摘要：本论文以FSAE大学生方程式赛车的车架为研究对象，对比介绍了国外FSAE比赛和国内FSAE比赛的发展现状及FSAE赛车可靠性的研究现状。阐述了赛车车架的优劣对于赛车整体可靠性的重要程度。

介绍赛车的组成结构及FSAE赛事的一些基本情况。大学生参加FSAE赛车，不仅可以利用在课堂想所学到的理论知识，更能够拓展专业知识的领域，加强实践操作的能力，巩固自己的所学。本论文主要研究的是赛车车架的结构刚度、强度和模态分析等方面。赛车车架的结构性能直接影响着赛车在比赛中的整体发挥，并且合理的赛车车架结构也能给驾驶员带来更好的舒适性和安全性。

本论文运用有限元软件ANSYS对赛车车架进行建模，并且对赛车车架进行强度和刚度分析以及赛车车架的模态分析。拟在通过有限元分析与验证设计出合理而安全的赛车车架。

关键词：赛车车架；有限元分析；刚度；强度

ABSTRACT：This paper introduces the current situation of FSAE competition and the research status of FSAE racing reliability in comparison with the frame of college students' FSAE racing. Describe the importance of the racing frame for the overall reliability of the car.

Introduce the composition of the car structure and some of the basic situation of the FSAE tournament. College students to participate in the FSAE racing, not only can use the classroom to learn the theoretical knowledge, but also to expand the field of expertise to strengthen the practical operation of the ability to consolidate their own learning. The function of the FSAE racing frame researched in this paper is to support the various parts of the car and bear the various loads from inside and outside the car. The strength and rigidity directly affect the carrying capacity of the frame itself and the parts on the frame Relative to the installation location, which affects the handling of the stability of the car, racing frame design more rational impact on the driver's own safety.

In this paper, the finite element software ANSYS is used to model the racing frame, and the strength and stiffness analysis of the racing frame and the modal analysis of the racing frame are carried out. It is intended to design a reasonable and safe racing frame through finite element analysis and verification.

Key words: Racing frame; Finite element analysis; Stiffness; Strength

目录

第一章绪论 1

1.1课题背景 1

1.2赛车的研究现状 1

1.2.1国外研究现状 1

1.2.2国内研究现状 2

1.3课题研究的意义与目的 2

1.4课题研究的内容 2

第二章有限元简介及赛车车架模型建立 4

2.1有限元的基本原理和分析步骤 4

2.1.1有限元的发展历程 4

2.1.2有限元的基本原理 4

2.1.3有限元的分析步骤和实现过程 4

2.2有限元软件ANSYS的介绍 5

2.3赛车车架模型的建立 5

2.3.1赛车车架结构设计基本要求 5

2.3.2赛车车架类型、材料和焊接方式 6

2.3.3赛车车架三维模型的建立 7

第三章赛车车架的静力学分析 9

3.1车架强度分析 9

3.1.1车架弯曲工况分析 9

3.1.2车架制动工况分析 10

3.1.3车架转弯工况分析 11

3.2车架刚度分析 13

3.2.1车架扭转刚度校核 13

3.3本章小结 14

第四章车架模态分析 15

4.1模态分析基本概念 15

4.2模态分析基本理论 15

4.3车架模态分析 17

4.4本章小结 20

结束语 21

致谢 22

参考文献 23

第一章绪论

1.1课题背景

FSAE中文名为大学生方程式汽车大赛，是一项面向大学生的综合性工程教育赛事，由国际汽车工程师学会(SAEInternational)于1978年开办，是希望于大学与大学生也可以加入到赛车的研发与设计中。自1978年开办以来，距今已将近40年之久，现赛事遍及全世界等15个国家。