【正文】 。吸能塊重心的最大加速度為1680102mm/ = 168m/ = 17g 20g 。吸能塊的變形如圖59所示。蜂窩結(jié)構(gòu)和鋼板都使用固體建模。外形尺寸為200mm100mm100mm。圖57 車架防撞塊及其安裝使用UG高級仿真對碰撞吸能塊進(jìn)行分析，圖58為吸能塊模型。 基于有限元分析方法的碰撞塊分析根據(jù)Formula SAE 規(guī)則的要求，參賽賽車在車架最前部安裝有蜂窩鋁制成的碰撞吸能塊。 基于有限元分析方法的車架的分析由于車架鋼管材料選擇的是強(qiáng)度比較大的4130鋼，材料的屈服極限為785Mpa，根據(jù)去年學(xué)校參賽賽車的強(qiáng)度分析報告，4130鋼遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于車架上的最大應(yīng)力，因此，車架的強(qiáng)度滿足要求。計算應(yīng)力在計算出各單元節(jié)點位移后，即可求出相應(yīng)的節(jié)點應(yīng)力。在解題之前，必須對結(jié)構(gòu)平衡方程組進(jìn)行邊界條件處理。單元組集把各單元按節(jié)點組集成與原結(jié)構(gòu)相似的整體結(jié)構(gòu)，得到整體結(jié)構(gòu)的節(jié)點力與節(jié)點位移得到關(guān)系，即整體結(jié)構(gòu)平衡方。再按單元性質(zhì)和精度要求，寫出表示單元內(nèi)任意點的位移函數(shù)。167。求未知節(jié)點位移解有限元方程式得出節(jié)點位移。單元組集利用結(jié)構(gòu)力的平衡條件和邊界條件把各個單元按原來的結(jié)構(gòu)重新聯(lián)接起來，形成整體有限元方程。但是，對于實際的連續(xù)體，力是從單元的公共邊界傳遞到另一個單元中去的。此時需要應(yīng)用彈性力學(xué)中的幾何方程和物理方程來建立節(jié)點力和節(jié)點位移的關(guān)系式，從而導(dǎo)出單元剛度矩陣。這種函數(shù)稱為位移模式或位移函數(shù)，如，中是待定系數(shù)， 是與坐標(biāo)有關(guān)的某種函數(shù)。這時可以對單元中位移的分布采用一些能逼近原函數(shù)的近似函數(shù)予以描述。位移法易于實現(xiàn)計算自動化，所以，在有限單元法中應(yīng)用最廣。一般情況，單元劃分越細(xì)，則描述變形情況越精確，即越接近實際變形，但計算量越大。有限元法分析計算的思路和作法可歸結(jié)如下：物體離散化將某個工程結(jié)構(gòu)離散為由各單元組成的計算模型。 有限元分析方法的基本原理有限單元法是隨著電子計算機(jī)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種現(xiàn)代計算方法。因此我們能可以使用有限元分析方法對車架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。且樣車的車架設(shè)計完全符Formula SAE的規(guī)則，所以車架的強(qiáng)度是完全可以保證的。車架的強(qiáng)度是通過規(guī)則的相關(guān)規(guī)定來保證的?；谶@個原因，只要是符合Formula SAE 規(guī)則的車架在強(qiáng)度上是不可能出現(xiàn)任何問題的。 167。（3）橫向彎曲，所謂橫向彎曲，就是汽車在入彎時重量的慣性（即離心力）會使車身產(chǎn)生向彎外甩的傾向，而輪胎的抓著力會和路面形成反作用力，兩股相對的壓力將車架橫向扭曲。因此車架底部的縱梁和橫梁，一般都要求較強(qiáng)的剛度。 車架在實際環(huán)境下的受力車架在實際環(huán)境下要面對的4種壓力：（1）負(fù)載彎曲，從字面上就可以十分容易的理解這個壓力，部分汽車的非懸掛重量，是由車架承受的，通過輪軸傳到地面。對于賽車的強(qiáng)度和剛度的校核以及賽車的優(yōu)化設(shè)計在下面會有詳盡敘述，這里就不再贅述。同時，翻車時駕駛員的任何部位都不能接觸地面，因此。車架的側(cè)防撞結(jié)構(gòu)主要保護(hù)駕駛員的身體不在撞車時受到傷害。該金屬板必須和前隔板的輪廓尺寸相同，并且和前隔板焊接或用螺栓連接在一起。緩沖結(jié)構(gòu)和單體殼的連接，必須通過結(jié)構(gòu)等同性報告得到審核批準(zhǔn)。前隔板必須要有足夠的厚度和強(qiáng)度，緩沖結(jié)構(gòu)和前隔板直接并且安全地連接在一起，而不是作為非承載式車身的一部分。賽車的車頭位置主要為駕駛員的雙腳和腿部，為了駕駛員的安全考慮，必須使駕駛員的雙腳包裹在賽車框架的主體結(jié)構(gòu)之中，而且，當(dāng)駕駛員的腳接觸制動踏板時，不論從側(cè)面還是前面來看，駕駛員的任意部分都不準(zhǔn)伸出或者高于車架之外。 安全系統(tǒng)的要求安全系統(tǒng)是駕駛員生命安全的一大重要保障。為了主加速器，車架尾部的下部必須設(shè)計兩根橫桿或者焊接一個底板，且為了和主加速器包的軸承支撐相配套。 傳動系統(tǒng)的要求傳動系統(tǒng)是位于發(fā)動機(jī)和驅(qū)動車輪之間的動力傳動裝置，其基本功用是將發(fā)動機(jī)發(fā)出的動力依次經(jīng)過離合器、變速器、由萬向節(jié)和傳動軸組成的萬向傳動裝置一鍵安裝在驅(qū)動橋中的主減速器、差速器和半軸，最后傳給驅(qū)動車輪。又由于轉(zhuǎn)向立柱應(yīng)固定于車架上，考慮到方位上的因素，可以從前環(huán)支架上伸出兩根管件與轉(zhuǎn)向柱的固定支座相焊接配合。大學(xué)生方程式賽車技術(shù)規(guī)范中規(guī)定，車架前環(huán)與轉(zhuǎn)向盤之間的最近距離不能少于250mm，而且，車架前環(huán)在任何方向上都不能低于方向盤。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在車架上不同的固定位置不僅對轉(zhuǎn)向時駕駛員轉(zhuǎn)向力有影響，而且對轉(zhuǎn)向的靈敏性有影響。167。圖46 （a）后懸架的安裝示意圖 圖46(b) 后懸架叉臂因此為滿足前懸架的要求。在車架投影面上。 車架前懸架支座的安裝應(yīng)在兩根水平的車架管件上，且上部的管件長度不能少于前上叉臂的張開寬度，下部的安裝管件長度不能少于前下叉臂的張開寬度。前懸架的上下叉臂如圖45(b)和459(c)所示。在車架投影面上。懸架系統(tǒng)與車架焊接位置，很大程度的影響了懸架系統(tǒng)的工作性能，懸架系統(tǒng)對車架也有相當(dāng)精密的要求。 懸架系統(tǒng)的安裝位置的設(shè)計懸架系統(tǒng)是賽車的重要總成之一，它把車架與車輪彈性的連接起來。一個合格的車架必須滿足各個系統(tǒng)直接或者間接的固定要求。167。人體自然駕駛時腳尖距離后背最后點約為1100mm；有技術(shù)規(guī)范，車架前環(huán)的支架必須延伸到駕駛員前部，因此，前環(huán)支架在車架中心線的投影，至少在駕駛員腳的前部。故前環(huán)與側(cè)防撞最高車管件的焊接處距離主環(huán)的水平距離至少為400mm。圖44 駕駛艙檢測板由于主環(huán)處最寬，定義了約為660mm左右。駕駛艙的要求至少能讓65Kg，165mm人體坐進(jìn)去。如果長時間坐于過小的駕駛艙會對駕駛員的身體有一定程度的損害；駕駛艙過大的話既浪費了材料，又增加了車重。 圖42 發(fā)動機(jī)模型圖43 內(nèi)駕駛艙檢測板167。主環(huán)底部，至少大于發(fā)動機(jī)的長度尺寸587mm，考慮到油箱和水箱放置于發(fā)動機(jī)兩側(cè)，故主環(huán)應(yīng)留有約為650mm的寬度，暫定為660mm。因此，車架的長度約為661+1100+500+100=，在此范圍內(nèi)架上200mm,可以使加工安裝時的預(yù)備尺寸更加合理，車架的長度約為2630mm。另外，制動踏板以及制動輪缸的最前端距離腳尖大概有500mm的距離。當(dāng)采用鏈傳動時，為了較好的傳動，發(fā)動機(jī)法蘭盤的中線到后軸中線的水平距離至少為255mm，由發(fā)動機(jī)的形式，發(fā)動機(jī)法蘭盤面到發(fā)動機(jī)縱置時的后端面的距離為306mm，因此，車架主環(huán)到后軸中線的距離至少為610+（306255）=661mm。有了防滾架，車子遇到撞擊、翻滾等嚴(yán)重事故時，即使車身外部慘不忍睹，車內(nèi)的車手也會安然無恙。在車手身體、頭盔可能同防滾架接觸的位置必須加設(shè)不易燃的柔性防護(hù)墊。車手所坐的區(qū)域是最重要的，因此該區(qū)域的防滾架搭建也是最重要的。賽車防滾架既可焊接固定，也可用螺栓固定，或者兩種方法混合使用。因為防滾架的焊接固定均是選取車身底盤比較堅固、承重的位置，比如底盤框架鋼梁，以及前后避震器座。因此拉力賽車和越野賽車防滾架的強(qiáng)度（強(qiáng)度和場地賽沒分別）更高，管件構(gòu)造更密集。防滾架所用的鋼管材質(zhì)和抗扭曲度是根據(jù)車身重量而定的，一般要能夠承受兩倍以上車身重量的沖擊。賽車防滾架是一組鋼管組合件（有可拆卸和不可拆卸兩種），使用冷拔無縫碳素鋼管彎制而成，安裝時一根一根按照車廂內(nèi)部的輪廓進(jìn)行連接或焊接的。賽車整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計必須考慮賽車整體結(jié)構(gòu)的布置：駕駛艙的布置，發(fā)動機(jī)的布置，水箱油箱的布置，軸距的分配，輪距的大小等。167。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)計的可以很大程度的決定賽車的外形特征，個性、美化的車架加上車身很容易給人以震撼的感覺，同時也更容易給人以好感。懸架和車架的連接點、搖臂盤、以及其他受力點都盡可能地布置在靠近車架節(jié)點地位置，以便減小應(yīng)力矩和位置誤差。這些系統(tǒng)決定了車架最基本的結(jié)構(gòu)和形狀。通常對于較輕的賽車車架，可采用并聯(lián)或聯(lián)法放在平臺上進(jìn)行。 車架應(yīng)力的消除對于車架這種大型焊接件采用自然時效、回火時效來消除焊接應(yīng)力收效甚微，必須采用共振時效來消除或者降焊接應(yīng)力，具體措施如下：用一臺振動頻率為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上，用彈性墊將其支撐牢固，最佳支撐位置在振動的節(jié)點上?？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。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)