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1、河南科技大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）院系： 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 094 课题类型 设计指导教师 职 称 副教授 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（简称“中国 FSC”）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汽车设计与制造比赛。各参赛车队按照赛事规则和赛车制造标准，在一年的时间内自行设计和制造出一辆在加速、制动、操控性等方面具有优异表现的小型单人座休闲赛车，能够成功完成全部或部分赛事环节的比赛。2010 年第一
2、届中国 FSC 由中国汽车工程学会、中国二十所大学汽车院系、国内领先的汽车传媒集团易车（BITAUTO）联合发起举办。中国 FSC 秉持“中国创造擎动未来”的远大理想，立足于中国汽车工程教育和汽车产业的现实基础，吸收借鉴其他国家 FSC 赛事的成功经验，打造一个新型的培养中国未来汽车产业领导者和工程师的交流盛会，并成为与国际青年汽车工程师交流的平台。目 前 ， 中 国 汽 车 工 业 已 处 于 大 国 地 位 ， 但 还 不 是 强 国 。 从 制 造 业 大 国 迈 向 产 业 强 国已 成 为 中 国 汽 车 人 的 首 要 目 标 ， 而 人 才 的 培 养 是 实 现 产 业 强 国
3、 目 标 的 基 础 保 障 之 一完善汽车人才培育机制，为中国汽车工业从“制造大国”向“产业强国”的战略方向迈进奠定人才基础。积极探索有效利用社会资源培养创新型人才的素质教育新体系。设计方程式赛车整体车架和安全系统及座椅附件设计，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
4、质量，以降低整车的质量。汽车车架是汽车重要组成部分它不仅承受着来自路面的各种复杂载荷，同时也是其他总成部件的安装集体，因此，了解并掌握车架的设计，对于以后 走向工作岗位，尤其是设计等技术类工作岗位 ，有着非常积极的作用。2.国内外同类设计（或同类研究）的概况综述车架主要有承载式和非承载式。承载式车架由钢（较先进的是铝）经冲压、焊接而成，对设计和生产工艺的要求都很高，这对于资金和加工设备有限的大学生方程式赛车来说是不够现实的，所以我们采用的非承载式车架。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，
5、他们设计的车架已经基本达到了专业水平。例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。又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。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。湖南大学致力于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。湖南大学Formula SAE车队在2007年和2
6、008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。上海大学赛车队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。这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，
7、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，操作空间有限，受到很大的限制。成型的车架是个带有坐舱、发动机舱和底板的骨架，我们所能看到的光滑的汽车车身则是嵌在骨架上的覆盖件。将以上两代的车型进行综合的设计，对存在的不足进行最优化修改，这是本次设计的主要任务和宗旨。3.设计（或研究）的内容 根据大学生方程式赛车的比赛规则及大学生方程式赛车设计具体参数要求，设计确定赛车整体车架、标准安全系统及座椅附件设计的具体结构形式，计算确定整体车架的具体尺寸对车架强度等进行校核计算，绘制整体车架标准安全系及座椅附件的布置图及零件图。4. 设计（或研究）方法（1）调研，搜集、分析资料，确立并论证方案；（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）实物参观，测量；（4）进行车架的方案分析论证，采用边画图边修改的方式；（5）计算，校核设计零件，使设计满足使用要求；（6）计算机主要零部件图纸设计。5. 实施计划第 5 周： 查阅文献、收集资料，初定设计方案；第 6- 9 周： 设计方案分析与计算、绘制草图；第 10 12 周： 绘制装配图；第 13 1 5 周： 绘制零件图；第 16 周： 撰写设计说明书；第 1 7 周： 互审评阅、答辩。指导教师意见指导教师签字： 年 月 日研究所（教研室）意见教研室主任签字： 年 月 日
