毕业设计（论文）开题报告-大学生方程式赛车整体车架、标准安全系统、座椅及附件设计.doc

河南科技大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）学院： 车辆与动力工程学院 2013 年 4 月 10 日课题名称大学生方程式赛车设计（整体车架、标准安全系统及座椅设计）学生姓名专业班级车辆093班课题类型论文指导教师职称高工课题来源生产1. 设计（或研究）的依据与意义中国大学生方程式汽车大赛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赛车设计与制造的比赛。2010 年第一届fsc（fsae）由中国汽车工程学会、中国21所大学（专）汽车院系、易车（bitauto）联合发起举办。大赛秉持“中国创造擎动未来”的宗旨，立足于中国汽车工程教育和汽车产业的现状，吸收并借鉴其他国家fsc赛事成功经验，打造一个新型的、以培养中国未来汽车产业领导者和工程师为目标的公共教育平台。大学生方程式汽车大赛是一项非常有意义的赛事，通过制造一辆赛车可以培养及提高学生动手能力、创新能力及团队协作精神，同时还能够紧密结合汽车工业最先进的科学技术，让广大学生把最前沿的工程技术与课本知识有效地结合起来。全面提升汽车专业学生的综合素质，为中国汽车产业的发展积蓄人才。大学生方程式赛车设计是一项具有重要意义的毕业设计。其目的一是重点培养学生的设计、制造能力、成本控制能力和团队沟通协作能力，使学生能够尽快适应企业需求，为企业挑选优秀适用人才提供平台； 二是通过活动创造学术竞争氛围，为院校间提供交流平台，进而推动学科建设的提升。此次设计为方程式赛车整体车架和座椅安全附件设计，其主要依据中国大学生方程式大赛规则。众所周知，车架就是一辆赛车的框架结构，整体车架作为赛车的承载基础是赛车的主要承载构件，其功用是支撑发动机、离合器、变速、底盘和车身各主要总成的安装机体，同时承受这些总成的重力以及其传给车架的各种力和力矩。另外车架还应该具有足够的刚度和强度，用以保证车架其具有可靠的寿命和最小的变形量。在满足刚度和强度的前提下，车架还应有较小的尺寸和质量，以降低整车的质量。因此，方程式赛车的车架设计是一项非常重要并且有意义的设计。2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述 国外方程式赛车起步较早，因此车架设计水平也比较先进。在发达国家，很多高校已经从事方程式赛车设计超过20年时间，在拥有大量资金和试验基础的情况下，他们设计的车架已经基本达到了专业水平。例如美国麻省理工大学2012年设计的赛车车架已经采用复合材料碳纤维一体式车架，这种车架最大的优点就是质量非常轻。又如德国慕尼黑工业大学2011年设计的赛车车架在满足比赛规则的情况下其强度和刚度非常大但是质量有十分的轻。这些都是国内高校赛车设计难以达到的。国内一些名牌高校也相继设计和制造了方程式赛车去国外参加比赛。上海交通大学机械与动力工程学院于2006年率先开始致力于formula sae 方程式赛车的开发研制。其车架的设计采用的是空间桁架结构，材料为20mn合金钢。不但保证了车架的强度和刚度，还对车架进行了有限元分析和优化设计，使其更加符合要求。上海交通大学formula sae车队在2007年和2008年又相继研制出了两辆方程式赛车。其车架的设计基本延续了第一代赛车车架的设计，没有太大的改变。天津大学赛车队在2010年设计制造的第一代方程式赛车的车架设计也采用的空间桁架式结构，但是材料是20号钢材，在满足强度和刚度条件下节约了大量的成本。并且对车架的全方位进行了系统的有限元分析，提高了赛车的安全性。本次设计的方程式赛车车架在参考我校前两代赛车的基础上，采用的也是空间桁架式车架结构。在车架的选材上为了最大限度的节约成本，本设计选用20号钢材。其优点不仅仅是材料价格便宜，最主要是低碳钢容易加工和焊接，焊接出来的车架也比较结实耐用。另外，本次设计的车架在形式和结构上与我校前两代赛车又有所不同。第一代赛车的车架做出来尺寸较大，导致整车质量十分笨重，第二代车架的结构尺寸有太小，使驾驶员操作十分别扭。因此，本次车架设计既考虑了整车的结构尺寸，又兼顾了驾驶员的操作舒适性，设计出的车架既能满足大赛规则，又降低了整车重量，使赛车显得小巧灵活。还有，对于车架的一些细节我也做了大量的改进和优化。例如，车架的前环应该向前倾斜10度的角度，这样做的目的是增加了座舱的空间，使驾驶员更容易逃生。本次设计的车架主环高度为1050mm，比上一代降低了一些，使整车质量有所减少。3. 课题设计（或研究）的内容方程式赛车整体车架、标准安全系统及座椅附件设计：（1人）车架的结构形式与尺寸确定，车架设计计算，绘制整体车架布置图及零件图。按照比赛规则标准对方程式赛车安全系统进行计算，按照比赛规则标准对方程式赛车附件设计，绘制装配图及零件图。运用所学的设计、结构、理论等专业和基础知识，通过查找相关资料，熟悉了解现有车型结构，结合自己的构思，设计出符合题目要求的赛车车架及其零部件，达到提高毕业生综合能力的目的。论文要求20000字左右，绘制工程图一张（a0）；中文摘要300-500字。附英文摘要，计算机打印；外文翻译10000字符以上；查询资料20篇以上，附资料名称。4. 设计（或研究）方法1) 调研、搜集、分析赛车相关资料，并参观我校两代赛车，测量记载所有数据，与指导老师交流，确立车架设计目标，确定方案并进行论证；2) 参照大赛规则、机械设计手册及往届比赛车型参数，初选赛车车架基本参数；3) 进行赛车车架设计的方案分析论证，完成主要设计参数；4) 校核零件使其满足使用要求，分析赛车车架的刚度及强度；5) 总体布置，完成装配图、零件图及说明书。5. 实施计划第 5 周 查阅文献、收集资料、初定设计方案