机械类毕业设计-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）2篇.docx

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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）2013 年院系：车辆与动力工程学院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）学生姓名陈茂昌专业班级车辆094课题类型设计指导教师高建平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年第一届中国FSC由中国汽车工程学

2、会、中国二十所大学汽车院系、国内领先的汽车传媒集团一一易车（BAUTO）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

3、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

4、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，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

5、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2008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

6、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，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

7、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o4 .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

8、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4教研室主任签字:毕业设计（论文）题目大学生方程式赛车设计（整体车架设计、标准安全系统及座椅附件设计）2013年5月30日方程式赛车整体车架设计摘要FSAE赛车是一项以大学生为对象的赛事，旨在为汽车工业培养更多的优秀人才,参赛的赛车全都由各高校研究设计。由于是为比赛而

9、设计的赛车车架，因此设计时必须要考虑赛事技术规范。我的毕业设计就是为FSAE赛车设计车架。赛车的车架设计必须要考虑赛车发动机、驾驶员的布置以及赛车各个总成的布置。又由于赛车车架是赛车的主要受力结构，赛车上的几乎所有的结构以及部件都是有车架直接或者间接支撑，所以车架的结构一定要合理，同时强度刚度必须达到一定的要求。在车架设计之初，要将大赛的有关规定和评分标准完全掌握，对各部件该怎么布置，布置在什么方位有一个清晰的规划。同时为了使以后的车架结构设计更为合理，我参考了天津大学、湖南大学以及部分国外的车架。进入设计阶段后，在对比了车架的结构形式后，选择了桁架式的车架。根据强度要求，选择车架的材料。在确

10、定了悬架的安装位置后，依据技术规范、赛车的整体布置、发动机以及人体模型确定车架大致的整体尺寸，然后建立几套车架的雏形；再优化车架结构使整体各个系统能合理的布置在车架上，直至使车架结构满足各个方面的要求。在几套车架结构基本定型以后，开始对车架进行结构受力分析、优化以及对比，选择结构合理质量最轻的车架。关键词：FSAE,车架，技术规范，发动机，驾驶员6FORMUL SAEA SPACE FRAME DESIGNABSTRACTThe FSAE vehicle race is one takes university student as the sports event of object,for

11、 the purpose of creates more outstanding talents for the automobile industry,participating vehicle race all by various university research and designs. As a result ofcompetition vehicle race frame of design, when design must consider the sports eventtechnology standard. My graduation project designs

12、 the frame for the FSAE vehicle race.The frame design of vehicle race must consider the the arrangement of arrangement as wellas vehicle race each unit of vehicle race engine and pilot. Because vehicle race frame is themain stress structure of vehicle race, almost all structures as well as the parts

13、 in vehiclerace have the frame direct or indirect support, therefore the structure of frame is certainlyreasonable, simultaneously the intensity rigidity must meet certain requirements. At thebeginning of the frame designs, must completely grasps the concerned requirements andpoint scale of big game

14、, how should arrange to various parts, arranges has a clear plan inany position. Simultaneously to make the later vehicle frame design is more reasonable, Ihave referred to some Tianjin University, Hunan University as well as overseas frames.After being in the design stage, after contrasting the str

15、uctural style of frame, has chosenthe truss-type frame. According to the intensity request, chooses the material of frame.After locating the airflow distribution of suspension fork, according to the overallarrangement, engine of as well as the manikin determination frame approximate overallsize technology standard and vehicle race, then establishes the embryonic form of severalsets of frame; Optimizes the vehicle frame to enable the overall each system again toarrange reasonably on the frame, un