買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題目 大學(xué)生方程式賽車設(shè)計(jì)（整體車架設(shè) 計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)安全系統(tǒng)及座椅附件設(shè)計(jì)） 2013 年 5 月 30 日買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 I 方程式賽車整體車架設(shè)計(jì) 摘 要 車是一項(xiàng)以大學(xué)生為對(duì)象的賽事，旨在為汽車工業(yè)培養(yǎng)更多的優(yōu)秀人才，參賽的賽車全都由各高校研究設(shè)計(jì)。 由于是為比賽而設(shè)計(jì)的賽車車架，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮賽事技術(shù)規(guī)范。 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)就是為 賽車的車架設(shè)計(jì)必須要考慮賽車發(fā)動(dòng)機(jī)、駕駛員的布置以及賽車各個(gè)總成的布置。又由于賽車車架是賽車的主要受力結(jié)構(gòu) ，賽車上的幾乎所有的結(jié)構(gòu)以及部件都是有車架直接或者間接支撐，所以車架的結(jié)構(gòu)一定要合理，同時(shí)強(qiáng)度剛度必須達(dá)到一定的要求。 在車架設(shè)計(jì)之初，要將大賽的有關(guān)規(guī)定和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)完全掌握，對(duì)各部件該怎么布置，布置在什么方位有一個(gè)清晰的規(guī)劃。同時(shí)為了使以后的車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為合理，我參考了天津大學(xué)、湖南大學(xué)以及部分國(guó)外的車架。進(jìn)入設(shè)計(jì)階段后，在對(duì)比了車架的結(jié)構(gòu)形式后，選擇了 桁架式的車架 。根據(jù)強(qiáng)度要求，選擇車架的材料。在確定了懸架的安裝位置后，依據(jù)技術(shù)規(guī)范、賽車的整體布置、發(fā)動(dòng)機(jī)以及人體模型確定車架大致的整體尺寸，然后建立幾套 車架的雛形；再優(yōu)化車架結(jié)構(gòu)使整體各個(gè)系統(tǒng)能合理的布置在車架上，直至使車架結(jié)構(gòu)滿足各個(gè)方面的要求。在幾套車架結(jié)構(gòu)基本定型以后，開始對(duì)車架進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力分析、優(yōu)化以及對(duì)比，選擇結(jié)構(gòu)合理質(zhì)量最輕的車架。 關(guān)鍵詞 ： 架，技術(shù)規(guī)范，發(fā)動(dòng)機(jī)，駕駛員 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 A is as of of by As a of of My of of as as of is of as as in or of is At of of to a in to is I to as as in of to of of to of as as of of to to on in 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 to on of to as as to 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 錄 第一章 賽車概述 . 1 外 介 . 1 國(guó)大學(xué)生方程式汽車簡(jiǎn)介 . 2 第二章 車架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)綜述 . 3 架的功用與要求 . 3 架的功用 . 3 賽車車架的要求 . 3 架的計(jì)算 . 4 架綜合實(shí)驗(yàn)要求 . 4 架的應(yīng)力測(cè)定 . 5 架的剛度測(cè)定 . 5 靠性與耐久性臺(tái)架試驗(yàn) . 5 整車進(jìn)行的可靠性道路試驗(yàn)或試車場(chǎng)試驗(yàn)以及使用試驗(yàn) . 5 第三章 車架類型方案的對(duì)比與分析 . 6 體式金屬車架 . 6 體式車架 . 7 架式車架 . 7 第四章 車架的材料以及結(jié)構(gòu) . 8 4 架材料的材料力學(xué)分析 . 8 程式賽車車架材料的技術(shù)規(guī)范要求 . 8 架材料的選擇 . 9 車車 架的結(jié)構(gòu) . 10 架應(yīng)力的消除 . 10 第五章 大學(xué)生方程式賽車車架設(shè)計(jì) . 11 車整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 11 車駕駛艙的設(shè)計(jì) . 14 車各個(gè)系統(tǒng)及零部件在車架上的安裝位置的設(shè)計(jì) . 15 架系統(tǒng)的安裝位置的設(shè) 計(jì) . 15 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 V 向系統(tǒng)安裝位置的設(shè)計(jì) . 17 動(dòng)系統(tǒng)的要求 . 18 全系統(tǒng)的要求 . 18 第六章 賽車車架的結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化 . 21 架在實(shí)際環(huán)境下的受力 . 21 架的結(jié)構(gòu)分析方法 . 21 限元分析方法的基本原理 . 22 限單元法的分析步驟 . 23 于有限元分析方法的車架的分析 . 24 于有限元分析方法的碰撞塊分析 . 24 第七章 座椅設(shè)計(jì) . 26 性化座椅設(shè)計(jì) . 26 統(tǒng)中人和機(jī)的職能分工 . 27 坐姿體壓分布 . 28 墊上的體壓分布 . 28 車座椅舒適性設(shè)計(jì) . 30 椅強(qiáng)度的設(shè)計(jì) . 30 椅結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計(jì) . 30 椅蒙皮、椅墊阻燃設(shè) . 31 第八章 結(jié) 論 . 32 參考文獻(xiàn) . 33 致 謝 . 34 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 第一章 賽車概述 外 介 由各國(guó) 汽車工程師協(xié)會(huì)舉辦的面向在讀或畢業(yè) 7 個(gè)月以內(nèi)的本科生或研究生舉辦的一項(xiàng)學(xué)生方程式賽車比賽，要求在一年的時(shí)間內(nèi)制造出一輛在加速、剎車、操控性方面有優(yōu)異的表現(xiàn)并且足夠穩(wěn)定耐久，能夠成功完成規(guī)則中列舉的所有項(xiàng)目業(yè)余休閑賽 車。自 1981 年創(chuàng) 辦以來， 發(fā)展成為每年 由 7 個(gè) 國(guó)家 舉辦的 9 場(chǎng)賽 事所組成，并有數(shù)百支來自全球頂級(jí)高 校的車隊(duì)參與的青年工程師盛會(huì)。 列賽源于 1978年。第一次比賽于 1979年在美國(guó)波斯頓舉行， 13支隊(duì)伍中有 11支完賽。當(dāng)時(shí)的規(guī)則是制作一臺(tái) 5馬力的木制賽車。 列賽將挑戰(zhàn)本科生、研究生團(tuán)隊(duì)構(gòu)思、設(shè)計(jì)與制造小型具有越野性能的方程式賽車的能力。為給車隊(duì)最大的設(shè)計(jì)彈性和自我表達(dá)創(chuàng)意和想象力的空間，在整車設(shè)計(jì)方面將會(huì)限制很少。賽前車隊(duì)通常用 8至 12個(gè)月組的時(shí)間設(shè)計(jì)、建造、測(cè)試和準(zhǔn)備賽車。在與來自世界各地的大學(xué)代表隊(duì)的比較中，賽事給了車隊(duì)證明 和展示其創(chuàng)造力和工程技術(shù)能力的機(jī)會(huì)。 年輕的工程師們提供了一個(gè)參與有意義的綜合項(xiàng)目的機(jī)會(huì)。由參與的學(xué)生負(fù)責(zé)管理整個(gè)項(xiàng)目，包括時(shí)間節(jié)點(diǎn)的安排，做預(yù)算以及成本控制、設(shè)計(jì)、采購(gòu)設(shè)備、材料、部件以及制造和測(cè)試。 在傳統(tǒng)教室學(xué)習(xí)中的學(xué)生提供了一個(gè)現(xiàn)實(shí)的工程經(jīng)歷。 員在這個(gè)過程中將會(huì)經(jīng)受考驗(yàn)，面對(duì)挑戰(zhàn)，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維和實(shí)踐能力。目前美國(guó)、歐洲和澳大利亞每年都會(huì)定期舉辦該項(xiàng)賽事。比賽由三個(gè)主要部分組成：工程設(shè)計(jì)、成本以及靜態(tài)評(píng)比；多項(xiàng)單獨(dú)的性能試驗(yàn) ；高性能耐久性測(cè)試。為了達(dá)到比賽的目的、學(xué)生可以把自己假想設(shè)計(jì)人員。某一制造公司聘請(qǐng)他們?yōu)槠湓O(shè)計(jì)、制造和論證一輛用來評(píng)估該公司某一量產(chǎn)項(xiàng)目的原型車。預(yù)期的銷售市場(chǎng)是周末業(yè)余汽車比賽。因此，該車必須在加速，制動(dòng)和操控性能方面表現(xiàn)出色。該車必須成本低廉、易于維修、可靠性好。此外，考慮 到市買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 場(chǎng)銷 售的因素，該車需美觀、舒適，零部件也需要有通用性。制造企業(yè)計(jì)劃每天生產(chǎn)四輛該型車 , 并要求原型車實(shí)際耗資應(yīng)低于 規(guī)則 09年已經(jīng)取消）。設(shè)計(jì)小組受到的挑戰(zhàn)是設(shè)計(jì)和組裝一輛滿足各種要求的車。各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)將作為競(jìng)賽比 較和評(píng)判的內(nèi)容。 國(guó)大學(xué)生方程式汽車簡(jiǎn)介 中國(guó)大學(xué) 生方程式汽車大賽（簡(jiǎn)稱“中國(guó) 是一項(xiàng)由高等院校汽車工程或汽車相關(guān)專業(yè)在校學(xué)生組隊(duì)參加的汽車設(shè)計(jì)與制造比賽。各參賽車隊(duì)按照賽事規(guī)則和賽車制造標(biāo)準(zhǔn)，在一年的時(shí)間內(nèi)自行設(shè)計(jì)和制造出一輛在加速、制動(dòng)、操控性等方面具有優(yōu)異表現(xiàn)的小型單人座休閑賽車，能夠成功完成全部或部分賽事環(huán)節(jié)的比賽 在比賽過程中，參賽隊(duì)員能充分將所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐中。同時(shí)，還學(xué)習(xí)到組織管理、市場(chǎng)營(yíng)銷、物流運(yùn)輸、汽車運(yùn)動(dòng)等多方面知識(shí)，培養(yǎng)了良好的人際溝通能力和團(tuán)隊(duì)合作精神， 成為符合社會(huì)需求的全面人才。 目前，中國(guó)汽車工業(yè)已處于大國(guó)地位，但還不是強(qiáng)國(guó)。從制造業(yè)大國(guó)邁向產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)已成為中國(guó)汽車人的首要目標(biāo)，而人才的培養(yǎng)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)目標(biāo)的基礎(chǔ)保障之一。 大學(xué)生方程式賽車活動(dòng)將以院校為單位組織學(xué)生參與，賽事組織的目的主要有： 1、 是重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)、制造能力、成本控制能力和團(tuán)隊(duì)溝通協(xié)作能力，使學(xué)生能夠盡快適應(yīng)企業(yè)需求，為企業(yè)挑選優(yōu)秀適用人才提供平臺(tái)； 2、 是通過活動(dòng)創(chuàng)造學(xué)術(shù)競(jìng)爭(zhēng)氛圍，為院校間提供交流平臺(tái)，進(jìn)而推動(dòng)學(xué)科建設(shè)的提升； 大賽在提高和檢驗(yàn)汽車行業(yè)院校學(xué)生的綜合素質(zhì)， 為汽車工業(yè)健康、快速和可持續(xù)發(fā)展積蓄人才 ,增進(jìn)產(chǎn)、學(xué)、研三方的交流與互動(dòng)合作等方面具有十分廣泛的意義。 管理者接受了一次難度十足的鍛煉。 事也給了汽車廠商發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀人才和創(chuàng)意 想法的機(jī)會(huì)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 第二章 車架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)綜述 架的功用與要求 架的功用 大學(xué)生方程式賽車車架作為賽車的承載基本是賽車的主要承載構(gòu)件，其功用是支撐發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速、底盤和車身各主要總成的安裝機(jī)體，同時(shí)承受這些總成的重力以及其傳給車架的各種力和力矩，因此，車架應(yīng)有足夠的彎曲強(qiáng)度，以使裝在其上的有關(guān)機(jī)構(gòu)之間 的相對(duì)位置在汽車行駛過程中保持不變并使車身變形量較??；車架也應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，以保證其具有足夠的可靠性和壽命，車架主要零件在使用期內(nèi)不應(yīng)有嚴(yán)重變形或者開裂。車架剛度不足會(huì)引起震動(dòng)和噪聲，也使汽車輪胎的接地性變差，是通過性變壞。在保證強(qiáng)度、剛度的前提下車架的自身質(zhì)量應(yīng)盡可能小，以較少整車質(zhì)量。從被動(dòng)安全性考慮車架應(yīng)具有吸收撞擊能力的特點(diǎn)，此外，車架設(shè)計(jì)時(shí)，還要考慮大學(xué)生方程式賽車技術(shù)規(guī)范中的要求。從提高整車的橫梁穩(wěn)定性以及較小縱梁側(cè)裝置的懸架伸出長(zhǎng)度來看，希望盡可能增大車架寬度，從簡(jiǎn)化制造工藝和避免縱梁寬度轉(zhuǎn)折 處引起應(yīng)力集中而導(dǎo)致車架損壞來看，還要求最好車架前后等寬，但是，考慮到整車的總布置，上述要求往往難以滿足，目前，大學(xué)生方程式賽車應(yīng)用最廣泛的是單體式車架和空間桁架式車架。賽車車架縱梁承擔(dān)了車架受力的大部分，而車架橫梁將左右縱梁連接起來，構(gòu)成一個(gè)框架，不僅用來保證車架的扭轉(zhuǎn)剛度和承受縱向載荷，而且還用以支撐賽車上的主要部件。 賽車車架的要求 1、車架應(yīng)滿足大學(xué)生方程式賽車技術(shù)規(guī)范的要求 2、車架應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，保證在各種工況下長(zhǎng)期使用不致發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞。 3、具有足夠的剛度，車架應(yīng)保證賽車的正 常使用，固定在車架上的各個(gè)總成和部件的相對(duì)位置變化較小，使它們能正常工作。另一方面，當(dāng)車輛在不平道路上行駛時(shí)，為了提高其平順性和通過能力，要求車架具有一定的柔買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 度，即扭轉(zhuǎn)剛度不宜過高。 4、車架質(zhì)量要輕，在保證強(qiáng)度的前提下應(yīng)盡量較少車架質(zhì)量以減低材料消耗，制造成本和提高使用的經(jīng)濟(jì)性。 5、結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，便于制造。此外，簡(jiǎn)單有效地車架能使車架的質(zhì)量和尺寸盡可能的降低。 6、車架要有一定的韌性。 架的計(jì)算 大學(xué)生方程式賽車車架具有一定的強(qiáng)度和扭轉(zhuǎn)剛度，其車架計(jì)算的主要任務(wù)是： 1、確定賽車滿載時(shí)在 不平度很小的平坦路面上以需要考慮動(dòng)載荷的足夠高的車速行駛時(shí)，車架元件的應(yīng)力。 2、 確定車架上所有元件中應(yīng)力最大的元件，以及其危險(xiǎn)截面。 3、 確定各個(gè)系統(tǒng)與車架相連接位置的應(yīng)力是否滿足要求。 為了不僅評(píng)價(jià)車架的柔度以及作用在車元件上的應(yīng)力，而且要弄清變形和應(yīng)力突變處的危險(xiǎn)截面以及它們沿車架長(zhǎng)度的變化情況，則應(yīng)對(duì)通過特征點(diǎn)的一系列橫向平面處的車架撓度、扭轉(zhuǎn)角和應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果最好能用沿車架長(zhǎng)度繪制出的撓度、轉(zhuǎn)角和應(yīng)力圖表達(dá)出來。 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可將車架看做平面結(jié)構(gòu)，而車架縱、橫元件的交接處的交角認(rèn)為是剛性 的且認(rèn)為車架元件在兩結(jié)點(diǎn)之間的全長(zhǎng)的慣性矩不變，并取為該元件慣性矩的平均值。 最簡(jiǎn)單的車架的計(jì)算，是在對(duì)稱載荷（彎曲）作用下簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單元件的應(yīng)力。 在反對(duì)稱載荷 (彎曲 )作用下，車架是一個(gè)靜不定系統(tǒng)，用材料力學(xué)教程中的一些方法求解著一靜不定關(guān)系統(tǒng)各個(gè)元件的應(yīng)力和變形時(shí)計(jì)算十分復(fù)雜，工作量很大。然而，如果對(duì)系統(tǒng)作某些假設(shè)則可使計(jì)算簡(jiǎn)化。 架綜合實(shí)驗(yàn)要求 車架的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：應(yīng)力測(cè)定、剛度測(cè)定、可靠性測(cè)定與耐久性臺(tái)架買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 試驗(yàn)臺(tái)架試驗(yàn)、隨整車進(jìn)行的可靠性道路試驗(yàn)或者試車場(chǎng)試驗(yàn)以及使用試驗(yàn)等。 架的應(yīng)力測(cè)定 對(duì)車架的應(yīng)力測(cè)定可以較快的得出其應(yīng)力分布情況，找出薄弱環(huán)節(jié)和產(chǎn)生的原因以及改進(jìn)后的效果。除了進(jìn)行靜彎曲和靜扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力測(cè)定外，還以整車在道路模擬試驗(yàn)臺(tái)上、試車場(chǎng)以及在使用條件下進(jìn)行應(yīng)力測(cè)定。這對(duì)車架的設(shè)計(jì)定型很有指導(dǎo)作用。 架的剛度測(cè)定 包括對(duì)車架的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定車架的彎曲剛度時(shí)，是在前后軸處設(shè)置剛性支撐并模擬實(shí)際負(fù)荷情況下加載。測(cè)定車架的扭轉(zhuǎn)剛度時(shí)，因注意車架在試驗(yàn)臺(tái)上的緊固情況，以避免試驗(yàn)裝置對(duì)其剛度產(chǎn)生影響，也要明確試驗(yàn)條件，并測(cè)出裝置這些有關(guān)條件前后即 在不同實(shí)驗(yàn)條件下的剛度變化情況， 靠性與耐久性臺(tái)架試驗(yàn) 包括車架的彎曲疲勞試驗(yàn)和扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)、等副度試驗(yàn)臺(tái)是較為簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置，有機(jī)械式、液壓式和激振式，常用作進(jìn)行車架的對(duì)比試驗(yàn)，程控疲勞試驗(yàn)臺(tái)能更好的模擬車架在實(shí)際使用中的載荷，后者常用于整車狀態(tài)下的疲勞試驗(yàn)。 整車進(jìn)行的可靠性道路試驗(yàn)或試車場(chǎng)試驗(yàn)以及使用試驗(yàn) 讓滿載的賽車行駛于試車場(chǎng)專門路段上來進(jìn)行車架的彎曲疲勞試驗(yàn)和扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)。 隨著優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性道路設(shè)計(jì)與有限元分析等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與分析技術(shù)的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)的運(yùn)用，在 產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段對(duì)車架進(jìn)行多方案的分析和優(yōu)選，可使試驗(yàn)費(fèi)用減到較低程度，但車架設(shè)計(jì)的最終評(píng)價(jià)仍要以試驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 第三章 車架類型方案的對(duì)比與分析 賽車車架是賽車的主體結(jié)構(gòu)，它為其它部件，如懸架、發(fā)動(dòng)機(jī)、座椅、踏板、傳動(dòng)裝置等提供安裝的位置，并承受所有部件傳來的力。賽車車架一般采用兩種形式：一是單體式車架，另一種是桁架式車架。 體式金屬車架 一體式金屬車架，整個(gè)車身的外殼本事就屬于車架的一部分。所以它不同于傳統(tǒng)的梯形車架或者管式車架，需要在車架外包裹外殼。 事實(shí)上，按嚴(yán)格的定義來說，一體式車架都 是由不同的組件裝嵌而成的，其中最大的一塊就是地臺(tái)，其余的如車頂、側(cè)板大小各異，所有的板件都是由高壓壓模機(jī)壓制出來的，利用機(jī)械臂做電焊處理，有的甚至使用激光焊接技術(shù)。整個(gè)制作過程短至數(shù)分鐘便可宣告完成。 因此，一體式車架主要為了適應(yīng)高度機(jī)械化的流水生產(chǎn)作業(yè)大量生產(chǎn)，這樣做可以大大的降低生產(chǎn)成本。而且一體式車架先天擁有良好的撞擊保護(hù)能力，車頭以及車尾加裝副車架一方面有利于吸收撞擊所造成的沖擊力，另一方面對(duì)車架行駛的剛性也有所幫助。其次，一體式車架能夠預(yù)留用以吸收撞擊能量的褶皺區(qū)外，車架本身的包裹式構(gòu)造還可以將 褶皺區(qū)域吸收不完的能力經(jīng)過車柱分散到車體的其余部分，避免猛烈撞擊力在瞬間過于集中而對(duì)乘客造成嚴(yán)重的創(chuàng)傷！相對(duì)于其他的車架構(gòu)造，一體式車架沒有高而闊的門欖、防滑動(dòng)支撐架和大型的傳動(dòng)軸管道等，空間的利用率極高。 凡事總有正反兩面，一體式車架生產(chǎn)前的配套投資極其龐大，不適合小批量生產(chǎn)。另外一個(gè)明顯的缺陷就是一體式車架因?yàn)槭褂么罅康慕饘?，重量偏高。外殼的作用主要是用來營(yíng)造理想的空間效果，而車架的設(shè)計(jì)主要由金屬鋼片構(gòu)成，雖然鋼片已經(jīng)作了開坑的加強(qiáng)韌度處理，但是在物理結(jié)構(gòu)上的剛度，特別是非水平扭動(dòng)，始終不及桁架式車架。 如 果以重量和剛性比來作比較的話，使用同等金屬重量所制作出來的一體式車架是所有車架中剛性表現(xiàn)最不 差的。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 體式車架 也稱作整體式或承載式式車架。由于一般汽車采用大梁式車架，其車架質(zhì)量重、體積大、重心高的問題，單體式車架的意念是用金屬制成堅(jiān)固的車身，再將發(fā)動(dòng)機(jī)、懸架等機(jī)械零件直接安裝在車身上。這個(gè)車身承受所有的載荷，充當(dāng)車架，所以準(zhǔn)確稱呼應(yīng)為 “無車架結(jié)構(gòu)的承載式車身 ”（采用大梁車架的汽車車身則稱為“非承載式車身”）。承載式車架由鋼或者鋁經(jīng)沖壓、焊接而成，對(duì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝的要求都很高。成型的車架是個(gè)帶有 坐艙、發(fā)動(dòng)機(jī)艙和底板的骨架，我們所能看到的光滑的汽車車身則是嵌在骨架上的覆蓋件。 承載式車車架是目前國(guó)外賽車車架的主流，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)將車架和車身二合為一，重量輕，可利用空間大，重心低，而且沖壓成型的制造方式十分適合現(xiàn)代化的大批量生產(chǎn)。但是除了開發(fā)制造難度高外，剛度（尤其是抗扭剛度）不足也是承載式車身的一大缺陷。這問題在日常用車上還不明顯，但對(duì)于大馬力、大扭力的高性能跑車，要求有很高的車架剛度，普通承載式車身就顯得剛度不足。 由于承載式車架將全車所有部件，包括懸架、車身和乘員連成一體，具有很好的操控反應(yīng)（正 式學(xué)名是 “操作響應(yīng)性 ”），而且傳遞的震動(dòng)、噪音都較少，這是大梁式車架不可比擬的。 架式車架 也可以說是鋼管式車架。由于單體式車架的設(shè)計(jì)開發(fā)和生產(chǎn)工藝都復(fù)雜，故其主要用于大批量生產(chǎn)。但是對(duì)于中國(guó)大學(xué)生方程式賽車雖然可以采用共用平臺(tái)策略，但所謂的“共用平臺(tái)”能共用的只是懸架、傳動(dòng)系統(tǒng)底盤部件，單體式車架由于必須與車身形狀吻合，對(duì)于不同的車身造型是不能共用車架的。而桁架式車架就比較合適。 為了降低成本同時(shí)與小規(guī)模生產(chǎn)相匹配，本賽車車架采用桁架式車架。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 第四章 車架的材料以及結(jié)構(gòu) 架材料 的材料力學(xué)分析 車架的材料應(yīng)具有足夠的屈服極限和疲勞極限，低的應(yīng)力集中敏感性，良好的冷沖壓性和焊接性能。車架材料與所選定的制造工藝密切相關(guān)。拉伸尺寸較大或形狀復(fù)雜的沖壓件需要采用沖壓性能好的低碳鋼或低碳合金鋼；拉伸尺寸不大，形狀不復(fù)雜的沖壓件常采用強(qiáng)度較高且冷沖壓時(shí)不宜沖壓和回彈的的材料。鋼材在冷沖壓成型后，其疲勞強(qiáng)度降低，靜強(qiáng)度提高，延伸率較小的材料的降低幅度更大，賽車常用材料在沖壓成型后的疲勞強(qiáng)度一般為 140 160 同時(shí)，由于車架是一個(gè)大型的焊接件，選擇材料時(shí)要考慮材料的可焊接性。 程式賽車車架材料的技術(shù)規(guī)范要求 根據(jù)技術(shù)規(guī)范要求，大學(xué)生方程式賽車車架的基準(zhǔn)鋼鐵材料的最低材料要求。賽車的基本結(jié)構(gòu)必須為如下材料制作：圓形、低碳鋼或合金鋼管（含碳量最 小 %1）、最小直徑如下表 3 者采用替代材料，替代材料應(yīng)滿足下文所述）： 表 3準(zhǔn)鋼鐵材料 部件或用途 外徑 *壁厚 主環(huán)和前環(huán)，肩帶安裝桿 防撞結(jié)構(gòu)、前隔板、防滾架支撐、 車手約束部件安裝環(huán) 板支撐 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 注：使用的合金鋼不允許比低碳鋼的薄 另外，規(guī)則中除了主環(huán)和主環(huán)支架必須用剛才外，其它可以使用替代的管件和材料，但是已被焊接的鈦管不能在基本結(jié)構(gòu)中使用，這包括支架和管件之間的連接件或其他部件和管件之間的連接件。替代鋼管最小壁厚如下表3 表 3小壁厚要求 材料和用途 最小壁厚 主環(huán)、前環(huán)鋼管 滾架支撐、前隔板、車手約束連接件 防撞結(jié)構(gòu)和前隔板支撐鋼管 注 1：不允許合金鋼管件的壁厚比所用的低碳鋼的壁厚更薄。 備注 2：為了保持相同的屈服強(qiáng)度和極限拉伸強(qiáng)度，必須保持鋼材相同的橫截面積。 而且，規(guī)范上還規(guī)定，對(duì)于替代的另一種材料 鋁管的最小壁厚要求為至少 架材料的選擇 彎折尺寸較大的主環(huán)以及主要支撐車架的主環(huán)支架，由于技術(shù)規(guī)范中要求必須用鋼材，而考慮到材料的材料力學(xué)性能以及技術(shù)規(guī)范的要求， 4130 鋼滿足要求。 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)范的要求下，應(yīng)盡可能的用小的外徑和壁厚，但同時(shí)必須滿足車架 的強(qiáng)度買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 和扭轉(zhuǎn)剛度等力學(xué)性能。這一部分在下文中會(huì)有詳盡敘述，這里不再簡(jiǎn)述。 車車架的結(jié)構(gòu) 賽車 車架采用的是 桁 架結(jié)構(gòu)，其作用是為賽車所有其他部件的連接基礎(chǔ)，同時(shí)通過前、中、后防滾架的設(shè)計(jì)對(duì)駕駛艙提供保護(hù)。 空間桁架結(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。 架應(yīng)力的消除 對(duì)于車架這種大型焊接件采用自然時(shí)效、回火時(shí)效來消除焊接應(yīng)力收效甚微，必須采用共振時(shí)效來消除或者降焊接應(yīng)力，具體措施如下：用一臺(tái)振動(dòng)頻率為 50 90 振力可達(dá) 500 900 機(jī)械激振器，將車架放在大與車架 的平臺(tái)上，用彈性墊將其支撐牢固，最佳支撐位置在振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)上。并將激振器牢固地安裝在車架上，其位置應(yīng)選在振峰附近，而不能裝在節(jié)點(diǎn)附近，開動(dòng)激振器，調(diào)節(jié)頻率，當(dāng)與工作頻率一致時(shí)，引起共振；通過改變激振器的偏心距來調(diào)節(jié)激 振力，對(duì)車架來說應(yīng)力應(yīng)控制在 50 100 N/圍內(nèi)，一般需要維持共振狀態(tài) 15 20常 對(duì)于較輕的賽車車架，可采用并聯(lián)或聯(lián)法放在平臺(tái)上進(jìn)行。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 第五章 大學(xué)生方程式賽車車架設(shè)計(jì) 車架設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是將車手、發(fā)動(dòng)機(jī)和懸架連接點(diǎn)安排在它們各自理想的位置上。這些系統(tǒng)決定了車架最基本的結(jié)構(gòu)和形 狀?？臻g框架結(jié)構(gòu)的車架制造成本低，方便維護(hù)，同時(shí)比較適合承受集中載荷。懸架和車架的連接點(diǎn)、搖臂盤、以及其他受力點(diǎn)都盡可能地布置在靠近車架節(jié)點(diǎn)地位置，以便減小應(yīng)力矩和位置誤差。車架盡量多地采用承載軸向載荷的部件以便最大程度地增加單位質(zhì)量所表現(xiàn)出來的強(qiáng)度。 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(jì)的可以很大程度的決定賽車的外形特征，個(gè)性、美化的車架加上車身很容易給人以震撼的感覺，同時(shí)也更容易給人以好感。但是，大學(xué)生方程式賽車車架的設(shè)計(jì)同時(shí)也必須考慮一定的因素 :必須滿足駕駛艙以及發(fā)動(dòng)機(jī)放置的要求必須滿 足賽車整體框架以及賽車軸距的要求，必須滿足賽車各個(gè)系統(tǒng)如懸架系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等的要求，必須滿足賽車安全系統(tǒng)等等的要求。 車整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 賽車整體結(jié)構(gòu)對(duì)賽車車架的設(shè)計(jì)有很大影響。賽車整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須考慮賽車整體結(jié)構(gòu)的布置：駕駛艙的布置，發(fā)動(dòng)機(jī)的布置，水箱油箱的布置，軸距的分配，輪距的大小等。 賽車車架主要是由三個(gè)防滾架以及必要的支撐包圍的結(jié)構(gòu)， 如圖 4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(shí)一根一根按照車廂內(nèi)部的輪廓進(jìn)行 連接或焊接的。如果去掉車身外殼，所看見的就是一個(gè)由數(shù)根鋼管搭建的金屬籠子。 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。由于場(chǎng)地賽的路面較平，基本沒有落差，相比之下在野外進(jìn)行的拉力賽和越野賽更容易發(fā)生翻車事故，車身?yè)p壞就會(huì)大一些。因此拉力賽車和越野賽車防滾架的強(qiáng)度（強(qiáng)度和場(chǎng)地賽沒分別）更高，管件構(gòu)造更密集。賽車的防滾架，除了應(yīng)付意外情況以外，還可以起到增強(qiáng)車身強(qiáng)度買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 和抗扭曲度的作用。因?yàn)榉罎L架的焊接固定均是選取車身底盤比較堅(jiān)固、承重的位置，比如底盤框架鋼梁，以及前后 避震器座。對(duì)于賽車來說，原裝的車廂就好像是一個(gè)盒子，在激烈操控的時(shí)候很容易發(fā)生扭曲變形，而防滾架撐起的骨架比車廂堅(jiān)固很多，因此即使車輛頻繁地顛簸跳躍，來自地面的沖擊力都會(huì)分散一部分到防滾架上，對(duì)車體就起到了很好的保護(hù)作用。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。防滾架安裝時(shí)，應(yīng)盡可能靠近車體。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。主體防滾護(hù)欄、支 撐杠（ B 柱間的主框 架）、允許使用的加強(qiáng)支撐杠在與車體連接固定時(shí)，必須盡可能選擇車體堅(jiān)固受力的地方，其固定點(diǎn)必須裝有一塊 加固板。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。另外，必須使用冷彎法制作防滾護(hù)欄的拐角處，如鋼管在彎曲時(shí)形成橢圓，則鋼管變形的比率必 須在 上。有了防滾架，車子遇到撞擊、翻滾等嚴(yán)重事故時(shí)，即使車身外部慘不忍睹， 車內(nèi)的車手也會(huì)安然無恙。 圖 4車車架的基本結(jié)構(gòu) 長(zhǎng)度方向上 ,發(fā)動(dòng)機(jī)如 圖 示，尺寸為 610了是賽車整體尺寸降低，采用發(fā)動(dòng)機(jī)縱置，鏈傳動(dòng)的形式，因此，賽車車架主環(huán)到后軸的距離至少為 610采用鏈傳動(dòng)時(shí)，為了較好的傳動(dòng)， 發(fā)動(dòng)機(jī)法蘭盤的中線到后軸中 線的水平距離至少為 255發(fā)動(dòng)機(jī)的形式，發(fā)動(dòng)機(jī)法蘭盤面到發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)的后端面的距離為 306此，車架主環(huán)到后軸中買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 線的距離至少為 610+（ 306=661人體工程學(xué)， 65165尖距離后背最后點(diǎn)的距離大致為 1100外，制動(dòng)踏板以及制動(dòng)輪缸的最前端距離腳尖大概有 500距離。由于后懸架的上叉臂的張開寬度約為 200此，后軸軸線距離車架最后端的距離至少為 100 因此，車架 的長(zhǎng)度約為 661+1100+500+100=此范圍內(nèi)架上 200以使加工安裝時(shí)的預(yù)備尺寸更加合理，車架的長(zhǎng)度約為 2630 寬度方向上，內(nèi)操縱艙必須能讓一個(gè)自由垂直的橫斷面如 模板水平通過，故內(nèi)操縱艙車架最窄處應(yīng)至少為 350環(huán)底部，至少大于發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)度尺寸 587慮到油箱和水箱放置于發(fā)動(dòng)機(jī)兩側(cè)，故主環(huán)應(yīng)留有約為 650寬度，暫定為 660 高度方向上，安裝懸架位置 點(diǎn)，即上下叉臂高度約為 200 主環(huán)高度最高，由于人體自然駕駛姿勢(shì)駕駛時(shí)坐高約為 850且主環(huán)最高點(diǎn)與前環(huán)最高點(diǎn)連線至少高于頭頂 50此，主環(huán)高度約為1050 圖 4動(dòng)機(jī)模型 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 圖 4駕駛艙檢測(cè)板 車駕駛艙的設(shè)計(jì) 駕駛艙的設(shè)計(jì)主要使駕駛員有一個(gè)相對(duì)安全的的環(huán)境，同時(shí)駕駛艙是駕駛員操縱車輛的地方，駕駛艙太小的話會(huì)影響駕駛員的操縱靈活性。如果長(zhǎng)時(shí)間坐于過小的 駕駛艙會(huì)對(duì)駕駛員的身體有一定程度的損害；駕駛艙過大的話既浪費(fèi)了材料，又增加了車重。因此，駕駛艙的設(shè)計(jì)對(duì)賽車車架的設(shè)計(jì)相當(dāng)重要。 駕駛艙的要求至少能讓 65165體坐進(jìn)去。同時(shí)大 賽規(guī)則要求，必須滿足一標(biāo)準(zhǔn)版，如圖 水平拖著，并且垂直插入直到它穿過側(cè)防撞結(jié)構(gòu)的頂部管件的底部。 圖 4駛艙檢測(cè)板 由于主環(huán)處最寬，定義了 約為 660右 。而由板的形狀，駕駛艙底買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 部可以做成梯形以較少材料，降低車重。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 400 內(nèi)艙為駕駛員操縱制動(dòng)系統(tǒng)以及傳動(dòng)系統(tǒng)的地方，主要為制動(dòng)踏板和油門、離合器踏板。人體自然駕駛時(shí)腳尖距離后背最后點(diǎn)約為 1100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。又由 圖 環(huán)與前環(huán)之間的距離至少為 600定為可以大致確定前環(huán)與前環(huán)支架的 距離約為 500 車各個(gè)系統(tǒng)及零部件在車架上的安裝位置的設(shè)計(jì) 車架是賽車的整體框架，賽車的各個(gè)系統(tǒng)都在車架上直接或者間接固定，各個(gè)系統(tǒng)的布置位置都有一定的要求。一個(gè)合格的車架必須滿足各個(gè)系統(tǒng)直接或者間接的固定要求。 架系統(tǒng)的安裝位置的設(shè)計(jì) 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。其主要任務(wù)是傳遞作用在車輪和車架之間的一切力和力矩；緩和路面?zhèn)鹘o車 架的沖擊載荷，衰減由此產(chǎn)生的承載系統(tǒng)的震動(dòng)，保證汽車的行駛平順性；保證車輪在路面不平和載荷變化時(shí)有理想的運(yùn)動(dòng)特性，保證賽車的操縱穩(wěn)定性，是賽車獲得良好的行使能力。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(duì)車架也有相當(dāng)精密的要求。 前懸架的安裝如 圖 4-5(a): 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 16 圖 4a） 前懸架的安裝示意圖 前懸架上 下叉臂的高度為 上叉臂的張開寬度為 下叉臂的張開寬度為 車架投影面上，前上叉臂的中線在車輪前軸線前 ，前下叉 臂的中線在車輪前軸線后 。車架上放置兩個(gè)前下懸架的焊點(diǎn)寬度為 430在地面的投影面上，前下叉臂的中線要比前下叉臂的中線長(zhǎng) 懸架的上下叉臂如圖 4-5(b)和4c)所示。 因此為滿足前 懸架的要求，車架上叉臂安裝點(diǎn)必須要有高為 部寬為 430，上部寬度為 430+ 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(zhǎng)度不能少于前上叉臂的張開寬度，下部的安裝管件長(zhǎng)度不能少于前下叉臂的張開寬度。 前 上 叉 臂4 0 7 . 1 5 0前 下 叉 臂40b） 前上叉臂 圖 4c） 前下叉臂 后懸架的安裝如 圖 4-6(a） ： 后懸架上下叉臂的高度為 上叉臂的張開寬度為 下叉臂的張開寬度與后上叉臂的張開寬度相等， 如圖 4.6(b)。 在車架投影面上，后上叉臂的中線在車輪前軸線前 ，后下叉臂的中線在車輪前軸線后 。車架上放置兩個(gè)后下懸架的焊點(diǎn)寬度為 460在地面的投影面上，前下叉臂的中線要比前下叉臂的中線長(zhǎng) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 17 2 0 8 0 0 . 5509 4 4D?530?3207 2 . 861 7 . 142 9 2 84 3 03 3 8 9 4 . 3 8605 6 . 925 6 . 92 8 56 . 72 a） 后懸架的安裝示意圖 圖 4-6(b) 后懸架叉臂 因此為滿足前懸架的要求，車架上上下叉臂支座必須要有高為 于后上叉臂和后