【正文】 再次向幫助我的所有老師和同學(xué)表示感謝 ! 謝謝你們 ! 。由于本人的能力有限，搜集的資料不夠全面，本 設(shè)計(jì) 中可能存在著不夠完善的地方。使我對(duì)過去的理論知識(shí)得到了實(shí)際的驗(yàn)證，更進(jìn)一步的加深了對(duì)理論知識(shí)的理解，更為重要的一點(diǎn)使得到了實(shí)際鍛煉，積累了實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，提高了處理實(shí)際問題的能力。 在這 幾個(gè) 月的 設(shè)計(jì) 過程中，老師嚴(yán)肅、認(rèn)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(gè)教學(xué)工作者應(yīng)具備的優(yōu)秀品質(zhì)。在這四個(gè)月的設(shè)計(jì)過程中，得到了 齊曉杰教授 的熱心指導(dǎo)，在此特向指導(dǎo)老師致以由衷的感謝 !在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間還得到了汽車 與交通 工程 學(xué)院 老師和本班同學(xué)的熱心幫助，在此對(duì)他們表示感謝 ! 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我將三年半來學(xué)到知識(shí)的一次大總結(jié)，一次大檢查，特別是機(jī)械設(shè)計(jì)、工程制圖 、 Pro/E 建模、汽車設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)知識(shí)，我還學(xué)習(xí)了 Ansys 軟件，雖然只是皮毛，但也有很大收獲。北京：中國鐵道出版社， 20xx:2536 [2]余志生，汽車?yán)碚?，機(jī)械工業(yè)出版社， [3]劉惟信，汽車設(shè)計(jì)，清華大學(xué)出版社， [4]陳家瑞，汽車構(gòu)造（下冊(cè)），人民交通出版社， 1999,5 [5]王望予，汽車設(shè)計(jì)（第四版），機(jī)械工業(yè)出版社， [6]張朝輝， 結(jié)構(gòu)分析工程應(yīng)用實(shí)例解析，機(jī)械工業(yè)出版社， [7]劉新田，黃虎，劉長虹等，基于有限元的汽車車架靜態(tài)分析。 50 參考文獻(xiàn) [1]吳思宇，羅偉。 在科技發(fā)達(dá)的今天我們可以通過各種先進(jìn)的技術(shù)運(yùn)用到 車架設(shè)計(jì)之中來，不但能得到設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，還能縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期。 通過 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)車架進(jìn)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(diǎn)，對(duì)三個(gè)車架的進(jìn)行了建模讓自己的設(shè)計(jì)可以通過 ansys 軟件進(jìn)行分析，并對(duì)車架進(jìn)了靜力結(jié)構(gòu)分析與模態(tài)分析，同時(shí)對(duì)賽車側(cè)翻時(shí)也進(jìn)行了分析，通過分析結(jié)果得到的數(shù)據(jù)對(duì)車架進(jìn)行了優(yōu)化，模態(tài)分析中發(fā)動(dòng)機(jī)的頻率也是通過計(jì)算得出 40Hz— 400Hz。通過用 proe 軟件中建立模型然后導(dǎo)入 ansys 軟件對(duì)車架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜態(tài)分析研究。 49 結(jié) 論 本文對(duì)對(duì) FSAE 方程式賽車的背景進(jìn)行了介紹，對(duì)國內(nèi)外的發(fā)展也進(jìn)行了一定的說明， 對(duì)常規(guī)車架的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了概述，也專門為賽車車架進(jìn)行了相關(guān)的介紹。所以計(jì)算結(jié)果如下； 1200r/min=20r/s 怠速頻率 = 10220? Hz 7500r/min=125r/s 最高轉(zhuǎn)速頻率 = ? Hz 發(fā)動(dòng)機(jī)的震動(dòng)頻率為 10Hz— ，而車架的 6 階震動(dòng)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速頻率，所以無論發(fā)動(dòng)機(jī)處于什么工作狀態(tài)下，車架的震動(dòng)頻率永遠(yuǎn)不可能和發(fā)動(dòng)機(jī)的震動(dòng)頻率重合，所以車架是符合設(shè)計(jì)要求的。 車架的 6 階的震動(dòng)頻率為 （表 ）中的結(jié)果單位為 Hz。 對(duì)優(yōu)化后的 車架進(jìn)行 碰撞模擬 分析 當(dāng)賽車因?yàn)槭Э鼗蛘唏{駛員操作不當(dāng)引起碰撞是十分危險(xiǎn)的，因此對(duì)車架進(jìn)行碰撞模擬分析 如（圖 — 圖 ） 圖 車架加載約束截圖 圖 車架變形圖 44 圖 車架應(yīng)力圖 通過分析數(shù)據(jù)得到當(dāng)賽車發(fā)生正碰的時(shí)候車架的變形為 ，因此不會(huì)因?yàn)檐嚰艿淖冃味鴮?duì)駕駛員的腿部發(fā)生傷害，同時(shí)應(yīng)力也為超過材料的屬于， 車架不會(huì)因此分解，所以當(dāng)發(fā)生正碰的時(shí)候加上安全帶、防撞輪胎、碰撞緩沖塊等的吸收 駕駛員能得到很好的保護(hù)，車架也合理。 對(duì)優(yōu)化后的車架進(jìn)行側(cè)翻安全分析 車架側(cè)翻主環(huán)承受的力量最大，能不能保證車手的安全就在于側(cè)翻的時(shí)候主環(huán)能不能滿足不解體和剛度強(qiáng)度能不能滿足，通過 ansys 軟件的分析得到以下結(jié)果如（圖— 圖 ） 車架變形圖和車架等效應(yīng)力圖。 通過改變模型一的鋼管直徑有原來的 25 變?yōu)?20 然后進(jìn)行 ansys 分析得如下圖 （圖 — 圖 ） 圖 車架變形圖 41 圖 車架應(yīng)力圖 根據(jù)分析結(jié)果得最大應(yīng)力為 138MPa 小于 235MPa，完全符合材料屬性要求，所以根據(jù)所有的數(shù)據(jù)與三種不多結(jié)構(gòu)的 ansys 分析比較，模型一材料直徑為 20 的鋼管為 最佳設(shè)計(jì)方案。 （ 4）方案二采用底座與前環(huán)和發(fā)動(dòng)機(jī)艙成一定的角度雖然結(jié)構(gòu)上有一定的優(yōu)勢(shì)， 但是在實(shí)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(qiáng)度要求的同時(shí)還要考慮到實(shí)際的情況。 （ 2）通過結(jié)構(gòu)的比較發(fā)現(xiàn)，模型二雖然變形量最小，但是如果在使用相同的懸架的情況下，模型二的離地間隙過小，不利于賽車在比賽中通過一些特殊的比賽賽道。其楊氏模量為 ，泊松比 ，屈服極限為 235MPa，在 ansys 分析結(jié)果中最大應(yīng)力小于 235MPa 即可滿足強(qiáng)度要求。 Ansys 參數(shù)定義 在 ansys 軟件中要進(jìn)行有限元 分析，需要對(duì)很多參數(shù)定義，比如結(jié)構(gòu)、材料屬性的輸入 如（圖 — 圖 ） 圖 Ansys 分析過程截圖 33 圖 材料屬性輸入截圖 網(wǎng)格劃分與施加載荷約束 通過網(wǎng)格劃分與施加載荷與約束才能在 ansys 軟件中進(jìn)行進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)靜力分析和模態(tài)分析。 （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(shí)， proe 窗口會(huì)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(yùn)行 proe然后點(diǎn)擊 ANSYSGeom 就可以將模型直接傳入 ansys 進(jìn)行有限元分析了。 （圖 ） 圖 接口創(chuàng)立過程 截圖 第二步選擇 proe 的安裝路徑和 pore exe 的路徑如下圖，然后點(diǎn)擊 Next。從以上論述可以看到，有限單元法的實(shí)質(zhì)是把具有無限多個(gè)自由度的彈性連續(xù)體，理想化為只有有限個(gè)自由度的單元集合體，使問題簡(jiǎn)化為適合于數(shù)值解法的結(jié)構(gòu)型問題。最后，把所有單元的這種特性關(guān)系，按照保持節(jié)點(diǎn)位移連續(xù)和節(jié)點(diǎn)力平衡的方式集合起來，就可以得到整個(gè)物體的平衡方程組。這樣組成的有限單元集合體，并引進(jìn)等效節(jié)點(diǎn)力及節(jié)點(diǎn)約束條件，由于節(jié)點(diǎn)數(shù)目有限，就成為具有有限自由度的有限元計(jì)算模型，它替代了原來具有無限多自由度的連續(xù)體。節(jié)點(diǎn)一般都在單元邊界上。有限元離散化是假想把彈性連續(xù)體分割成數(shù)目有限的單元，并認(rèn)為相鄰單元之間僅在節(jié)點(diǎn)處相連。這是一個(gè)具有無限多自由度的問題。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(yīng)力、應(yīng)變和位移時(shí)，由于應(yīng) 力、應(yīng)變和位移都是位置的函數(shù)，也就是說物體中各個(gè)點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變和位移一般是不相同的。起源于 50 年代的桿系結(jié)構(gòu)矩陣分析，是把每一桿件作為一個(gè)單元，整個(gè)結(jié)構(gòu)就看作是由有限單元 (桿件 )連接而成的集合體。因此可以說，有限元法的發(fā)展借助于兩個(gè)重要的工具：在理論推導(dǎo)中采用了矩陣方法，在實(shí)際計(jì)算中使用了電子計(jì)算機(jī)。我們知道，電算和手算不同，它不適合用于零鼓碎打的算法，而要求系統(tǒng)化的計(jì)算程序，由于電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度極快，它特別適合多次重復(fù)迭代的算法。近年來，隨著引進(jìn) 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(yīng)用獲得了迅速的發(fā)展。1969 年以后，有限元法在工程上獲得了廣泛的應(yīng)用。隨著有限元法在工程界和物理界日益流行，較多的應(yīng)用數(shù)學(xué)家有興趣對(duì)這個(gè)方法給予嚴(yán)格的數(shù)學(xué)論證，使有限元的第二個(gè)黃金時(shí)期大約于 1968 年開始。 1963 年 J． F． Besse— ling 等人認(rèn)識(shí)到有限元法是里 28 茲法的另一種形式，并且證實(shí)了它是處理彈性連續(xù)介質(zhì)問題的一種通用方法，此后有限元法才開始鞏固其地位。 50 年代，有限元法首先用于飛機(jī)設(shè)計(jì)中， 1956 年 M． J． Turner 和 R． W． Clough 等人用矩陣法對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了受力和變形分析，應(yīng)用當(dāng)時(shí)出現(xiàn)的數(shù)字計(jì)算機(jī)，第一次給出了用三角形單元求得復(fù)雜平面應(yīng)力問 題的解 1960 年 R． W． Clough 首次提出“有限元”這個(gè)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。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，從齒輪、軸、軸承等通用零、部件到機(jī)床、汽車、飛機(jī)等復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力和變形分 析 (包括熱應(yīng)力和熱變形分析 )，采用有限無法計(jì)算，都可以獲得一個(gè)足夠精確的近似解來滿足工程上的要求。因此，有限無法引起了工程師和科學(xué)家的極大興趣。眾所局知，從數(shù)學(xué)角度來看 ，一個(gè)工程問題往往可以用一個(gè)偏微分方程來描述，但是常常很難求得精確的解析解 [16]。也就是論把整個(gè)求算域離散成為有限個(gè)分段 (子域 )，而每一分段內(nèi)運(yùn)用變分法，即利用與原問題中微分方程相等價(jià)的變分原理來進(jìn)行推導(dǎo)，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。它既包括有數(shù)學(xué)理論，又包括有程序設(shè)計(jì)技巧。同時(shí)也可以通過 proe 建模立體的觀察不同結(jié)構(gòu)的車架。 易于使用：菜單以直觀的方式聯(lián)級(jí)出現(xiàn)，提供了邏輯選項(xiàng)和預(yù)先選取的最普通選項(xiàng)，同時(shí)提供了簡(jiǎn)短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學(xué)習(xí)和使用 三維模型的建立 通過運(yùn)用 Proe 軟件建模的強(qiáng)大功能，掃描，拉伸的功能將三個(gè)車架的模型分別建立出來。 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(duì)齊 ” 等很容易的把零件裝配起來， 同時(shí)保持設(shè)計(jì)意圖。為了實(shí)現(xiàn)這種效率，必須允許多個(gè)學(xué)科的工程師同時(shí)對(duì)同一產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)。通 過給這些特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數(shù)很容易的進(jìn)行多次設(shè)計(jì)疊代，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。例如：設(shè)計(jì)特征有弧、圓角、倒角等等，它們對(duì)工程人員來說是很熟悉的，因而易于使用。 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。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處進(jìn)行的修 改，能夠擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)中，同時(shí)自動(dòng)更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計(jì)圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。下面就 Pro/ENGINEER 的特點(diǎn)及主要模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。 PTC 的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的多項(xiàng)功能，還包括對(duì)大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。經(jīng)過 10 余年