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1、装订线大学生方程式赛车(FSAE)车架强度设计大学生方程式赛车(FSAE)车架强度设计目录摘要2ABSTRACT3第一章：绪论 1.1 FSAE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4 2.2 长安大学2011年FSAE赛车基本介绍4 2.3车架三维有限元模型的建立62.3.1 三维建模软件CATIA简介62.3.2 CATIA在汽车行业的应用62.3.3 2011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13 2.5 有限元软件中车
2、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18 3.1.1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213.2.2 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3
3、44.2.2 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
4、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
5、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 ABSTRACTStudents Formula One racing originated in foreign countries, only in recent years the rise in the country and to develop rapidly and become the silhouette of the university R & D capabilities. so get the att
6、ention of the various colleges and universities。 car frame is a very important part of car, it is not only the vector components of the installation, but also the protection devices of rider, the strength of frame stiffness design is a very important part of the car。 overall design by finite element
7、 method to optimize the strength of the frame analysis is of great significance.Firstly, We use of 3D software CATIA to modeling the racing frame which competition in 2011 FSAE of Changan University , and then imported into finite element software Ansys, respectively, to do the static strength, bend
8、ing stiffness, torsional stiffness analysis obtained basic numerical values to find out the reasonable and unreasonable of frame design. On this basis, again re-optimize the design of the frame by the three-dimensional software, to reduce the weight, and then imported the ansys to do the static stre
9、ngth, bending stiffness, torsional stiffness analysis. The results show that improvements are appropriate and reasonable. Finally, We did tthe frame modal analysis and driver vision check.Thought the Finite element analysis of competition racing frame structure of Changan University in 2011, we get
10、some useful theory and laid a solid foundation for the improvement of the Formula One racing.The basic theory of the racing frame for strength in this treatise are suit for the other frame which need to optimize the design.KEY WORDS：FSAE，Frame，Finite， rigidity第一章 绪论1.1 FSAE赛事简介Formula SAE，是由各国SAE，即汽
11、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。大学生方程式汽车大赛由美国汽车工程师协会在1979年创办的，目前已经有20多年历史，2010年来到了中国，由中国汽车工程协会、国内二十多所高校联合举办。大学生方程式赛车旨在由各大学车队的本科生和研究生构想、设计、制造一辆小型方程式赛车并参加比赛。随着赛事
12、的发展，方程式赛车的技术水平越来越能代表一所高校的研发实力和学生的综合能力。所以得到了各大高校尤其是工科院校的重视。 FSAE赛车必须满足一份规则，除此之外则可以尽情发挥自己的想象力设计制造出自己的赛车。下面列举出一些重要的要求：裸露式车轮和敞开式驾驶舱使用排量不超过610cc的四冲程汽油机安装内径20mm的进气限流阀轴距不小于1525mm轮辋不小于8英寸全部四个车轮必须能够抱死悬架行程不小于50.8mm（2英寸）大量安全和结构强度要求（诸如材料和管径要求，支撑结构要求，空间要求和防撞要求等）比赛项目如下：静态项目报告陈述75工程设计150成本分析100动态项目加速性能75转向性能50高速穿避障碍性能150燃油经济性100耐久性300总分1,000 09年的比赛包括美国的密歇根、加州和弗吉尼亚赛，以及英国、巴西、意大利、日本、德国、澳大利亚赛。 毫无疑问，对于对汽车的了解仅限于书本和个人驾乘体验的大学生而言，组成一个团队设计一辆纯粹而高性能的赛车并将它制造出来，是一段极具挑战，同时也受益颇丰的过程。在天马行空的幻想、大脑一
