廣而來的。當(dāng)時，他們發(fā)表了很多關(guān)于有限無法的數(shù)學(xué)文獻(xiàn)，論證有限元法的基本原理是逼近淪，是偏微分方程及其變分形式和泛函分析相結(jié)合，并致力于估計各種單元類型離散化的誤差、收斂速度和穩(wěn)定性。現(xiàn)在，它已經(jīng)被公認(rèn)是一種有效的數(shù)值計算方法，被廣泛應(yīng)用于固體力學(xué)、流體力學(xué)、熱傳導(dǎo)以及電磁學(xué)等連續(xù)介質(zhì)或場問題這類工程技術(shù)領(lǐng)域。 27 第 4 章 車架有限元分析 Ansys軟件概述 有限元法是最近二三十年發(fā)展起來的一種有效的通用計算方法，是借助于高速數(shù)字電子計算 機(jī)解決問題的近似計算方法。 數(shù)據(jù)管理：加速投放市場，需要在較短的時間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品。 主要特性 全相關(guān)性： Pro/ENGINEER 的所有模塊都是全相關(guān)的。對 FSAE賽車進(jìn)行了總體布置，并且對賽車車架進(jìn)行了三種不同結(jié)構(gòu)的設(shè)計，還對車架的材料如何選擇規(guī)定進(jìn)行了介紹，同時對車架的材料進(jìn)行了選擇，最后對整車的質(zhì)心進(jìn)行了確定和受理分析。對材料不僅僅要考慮它的強(qiáng)度和密度，同樣重要的是材料的穩(wěn)定性、加工焊接工藝要求、能否獲得、價格等因素。 （ 4） 主環(huán)頂部采用圓形結(jié)構(gòu)設(shè)計，讓車架的有一定的流線美觀的同時也為賽車 側(cè)翻起保護(hù)作用。 同時在規(guī)則中有很多是專門保證車架 乘坐空間和車身強(qiáng)度的，諸如座艙的俯視有效面積、腿部空間、一定坐姿下頭部離主環(huán)前環(huán)連線的距離，以及管件的截面最小尺寸，側(cè)防撞結(jié)構(gòu)，前隔板、前環(huán)、主環(huán)的支撐結(jié)構(gòu)等等。 FSAE車架的設(shè)計參考 首先是對國內(nèi)外車架的的借鑒。 優(yōu)點：高強(qiáng)度，輕量化，易于車身造型，安裝一步到位，精度 容易保證 缺點：制造加工困難，造價高昂，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度難控制，基本沒有容錯性。這時，主減速器與脊梁相固定，該驅(qū)動橋應(yīng)為斷開式的且獨立懸架相匹配。有時根據(jù)設(shè)計要求需將車架前、后端的寬度做得窄些或?qū)捫?，但其尺寸與限定的汽車 輪廓寬 相適應(yīng)。無論哪一種轎車車架，在前、后橋處均要求有較大的扭轉(zhuǎn)剛度，為此，相關(guān)的縱、橫梁可采用封閉式斷面，這種封閉式斷面可由相配的一對且以垂向面為開口的沖壓成型的槽型梁相互插入并用電弧焊焊接而成。管梁部分位于后座乘客的腳下位置且在車寬的中間，因此不妨礙在其兩側(cè)的車身地 板的降低，但地板中間會有較大的縱向鼓包。在側(cè)視圖上，與其他型式的轎車車架類似，在前方車輪處縱梁向上彎曲以讓出前后獨立懸架或非斷開式后橋的運動空間。 車架的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)縱梁的結(jié)構(gòu)特點，車架可分為以下幾種結(jié)構(gòu)型式： 周邊式車架 周邊式車架用于中級以上的轎車。車架剛度不足會引起振動和噪聲，也使汽車的乘坐舒適性、操縱穩(wěn)定性及某些機(jī)件的可靠性下降。 主要設(shè)計內(nèi)容 及技術(shù)路線 主要設(shè)計內(nèi)容： （ 1） 研究應(yīng)用有限元、靜態(tài)分析以及所有軟件基礎(chǔ)。在發(fā)達(dá)國家，很多高校已經(jīng)從事 Formula SAE 超過 20 年時間，擁有大量資金和試驗基礎(chǔ)的情況下，他們的作品已經(jīng)基本達(dá)到了專業(yè)水平，最高時速可達(dá)到甚至超過 200km/h， 0 到 100km/h 加速時間一般都在 以內(nèi)。 70 年 3 代中期，幾個美國大學(xué)開始主辦當(dāng)?shù)氐膶W(xué)生設(shè)計競賽賽車。目標(biāo)市場就是那些會在周末去參加高速穿障比賽（ Autocross）的非專業(yè)車手。比賽的目的是設(shè)計、制造一輛小型的高性能賽車。 （ 5）汽車作為交通工具之一，已經(jīng) 成為人們生活不可缺失的生活工具，在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，汽車工業(yè)也得到了很好的發(fā)展。s stiffness and strength with the design and analysis, the design of the vehicle made a layout, determine the center of gravity position. And then design their own out of the use of three different frame structures Proe model, then three trailers into ansys structural analysis software for static and time frame roll static analysis, by paring the optimized results will optimize the modal analysis of the frame. Since the frame is a simple fact to see is more plicated, not only through the analysis ansys software to meet design requirements, and shorten the design cycle. The optimal design by the Chinese FSAE car frame is designed to be more perfect, while a lot of data by race for the nation through the automotive industry can provide many important data, and further make the national car more secure and practical. Key words: Frame?，F(xiàn)在在美國、歐洲和澳大利亞每年都會舉辦 Formula SAE 比賽。 Formula SAE 向年輕的工程師們提供了一個參與有意義的綜合項目的機(jī)會。Structure。所以生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)輕 、性能好、質(zhì)量高、 2 安全可靠的汽車非常重要的意義。目前美國、歐洲和澳大利亞每年都會定期舉辦該項賽事。因此，這些賽車在加速、制動、和操控性方面要有非常好的表現(xiàn)。 SAE MiniBaja 的名稱沿襲了著名的墨西哥 Baja 1000 汽車比賽。從原先在SAE Mini Baja 比賽中的 8hp 發(fā)動機(jī)到現(xiàn)今 Formula SAE 中已經(jīng)超過 100hp 的大功率發(fā)動機(jī)， Formula SAE 在多方面都取得了驚人的成績，并且該項比賽一直保持了發(fā)展的態(tài)勢。 （ 2） 車架設(shè)計方法以及設(shè)計步驟的研究。貨車車架的最大彎曲撓度通常應(yīng)小于10mm。如圖 （ a） 所示，在俯視圖上車架的中部寬、兩端窄。采用這種車架時車身地板上的傳動軸通道所形成的鼓包不大 ，但門檻較寬，見圖 （ a）。門檻的寬度不大，見圖 （ b），雖然從被動安全性考慮，要求門檻有足夠的強(qiáng)度和剛度。對于不承受扭矩的車架元件、用于固定動力總成的橫梁以及車架兩端位于基本橫梁以外的縱梁，均采用沖壓成型且具有開 口的槽型斷面。車架的長度大致接近整車長度，約為軸距的 倍。其實，圖 （ b）所示的 X 形車架也應(yīng)歸于這一類型，但該車架可與非斷開式驅(qū)動橋及非獨立懸架相匹配。 限制條件：經(jīng)費有限，加工廠家少，最終效果難以保證 空間車架： FSAE的車架大都采用衍架結(jié)構(gòu)，也有車隊采用混合結(jié)構(gòu)，即坐艙部分為單體式，而前后懸和發(fā)動機(jī)艙用管件搭成。（如圖 — 圖 ） 圖 參考車架 1 圖 參考車架 2 同時根據(jù)人機(jī)工程學(xué)，選用 95百分位身高的人做參考對車架 進(jìn)行設(shè)計 ，他對車架 12 的前艙尺寸有著非常重要的意義。根據(jù)這些多如牛毛的規(guī)定調(diào)整和細(xì)化前面的框架，可以初步滿足結(jié)構(gòu)需要。 （ 5）車加的側(cè)面防撞桿通過 2跟斜拉桿分別與前環(huán)主環(huán)焊接而成 。不同部位可以選擇不同的材料和管型，以在受力能保證的前提下降低成本。 19 第 3 章 車架模型的建立 Pro/e軟件的介紹 1985 年， PTC 公司成立于美國波士頓，開始參數(shù)化建模軟件的研究。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處進(jìn)行的修 改，能夠擴(kuò)展到整個設(shè)計中，同時自動更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。為了實現(xiàn)這種效率，必須允許多個學(xué)科的工程師同時對同一產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)。它既包括有數(shù)學(xué)理論，又包括有程序設(shè)計技巧。在機(jī)械設(shè)計中，從齒輪、軸、軸承等通用零、部件到機(jī)床、汽車、飛機(jī)等復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力和變形分 析 (包括熱應(yīng)力和熱變形分析 )，采用有限無法計算，都可以獲得一個足夠精確的近似解來滿足工程上的要求。1969 年以后，有限元法在工程上獲得了廣泛的應(yīng)用。起源于 50 年代的桿系結(jié)構(gòu)矩陣分析，是把每一桿件作為一個單元，整個結(jié)構(gòu)就看作是由有限單元 (桿件 )連接而成的集合體。節(jié)點一般都在單元邊界上。 （圖 ） 圖 接口創(chuàng)立過程 截圖 第二步選擇 proe 的安裝路徑和 pore exe 的路徑如下圖，然后點擊 Next。 （ 2）通過結(jié)構(gòu)的比較發(fā)現(xiàn)，模型二雖然變形量最小，但是如果在使用相同的懸架的情況下，模型二的離地間隙過小，不利于賽車在比賽中通過一些特殊的比賽賽道。 對優(yōu)化后的 車架進(jìn)行 碰撞模擬 分析 當(dāng)賽車因為失控或者駕駛員操作不當(dāng)引起碰撞是十分危險的，因此對車架進(jìn)行碰撞模擬分析 如（圖 — 圖 ） 圖 車架加載約束截圖 圖 車架變形圖 44 圖 車架應(yīng)力圖 通