搜索
13车辆工程专业毕业设计(论文)大学生F1方程式赛车整车设计摘要本文基于汽车理论课程实践所做的BAJA赛车模型，并结合FSAE赛车比赛规则和赛道的布置特点，进行拓展设计一款大学生F1方程式赛车。从赛车底盘角度出发，本文侧重于汽车车架的设计，因为车架是整车的重要组成部分，它不仅承受着来自路面的各种复杂载荷，同时也是其他总成的安装载体。通过有限元法对车架结构进行分析，对提高整车的各种性能有重要的意义。本文根据《中国FSC大赛规则（2012）》要求，首先利用UG6.0软件对赛车车架进行结构设计，建立起多个车架的三维模型，然后将设计出来的多个车架以及BAJA模型的车架导入到有限元软件中，对车架进行静力学分析，通过对比静力和应力分布图分析选出更优秀的车架。同时对FormulaSAE赛车的发动机系统、车轮系统、传动系统、悬架系统、转向系统、制动系统等进行选型和整体布置，然后根据所选的总成参数对整车动力性能进行匹配以及整车动力性能进行分析，从而设计出一款符合大赛要求同时性能优异的赛车。关键词：UG，大学生F1方程式赛车，车架，有限元分析，动力匹配13车辆工程专业毕业设计(论文)FormuleSAECollegiateDesignofTheRacingCarABSTRACTThearticleisBasedontheBAJAracingcarmodelwhichismadeatthePracticeofAutomobileTheoryCourse,andatthesametimewithcombinationsoftheFSAEcarracinggamerulesandthecircuitlayoutcharacteristics,toexpandthedesignofaformulasaeracecar.Startfromthechassisofthecar,thisarticlefocusesonthedesignofautomobileframe,becausetheframeisanimportantpartofvehicle,itnotonlysufferedfromavarietyofcomplexsurfaceload,atthesametimeitisthecarriertoinstalltheotherassembly.Throughthefiniteelementmethodanalysisofframestructure,hasimportantsignificancestoimprovethevehicleperformance.Accordingto《FSCcontestrules(2012)ofthePeople'sRepublicofChina》requires,firstofall,usingthesoftwareofUG6.0tocarrryoutonthecarframestructuredesign,settingupmultiple3dmodeloftheframe,andthenimportedmultipleframeandBAJAmodelframeintothefiniteelementsoftware,usingthestaticstoanalysistheframe,bycomparingthestaticandstressdistributionanalysistoselectthebetterframe.ToselectthetypeofFormulaSAEracingcarenginesystem,thewheelsystem,thetransmissionsystem,thesuspensionsystem,thesteeringsystemandthebrakesystemandlayoutofthewhole,andthenaccordingtotheparametersoftheselectedtomatchthevehicledynamicperformanceandanalyzedthevehicledynamicperformance,Thusdesignacartomatchrequirementsofthecompetitionandalsohaveperformances.KEYWORDS:UG,theformula1racingcarofCollegestudents,frame,finiteelementanalysis,dynamicmatching.13车辆工程专业毕业设计(论文)目录第一章绪论1.1、FormuleSAE概述1.1.1、背景1.1.2、发展及现状1.2、任务及目标第二章赛车总体参数与主要总成的选择2.1、概述2.1.1、总体设计因满足的要求2.1.2、总体设计的目的2.2、汽车形式的选择2.2.1、轴数2.2.2、驱动形式2.2.3、布置形式2.3、汽车主要参数的选择2.3.1、汽车主要尺寸的确定2.3.2、汽车质量参数的确定2.3.3、汽车动力性参数的确定2.4、发动机的选择2.4.1、发动机限制2.4.2、发动机主要性能指标的选择2.4.3、进气系统2.4.4、排气系统2.5、传动系统2.5.1、变速箱性能参数的确定2.5.2、主减速器及差速器的确定2.6、轮胎和轮辋的选择2.7、悬架系统的选择13车辆工程专业毕业设计(论文)2.7.1、比赛要求2.7.2、悬架的作用2.7.3、悬架的分类2.7.4、悬架的选择2.7.5、方程式赛车悬架的特殊性2.8、制动系统的选择2.8.1、制动系统要求2.8.2、制动器的分类2.8.3、制动器的选择2.9、转向系统的选择2.9.1、转向的要求2.9.2、转向系的确定2.10、车架形式的选择2.10.1、车架的定义2.10.2、车架的设计2.10.3、车架的分类第三章赛车整车的总体设计3.1、车架的设计3.1.1、车架的设计流程3.1.2、车架设计要求3.1.3、名词解释3.1.4、车架设计过程3.1.4.1、前环以及前斜撑设计3.1.4.2、主环设计3.1.4.3、支撑要求3.1.5、车架材料的选择3.1.6、车架焊接方式的选择3.2、其他部件的三维建模3.2.1、发动机总成以及变速箱三维建模3.2.2、制动总泵以及各个踏板的三维建模13车辆工程专业毕业设计(论文)3.2.3、悬架系统建模3.2.4、制动系统的三维建模3.2.5、车轮三维建模3.2.6、后驱动桥三维建模3.2.7、转向系统的设计3.2.8、油箱三维模型的建立3.2.9、车身的设计3.2.10、座椅的设计3.2.11、赛车的总装第四章整车设计中的关键问题4.1、车架强度校核4.1.1、有限元软件介绍4.1.2、有限元模型的建立4.1.3、模型的简化及建立4.1.4、网格划分4.1.5、车架静力学分析4.1.5.1、车架静态载荷分析4.1.5.2、工况分析及边界条件处理4.1.5.3、弯曲工况分析4.1.5.4、制动工况的分析4.1.6、车架刚度分析4.1.6.1、车架扭转刚度分析4.1.6.2、车架弯曲刚度分析4.1.7、车架模型（二）的有限元模型分析4.2、动力系统计算匹配及评价4.2.1、概述4.2.2、动力性能计算4.2.2.1、动力性相关公式4.2.2.2、计算过程及结果4.2.2.3、本节结论13车辆工程专业毕业设计(论文)第五章结论参考文献致谢13车辆工程专业毕业设计(论文)1绪论1.1、FormuleSAE概述1.1.1、背景FormulaSAE，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（FormulaSAE）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。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。1.1.2、发展及现状FSAE赛车比赛虚构了一家赛车生产商。学生组成的设计团队将为该生产商设计一辆小型方程式赛车。原型车将被该生产商用来评估一个生产项13车辆工程专业毕业设计(论文)2目的市场潜力。产品的目标市场是周末业余赛车比赛。为了保证比赛能够顺利、公平的进行，赛事组委会制订了一系列详细的规则。学生设计团队在满足规则要求的前提下一般用8到12月的时间设计、制造和测试自己的赛车。FSAE赛车比赛的目的在于培养汽车及其他机械领域的工程技术人才，为工科学生将来的职场生涯建立良好的基础。但是由于整个比赛涉及了汽车工业所包括的设计、生产、测试、市场、管理和财务等各个方面。所以随着比赛的不断发展，很多非工科专业的学生也很好的参与到这项赛事中，并得到了极大的锻炼。FSAE赛车比赛给参赛学生提供了走出课堂将理论知识应用到工程实践的良好机会。多年来FSAE赛车比赛不断地为汽车及其他各个行业输出了大量的高水平人才。赛事对赛车各系统的材料，结构等都做出了详细的规定。但是除了对赛车的安全性有大量详细的要求以外，比赛规则整体上比较开放。目的就是为了在充分保证参赛人员人身安全的前提下，尽可能的为参赛学生营造一个自由的比赛环境，来鼓励学生发挥想象力和创造力，使更多的原创设计和多种形式的赛车出现在赛场上。根据每年比赛所遇到的问题和其他各方面因素的变化和发展，FSAE赛事规则委员会每年都会对比赛规则进行修订，使比赛规则更加合理系统。比赛规则主要分为两部分，赛车技术要求和比赛条例。FSAE赛车比赛是供大学生参与的工程设计竞赛，其比赛目的与商业性质赛车比赛有着很大的不同。为了更好的达到锻炼和培养参赛学生综合能力的目的，比赛虚拟了一个商业研发环境，所有的比赛项目都是基于这一环境而设置。所以FSAE比赛的过程同一般的赛车比赛有着很大的不同。FSAE赛车比赛主要分为静态项目比赛和动态项目比赛两部分。在静态项目比赛中，参赛学生需要把各项目比赛的评委看作是虚拟赛车生产商的各部门负责人。学生需要通过语言，图表等各种方法，将自己作品的设计理念、技术特点、性能优势、加工成本和商业价值等要素有效地表达出来，使这家公司的负责人能够充分了解你的设计方案的优势，并最终使他们认可你的设计方案。13车辆工程专业毕业设计(论文)3从世界范围来看，当今有三个地区有FormulaSAE的学生竞赛，即美国、欧洲、澳洲。70年代中期，几个美国大学开始主办当地的学生设计竞赛赛车。SAEMiniBaja的名称沿袭了著名的墨西哥Baja1000汽车比赛。第一届SAEMiniBaja比赛于1976年举办，并且迅速成为一个地区性的年度比赛。比赛由三个评判标准组成，即一天的静态比赛——设计、成本、陈述——接着一天是各自的性能竞赛项目。MiniBaja比赛重点强调了地盘的设计，因为每个队伍都使用一个8匹马力的引擎，这一点无法改变。在过去的20多年里，SAEMiniBaja的成功超乎了每个人的预期。在SAEMiniBaja的成功获得各界认同的同时，