FSAE方程式赛车车架设计
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Formula SAE 赛事1980 年在美国举办第一次比赛，现在已经是为汽车工程学会的学生成员举办的一项国际赛事，其目的是设计、制造一辆小型的高性能方程式赛车，并使用这辆自行设计和制造的赛车参加比赛。出于此项比赛的宗旨是让学生针对业余高速穿障的车手开发制造一个原型车，该原行车应该具备有可小批量生产的能力，并且原型车的造价要低于25,000 美元。这项竞赛包含有3个最主要的基本元素，分别是：工程设计、成本控制以及静态评估,单独的动态性能测试,高性能的耐久性测试Formula SAE 赛事的主要参与者通常都是来自高校的学生组成的车队。现在在美国、欧洲和澳大利亚每年都会举办Formula SAE 比赛。Formula SAE 向年轻的工程师们提供了一个参与有意义的综合项目的机会。为了促进民族汽车工业的发展，中国于2010年开始举办此赛事。本次设计正因此而展开，本次设计主要是从车架的结构入手，为了让车架达到比赛所用赛车的刚度和强度进行设计和分析，本设计对整车做了总体布置，确定重心的位置。然后将自己设计出的三个不同结构的车架运用Proe进行建模，然后将三个车架导入ansys软件进行静力结构分析与车架侧翻时候的静力分析，通过比较得到优化结果，将优化的车架进行模态分析。由于车架看是简单实际上是比较复杂的，通过ansys软件的分析不但能满足设计的要求，而且缩短了设计的周期。通过本次优化设计使中国FSAE赛车车架的设计能更加完美，同时通过比赛可以通过很多数据为民族汽车工业能提供很多重要的数据，进一步使民族汽车的更安全和实用。
关键词：车架；结构；静态分析；模态分析；优化设计
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本人擅长AutoCAD图纸设计及绘制，工艺工装夹具、模具设计。感谢诸位朋友对我提供的机械设计资料的赏识！资料包含CAD图纸和说明书文档，希望能对您有所帮助！
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&&&FSAE赛车车架结构优化和轻量化
FSAE赛车车架结构优化和轻量化
The Structure Optimization and Lightweight of FSAE Car Frame
车架是赛车的安装载体,所占赛车整备质量百分比很大.本文首先建立广东工业大学第一届FSAE赛车车架的三维几何模型；然后将几何模型导入到有限元软件中,建立了车架的有限元模型,对车架进行了静态受力分析和模态分析,根据仿真分析结果进行结构优化和轻量化设计,最后确定我校第二届FSAE赛车车架,实现车架减轻重量8.4kg.因此,结构优化和轻量化对赛车设计制造有重要意义.
摘要： 车架是赛车的安装载体,所占赛车整备质量百分比很大.本文首先建立广东工业大学第一届FSAE赛车车架的三维几何模型；然后将几何模型导入到有限元软件中,建立了车架的有限元模型,对车架进行了静态受力分析和模态分析,根据仿真分析结果进行结构优化和轻量化设计,最后确定我校第二届FSAE赛车车架,实现车架减轻重量8.4kg.因此,结构优化和轻量化对赛车设计制造有重要意义....&&
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机械毕业设计（论文）-方程式赛车整体车架设计（全套图纸）
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3秒自动关闭窗口大学生方程式赛车空气动力学套件设计
大学生方程式赛车(FSAE)在国际上被视为“学生界的F1方程式赛车”。近年来,FSAE赛事在中国得到大力发展,全国许多高校积极参加比赛。随着比赛竞争激烈程度的增加,前、后定风翼和扩散器等空气动力学套件越来越多地应用在赛车上[1-2]。本文针对武汉科技大学FSC赤骥车队设计的赛车,进行空气动力学套件的设计,以达到提高赛车运动稳定性和安全性的目的。1原车气动性能仿真分析为研究赛车的气动阻力与气动升力特性,在FLUENT中建立原车的简化计算模型并确定外流场计算域。一般根据风洞测试经验来确定外流场计算域,计算域长度为5~7倍的车长,宽度为3~4倍的车宽,高度为4倍的车高[3]。所建立的外流场计算模型取计算域的长为12 500 mm,宽为4500mm,高为4000mm,如图1所示。图1赛车外流场计算模型Fig.1 Model for calculation of flow field around the racingcar赛车在行驶中,...&
(本文共4页)
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本文在满足大学生方程式汽车大赛(FSAE)设计规则的前提下,基于计算流体动力学(CFD),设计了年重庆大学方程式赛车的空气动力学套件。采用曲面翼设计理念,优化了赛车的空气动力学套件,对比分析空套各部件对整车流场的影响。通过优化设计大学生方程式赛车的空气动力学套件,可有效提高赛车的性能。本文在2015年赛事规则下,结合翼形分析软件Profili与Xfoil,进行了详细的翼型选型与攻角确定。借用三维设计软件分块设计了重庆大学2015年方程式赛车的前翼、尾翼、扩散器等空套部件。2016年赛事规则减小了空套尺寸,为提高赛车负升力,在2015年赛车的直翼面基础上率先采取曲面翼造型优化空套设计,采用人工修型与局部优化相结合的方法,对比多种造型策略并选取最优的空气动力学套件,完成了重庆大学2016年新赛车的设计。结果表明:(1)组合翼型的升阻力系数随其空间结构的位置变化而变化,但有最优值。主要变量为相对攻角、上下间隙与前后位...&
(本文共82页)
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为了提高FSC赛车高速行驶性能,改善赛车在轻量化设计处理后可能存在的隐患,本文对赛车空气动力学性能进行研究分析。在查阅国内外相关文献资料、计算数值模拟以及风洞试验研究数据的前提下,本课题以中北大学方程式赛车车身空气动力学特性分析研究为目标,从以下各方面内容对本课题进行分析研究。首先对赛车空气动力学理论以及赛车外流场数值模拟理论进行讨论分析;其次依据大学生方程式汽车设计大赛规则,根据汽车空气动力学基本原理,结合汽车设计、汽车理论相关理论,使用三维软件CATIA绘制三组不同的赛车模型,使用ANSYS自带网格划分软件对整车进行网格划分,采用FLUENT软件在相同边界条件下,分别对三组不同赛车模型进行分析仿真,得出最优模型。通过可视化界面处理查看所选模型的各个部件的受力情况以及赛车周围气流运动情况,提出加装赛车空气动力学套件的设计方案。根据赛车周围速度迹线分布图以及赛车压力云图等,对赛车模型局部位置进行优化设计,从而降低赛车模型的阻力系...&
(本文共109页)
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近年来,随着大学生方程式汽车大赛(FSAE)在世界范围内迅速发展,赛车发动机、底盘等方面的技术日益成熟[1-3]。国内外各个车队都将目光转向了赛车空气动力学的研究上,希望通过高水平空气套件的设计,取得成绩上更高的突破。FSAE空气动力学套件主要包括前鼻翼、定风翼和尾部扩散器3种组件。据统计,赛车大约80%的抓地力是由下压力产生,剩余20%由轮胎提供[4]。下压力不足将影响赛车在高速行驶过程中的稳定性。空气动力学套件不仅能改善整车的空气动力学性能,而且可以提供足够的负升力,提高赛车入弯的稳定性和出弯时的较大加速度。目前国内各个车队的空气动力学套件设计,大多在已确定造型的基础上,对设计进行分析优化。文献[4]在相同造型参数下增加翼片数目,提高负升力系数值约12%的同时阻力系数也会增加约10.6%;文献[5]通过改进单一定风翼的攻角,提高了赛车的瞬态响应性能及侧风稳定性,但同时增加了赛车的不足转向特性;文献[6]在前鼻翼造型不变的条件...&
(本文共7页)
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中国大学生方程式汽车大赛,是一项由全国高等院校汽车工程和汽车相关专业的在校大学生共同参与的汽车设计与制造比赛[1]。赛事要求各车队按照比赛规则和赛车制造标准,在一年内自主设计并制造出在加速、操纵性、制动等方面表现优异的小型单座方程式赛车,并完成动态比赛。这些比赛要求赛车完成大量的高负荷行驶工况,比如高速过弯、高速制动等。为了取得好成绩,就要在以弯道为主的赛道上发挥赛车的最佳性能,提升赛车过弯的速度及出弯后的加速能力[2]。有效提升赛车的下压力就能够增大轮胎与地面间的附着力[3],缓解赛车弯道加速中出现的侧滑现象。控制赛车轮胎与地面间作用力的大小和方向就要依靠空气动力学套件的设计[4]。赛车设计完后往往直接开始制造、调试,而没有对其空气动力性能进行分析研究,比如前翼、侧翼和尾翼等关键参数对加速及制动等工况的影响。另外,由于该赛事的开发周期较短,加上资金与实验条件等因素的限制,无法对车辆空气动力学性能进行风洞试验的对比分析,也无法直...&
(本文共5页)
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0引言大学生方程式汽车大赛的开展促进了国内研究机构对赛车动力学研究的发展。文献[1]考虑赛道特定工况,在转向梯形优化数学模型中引入了加权因子。文献[2]以阿克曼理论转向特性为基础,优化得出比初始值更接近期望值的梯形参数。文献[3]对转向系统的转向几何和断开点进行了优化设计,缓解了轮胎的单侧偏磨现象。采用刚性轮胎建立阿克曼理论模型进行优化的方法,忽略了轮胎侧偏角对转向中心的影响,易造成转向时轮胎的磨损量增加。为保持赛车能在赛道上具有良好的操纵性能,本文考虑弹性轮胎侧偏角对转向特性的影响,通过建立符合实际的弹性轮胎转向模型,基于目标函数和约束参数优化,并进行实车转角测试,检验了赛车转向系的内外轮的转角关系值与理论值相符度,为FSAE方程式赛车的结构设计提供了借鉴。1转向梯形机构的优化1.1基于弹性轮胎转向特性建模大学生方程式汽车大赛中,赛车行驶的车速一般在70 km/h,轮胎在实际滚动中产生的侧向加速度可以达到1.2 g(g为重力加...&
(本文共4页)
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中国大学生方程式汽车大赛旨在由一个大学车队的本科生和研究生构想、设计、制造、开发并完成一辆小型方程式赛车并参加比赛,培养及提高学生动手能力、创新能力及团队协作精神。利用ANSYS对湖北汽车工业学院HUATE纯电动方程式赛车车架结构分析,为赛车的安全提供理论依据。1车架强度分析1.1弯曲工况分析车架采用4130无缝钢管(30Cr Mo)焊接而成,材料属性:弹性模量E=2.1e11 Pa;泊松比μ=0.28;密度ρ=7850kg/m3;抗拉强度σb≥930Mb;屈服极限σs≥785Mb;车架静态载荷主要来自于车架自重和负重(包括电机总成、驾驶员、电池等),在进行载荷处理时,车架自重通过重力场施加在车架上,车架负重可简化为施加在支撑处的集中载荷,车架载荷如下表;表1车架载荷弯曲工况为车辆满载时在良好水平面上匀速直线行驶的状态。当计算弯曲工况时车架承受的静载荷需乘与动载系数,一般为2.0~2.5[3],此处采用2.5。赛车前后悬架均采用...&
(本文共2页)
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毕业设计（论文）开题报告
系部 汽车系 专业、班级
指导教师姓名
职称 教授 从事
是否外聘 □是□否
题目名称 FSAE方程式赛车车架优化设计
课题研究选题和意义Formula SAE 赛事由美国汽车工程师协会（the Society of AutomotiveEngineers 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。
Formula SAE 发展的初衷是想创立一个小型的道路赛车比赛，而现在已经发展成为一个拥有大约20 竞赛因素的大型比赛，参与者包括赛车和车队。Formula SAE 向年轻的工程师们提供了一个参与有意义的综合项目的机会。由参与的学生负责管理整个项目，包括时间节点的安排，做预算以及成本控制、设计、采购设备、材料、部件以及制造和测试。Formula SAE 为在传统教室学习中的学生提供了一个现实的工程经历。Formula SAE 队员在这个过程中将会经受考验，面对挑战，培养创造性思维和实践能力出于此项比赛的宗旨，参赛学生们是被一个假象的制造公司雇佣，让他们制造一辆原型车，用于量产前的各项评估。目标市场就是那些会在周末去参加高速穿障比赛（Autocross）的非专业车手。因此，这些赛车在加速、制动、和操控性方面要有非常好的表现。它们要造价低廉、便于维修并且足够可靠。另外，这些赛车的市场竞争力会因为一些附加因素，比如美观、舒适性和零件的兼容性而得到提升。对于设计团队来说，挑战在于要在一定的时间和一定的资金限制下，设计和制造出最能满足这些目的的原型车。每一项设计将会与其他的设计一起参与比较和评估从而决出最佳整车。
从世界范围来看，当今有三个地区有Formula SAE 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。SAE MiniBaja 的名称沿袭了著名的墨西哥Baja 1000 汽车比赛。第一届SAE Mini Baja 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2项目。Mini Baja 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，SAE Mini Baja 的成功超乎了每个人的预期。
在SAE Mini Baja 的成功获得各界认同的同时，SAE 联合美国三大汽车公司开始推广一项技术水平更高的工程类学生竞赛，这就是Formula SAE。FormulaSAE 相比SAE Mini Baja 有着许多进步和发展，引擎的限制也已经大大放宽，允许参赛车队使用610cc 以下的发动机，这极大地提升了赛车的性能表现。在发达国家，很多高校已经从事Formula SAE 超过20 年时间，拥有大量资金和试验基础的情况下，他们的作品已经基本达到了专业水平，最高时速可达到甚至超过200km/h，0 到100km/h 加速时间一般都在4.5s 以内。从原先在SAE Mini Baja 比赛中的8hp 发动机到现今Formula SAE 中已经超过100hp 的大功率发动机，Formula SAE 在多方面都取得了惊人的成绩，并且该项比赛一直保持了发展的态势。
国内由于起步较晚，在对FSEA赛车的也由2010年第一次成功举办，之前由中国台湾大学以及中国同济大学曾经赴美参加过比赛，由于很多技术上的问题也只是完成了一部分比赛，同济大学也取得了一定的成绩，为中FSAE方程式赛车的发展取得重大突破，在即将举办的2011中国FSAE方程式赛车，已有很多高校完成赛车的制作，这项赛事不但培养出中国汽车方面的人才，也为中国汽车事业的发展有着重要的意义。
(1)通过此次毕业设计能为FSAE赛车提供出车架的设计方案，能填补学校在这方面的空白之处，也能为学校组建FSEA方程式赛车作出微薄的贡献。
（2）通过专业综合训练，综合运用汽车设计课程和其他相关的理论与实际知识，掌握汽车设计的一般规律，学习正确的设计思想，培养分析和解决实际问题能力。
（3）通过汽车设计专业综合训练，使自己掌握运用标准，手册和查阅相关资料的能力，培养专业的设计能力。
（4）让自己学会从工程一线的角度出发，合理选择各总成的结构类型，制定设计方案，正确的分析，计算，校核，并考虑制造工艺，经济，使用，维修等问题，培养汽车设计的能力
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