大学生方程式赛车(FSAE)车架强度设计.doc

大学生方程式赛车(FSAE)车架强度设计第1页共60页装订线大学生方程式赛车(FSAE)车架强度设计目录摘要2ABSTRACT3第一章：绪论1.1FSAE赛事简介11.2汽车车架结构强度分析的研究现状21.3本文研究的主要内容2第二章：现有FSAE赛车车架三维模型建立以及有限元建模2.1大学生方程式赛车车架结构设计的基本要求42.2长安大学2011年FSAE赛车基本介绍42.3车架三维有限元模型的建立62.3.1三维建模软件CATIA简介62.3.2CATIA在汽车行业的应用62.3.32011年长安大学FSAE赛车模型建立72.4有限元的基本方法和理论132.5有限元软件中车架结构的单元划分152.5.1有限元模型的导入152.5.2有限元模型的材料属性162.5.3有限元网格划分设置以及划分16第三章：赛车车架有限元分析3.1静载分析183.1.1车架在静载下的受力情况183.1.2施加载荷约束183.1.3求解以及计算结果193.1.4求解结果分析213.2扭转分析213.2.1扭转刚度的计算21大学生方程式赛车(FSAE)车架强度设计第2页共60页装订线3.2.2扭转刚度的模拟验证243.3弯曲分析273.4分析结果综述28第四章：车架的改进以及有限元分析验证4.1改进原则和改进方案的确定294.1.1改进原则294.1.2改进方案294.2有限元分析验证344.2.1改进后车架的静载分析344.2.2改进后车架的扭转分析354.2.3改进后车架的弯曲刚度分析39第五章：车架的模态分析5.1模态分析425.2车架模态分析概述425.3车架模态分析425.3.1结构模态分析理论425.3.2模态分析43第六章：人机工程校核6.1概述476.2赛车车架人机工程学的要求476.3驾驶姿势校核476.4赛车的视野校核486.5赛车的伸手及界面校核49毕业论文总结51致谢53参考文献54大学生方程式赛车(FSAE)车架强度设计第3页共60页装订线摘要大学生方程式赛车起源于国外,近几年才在国内兴起并得以迅速发展,成为各个高校研发实力的侧影,因此得到了各个高校的重视,赛车车架又是赛车很重要的一部分,它不仅是各部件的安装载体,更是车手的保护装置,因此车架的强度刚度设计是汽车总体设计中非常重要的一部分,通过有限元法对车架进行强度优化分析具有重要的意义.本文首先利用三维软件CATIA对2011年参赛的长安大学FSAE赛车车架进行建模,然后导入有限元软件Ansys中,分别进行静载强度,弯曲刚度、扭转刚度分析，得出基本数值，通过数值找出车架设计的合理之处以及不合理之处。在此基础上，再次通过三维软件进行车架的重新优化设计，减轻了重量，再导入ansys之中进行静载弯曲扭转分析。结果表明，改进是合适的，合理的。最后，还对车架进行了模态分析和驾驶员视野校核。通过对长安大学2011年参赛的赛车车架结构有限元分析，得到了一些有用的理论，为以后的大学生方程式赛车的改进打下了坚实的基础。本文对赛车车架的基本分析理论适合于其他车架的强度优化设计。本文最终解释权归作者所有,严禁抄袭。关键字：FSAE，车架，有限元，强度刚度大学生方程式赛车(FSAE)车架强度设计第4页共60页装订线ABSTRACTStudentsFormulaOneracingoriginatedinforeigncountries,onlyinrecentyearstheriseinthecountryandtodeveloprapidlyandbecomethesilhouetteoftheuniversityR&Dcapabilities.sogettheattentionofthevariouscollegesanduniversities。carframeisaveryimportantpartofcar,itisnotonlythevectorcomponentsoftheinstallation,butalsotheprotectiondevicesofrider,thestrengthofframestiffnessdesignisaveryimportantpartofthecar。overalldesignbyfiniteelementmethodtooptimizethestrengthoftheframeanalysisisofgreatsignificance.Firstly,Weuseof3DsoftwareCATIAtomodelingtheracingframewhichcompetitionin2011FSAEofChanganUniversity,andthenimportedintofiniteelementsoftwareAnsys,respectively,todothestaticstrength,bendingstiffness,torsionalstiffnessanalysisobtainedbasicnumericalvaluestofindoutthereasonableandunreasonableofframedesign.Onthisbasis,againre-optimizethedesignoftheframebythethree-dimensionalsoftware,toreducetheweight,andthenimportedtheansystodothestaticstrength,bendingstiffness,torsionalstiffnessanalysis.Theresultsshowthatimprovementsareappropriateandreasonable.Finally,Wedidttheframemodalanalysisanddrivervisioncheck.ThoughttheFiniteelementanalysisofcompetitionracingframestructureofChanganUniversityin2011,wegetsomeusefultheoryandlaidasolidfoundationfortheimprovementoftheFormulaOneracing.Thebasictheoryoftheracingframeforstrengthinthistreatisearesuitfortheotherframewhichneedtooptimizethedesign.KEYWORDS：FSAE，Frame，Finite，rigidity