大学生方程式赛车设计(整体车架、标准安全系统、座椅及附件设计)
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【优秀方程式赛车课程毕业设计含UG三维建模及3张CAD图纸】
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FSC前环焊接图.dwg
FSC赛车座椅.dwg
UGsanweijianmo
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
开题报告.doc
设计和评价一个统一底盘控制系统在虚拟测试轨道上的车辆防侧翻和稳定性改进外文文献翻译
车架.dwg
方程式赛车整体车架设计
摘 要
本文依据大学生方程式汽车大赛FSAE赛事技术规则对大学生方程式赛车整体车架、标准安全系统、座椅及附件进行了设计及制作。在车架设计当中不仅需要考虑赛车车架结构合理性以及强度和刚度能否满足要求,同时必须考虑赛车发动机、驾驶员的布置以及赛车各个总成的布置,最终还必须考虑车架的加工制造的可行性。本文在完全满足上述要求的前提下对车架、标准安全系统、座椅及附件进行了设计。
在车架设计之初,将方程式汽车大赛的有关规定和评分标准,作为后续车架设计的技术规范要求;为了达到车架结构设计合理性的目的,本设计参考了湖南大学、天津大学以及部分国外大学的车架。进入设计阶段,本设计通过分析比较几种车架的结构形式,决定选择桁架式车架,之后选择车架的材料为4130钢。然后依据技术规范、赛车的整体布置、发动机以及各总成的安装确定车架的具体尺寸,并在UG软件中建立车架的模型。再对车架进行优化设计和受力分析,使各总成能合理的布置在车架上,直至车架结构满足各个方面的要求。本设计还依据赛事规则对标准安全系统、赛车座椅以及附件进行了设计和说明。
关键词:FSAE,车架,技术规范,安全系统,发动机
FORMULA SAE—A SPACE FRAME DESIGN
ABSTRACT
This paper introduces the designing of the FSAE frame, standard secure system, chair and some attachments. This paper is according to the FSAE racing competition technical specifications. When designing the car frame, I not only consider the structure is reasonable or not, but also consider the strength and stiffness are satisfied the requirements or not. At the same time, I must consider car engine, the layout, the racing car driver and arrangement of each assembly. And when I design, I also must consider how to create the frame and some other attachments. At the beginning of design frame, I contesting the relevant provisions and criterion for the frame design provide a standard requirement. In order to make the frame structure designing more reasonable, I referred to the Hunan university, Tianjin university and some foreign universities’ frame. In the stage of designing, after contrasting the frame structure form, I chose be space frame, then select materials for the frame is 4130. After determined the installation position of suspension, according to specification, the overall layout, the car engine and human body model frame size, I make the frame model in UG. Then, I making the whole structure frame optimization for each system can arrangement in the frame reasonable, until the frame structure satisfies all aspects of the request. After those frame structure basic designed, I start to make stress analysis, optimize and comparative analysis. Then I design and introduce the standard secure system, chair and attachments.
KEY WORD: FSAE, frame, technical specifications, secure system, engine
目 录
前 言1
第一章 绪 论2
§1.1 Formula SAE 概述2
§1.2 中国大学生方程式赛车简介2
第二章 车架的设计和制造思路4
§2.1 车架的设计思路4
§2.1.1 车架的功用4
§2.1.2 对赛车车架的要求5
§2.1.3 车架形式的确定5
§2.2 车架的制造思路6
§2.2.1 车架材料的选择6
§2.2.2 车架的焊接方法7
第三章 车架的结构设计9
§3.1 赛车车架材料的技术规范要求9
§3.2 赛车车架整体结构的设计10
§3.2.1 车架前环的设计11
§3.2.2 车架主环的设计11
§3.2.3 车架其余结构的设计12
§3.3 赛车驾驶舱的设计14
§3.4 赛车各系统及零部件在车架上安装位置的设计15
§3.4.1 悬架系统的安装位置的设计15
§3.4.2 转向系统安装位置的设计17
§3.4.3 传动系统的要求18
§3.5 安全系统的要求19
第四章 车架的综合实验21
§4.1 车架的计算21
§4.2 车架的应力测定22
§4.3 车架应力的消除22
§4.4 车架的刚度测定22
§4.5 可靠性与耐久性台架试验23
§4.6 可靠性道路试验23
第五章 赛车车架的模拟力学分析和优化24
§5.1 车架在实际环境下的受力24
§5.2 车架力学分析的必要性24
§5.3 车架的模拟力学分析25
§5.3.1 车架在静载下的受力情况25
§5.3.2 车架在翻车条件下的受力情况26
§5.4 车架的扭转刚度计算27
§5.5 基于有限元分析方法的碰撞块分析28
第六章 标准安全系统、座椅及附件设计29
§6.1 标准安全系统的组成29
§6.1.1 标准安全系统的要求29
§6.1.2 车手安全带30
§6.2 座椅及头枕的设计31
§6.2.1 座椅的主要部件设计32
§6.2.2 车手头枕设计34
结 论35
参考文献36
致 谢37
前 言
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。
本设计在参考国内湖南大学、天津大学等高校的赛车以及我校前两代赛车的基础上,对车架进行尺寸确定以后,用三维建模软件UG对车架进行初步建模,之后在小组成员的讨论研究后,最终确定了车架的方案,并对整体车架进行有限元分析和优化设计,使其更好的满足方程式汽车大赛的需要并易于加工制造。之后又对赛车的标准安全系统和座椅附件的设计进行了阐述,使其完全满足大赛有关安全系统的规则。之后绘制了两张工程图纸,以及完成了外文翻译,最终完成了本次毕业设计。
?第一章 绪 论
§1.1 Formula SAE 概述
Formula SAE 赛事由美国汽车工程师协会(the Society of Automotive Engineers 简称SAE)主办。SAE 是一个拥有超过60000 名会员的世界性的工程协会,致力与海、陆、空各类交通工具的发展进步。
Formula SAE 是一项面对美国汽车工程师学会学生会员组队参与的国际赛事,于1980 年在美国举办了第一届赛事。比赛的目的是设计、制造一辆小型的高性能赛车。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。
致 谢
本论文是在牛毅老师、郗建国老师的指导下完成。感谢两位老师在炎炎夏日不辞劳苦的对我们做赛车毕业设计的同学们的指导,也非常感谢两位老师在指导我们的同时教给我们有关赛车的许多知识,在此,我想衷心的说一声:牛老师,郗老师,你们辛苦了!
同时我还要感谢本次毕业设计我们同组的同学们,正是我们小组同学在一起共同讨论、研究,才最终确定了赛车的总体参数和各个总成的基本尺寸,以及赛车各总成之间的配合。
感谢本次毕业设计小组成员胡爱成、贾吉亮、李成吉、林祖栋、刘恩泽、韩梦莹、麻文涛、李成锡同学,正是他们在设计过程中的大力支持,才有了车架的模型,以及车架设计最终的方案。
同时感谢车队所有成员以及学院和学校对我们的支持。






