【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 試驗(yàn)條件，并測(cè)出裝置這些有關(guān)條件前后即在不同實(shí)驗(yàn)條件下的剛度變化情況，167。 可靠性與耐久性臺(tái)架試驗(yàn)包括車架的彎曲疲勞試驗(yàn)和扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)、等副度試驗(yàn)臺(tái)是較為簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置，有機(jī)械式、液壓式和激振式，常用作進(jìn)行車架的對(duì)比試驗(yàn)，程控疲勞試驗(yàn)臺(tái)能更好的模擬車架在實(shí)際使用中的載荷，后者常用于整車狀態(tài)下的疲勞試驗(yàn)。167。 隨整車進(jìn)行的可靠性道路試驗(yàn)或試車場(chǎng)試驗(yàn)以及使用試驗(yàn)讓滿載的賽車行駛于試車場(chǎng)專門路段上來進(jìn)行車架的彎曲疲勞試驗(yàn)和扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)。隨著優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性道路設(shè)計(jì)與有限元分析等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與分析技術(shù)的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)的運(yùn)用，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段對(duì)車架進(jìn)行多方案的分析和優(yōu)選，可使試驗(yàn)費(fèi)用減到較低程度，但車架設(shè)計(jì)的最終評(píng)價(jià)仍要以試驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)。第三章 車架類型方案的對(duì)比與分析賽車車架是賽車的主體結(jié)構(gòu)，它為其它部件，如懸架、發(fā)動(dòng)機(jī)、座椅、踏板、傳動(dòng)裝置等提供安裝的位置，并承受所有部件傳來的力。賽車車架一般采用兩種形式：一是單體式車架，另一種是桁架式車架。167。 一體式金屬車架 一體式金屬車架，整個(gè)車身的外殼本事就屬于車架的一部分。所以它不同于傳統(tǒng)的梯形車架或者管式車架，需要在車架外包裹外殼。事實(shí)上，按嚴(yán)格的定義來說，一體式車架都是由不同的組件裝嵌而成的，其中最大的一塊就是地臺(tái)，其余的如車頂、側(cè)板大小各異，所有的板件都是由高壓壓模機(jī)壓制出來的，利用機(jī)械臂做電焊處理，有的甚至使用激光焊接技術(shù)。整個(gè)制作過程短至數(shù)分鐘便可宣告完成。 因此，一體式車架主要為了適應(yīng)高度機(jī)械化的流水生產(chǎn)作業(yè)大量生產(chǎn)，這樣做可以大大的降低生產(chǎn)成本。而且一體式車架先天擁有良好的撞擊保護(hù)能力，車頭以及車尾加裝副車架一方面有利于吸收撞擊所造成的沖擊力，另一方面對(duì)車架行駛的剛性也有所幫助。其次，一體式車架能夠預(yù)留用以吸收撞擊能量的褶皺區(qū)外，車架本身的包裹式構(gòu)造還可以將褶皺區(qū)域吸收不完的能力經(jīng)過車柱分散到車體的其余部分，避免猛烈撞擊力在瞬間過于集中而對(duì)乘客造成嚴(yán)重的創(chuàng)傷！相對(duì)于其他的車架構(gòu)造，一體式車架沒有高而闊的門欖、防滑動(dòng)支撐架和大型的傳動(dòng)軸管道等，空間的利用率極高。凡事總有正反兩面，一體式車架生產(chǎn)前的配套投資極其龐大，不適合小批量生產(chǎn)。另外一個(gè)明顯的缺陷就是一體式車架因?yàn)槭褂么罅康慕饘?，重量偏高。外殼的作用主要是用來營(yíng)造理想的空間效果，而車架的設(shè)計(jì)主要由金屬鋼片構(gòu)成，雖然鋼片已經(jīng)作了開坑的加強(qiáng)韌度處理，但是在物理結(jié)構(gòu)上的剛度，特別是非水平扭動(dòng)，始終不及桁架式車架。如果以重量和剛性比來作比較的話，使用同等金屬重量所制作出來的一體式車架是所有車架中剛性表現(xiàn)最不差的。167。 單體式車架也稱作整體式或承載式式車架。由于一般汽車采用大梁式車架，其車架質(zhì)量重、體積大、重心高的問題，單體式車架的意念是用金屬制成堅(jiān)固的車身，再將發(fā)動(dòng)機(jī)、懸架等機(jī)械零件直接安裝在車身上。這個(gè)車身承受所有的載荷，充當(dāng)車架，所以準(zhǔn)確稱呼應(yīng)為“無車架結(jié)構(gòu)的承載式車身”（采用大梁車架的汽車車身則稱為“非承載式車身”）。承載式車架由鋼或者鋁經(jīng)沖壓、焊接而成，對(duì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝的要求都很高。成型的車架是個(gè)帶有坐艙、發(fā)動(dòng)機(jī)艙和底板的骨架，我們所能看到的光滑的汽車車身則是嵌在骨架上的覆蓋件。 承載式車車架是目前國(guó)外賽車車架的主流，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)將車架和車身二合為一，重量輕，可利用空間大，重心低，而且沖壓成型的制造方式十分適合現(xiàn)代化的大批量生產(chǎn)。但是除了開發(fā)制造難度高外，剛度（尤其是抗扭剛度）不足也是承載式車身的一大缺陷。這問題在日常用車上還不明顯，但對(duì)于大馬力、大扭力的高性能跑車，要求有很高的車架剛度，普通承載式車身就顯得剛度不足。由于承載式車架將全車所有部件，包括懸架、車身和乘員連成一體，具有很好的操控反應(yīng)（正式學(xué)名是“操作響應(yīng)性”），而且傳遞的震動(dòng)、噪音都較少，這是大梁式車架不可比擬的。167。 桁架式車架也可以說是鋼管式車架。由于單體式車架的設(shè)計(jì)開發(fā)和生產(chǎn)工藝都復(fù)雜，故其主要用于大批量生產(chǎn)。但是對(duì)于中國(guó)大學(xué)生方程式賽車雖然可以采用共用平臺(tái)策略，但所謂的“共用平臺(tái)”能共用的只是懸架、傳動(dòng)系統(tǒng)底盤部件，單體式車架由于必須與車身形狀吻合，對(duì)于不同的車身造型是不能共用車架的。而桁架式車架就比較合適。為了降低成本同時(shí)與小規(guī)模生產(chǎn)相匹配，本賽車車架采用桁架式車架。第四章 車架的材料以及結(jié)構(gòu)167。 車架材料的材料力學(xué)分析車架的材料應(yīng)具有足夠的屈服極限和疲勞極限，低的應(yīng)力集中敏感性，良好的冷沖壓性和焊接性能。車架材料與所選定的制造工藝密切相關(guān)。拉伸尺寸較大或形狀復(fù)雜的沖壓件需要采用沖壓性能好的低碳鋼或低碳合金鋼；拉伸尺寸不大，形狀不復(fù)雜的沖壓件常采用強(qiáng)度較高且冷沖壓時(shí)不宜沖壓和回彈的的材料。鋼材在冷沖壓成型后，其疲勞強(qiáng)度降低，靜強(qiáng)度提高，延伸率較小的材料的降低幅度更大，賽車常用材料在沖壓成型后的疲勞強(qiáng)度一般為140～160MPa。 同時(shí)，由于車架是一個(gè)大型的焊接件，選擇材料時(shí)要考慮材料的可焊接性。167。 方程式賽車車架材料的技術(shù)規(guī)范要求根據(jù)技術(shù)規(guī)范要求，大學(xué)生方程式賽車車架的基準(zhǔn)鋼鐵材料的最低材料要求。賽車的基本結(jié)構(gòu)必須為如下材料制作：圓形、低碳鋼或合金鋼管（含碳量最小%1）、最小直徑如下表31（或者采用替代材料，替代材料應(yīng)滿足下文所述）：表31 基準(zhǔn)鋼鐵材料部件或用途外徑*壁厚主環(huán)和前環(huán)，肩帶安裝桿**側(cè)防撞結(jié)構(gòu)、前隔板、防滾架支撐、車手約束部件安裝環(huán)***隔板支撐***備注：使用的合金鋼不允許比低碳鋼的薄另外，規(guī)則中除了主環(huán)和主環(huán)支架必須用剛才外，其它可以使用替代的管件和材料，但是已被焊接的鈦管不能在基本結(jié)構(gòu)中使用，這包括支架和管件之間的連接件或其他部件和管件之間的連接件。替代鋼管最小壁厚如下表32：表32 最小壁厚要求材料和用途最小壁厚主環(huán)、前環(huán)鋼管防滾架支撐、前隔板、車手約束連接件側(cè)防撞結(jié)構(gòu)和前隔板支撐鋼管備注1：不允許合金鋼管件的壁厚比所用的低碳鋼的壁厚更薄。備注2：為了保持相同的屈服強(qiáng)度和極限拉伸強(qiáng)度，必須保持鋼材相同的橫截面積。而且，規(guī)范上還規(guī)定，對(duì)于替代的另一種材料——。167。 車架材料的選擇彎折尺寸較大的主環(huán)以及主要支撐車架的主環(huán)支架，由于技術(shù)規(guī)范中要求必須用鋼材，而考慮到材料的材料力學(xué)性能以及技術(shù)規(guī)范的要求，4130鋼滿足要求。另外，在選擇了材料之后，為了盡可能的降低車架的質(zhì)量，在滿足技術(shù)規(guī)范的要求下，應(yīng)盡可能的用小的外徑和壁厚，但同時(shí)必須滿足車架的強(qiáng)度和扭轉(zhuǎn)剛度等力學(xué)性能。這一部分在下文中會(huì)有詳盡敘述，這里不再簡(jiǎn)述。167。 賽車車架的結(jié)構(gòu)賽車車架采用的是桁架結(jié)構(gòu)，其作用是為賽車所有其他部件的連接基礎(chǔ)，同時(shí)通過前、中、后防滾架的設(shè)計(jì)對(duì)駕駛艙提供保護(hù)?？臻g桁架結(jié)構(gòu)是一種十分傳統(tǒng)的也是在比賽中最為常見的車架。167。 車架應(yīng)力的消除對(duì)于車架這種大型焊接件采用自然時(shí)效、回火時(shí)效來消除焊接應(yīng)力收效甚微，必須采用共振時(shí)效來消除或者降焊接應(yīng)力，具體措施如下：用一臺(tái)振動(dòng)頻率為50～90 Hz，激振力可達(dá)500～900 KN的機(jī)械激振器，將車架放在大與車架的平臺(tái)上，用彈性墊將其支撐牢固，最佳支撐位置在振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)上。并將激振器牢固地安裝在車架上，其位置應(yīng)選在振峰附近，而不能裝在節(jié)點(diǎn)附近，開動(dòng)激振器，調(diào)節(jié)頻率，當(dāng)與工作頻率一致時(shí)，引起共振；通過改變激振器的偏心距來調(diào)節(jié)激振力，對(duì)車架來說應(yīng)力應(yīng)控制在50～100 N/mm2范圍內(nèi)，一般需要維持共振狀態(tài)15～20min。通常對(duì)于較輕的賽車車架，可采用并聯(lián)或聯(lián)法放在平臺(tái)上進(jìn)行。第五章 大學(xué)生方程式賽車車架設(shè)計(jì)車架設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是將車手、發(fā)動(dòng)機(jī)和懸架連接點(diǎn)安排在它們各自理想的位置上。這些系統(tǒng)決定了車架最基本的結(jié)構(gòu)和形狀。空間框架結(jié)構(gòu)的車架制造成本低，方便維護(hù)，同時(shí)比較適合承受集中載荷。懸架和車架的連接點(diǎn)、搖臂盤、以及其他受力點(diǎn)都盡可能地布置在靠近車架節(jié)點(diǎn)地位置，以便減小應(yīng)力矩和位置誤差。車架盡量多地采用承載軸向載荷的部件以便最大程度地增加單位質(zhì)量所表現(xiàn)出來的強(qiáng)度。大學(xué)生方程式賽車的車架是賽車的整體外形框架，它的設(shè)計(jì)的可以很大程度的決定賽車的外形特征，個(gè)性、美化的車架加上車身很容易給人以震撼的感覺，同時(shí)也更容易給人以好感。但是，大學(xué)生方程式賽車車架的設(shè)計(jì)同時(shí)也必須考慮一定的因素:必須滿足駕駛艙以及發(fā)動(dòng)機(jī)放置的要求必須滿足賽車整體框架以及賽車軸距的