【正文】 個(gè)動(dòng)載因數(shù)，一般為2． 0 ～ 2． 5，本文取2．5。彎曲工況下的車(chē)架分析結(jié)果見(jiàn)圖47和48：圖47 車(chē)架應(yīng)力分析結(jié)果Fig．47 Stress analysis results of the frame圖48 車(chē)架應(yīng)變分析結(jié)果Fig．48 Strain analysis results of the frame結(jié)果表明： 車(chē)架結(jié)構(gòu)受到的最大應(yīng)力部位是各個(gè)梁?jiǎn)卧佑|的地方，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于車(chē)架所選用4130 鋼管材料的許用應(yīng)力為785MPa。而車(chē)架整體變形量最大的地方是主環(huán)頂部鋼管，，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。分析的結(jié)果與實(shí)際的受力情況相符合， 因?yàn)橹鳝h(huán)底部不僅是車(chē)手座椅安裝固定點(diǎn)之一， 而且還是發(fā)動(dòng)機(jī)安裝固定點(diǎn)之一，其受力是最大的，所以其變形量也是比較大的。、制動(dòng)工況的分析賽車(chē)在緊急制動(dòng)時(shí)，車(chē)架除受各部件重力外，還受縱向慣性力作用，同時(shí)軸荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，車(chē)架內(nèi)部應(yīng)力也發(fā)生變化． 本文模擬賽車(chē)以1．4g的減速度制動(dòng)，動(dòng)載因數(shù)取1．5，車(chē)架及其負(fù)重共222kg，因此整車(chē)制動(dòng)力為 F=ma=222= （）地面制動(dòng)力通過(guò)輪胎、懸架系統(tǒng)最終作用在車(chē)架上，視為平均作用在懸架和車(chē)架的8 個(gè)連接點(diǎn)處，即模擬整車(chē)的制動(dòng)工況。制動(dòng)工況下的分析結(jié)果如下圖：圖49 車(chē)架應(yīng)力分析結(jié)果Fig．49 Stress analysis results of the frame圖410 車(chē)架應(yīng)變分析結(jié)果Fig．410 Strain analysis results of the frame結(jié)果表明： 車(chē)架結(jié)構(gòu)受到的最大應(yīng)力部位是各個(gè)梁?jiǎn)卧佑|的地方，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于車(chē)架所選用4130 鋼管材料的許用應(yīng)力為785MPa。而車(chē)架整體變形量最大的地方是主環(huán)頂部鋼管，，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。分析的結(jié)果與實(shí)際的受力情況相符合， 因?yàn)橹鳝h(huán)底部不僅是車(chē)手座椅安裝固定點(diǎn)之一， 而且還是發(fā)動(dòng)機(jī)安裝固定點(diǎn)之一，其受力是最大的，所以其變形量也是比較大的。、轉(zhuǎn)彎工況的分析離心力會(huì)導(dǎo)致賽車(chē)在急轉(zhuǎn)彎時(shí)產(chǎn)生側(cè)向載荷，所以車(chē)架應(yīng)能承受側(cè)向載荷。賽車(chē)經(jīng)常有高速過(guò)彎的情況，此時(shí)車(chē)速較高、向心加速度較大( 可達(dá)到0．8g以上) ，轉(zhuǎn)彎工況即模擬賽車(chē)以0．9g加速度左轉(zhuǎn)彎，動(dòng)載因數(shù)取1．5，此時(shí)車(chē)架所受的側(cè)向力： F=man=2229．8=1958N （44）側(cè)向力同樣由懸架系統(tǒng)傳遞給車(chē)架，故視為平均作用在懸架和車(chē)架的8 個(gè)連接點(diǎn)處。，即模擬整車(chē)的轉(zhuǎn)彎工況。轉(zhuǎn)彎工況下的分析結(jié)果如下圖：圖411 車(chē)架應(yīng)力分析結(jié)果Fig．411 Stress analysis results of the frame圖412 車(chē)架應(yīng)變分析結(jié)果Fig．412 Strain analysis results of the frame結(jié)果表明： 車(chē)架結(jié)構(gòu)受到的最大應(yīng)力部位是各個(gè)梁?jiǎn)卧佑|的地方，最大應(yīng)力為13MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于車(chē)架所選用4130 鋼管材料的許用應(yīng)力為785MPa。而車(chē)架整體變形量最大的地方是主環(huán)頂部鋼管，，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。分析的結(jié)果與實(shí)際的受力情況相符合， 因?yàn)橹鳝h(huán)底部不僅是車(chē)手座椅安裝固定點(diǎn)之一， 而且還是發(fā)動(dòng)機(jī)安裝固定點(diǎn)之一，其受力是最大的，所以其變形量也是比較大的。綜上所述分析可知，無(wú)論何種工況，發(fā)動(dòng)機(jī)艙底部和主環(huán)均為應(yīng)力較大點(diǎn)。為避免車(chē)架發(fā)生斷裂，可采用具有高屈服強(qiáng)度的鋼材料焊接發(fā)動(dòng)機(jī)艙，增加主環(huán)支撐等； 同時(shí)盡量保證車(chē)架接頭過(guò)渡處圓滑，能有效降低應(yīng)力集中現(xiàn)象。、車(chē)架剛度分析、車(chē)架扭轉(zhuǎn)剛度分析車(chē)架的扭轉(zhuǎn)剛度決定車(chē)輛在扭曲路面行駛時(shí)懸架硬點(diǎn)的位置精度，是影響賽車(chē)性能的重要指標(biāo)之一，國(guó)外大多數(shù)參賽車(chē)隊(duì)均將車(chē)架的扭轉(zhuǎn)剛度作為車(chē)架設(shè)計(jì)重點(diǎn)。在分析車(chē)架的扭轉(zhuǎn)剛度時(shí)，施加的約束條件為:在車(chē)架與后懸架連接點(diǎn)處施加x，y 和z 等3 個(gè)方向的位移約束。 在車(chē)架與前懸架左右連接點(diǎn)處施加2個(gè)方向相反的1000N的壓力，通過(guò)仿真分析計(jì)算該硬點(diǎn)的作用力變形l。如下圖所示：圖413 車(chē)架扭轉(zhuǎn)變形示意Fig．413 Torsion deformation of frame。假設(shè)懸架硬點(diǎn)間的距離為L(zhǎng)，則作用于車(chē)架的扭矩：M = FL (45)1 mm 的強(qiáng)制位移對(duì)應(yīng)的車(chē)架轉(zhuǎn)角： 則車(chē)架扭轉(zhuǎn)剛度： 由上述分析可知，l= ，L = 327 mm， Nm/( 176。) ． 提高車(chē)架剛度最直接的方法為加固更多的管件，但這增加車(chē)架質(zhì)量，因此單位質(zhì)量的扭轉(zhuǎn)剛度顯得尤為重要． 該車(chē)架的質(zhì)量為30kg， Nm/( ( 176。) kg)。由于比賽偶然因素較多，車(chē)架扭轉(zhuǎn)剛度對(duì)最終的比賽成績(jī)影響并不著． 盡管如此，盡可能提高單位質(zhì)量下的扭轉(zhuǎn)剛度仍是設(shè)計(jì)車(chē)架的目標(biāo)，可采取的措施有:( 1) 盡可能多地使車(chē)架管件構(gòu)成三角形結(jié)構(gòu)．由于三角形固有的穩(wěn)定性可很好地在焊接節(jié)點(diǎn)間傳遞力，并減少車(chē)架變形；( 2) 增大車(chē)架整體的寬度，車(chē)架截面積隨之增大，可提高車(chē)架結(jié)構(gòu)的抗扭轉(zhuǎn)剛度。、 車(chē)架彎曲剛度分析車(chē)架的彎曲剛度指車(chē)架在承受垂直載荷時(shí)撓曲變形的程度。彎曲剛度會(huì)影響整車(chē)軸距以及車(chē)輪定位參數(shù)，進(jìn)而影響整車(chē)的操縱穩(wěn)定性。將車(chē)架視為簡(jiǎn)支梁，支點(diǎn)為與前、后懸架的連接點(diǎn)。 根據(jù)材料力學(xué)中簡(jiǎn)支梁撓度的計(jì)算方法，可近似計(jì)算車(chē)架的彎曲剛度． 計(jì)算公式為：式中:rf為車(chē)架的彎曲剛度。 F 為垂直力。 a為力作用點(diǎn)到前懸架約束的距離。 b 為力作用點(diǎn)到后懸架約束的距離。 l為前、后懸架約束的距離。 f 為車(chē)架底板最大撓曲變形． 約束后懸架連接點(diǎn)的xyz自由度，約束前懸架連接點(diǎn)的yz 自由度，并于主環(huán)頂點(diǎn)施加5000N的垂直力車(chē)架變形圖如下圖：圖414 車(chē)架扭轉(zhuǎn)變形示意Fig．414 Torsion deformation of frame彎曲剛度計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表44:表44 彎曲剛度計(jì)算參數(shù)Tab． 44 Calculation parameters for bending rigidityF/Na/mb/ml/mf/mm5000將表44 中各參數(shù)代入計(jì)算公式，可得車(chē)架的彎曲剛度：rf= Nm2車(chē)架的彎曲剛度對(duì)整車(chē)性能的影響比扭轉(zhuǎn)剛度要小，因此關(guān)于FSAE 車(chē)架彎曲剛度的數(shù)據(jù)資料較少,這里我們只能計(jì)算然后比較確定哪一個(gè)更合適。、車(chē)架模型（二）的有限元校核，通過(guò)ANSYE WORKBENCH得出的應(yīng)力云圖和應(yīng)變?cè)茍D如下：圖415 車(chē)架靜態(tài)應(yīng)變分析結(jié)果Fig．415 Strain analysis results of the frame 2圖416 車(chē)架2靜態(tài)應(yīng)力分析結(jié)果Fig．416 Stress analysis results of the frame 2圖417 車(chē)架2加動(dòng)載荷應(yīng)變分析結(jié)果Fig．417 Strain analysis results of the frame 2圖418 車(chē)架2加動(dòng)載荷應(yīng)力分析結(jié)果Fig．418 Stress analysis results of the frame 2圖419 車(chē)架2制動(dòng)應(yīng)變分析結(jié)果Fig．419 Strain analysis results of the frame 2圖420 車(chē)架2制動(dòng)應(yīng)力分析結(jié)果Fig．420 Stress analysis results of the frame 2圖421 車(chē)架2轉(zhuǎn)彎應(yīng)變分析結(jié)果Fig．421 Strain analysis results of the frame 2圖422 車(chē)架2轉(zhuǎn)彎應(yīng)力分析結(jié)果Fig．422 Stress analysis results of the frame 2圖423 車(chē)架2扭轉(zhuǎn)剛度應(yīng)變分析結(jié)果Fig．421 Strain analysis results of the frame 2圖424 車(chē)架2扭轉(zhuǎn)剛度應(yīng)力分析結(jié)果Fig．422 Stress analysis results of the frame 2圖425 車(chē)架2彎曲剛度應(yīng)力分析結(jié)果Fig．425 Stress analysis results of the frame 2通過(guò)兩組車(chē)架數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)第二組車(chē)架性能明顯優(yōu)于第一組車(chē)架，所以我們選擇第二組車(chē)架作為整車(chē)車(chē)架。、動(dòng)力系統(tǒng)計(jì)算匹配及評(píng)價(jià)、概述汽車(chē)的動(dòng)力性能，就是受發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力支配的行駛性能。它是汽車(chē)各大性能中最基本，最重要的一種性能。汽車(chē)動(dòng)力性能的好壞，是汽車(chē)工作效能的標(biāo)志。汽車(chē)的動(dòng)力性指汽車(chē)在良好路面上直線行駛時(shí)由汽車(chē)受到的縱向外力決定的，所能達(dá)到的平均行駛速度。汽車(chē)的動(dòng)力性能由以下三個(gè)指標(biāo)評(píng)斷：（1） 滿(mǎn)載狀態(tài)下的爬坡能力；（2） 最高車(chē)速；（3） 加速能力。我們選擇本田摩托車(chē)的Honda CBR600 F4i電噴發(fā)動(dòng)機(jī)，引擎形式四沖程水冷DOHC，并列四汽缸。通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、驅(qū)動(dòng)力、行駛加速度、最大車(chē)速、075m加速時(shí)間及加速位移等參數(shù)的計(jì)算，可以了解FSAE賽車(chē)整車(chē)的動(dòng)力性能，為以后的設(shè)計(jì)改進(jìn)提供理論基礎(chǔ)。性能指標(biāo)：發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)排量599cc未限流最高功率（kw）80最高轉(zhuǎn)速（r/min）13000缸徑x沖程（mm）壓縮比:1最高馬力110ps/12500rpm最大扭力限流后最大功率表44 發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo) Engine performance metrics通過(guò)上網(wǎng)搜索以及參考其他兄弟院校得出CBR600F4I發(fā)動(dòng)機(jī)外特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)N（r/min）300040005000600070008000900010000Pe（kw）表45 發(fā)動(dòng)機(jī)外特性試驗(yàn)數(shù)據(jù) the date of engine fullload characteristic以上發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與對(duì)應(yīng)的功率是根據(jù)原有外特性曲線，在考慮了比賽要求需要加裝20mm的限流閥的情況下估計(jì)得到的，與實(shí)際可能存在較大的出入，因?yàn)橛?jì)算之時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)未購(gòu)得且未進(jìn)行改裝，所以無(wú)法得到確切的數(shù)據(jù)，但該數(shù)據(jù)仍然有較高的參考價(jià)值。傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配需要參考該數(shù)據(jù)。通過(guò)各個(gè)重要總成選型以及整車(chē)三維建?？梢源笾碌贸鲆韵聰?shù)據(jù)整車(chē)整備質(zhì)量、滿(mǎn)載質(zhì)量、迎風(fēng)面積、輪胎型號(hào)等參數(shù)；再通過(guò)參考《汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)計(jì)算匹配及評(píng)價(jià)》可以得出空氣阻力、滾動(dòng)阻力等參數(shù)。車(chē)型參數(shù)賽車(chē)整車(chē)整備質(zhì)量(kg)300滿(mǎn)載質(zhì)量(kg)360迎風(fēng)面積(m2)1輪胎型號(hào)223/533R14輪胎滾動(dòng)半徑(Rk) m空氣阻力系數(shù)滾動(dòng)阻力系數(shù)內(nèi)部減速器傳動(dòng)比鏈傳動(dòng)傳動(dòng)比一檔速比二檔速比三檔速比四檔傳動(dòng)比五檔傳動(dòng)比六檔傳動(dòng)比表46 車(chē)型主要參數(shù)表 Main parameter table of the model、汽車(chē)動(dòng)力性能計(jì)算、動(dòng)力性計(jì)算相關(guān)公式（1）驅(qū)動(dòng)力計(jì)算公式Ft=Ttqiqioηt/r式中：Ttq——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩（Nm）；ig ——變速器傳動(dòng)比；io ——主減速器傳動(dòng)比；ηt ——傳動(dòng)效率；r ——滾動(dòng)半徑(m)；（2）汽車(chē)行駛速度公式（在驅(qū)動(dòng)輪不打滑的情況下）ua=n/ ig/ io 式中：ua ——汽車(chē)行駛速度（km/h）；n ——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）；（3）滾動(dòng)阻力系數(shù)公式f=（1+ ua2/19440） 式中： f ——滾動(dòng)阻力系數(shù)；（4） 空氣阻力公式Fw=CdAua2/式中：Fw ——空氣阻力；A ——迎風(fēng)面積； Cd ——空氣阻力系數(shù)；（5）動(dòng)力因數(shù)D=（Ft－Fw）/G式中：D ——?jiǎng)恿σ驍?shù)；（6）滾動(dòng)阻力公式Ff＝Gf式中：G ——整備質(zhì)量或滿(mǎn)載質(zhì)量；（7）加速度計(jì)算未考慮汽車(chē)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)、計(jì)算過(guò)程及結(jié)果（利用matlab軟件對(duì)附件程序進(jìn)行運(yùn)算得出結(jié)論）(1)擬合得到的外特性曲線圖圖426 外特性曲線圖Fig 426 the graph of engine fullload characteristic上發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與對(duì)應(yīng)的功率是根據(jù)原有外特性曲線，從圖中可以看出隨主發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增加，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率和轉(zhuǎn)矩都在增加，最大轉(zhuǎn)矩Ttqmax==7000r/min；再增加發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)Ttq有所下降，但功率繼續(xù)增加一直到Pemax=，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為np=9000r/min；繼續(xù)增加發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速功率下降。在考慮比賽要求下需要加裝20mm的限流閥的情況下估計(jì)得到的，與實(shí)際可能存在較大的出入，因?yàn)橛?jì)算之時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)未購(gòu)得且未進(jìn)行改裝，所以無(wú)法得到確切的數(shù)據(jù)，但該該數(shù)據(jù)仍然有較高的參考價(jià)值。(2)驅(qū)動(dòng)力圖如下所示：圖427 驅(qū)動(dòng)力圖Fig 427 the force diagram由圖可知不同檔位，不同車(chē)速下的汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力大小。（3）下圖為驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖，從圖中可以得到FSAE賽車(chē)的最高車(chē)速Vmax為 。而比賽之中速度一般不會(huì)超過(guò)100km/h，所以最高車(chē)速對(duì)于該賽車(chē)的設(shè)計(jì)而言不是特別有參考價(jià)值。圖428 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖Fig 428 the balance of driving force running resistance（4） 考慮坡道阻力的驅(qū)動(dòng)力—行駛阻力曲線，計(jì)算得到最大爬坡度imax = 176。,但由于比賽賽道并無(wú)多少坡度，所以實(shí)際上沒(méi)必要考慮這個(gè)參數(shù)。圖429 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖Fig 429 the b