【資料下載】06 - fsae賽車(chē)車(chē)架的設(shè)計(jì)與制造

1、FSAE賽車(chē)車(chē)架的設(shè)計(jì)與制造賽車(chē)車(chē)架的設(shè)計(jì)與制造作者姓名：程興權(quán)天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院【摘要】【摘要】賽車(chē)的車(chē)架是支撐賽車(chē)其他部件，構(gòu)成賽車(chē)主體的重要部件。本文敘述車(chē)架從最初設(shè)計(jì)到制造整個(gè)過(guò)程，其主要包含二大部分內(nèi)容：車(chē)架設(shè)計(jì)、車(chē)架制作。車(chē)架設(shè)計(jì)從車(chē)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、管件規(guī)格選擇與力學(xué)分析方面進(jìn)行了敘述。車(chē)架制作部分詳細(xì)闡述了車(chē)架制造基本要求、車(chē)架的焊接步驟、并敘述了在車(chē)架焊接中遇到的關(guān)鍵問(wèn)題以及解決方法?！娟P(guān)鍵詞】【關(guān)鍵詞】FSA

2、E，車(chē)架，設(shè)計(jì)，制造ThedesigningmanufacturingofFSAEframeCHENGxingquan(1)TianjinUniversityCollegeofMechanicalEngineeringAbstract:Thecarframeisthesupptofotherpartsconstitutedanimptantpartofthemaincar.Thispaperdescribestheentireproce

3、ssoftheframefrominitialdesigntomanufacturewhichmainlycontainsthetwoparts:framedesignframemanufacturing.Framedesignconsiststheframestructuredesignmaterialiontubespecificationsmechanicalanalysis.Framemanufacturingdescribes

4、thebasicrequirementsofthemanufacturingframeframeweldingprocedurethekeyproblemsencounteredinweldingsolutionsdetail.Keywds:FSAEframedesigningmanufacturing近年來(lái)，F(xiàn)SAE賽車(chē)在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展。車(chē)架作為賽車(chē)的支撐部分對(duì)賽車(chē)的性能有重大的影響。車(chē)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)系著賽車(chē)上各個(gè)部件的安裝、整車(chē)

5、的重心、穩(wěn)定性等；車(chē)架的制造則關(guān)系著賽車(chē)的強(qiáng)度。車(chē)架的設(shè)計(jì)與制造是賽車(chē)的先前工作，也是賽車(chē)的基礎(chǔ)。本文主要著力介紹了車(chē)架的設(shè)計(jì)，然后介紹了整個(gè)車(chē)架的焊接。1FSAE賽車(chē)車(chē)架的設(shè)計(jì)車(chē)架的形式多種多樣，同時(shí)FSAE大賽的規(guī)則對(duì)車(chē)架結(jié)構(gòu)有著很多的要求，本部分首先介紹了車(chē)架的形式，然后對(duì)車(chē)架的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述，最后對(duì)車(chē)架進(jìn)行了分析，確定了各管件的材料與壁厚、外徑。1.11.1車(chē)架形式的選擇車(chē)架形式的選擇根據(jù)規(guī)則要求，通過(guò)翻閱與查詢(xún)資料，我

6、們發(fā)現(xiàn)車(chē)架有很多的方案可供選擇：A一體式金屬車(chē)架：作者簡(jiǎn)介：作者簡(jiǎn)介：程興權(quán)（1988），男，碩士；研究方向：機(jī)械工程Email：Email：chengxingxingkl@在本文的分析中，車(chē)架在ProE中建模，然后導(dǎo)入到ANSYS中進(jìn)行分析。根據(jù)車(chē)架的受力特點(diǎn)，分別對(duì)車(chē)架的各個(gè)部分的加載力進(jìn)行分析。建立有限單元模型，并進(jìn)行應(yīng)力分析。根據(jù)所計(jì)算出的應(yīng)力分布圖對(duì)車(chē)架進(jìn)行調(diào)整和強(qiáng)度校核。在下面的內(nèi)容中，主要涉及到車(chē)架在靜力作用下的變形和應(yīng)力

7、狀態(tài)的計(jì)算、在賽車(chē)翻車(chē)時(shí)車(chē)架各個(gè)部分的變形和應(yīng)力狀態(tài)的計(jì)算、整車(chē)的模態(tài)計(jì)算以及扭轉(zhuǎn)剛度的計(jì)算。1.3.1車(chē)架在靜載下的受力情況1.3.1車(chē)架在靜載下的受力情況根據(jù)賽車(chē)各個(gè)部分的安裝情況，車(chē)架在靜力狀態(tài)下受到如下的各個(gè)力：賽車(chē)前部的配重、車(chē)身重力、賽車(chē)手的重力、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的重力、車(chē)架自重、賽車(chē)后部的配重等等。在A(yíng)NSYS中分析受力的時(shí)候，先導(dǎo)入幾何模型，然后對(duì)模型進(jìn)行單元設(shè)置，在本次分析中，我們采用了三種單元類(lèi)型，分別是SOLID187，

8、SURF154，CLOAD201。然后進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格劃分采用的是自動(dòng)劃分。下面對(duì)車(chē)架進(jìn)行加載和約束。根據(jù)前述分析，車(chē)架主要受到前部構(gòu)件、車(chē)身、車(chē)手、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、后部構(gòu)件以及車(chē)架本身的自重的作用。首先是車(chē)架前部構(gòu)件力的加載，在分析中，將前部構(gòu)件的力均布在車(chē)架前部底端的四根桿上。車(chē)身是通過(guò)車(chē)架上的固定點(diǎn)進(jìn)行固定在車(chē)架上，所以車(chē)身的力是通過(guò)在車(chē)架上選取固定點(diǎn)施加集中力。車(chē)手的重量是通過(guò)座椅的安裝位置來(lái)確定，在本車(chē)架中，座椅安裝在車(chē)架底部的

9、中間的兩根桿上，通過(guò)簡(jiǎn)化，將其均布施加在兩根桿上。車(chē)架本身的自重通過(guò)施加重力即可。后部構(gòu)件跟前部構(gòu)件一樣，也是均布力施加。約束是施加在懸架上的。整個(gè)車(chē)架是通過(guò)懸架連接在輪胎上。所以在施加約束時(shí)，應(yīng)該將與懸架相連的部位固定。加載和約束施加完之后，就可以進(jìn)行求解計(jì)算。計(jì)算結(jié)果及分析如下。圖2車(chē)架總的變形圖圖2為車(chē)架總的變形圖。通過(guò)對(duì)車(chē)架進(jìn)行網(wǎng)格劃分并加載及約束得到的計(jì)算結(jié)果。從上圖中可以看出，車(chē)架的最大位移為0.65915mm，不足一毫米。