【正文】 些領(lǐng)域獨特的特征。 Pro/ENGINEER 還提供了目前所能達到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。其焊接 且最終受力于車架邊梁 (2)受 力 分析 由于在 ansys 用面載荷就得 將 牛頓轉(zhuǎn)化為帕斯卡，所以分別對加載載荷進行計算： 壓強公式 sFp? 座椅對車架橫梁的壓強： PasFp 4 0 2 9 310255 4 65 5 0 6 ????? 座椅靠背對車架主環(huán)橫梁壓強： PasFp 55t a n 6 ???? ??? ? 發(fā)動機對車架縱梁的壓強： PasFp 1 4 0 0 010257 0 02 4 5 6 ????? 車架側(cè)翻時主環(huán)所受的力計算： 21 mvmvFt ?? F— 指賽車側(cè)翻時主環(huán)所承受的力 t— 當發(fā)生側(cè)翻時候有最高車速變?yōu)?0 車速的時間，根據(jù)經(jīng)驗值選用 m— 賽車的整備質(zhì)量約為 200kg v1— 賽車的最高速度 約 為 150km/h v2 — 賽車車速變?yōu)?O時表示。目前多采用低碳鋼及合金鋼，鋁合金和復合材料也有車隊采用。 方案二（如圖 ） 圖 車架方案二圖 特點： （ 1）車架長寬高 2410mmx650mmx1050mm （ 2）車架底座與發(fā)動機艙和前環(huán)成一定的角度，使整車的重心下降。 車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 車架 作為自制部件中最重的部分 ， 首先需要考慮的是車內(nèi)物體的安放空間。 優(yōu)點：加工制造方便，造價低廉，具有較好的容錯性，強度較高。制造它所需要的工具僅僅是鋸子、量具和焊槍。但車架的制造工藝復雜，維修不便，僅用于某些平順性、通過性要求較高的汽車上。車架寬度的標準化有利于產(chǎn)品的三化，例如可使車架橫梁、前后橋及駕駛室、貨箱等進行互換。用于轎車的梯形車架，見圖 （ c），為了降低地板高度，可局部減小縱 梁及橫梁的斷面高度并相應地加大其寬度，但這使縱梁的制造工藝復雜化且其車身地板仍比采用其他車架時為高，當然地板上的傳動軸通道鼓包也就不大了，見圖 （ c）。中部管梁的扭轉(zhuǎn)剛度大。其結(jié)構(gòu)形狀容許緩沖臂有一定的彈性變形，可吸收來自不平路面的沖擊和降低車內(nèi)噪聲。貨車車架質(zhì)量一般約為整車整備質(zhì)量的 1/10。 技術(shù)路線： 調(diào)研并收集 FSAE 賽車車架資料 對賽車車架進行總體布置 運用 Pro/e 建立初步的模型 有限元模型的建立 對車架進行有限元分析 N 5 第 2 章 FSAE 賽車車架的設(shè)計 車架的概述 車架作為汽車的承載基體，為貨車、中型及以 下的客車、中高級和高級轎車所采用，支承著發(fā)動機、離合器、變速器、轉(zhuǎn)向器、非承載式車身和貨箱等所用簧上質(zhì)量的有關(guān)機件，承受著傳給它的各種力和力矩。 20xx年中國也舉辦了第一屆 FSAE賽車比賽，各個高校雖然在國內(nèi)都取得一定的成績，但是賽車的性能相對國外的比較還差得很遠。在 SAE Mini Baja 的成功獲得各界認同的同時， SAE 聯(lián)合美國三大汽車公司開始推廣一項技術(shù)水平更高的工程類學生競賽，這就是 Formula SAE。每一項設(shè)計將會與其他的設(shè)計一起參與比較和評估從而決出最佳整車。 Formula SAE 隊員在這個過程中將會經(jīng)受考驗， 面對挑戰(zhàn)，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維和實踐能力。 SAE 是一個擁有超過 60000 名會員的世界性的工程協(xié)會，致力與海、陸、空各類交通工具的發(fā)展進步。 （ 3）通過汽車設(shè)計專業(yè)綜合訓練，使自己掌握運用標準，手冊和查閱相關(guān)資料的能力，培養(yǎng)專業(yè)的設(shè)計能力。通過本次優(yōu)化設(shè)計使中國 FSAE賽車車架的設(shè)計能更加完美，同時通過比賽可以通過很多數(shù)據(jù)為民族汽車工業(yè)能提供很多重要的數(shù)據(jù)，進一步使民族汽車的更安全和實用。出于此項比賽的宗旨是讓學生針對業(yè)余高速穿障的車手開發(fā)制造一個原型車，該原行車應該具備有可小批量生產(chǎn)的能力，并且原型車的造價要低于 25,000 美元。本次設(shè)計正因此而展開，本次設(shè)計主要是從車架的結(jié)構(gòu)入手，為了讓車架達到比賽所用賽車的剛度和強度進行設(shè)計和分析，本設(shè)計對整車做了總體布置，確定重心的位置。Modal analysis。 （ 7）為汽車事業(yè)培養(yǎng)出有用的人才。 Formula SAE 發(fā)展的初衷是想創(chuàng)立一個小型的道路賽車比賽，而現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為一個擁有大約 20 競賽因素的大型比賽，參與者包括賽車和車 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會。另外，這些賽車的市場競爭力會因為一些附加因素，比如美觀、舒適性和零件的兼容性而得到提升。比賽由三個評判標準組成，即一天的靜態(tài)比賽 —— 設(shè)計 、成本、陳述 —— 接著一天是各自的性能競賽 2項目。上海交通大學 Formula SAE 車隊在 20xx 年研制出的 SJTU FormulaSAE 樣車是中國大陸第一輛 Formula SAE 賽車，之后又在 20xx 年完成了第二輛 SJTUFormulaSAE 參賽賽車的設(shè)計和制造，并于同年 6 月參加了位于美國加州Fontana舉行的 Formula SAE West 競賽，最終獲最佳新秀車隊獎。 （ 4） 研究 proe 建模軟件，將自己設(shè)計出來的三種不同結(jié)構(gòu)的車架運 用 proe 軟件進行建模然后倒入 ansys 分析軟件。通常在使用中其軸間扭角約為 1176。左右相關(guān)縱梁由橫梁連接。車架的中部為位于汽車縱向?qū)ΨQ平面上的一根矩形斷面的空心脊梁，其前后端焊以叉形梁，形成俯視圖上的 X 形狀。其彎曲剛度較大，而當承受扭矩時，各部分同時產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)。通常，縱梁的上表面沿全長不變或局部降低，而兩端的下表面則可根據(jù)應力情況，適當?shù)叵蛏鲜湛s。管梁將動力 傳動系連成一體，傳動軸從其中間通過，故采用這種結(jié)構(gòu)時驅(qū)動橋必須是斷開式的并與獨立懸架相匹配。雖然性能優(yōu)異但是造價高昂，在國內(nèi)也非常難找到能制造高溫真空碳纖件的工廠，故暫時未被國內(nèi)車隊采用。屬于最基本的車架類型。 （ 2）選擇后置后驅(qū)時，驅(qū)動可以選擇 CVT驅(qū)動，使其結(jié)構(gòu)簡單化，自然整車的制造成本降低，比賽在制造成本也會得到好的比賽分數(shù)。 方案一（如圖 ） 圖 車架方案一圖 14 特點： （ 1） 此車架長寬高 2300mmx650mmx1050mm （ 2）此車架通過邊梁式車架衍生而來，底部由直鋼管焊接而成。 （ 3）車架發(fā)動機也是通過 2根縱梁連接，去掉發(fā)動機艙 2跟橫向拉桿，是發(fā)動機 艙空間更大。 如果選用低碳鋼就得根據(jù)中國 20xxFSAE大賽要求選用鋼管（如 表 ） 16 表 車架鋼管直徑 部件或用途 外徑與壁厚 主環(huán)和前環(huán) * * 側(cè)防撞結(jié)構(gòu)、前隔板 防滾架支撐 * * 或 * 前隔板支撐 * * 最后我選擇的材料為 Q235的鋼材，其楊氏模量為 Pa，泊松比 ，屈服極限 235MPa。經(jīng)過 10 余年的發(fā)展， Pro/ENGINEER 已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。 基于特征的參數(shù)化造型： Pro/ENGINEER 使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。 20 裝配管理： Pro/ENGINEER 的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例如 “ 嚙合 ” 、“ 插入 ” 、 “ 對齊 ” 等很容易的把零件裝配起來， 同時保持設(shè)計意圖。也就是論把整個求算域離散成為有限個分段 (子域 )，而每一分段內(nèi)運用變分法，即利用與原問題中微分方程相等價的變分原理來進行推導，從而恢原問題的微分方程組退化到代數(shù)聯(lián)立方程紙使問題歸結(jié)為解線性方程組，出此得到數(shù)值解答。 50 年代，有限元法首先用于飛機設(shè)計中， 1956 年 M． J． Turner 和 R． W． Clough 等人用矩陣法對飛機結(jié)構(gòu)進行了受力和變形分析，應用當時出現(xiàn)的數(shù)字計算機，第一次給出了用三角形單元求得復雜平面應力問 題的解 1960 年 R． W． Clough 首次提出“有限元”這個名詞，有限元法作為 — 種數(shù)值分析方法正式出現(xiàn)于工程技術(shù)領(lǐng)域。近年來，隨著引進 SAP、 NASTRAN 等 — 些大型通用的有限元程序，國內(nèi)有限元法的研究和應用獲得了迅速的發(fā)展。在工程技術(shù)領(lǐng)域研究彈性連續(xù)體在載荷和其他因素作用下產(chǎn)生的應力、應變和位移時，由于應 力、應變和位移都是位置的函數(shù)，也就是說物體中各個點的應力、應變和位移一般是不相同的。這樣組成的有限單元集合體，并引進等效節(jié)點力及節(jié)點約束條件，由于節(jié)點數(shù)目有限，就成為具有有限自由度的有限元計算模型，它替代了原來具有無限多自由度的連續(xù)體。 （圖 — 圖 ） 圖 接口創(chuàng)建過程截圖 31 圖 接口創(chuàng)建過程截圖 圖 接口創(chuàng)建過程截圖 與 接口的成功建立以后打開 proe 時， proe 窗口會出現(xiàn)ansys 的鏈接如下（圖 ） 32 圖 連接接口截圖 這樣 與 的接口就算徹底成功的建立了，以后只要運行 proe然后點擊 ANSYSGeom 就可以將模型直接傳入 ansys 進行有限元分析了。 （ 4）方案二采用底座與前環(huán)和發(fā)動機艙成一定的角度雖然結(jié)構(gòu)上有一定的優(yōu)勢， 但是在實際的加工過程中是非常困難的，為了滿足參賽賽車車架的剛度和強度要求的同時還要考慮到實際的情況。 車架的 6 階的震動頻率為 （表 ）中的結(jié)果單位為 Hz。 通過 本次畢業(yè)設(shè)計對車架進行了三種不同結(jié)構(gòu)的車架 ，闡述了三種車架的各自特點，對三個車架的進行了建模讓自己的設(shè)計可以通過 ansys 軟件進行分析，并對車架進了靜力結(jié)構(gòu)分析與模態(tài)分析，同時對賽車側(cè)翻時也進行了分析，通過分析結(jié)果得到的數(shù)據(jù)對車架進行了優(yōu)化，模態(tài)分析中發(fā)動機的頻率也是通過計算得出 40Hz— 400Hz。在這四個月的設(shè)計過程中，得到了 齊曉杰教授 的熱心指導，在此特向指導老師致以由衷的感謝 !在畢業(yè)設(shè)計期間還得到了汽車 與交通 工程 學院 老師和本班同學的熱心幫助，在此對他們表示感謝 ! 通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我將三年半來學到知識的一次大總結(jié)，一次大檢查，特別是機械設(shè)計、工程制圖 、 Pro/E 建模、汽車設(shè)計等基礎(chǔ)知識，我還學習了 Ansys 軟件，雖然只是皮毛，但也有很大收獲。 再次向幫助我的所有老師和同學表示感謝 ! 謝謝你們 ! 。 在這 幾個 月的 設(shè)計 過程中，老師嚴肅、認真、一絲不茍的科研精神深深的感染了我，使我懂得了作為一個教學工作者應具備的優(yōu)秀品質(zhì)。 在科技發(fā)達的今天我們可以通過各種先進的技術(shù)運用到 車架設(shè)計之中來，不但能得到設(shè)計的產(chǎn)品，還