大学生方程式赛车整体车架及全系统和附件设计[毕业论文+UG三维+CAD图纸]

汽车毕业论文：大学生方程式赛车整体车架及全系统和附件设计含论文，CAD图纸。三维图

大学生方程式赛车整体车架及全系统和附件设计[毕业论文+UG三维+CAD图纸]

大学生方程式赛车整体车架及全系统和附件设计[毕业论文+UG三维+CAD图纸]

摘 要

FSAE赛车是一项以大学生为对象的赛事，旨在为汽车工业培养更多的优秀人才，参赛的赛车全都由各高校研究设计。由于是为比赛而设计的赛车车架，因此设计时必须要考虑赛事技术规范。我的毕业设计就是为FSAE赛车设计车架。赛车的车架设计必须要考虑赛车发动机、驾驶员的布置以及赛车各个总成的布置。又由于赛车车架是赛车的主要受力结构，赛车上的几乎所有的结构以及部件都是有车架直接或者间接支撑，所以车架的结构一定要合理，同时强度刚度必须达到一定的要求。

在车架设计之初，要将大赛的有关规定和评分标准完全掌握，对各部件该怎么布置，布置在什么方位有一个清晰的规划。同时为了使以后的车架结构设计更为合理，我参考了天津大学、湖南大学以及部分国外的车架。进入设计阶段后，在对比了车架的结构形式后，选择了桁架式的车架。根据强度要求，选择车架的材料。在确定了悬架的安装位置后，依据技术规范、赛车的整体布置、发动机以及人体模型确定车架大致的整体尺寸，然后建立几套车架的雏形；再优化车架结构使整体各个系统能合理的布置在车架上，直至使车架结构满足各个方面的要求。在几套车架结构基本定型以后，开始对车架进行结构受力分析、优化以及对比，选择结构合理质量最轻的车架。

关键词：FSAE，车架，技术规范，发动机，驾驶员

FORMUL SAE—A SPACE FRAME DESIGN

ABSTRACT

The FSAE vehicle race is one takes university student as the sports event of object, for the purpose of creates more outstanding talents for the automobile industry, participating vehicle race all by various university research and designs. As a result of competition vehicle race frame of design, when design must consider the sports event technology standard. My graduation project designs the frame for the FSAE vehicle race. The frame design of vehicle race must consider the the arrangement of arrangement as well as vehicle race each unit of vehicle race engine and pilot. Because vehicle race frame is the main stress structure of vehicle race, almost all structures as well as the parts in vehicle race have the frame direct or indirect support, therefore the structure of frame is certainly reasonable, simultaneously the intensity rigidity must meet certain requirements. At the beginning of the frame designs, must completely grasps the concerned requirements and point scale of big game, how should arrange to various parts, arranges has a clear plan in any position. Simultaneously to make the later vehicle frame design is more reasonable, I have referred to some Tianjin University, Hunan University as well as overseas frames. After being in the design stage, after contrasting the structural style of frame, has chosen the truss-type frame. According to the intensity request, chooses the material of frame. After locating the airflow distribution of suspension fork, according to the overall arrangement, engine of as well as the manikin determination frame approximate overall size technology standard and vehicle race, then establishes the embryonic form of several sets of frame; Optimizes the vehicle frame to enable the overall each system again to arrange reasonably on the frame, until makes the vehicle frame meet the request in each aspect. After several sets of vehicle frame finalizes basically, starts to carry on the structure analysis of accepting force, to optimize as well as contrast to the frame, optional structure reasonable quality lightest frame.

KEY WORDS: FSAE, frame, technology standard, engine, pilot

目 录

第一章 赛车概述 1
§1.1 国外Formula SAE简介 1
§1.2 中国大学生方程式汽车简介 2
第二章 车架结构特点综述 3
§2.1 车架的功用与要求 3
§2.1.1 车架的功用 3
§2.1.2 对赛车车架的要求 3
§2.2 车架的计算 4
§2.3 车架综合实验要求 4
§2.3.1 车架的应力测定 5
§2.3.2 车架的刚度测定 5
§2.3.3 可靠性与耐久性台架试验 5
§2.3.4 随整车进行的可靠性道路试验或试车场试验以及使用试验 5
第三章 车架类型方案的对比与分析 6
§3.1 一体式金属车架 6
§3.2 单体式车架 7
§3.3 桁架式车架 7
第四章 车架的材料以及结构 8
§4.1 车架材料的材料力学分析 8
§4.2 方程式赛车车架材料的技术规范要求 8
§4.3 车架材料的选择 9
§4.4 赛车车架的结构 10
§4.5 车架应力的消除 10
第五章 大学生方程式赛车车架设计 11
§5.1 赛车整体结构的设计 11
§5.2 赛车驾驶舱的设计 14
§5.3 赛车各个系统及零部件在车架上的安装位置的设计 15
§5.3.1 悬架系统的安装位置的设计 15
§5.3.2 转向系统安装位置的设计 17
§5.3.3 传动系统的要求 18
§5.4 安全系统的要求 18
第六章 赛车车架的结构分析和优化 21
§6.1 车架在实际环境下的受力 21
§6.2 车架的结构分析方法 21
§6.3 有限元分析方法的基本原理 22
§6.4 有限单元法的分析步骤 23
§6.5 基于有限元分析方法的车架的分析 24
§6.6 基于有限元分析方法的碰撞块分析 24
第七章 座椅设计 26
§7.1 人性化座椅设计 26
§7.1.1 系统中人和机的职能分工 27
§7.1.2 体坐姿体压分布 28
§7.1.3 座垫上的体压分布 28
§7.2 汽车座椅舒适性设计 30
§7.2.1 座椅强度的设计 30
§7.2.2 座椅结构型式的设计 30
§7.3 座椅蒙皮、椅垫阻燃设 31
第八章 结 论 32
参考文献 33
致 谢 34

第一章 赛车概述

§1.1 国外Formula SAE简介

Formula SAE，是由各国SAE，即汽车工程师协会举办的面向在读或毕业7个月以内的本科生或研究生举办的一项学生方程式赛车比赛，要求在一年的时间内制造出一辆在加速、刹车、操控性方面有优异的表现并且足够稳定耐久，能够成功完成规则中列举的所有项目业余休闲赛车。自1981年创办以来，FSAE已发展成为每年由7个国家举办的9场赛事所组成，并有数百支来自全球顶级高校的车队参与的青年工程师盛会。

SAE方程式（Formula SAE）系列赛源于1978年。第一次比赛于1979年在美国波斯顿举行，13支队伍中有11支完赛。当时的规则是制作一台5马力的木制赛车。SAE方程式（Formula SAE）系列赛将挑战本科生、研究生团队构思、设计与制造小型具有越野性能的方程式赛车的能力。为给车队最大的设计弹性和自我表达创意和想象力的空间，在整车设计方面将会限制很少。赛前车队通常用8至12个月组的时间设计、建造、测试和准备赛车。在与来自世界各地的大学代表队的比较中，赛事给了车队证明和展示其创造力和工程技术能力的机会。

Formula SAE 向年轻的工程师们提供了一个参与有意义的综合项目的机会。由参与的学生负责管理整个项目，包括时间节点的安排，做预算以及成本控制、设计、采购设备、材料、部件以及制造和测试。Formula SAE 为在传统教室学习中的学生提供了一个现实的工程经历。Formula SAE 队员在这个过程中将会经受考验，面对挑战，培养创造性思维和实践能力。目前美国、欧洲和澳大利亚每年都会定期举办该项赛事。比赛由三个主要部分组成：工程设计、成本以及静态评比；多项单独的性能试验；高性能耐久性测试。为了达到比赛的目的、学生可以把自己假想设计人员。某一制造公司聘请他们为其设计、制造和论证一辆用来评估该公司某一量产项目的原型车。预期的销售市场是周末业余汽车比赛。因此，该车必须在加速，制动和操控性能方面表现出色。该车必须成本低廉、易于维修、可靠性好。此外，考虑到市场销售的因素，该车需美观、舒适，零部件也需要有通用性。制造企业计划每天生产四辆该型车, 并要求原型车实际耗资应低于2.5万美元（该规则09年已经取消）。设计小组受到的挑战是设计和组装一辆满足各种要求的车。各个设计环节将作为竞赛比较和评判的内容。

§1.2 中国大学生方程式汽车简介

中国大学生方程式汽车大赛（简称“中国FSC”）是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛。各参赛车队按照赛事规则和赛车制造标准，在一年的时间内自行设计和制造出一辆在加速、制动、操控性等方面具有优异表现