基于ANSYS的方程式赛车车架的优化设计.doc

摘要:车架的设计是大学生方程式赛车的一个关键环节，车架的好坏决定了整车的安全和性能，大学生方程式赛车车架分为桁架式车架、替代车架和单体壳。其中单体壳车架最为轻便，质量约为桁架式车架的1/3，但价格较高；桁架式车架为主流车架，它有刚度高，设计方式、形状多样，价格偏低等优点，适合大多数车队，但质量较重；替代车架是桁架式车架另一种形式，替代车架将大赛规则规定的材料钢管替换成其他材料或替换成其他厚度，在满足比赛的安全要求前提下更换钢管，以达到减轻质量或提高刚度的目的。

车架分析可运用多种软件，其中常见的为ANSYS，虽然其设计方面较为繁琐，但ANSYS分析刚度、形变量方面比其他软件更方便、真实，ANSYS也是大赛规则允许使用的分析软件，方程式赛车车架的分析主要分析其变形量、受应力情况和安全系数等参数，从而方便计算扭转刚度最后得出车架是否满足安全需要。分析刚度是车架设计完成后的重中之重，没有好的刚度就无法承载车上的装配件以及各个零件，无法保护车手的安全。一个好的车架是一台优秀赛车的基础，通过有限元软件模拟车架在各种工况下的受力，并进行研究和分析，对于提高整车的各种性能具有重要意义。本文旨在提高车架整体扭转刚度以及减少整车过弯、加速等的变形量增强强度并减少车架质量，以在保护车手的前提下尽可能减少车架质量来提高整车性能。通过CATIA软件以及方程式大赛规则绘制出一个车架，通过ANSYS分析检测其刚度以及变形量，在不影响车手安全性的情况下减少或替换钢管来达到减轻质量的目的。通过对车架的改进可以极大的提高方程式赛车的速度以及安全性，使方程式赛车行驶时既具备安全性、舒适性，提升赛车速度，从而取得更好的成绩。

关键词：方程式赛车；车架；ANSYS分析；刚度；优化

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 课题研究的背景-1

1.2 方程式赛车的有限元分析现状及发展-1

1.3 课题主要研究内容-2

2 CATIA与ANSYS的应用及发展-4

2.1 CATIA在方程式赛车中的应用现状-4

2.2 方程式赛车车架的ANSYS分析基本原理-5

3 方程式赛车的车架设计-6

3.1 前舱设计-6

3.2 座舱及电池箱设计-9

3.3 尾部动力结构设计-12

4 方程式赛车的车架分析-14

4.1 分析前处理-14

4.2 车架分析-15

5 结束语-21

参 考 文 献-22

致    谢-24