【正文】 。發(fā)動機(jī)用M12 的螺栓進(jìn)行固定，因?yàn)榘l(fā)動機(jī)總成的質(zhì)量 較 小，所以安裝發(fā)動機(jī)的固定板直接焊接在車架上即可。為方便駕駛?cè)藛T乘坐，要在車架上安裝地板及駕駛員靠背。 如圖 所示。 圖 車架圖 44 節(jié)能車主要部件建模 節(jié)能車是由很多部件組成的。 圖 建立基準(zhǔn)面 （ 24） 以 上步驟便完成了對車架的建模。 43 圖 建立安裝輔助模塊車底橫梁固定孔 （ 23） 在建立駕駛員靠背安裝孔前，要建立輔助基準(zhǔn)面，再在基準(zhǔn)面上進(jìn)行繪制，再生成安裝孔。如圖 所示 ； 圖 建立轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)安裝孔 （ 21）建立輔助安裝模塊的安裝支撐梁，如圖 所示。如圖 所示 ； 圖 鏡像 建立車架后斜支撐梁 （ 19） 車底板的安裝需要固定 ，同時(shí)也需要在車架上鉆出螺 紋孔。選擇需要做鏡像的梁，以中間 Right 平面做鏡像面。在屬性里選 擇合并 端 ，如圖 所示 。如圖 所示 ； 圖 選擇中間面進(jìn)行鏡像生成第二個(gè)靠背安裝支撐臂 （ 16） 為了建立 車架后半部主要結(jié)構(gòu)后斜支撐梁，需要對 Right 面進(jìn)行偏移，將偏移的面定義為 DIM3，如圖 所示； 圖 建立車架后斜支撐梁的基準(zhǔn)面 （ 17） 建立 車架后半部主要結(jié)構(gòu)后斜支撐梁 ，由 車架后半部主要結(jié)構(gòu)后斜支撐梁 與車架呈一定角度。選擇需要做鏡像的梁，以中間 Right 平面做鏡像面。在屬性里選擇合并端，這樣在結(jié)合處就會結(jié)合的十分完美 ，如圖 所示 。便使用掃掠伸出項(xiàng)進(jìn)行繪制。定義偏移尺寸是 ，命名為 DIM2。 如圖 所示 。為了方便建立后段的縱梁，依據(jù)二維 圖的尺寸，需要在后段縱梁的終點(diǎn)處建立一個(gè)基準(zhǔn)面。 圖 車架穩(wěn)定梁草繪 圖 生成車架穩(wěn)定梁 （ 11） 由于車架是邊梁式的，為了方便安裝及固定后車輪，后輪傳動裝置。 定義草繪面在車架縱梁的內(nèi)部面，如圖 所示 ；之后定義拉伸長度至指定曲面，圖中顯示紅色的面即是所選中要拉伸至的曲面，如圖 所示 。 圖 車架支撐地板梁 （ 9） 為提高駕駛員的乘坐舒適性，故在節(jié)能車架上添加了駕駛員靠背安裝斜梁。 圖 車架穩(wěn)固梁 圖 生成車架穩(wěn)固梁 （ 8） 在繪制地板支撐梁的時(shí)候，由于這幾根 梁都安裝在車架的底部，由底部焊接從而連接在車架上。 定義拉伸至指定曲面。為減小車架變形，在車架中間加一根輔助的梁。 38 圖 車身后部發(fā)動機(jī)支撐梁 （ 7） 由于車架出發(fā)生變形，并且前后軸都有載荷施加 。 如圖 所示 。 圖 車架最高豎梁 （ 7） 對最高的梁進(jìn)行定義內(nèi)部草繪，草繪時(shí)應(yīng)注意將其繪制在梁的內(nèi)部， 如圖 所示 ； 這樣的繪制會避免梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，在繪制完成后， 選擇拉伸至所選平面。在草圖繪制完成后 如圖 534，需對其進(jìn)行定義拉伸長度，拉伸長度定為 690。 37 圖 建立 支撐橫梁 （ 6） 對車身上最高的梁進(jìn)行建模。首先在中間平面建立草繪，隨后在選擇拉伸方向時(shí)便要進(jìn)行設(shè)置 ，如圖 所示 。 在草圖繪制完成后，將其拉伸長度定義為 224。 36 圖 建立車身前部豎梁 （ 3） 使用拉伸命令在 Right 面定義草繪，繪制出節(jié)能車最前端的上梁，此梁兼與車身進(jìn)行固定，其固定方式為市面上普通的卡扣，定義其拉伸 至所選擇面，紅 色的面即是所選擇的面，如圖 所示 。 車架建立過程如下 （ 1） 使用拉伸命令在 Front 面定義草繪，繪制出兩邊梁 ，如圖 所示 ； 定義其拉伸長度為 1720。路況單一，而省去了懸架部分。 在設(shè)計(jì)時(shí)除考慮車架強(qiáng)度外，最主要的就是追求車架的輕量化。 圖 進(jìn)行車尾頂部造型 （ 21） 在有所連接點(diǎn)形成的線將圍成一個(gè)封閉的空間，同樣利用創(chuàng)程式造型設(shè)計(jì)中填充曲面 的功能，便會生成由這些線所圍成的面，在這些面生成后，節(jié)能車的外形便也成形的，如圖 所示 ； 圖 生成 車身后半部面 （ 22） 節(jié)能車車身曲面建模至此建模完畢，如圖 所示 ； 圖 車身造型三視圖 35 Pro/E車架建模 車架是節(jié)能車的主要承載部件，在工作中它不僅要支撐整車重量，而且還要承受地面?zhèn)鱽淼闹畏戳?、張緊緩沖力和工作載荷等作用。如圖 所示 。這樣方便車身與車架隨時(shí)拆合，如圖 所示 ； 29 圖 建立車身與車架相連固定點(diǎn) （ 6） 另外一點(diǎn)定義在曲線上，如圖 所示 ； 圖 建立車身與車架相連固 定點(diǎn) （ 7） 用直線將這兩個(gè)線也連到一起 ，如圖 所示 圖 直線連接點(diǎn) （ 8） 隨即對這條線進(jìn)行拉伸，在裝配時(shí)，拉伸出的這個(gè)面與車架前面的上表面進(jìn)行裝配，如圖 所示 ； 圖 拉伸成安裝面 圖 57 30 （ 9） 同樣要對車身其它的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行建立，方便對車身建模的及曲面的細(xì)化，對于兩端有相同的點(diǎn)，依然可以使用鏡像 功能，分別如圖 所示 ； 圖 建立車身前部其余關(guān)鍵點(diǎn) （ 10） 分別用直線將部分關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行連接，連接后效果如圖 所示； 圖 用直線連接上部關(guān)鍵點(diǎn) （ 11） 利用創(chuàng)程式造型 設(shè)計(jì)中填充曲面 ， 選擇一個(gè)曲面邊框?qū)吙騼?nèi)進(jìn)行曲面填充，如圖 所示 ； 圖 生成前部曲面 31 （ 12） 陸續(xù)對節(jié)能車上的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行建立，如圖 所示 ； 圖 建立車身上部點(diǎn) （ 13） 再將部分關(guān)鍵點(diǎn)用直線連接，圍成一個(gè)封閉的空間，如圖 所示 ； 圖 直線連接點(diǎn) （ 14） 利用創(chuàng)程式造型設(shè)計(jì)中填充曲面 ，選擇一個(gè)曲面邊框?qū)吙騼?nèi)進(jìn)行曲面填充，如圖 所示 ； 圖 生成車身頂面 （ 15） 連接另外兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，如圖 所示 ； 32 圖 直線連接點(diǎn) （ 16） 利用創(chuàng)程式造型設(shè)計(jì)中填充曲面 ，選擇一個(gè)曲面邊框?qū)吙騼?nèi)進(jìn)行曲面填充，如圖 所示 ； 圖 生成車身前部下面 （ 17） 與 其 相 對稱的面做法相同，在完成后，為了使車身外形更加美觀，使用創(chuàng)程式外形設(shè)計(jì)中樣式曲面 ， 并 對車 身造型進(jìn)行美化，生成車身上的圓角。如圖 所示 ； 圖 拉伸成車身前部分曲面 （ 5） 對于車身的建模， 要考慮到與車架的連接。 （ 1） 在空間中建立創(chuàng)造標(biāo)準(zhǔn)面所需要的基準(zhǔn)點(diǎn) （ 2） 再各基準(zhǔn)點(diǎn)由基準(zhǔn)線做好聯(lián)接 （ 3） 將基準(zhǔn)線建立后，將出現(xiàn)由各基準(zhǔn)線環(huán)繞組成的基準(zhǔn)面 （ 4） 在建立基準(zhǔn)面時(shí)，為突出曲面的流線。 CATIA 起源于航空工業(yè)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、造船等行業(yè)。在車架上，設(shè)計(jì)安裝部件所需要的最少卻最有效的輔助支撐梁，這也是降低車重的一個(gè)方法。在計(jì)算結(jié)果中得出結(jié)論當(dāng)鋼材的截面積 大于 時(shí) ， 車架所用材料可以滿足對強(qiáng)度的基本需求。在制作工藝不好的情況下，可能會出現(xiàn)車身與車架的固定偏差，會影響到車身與車架的穩(wěn)定性。 此種方式為利用粘扣、卡扣和凸臺等與車架 相應(yīng)部位連接 而達(dá)到 車身與車架相連接的目的。在連接處會有縫隙，將影響車身的流體性能。安裝后， 26 駕駛員由車身開口處進(jìn)入 節(jié)能車內(nèi)部進(jìn)行對節(jié)能車的操控。車身與車架的連接方式可以分為內(nèi)部連接和外部連接。 車架各鋼管 之間連接方式 均 采用焊接方式。鋼管選用焊接方鋼，尺寸分別 為 20mm、 30mm、 40mm。 在節(jié)能車運(yùn)行過程中所 承受的彎矩和扭矩也不大。 流程如圖 所示 。 由制作流程可以看出，為了使車身外表面盡量光滑平整．在制作過程中進(jìn)行了二次倒模。當(dāng)膠衣發(fā)粘后，用手工把玻璃纖維貼到模內(nèi)，再通過澆注、刷或噴射把內(nèi)含有固化劑的樹脂加入進(jìn)去。 手糊工藝屬于開放式模塑的一種。手 25 糊成型又包括手糊法、袋壓法、噴射法、濕糊低壓法和無模手糊法。 玻璃鋼的 生產(chǎn) 制作方法基本上分兩大類，即濕法接觸型和干法加壓成型。利用 CAD 旋轉(zhuǎn)功能，可知轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的 轉(zhuǎn)向最大角度為 ，如圖 所示。 圖 轉(zhuǎn)向短桿與轉(zhuǎn)向手柄連接方式 轉(zhuǎn)向手柄轉(zhuǎn) 向處位于轉(zhuǎn)向手柄縱向截面的中心。如圖 所示。 圖 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)示意圖 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上用于固定轉(zhuǎn)向拉桿的螺栓呈三角形布置。兩軸 車在轉(zhuǎn)向時(shí)，若不考慮輪胎的側(cè)向偏離，則為了滿足車輪在轉(zhuǎn)向時(shí)作純滾動，轉(zhuǎn)向梯形應(yīng)保證內(nèi)、外轉(zhuǎn)向車輪的理想轉(zhuǎn)角關(guān)系 。 圖 車架主視圖 23 圖 車架俯視圖 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的工作原理 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)采用的是 阿卡曼式，又稱梯形結(jié)構(gòu)。 綜 上所述，節(jié)能車車架整體設(shè)計(jì)方案為 在車架采用邊梁式結(jié)構(gòu)，在車架邊梁上布置有 8 根橫梁，立梁的布置遵循使用處布置原則。位于車架主干縱梁末端的方鋼， 方便焊接后面 的縱梁 部分。車架后部安裝機(jī)械部件的方式可使車輛重心向后移動 ， 盡量保證裝配后節(jié)能車車輛 的重心在軸距中心 處 為最佳， 便可 提高 車輛的穩(wěn)定性。在該模塊框架上可以起到安裝或?qū)Πl(fā)動機(jī)起到輔助支撐作用，提供安裝必要節(jié)能車機(jī)械部件提供一個(gè)平臺。 發(fā)動機(jī) 及必要的重要機(jī)械部件均 安裝于車架后段， 在設(shè)計(jì)時(shí)考慮機(jī)械部件有故障率的存在，因此對于節(jié)能車車架后段的設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)方式。 駕駛員在駕乘車輛的時(shí)候，要 在駕駛員后面安裝有駕駛員靠背，雖靠背材料好選擇，但在節(jié)能車架上添加了駕駛員靠背安裝斜梁。 為方便駕駛員乘坐，車架橫向的設(shè)計(jì)也要考慮到駕駛員乘坐的舒適性，輪距的寬度為駕駛員提供了容身活動的空間。在確定車架支撐符合條件后，對于車架內(nèi)部所擁有的橫梁及其它輔助安裝設(shè)施便都基于車架 。因此，車架外形輪廓如圖 所 示 。車架上還要布有控制的線。還要預(yù)留出一定的寬度空間，以方便安裝。 發(fā)動機(jī)的安裝位置在車架的后部、同時(shí)還需安裝車輪及傳動機(jī)構(gòu)。車架即為車身骨架，要支撐賽車上的幾乎所有部件：比如要容納 駕駛員，放置發(fā)動機(jī)和蓄電池及駕駛員座椅；要固定車身；車輪 通過轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置在 車架上。則材料所選擇的 方鋼 其 截面積大于 的材料均 符合 強(qiáng)度 要求。在選材校核時(shí)，需校核其抗拉強(qiáng)度是否在許用范圍內(nèi)。因此動載荷下的最大彎矩 。 計(jì)算可得車架彎矩圖，如圖 。 如圖 所示 。 令發(fā)動機(jī)質(zhì)量為 25Kg，駕駛員質(zhì)量 50Kg。計(jì)算其彎曲強(qiáng)度即 是材料的彎曲強(qiáng)度。 1） 梁為支撐在前后軸上大的簡支梁； 2） 整車的載質(zhì)量均加在簡支梁上； 3） 所有載荷均通過截面的型心。 由于車架采用邊梁式，所以車架設(shè)計(jì)較為簡單。這和轎車及貨車車架有些不同。 車架設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及其校核 對于車架的計(jì)算校核一般有三 種計(jì)算方法 可以遵循 : （ 1） 運(yùn)用復(fù)雜的有限元法對車架進(jìn)行計(jì)算； （ 2） 依據(jù)材料力學(xué)、工程力學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)公式； （ 3） 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)對車架進(jìn)行設(shè)計(jì)。并乘載 1 人，駕駛員重量小于 50kg，在預(yù)留給發(fā)動機(jī)及其它部件的重量估算為 50kg。該節(jié)能車車身結(jié)構(gòu)緊湊。從綜合 設(shè)計(jì) 角度 上 考慮 ， 將 輪胎設(shè)置為前一后二 形式 ； 選擇車架時(shí)采用邊梁式結(jié)構(gòu)可以節(jié)約大量空間，并且可以降低車重，在車架選擇方式上為邊梁式車架最好選擇 ； 轉(zhuǎn)向方式上 為提高車輛轉(zhuǎn)向時(shí)的穩(wěn)定性 要選擇阿卡曼式 ；傳動的方式選擇為鏈傳動，鏈傳動的噪音也很小；車輪的選擇為 20 英寸自行車專用胎 即 可滿足設(shè)計(jì)要求。玻璃鋼的密度只有碳鋼的 1/4～ 1/5，但拉伸強(qiáng)度卻接近，強(qiáng)度可以與高級合金鋼相媲美。 車身材料的選取 車身的材料可用帆布、木板、玻璃鋼等。 如表 所示； 表 材料優(yōu)點(diǎn)對比 材料優(yōu)點(diǎn)對比 碳鋼的優(yōu)點(diǎn) 鋁材的優(yōu)點(diǎn) （ 1）價(jià)格低廉 （ 1）密度比鋼小 （ 2）材料加工方便 （ 2）材料加工也較為方便 綜上所述，在成本一定的前提下。 為了追求更低的空氣阻力系數(shù)，整個(gè)車身采用流線型設(shè)計(jì)，在 尾部采用 稍微上翹 式結(jié)構(gòu)。這樣做還有一個(gè)好處就是，在駕駛競技車輛行駛時(shí)，駕駛室內(nèi)不會進(jìn)入太多的灰塵，為駕駛員營造了一個(gè)較為干凈的駕駛環(huán)境。 修飾完成的輪胎如圖 所示 圖 修飾完成后的輪胎 18 車身造型 車身設(shè)計(jì)，應(yīng)以流線型設(shè)計(jì)，降低風(fēng)阻系數(shù)，以追求更低的空氣阻力。從車輪完全暴露在氣流中的一級方程式賽車上測出的氣動阻力來看，其中車輪阻力越占高達(dá) 45%的比重。后輪采用較寬的車胎其主要原因?yàn)轵?qū)動方案定為后輪驅(qū)動，保證獲取足夠的驅(qū)動力。 如圖 所示 ； 圖 12 英寸輪 胎 綜合考慮以上幾種輪胎形式，最終采用 20 英寸的自行車專用胎。 如圖 所示 。 如圖 所示 。 圖 20 英寸節(jié)能車專用輪 20英寸自行車專用胎 采用自行車輪胎是要注意的一點(diǎn)為 自行車在行駛過程中車輪和車軸是不受側(cè)向力作用的，但是在節(jié)能車的結(jié)構(gòu)形式中，車輪和車軸是要受到側(cè)向力作用的。在過往的比賽中，輪胎的種類基本分為一下幾 類。 16 輪胎選擇 在設(shè)計(jì)過程中，輪胎的選取也是十分重要的環(huán)節(jié)。變速機(jī)構(gòu)擬采用摩托車式變速方法，即通過手柄的旋轉(zhuǎn)控制界氣門開度達(dá)到變速作用。為了降低節(jié)能車車重，選擇鏈傳動。由于輪胎確定為前二后一的布置形式，如果采用前驅(qū)的方案將會使設(shè)計(jì)制造的復(fù)雜程度增加，所以決定采取后驅(qū)的驅(qū)動形式。 如圖 所示 圖 軸驅(qū)動 鏈傳動，鏈傳動效率沒有軸傳動的傳動效率高，由于摩托車本身