裝配圖大學生方程式賽車設(shè)計（整體車架設(shè)計、標準安全系統(tǒng)及座椅附件設(shè)計）（有exb圖+三維圖）

裝配圖大學生方程式賽車設(shè)計（整體車架設(shè)計、標準安全系統(tǒng)及座椅附件設(shè)計）（有exb圖+三維圖）,裝配,大學生,方程式賽車,設(shè)計,整體,總體,車架,標準,全系統(tǒng),座椅,附件,exb,三維 CMC熱保護系統(tǒng)，未來可重復使用的運載火箭摘要：驗性再入實驗模型在發(fā)展正在歐洲發(fā)展,目的在于增加技術(shù)快速反應水平（TRL）的技術(shù)適用于未來可重復使用的運載器。這其中有Pre-X程序，目前由法國國家空間研究中心，法國航天局發(fā)起，即將進入開發(fā)B階段，包括IXV，未來的發(fā)射準備程序由歐空局負責的。這類車輛所需的主要技術(shù)之一-熱防護系統(tǒng)（TPS），特別是陶瓷基復合材料（CMC）為基礎(chǔ)的迎風TPS。為了達到這一目標，在法國空間研究中心的承包下，2003年初，SPS發(fā)起活動名為“通用卵石”技術(shù)活動，以更完整的進行瓦的通用設(shè)計的測試活動，為實驗性再入實驗模型在歐洲的決定做好準備。這項活動的時間安排包括：設(shè)計，制作兩種C/SiC面板，有限元模型的設(shè)計計算，測試從面板中萃取的技術(shù)樣品，面板的機械壓力，和附件系統(tǒng)的完整研究。額外的測試正在絕緣密封附件設(shè)備的環(huán)境下進行，冷加工的代表部分，為了進一步的評估其在相關(guān)環(huán)境下的表現(xiàn)。這份論文將介紹這項活動自2006年這些模態(tài)特性，動態(tài)，聲學以及熱和熱機械測試上的預測和預備。1面板的作用在2001-2002年pre-x實驗的準備過程中，法國斯奈克瑪固體火箭推進器，負責pre-x迎風側(cè)高熱再入面積，建議使用供TPS的c/sic纖維木瓦的設(shè)計。通用瓦的大量使用已經(jīng)引起了特別的注意。為降低風險，名為“通用瓦”的準備程序由CNES確立，它根據(jù)設(shè)計大量瓦元素的設(shè)計，制造和測試確定。這些撐血的主要目的是證明這項改進技術(shù)對所有c/sic瓦元素的適用性，以及在適應性再入運載器在迎風側(cè)上使用的遠見。為了支持這項證明，進行了以下一些實驗項目：（1）瓦和附件的設(shè)計，（2）設(shè)計的分析確認，（3）完整大的瓦的制造，（4）c/sic面板特性的技術(shù)實驗，（5）c/sic面板的振動和壓力測試，（6）熱量測試，（7）熱機械測試。 圖1 圖2 2 瓦的概念說明這一概念也被稱為“掛牌”分為兩個集合的元素:（1）具有機械功能(機械外殼、緊固件及支架)（2）具有散熱功能(內(nèi)部絕緣層、密封和絕緣墊圈)。如圖1所示：這是機械外殼所需的非常具有機械效率的材料，能夠使用在溫度非常高的環(huán)境下。但它的熱導率特性并不是最重要的。這是內(nèi)部絕緣和密封，不需要高的機械性能，可以由質(zhì)量小、靈活,和高性能絕緣材料組成。附件系統(tǒng)的面板到機身結(jié)構(gòu)必須能夠抵抗相對較高的溫度, 使熱膨脹的面板, 和傳遞出平面機械載荷之間的面板和冷卻結(jié)構(gòu)。3、主瓦的要求面板是制造相同的一般要求，相同的C/SiC材料和同一進程的可預見的pre x迎風面瓦同樣需要。因此，這種需求是從Pre-X TPS系統(tǒng)中派生出來，并從這個中總結(jié)出來。（1） 尺寸的面板不小于一個為800400平方毫米的等效氣動表面（2） 能夠有能力證明制造一個最小角為15度的非矩形傳感模式作為是必要的，在空氣動力流之間的線條和邊緣的帶狀瓦。在圖2中給出了近似幾何（3） 區(qū)域目標質(zhì)量為15Kg平方米，面板本身重量應該小于2.3公斤。（4） 當固定在一個代表一個剛性結(jié)構(gòu)，迎風面能夠經(jīng)受最嚴重的熱通量和機械載荷?？蓞⒖紵嵬咳鐖D3所示（5） 進化的通量在通用的瓦面派生的比例參考通量。這種進化如圖4所示。在這個通量之下，這種結(jié)構(gòu)應該保持在低于150度的環(huán)境下。 圖3 圖4機械加載指定面板:（1）覆狀瓦的元素在返回大氣層是的內(nèi)外壓力差為100 mbar到-100 mbar.（2）面板平面10 g的加速度和5 g正常飛機的面板是一樣的。（3）15 g的動態(tài)載荷做靜態(tài)加速度在面板平面猶如正常飛機表面10g的加速度。聲頻譜源自阿麗亞娜5（4）飛行負載,如采用熱力負荷和變形的冷結(jié)構(gòu)4、面板設(shè)計為了達到上述要求和考慮到制造過程，設(shè)計平面如圖5和圖6已經(jīng)確定的加強筋需要考慮三個簡單的機械的公式。然而，本需要建立九個附著點通過采用有限元熱機械分析可以獲得。此外，已經(jīng)考慮到兩個相鄰的面板之間的接口設(shè)計。（1）步驟和間隙的減少，特別是由于相對熱機械位移（2）允許集成從外部訪問的能力和拆卸這導致了一個兩瓦的概念設(shè)計，可以參考圖7最后，為了增加盡可能多的制造工藝驗證，設(shè)計已經(jīng)取得了進展。這就是為什么制造的面板的皮膚由兩個單獨的紡織部分縫合在一起。為這個特定的面板的大小，這是沒有必要的，但較大的部件是需要這些的，這或許很有趣。此外，兩個紡織鏈接技術(shù)被用于組裝加強筋皮膚：編織和縫合。 圖5 圖6圖75。附件系統(tǒng)設(shè)計為了將面板附加到車輛結(jié)構(gòu)，一種靈活附件系統(tǒng)已被設(shè)計。這系統(tǒng)能夠履行下列職能：（1） 機械性安裝面板到該結(jié)構(gòu)上（2） 使擴張面板之間的差異結(jié)構(gòu)靈活的對接。（3） 通過足夠的剛度，防止大的外模線變形。（4） 參與熱保護的結(jié)構(gòu)（5） 在不看見的情況系，通過一個小孔安裝和拆卸而又不丟失零件。（6） 從面板的結(jié)構(gòu)傳遞載荷。為了滿足這些需求，用對峙的解決方案提供了兩個軸的靈活性特點的問題。然后，這對峙機械地固定到結(jié)構(gòu)，同時盡量減少傳熱。這意味著需要熱墊圈部件。由于溫度。零件擴大不同時，彈性墊圈允許保持正確的擰緊。為了符合與輔助功能的需求，即使沒有能見度，所有的墊圈是一個系統(tǒng)，固定到其中一個零（面板或?qū)χ藕徒Y(jié)構(gòu)）在裝配前已經(jīng)被設(shè)計好。將所得配置顯示在圖8.6。面板組件制造兩個面板在上述設(shè)計的基礎(chǔ)上制造。一個被切斷，在特定的地方進行測試，驗證這些特殊性，和進一步完善設(shè)計的瓦。第二個保持完整并是目前用于測試。該制造過程說明如下。開始生產(chǎn)制造的碳纖維碳前體增強執(zhí)行。這執(zhí)行根據(jù)上一層的多層機織物?？山M裝，編織，導致在一個自加筋板。這些面板的成型上的碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料模塑的承受至少為所需要的溫度進行硬化過程。這允許減少熱模具和零件之間的膨脹系數(shù)不匹配，可以出現(xiàn)金屬模具。這也使增加其低重量的使用的容易性。然后，由液體的路由將預成型體硬化。講CVI致密化添加到碳化硅基中，在一個簡單的石墨框架持有的部分。粉碎后，內(nèi)緣翻邊加工和鉆孔的孔，在SiC CVI致密化過程中被再次執(zhí)行。如果有必要，也可以將添加的氧化保護涂層（圖9）紅外無損檢測技術(shù)應用于檢測任何潛在的缺陷。如圖10所示除了在局部缺乏的預成型體的密實，沒有遇到缺陷。雖然略顯不足，整體密度的部分是正確的預期。圖8 圖9壓實效率的改進模具和較高的整體密度將實施在未來的生產(chǎn)。采購的附件系統(tǒng)，基于設(shè)計這里提出上述。絕緣為市售現(xiàn)成的殼二氧化硅/氧化鋁。該在面板周圍的密封件的基礎(chǔ)上填充到二氧化硅/氧化鋁Nextel的封套內(nèi)，并且被專門制造的瓦的幾何形狀。最后，采購各種試驗所需的金屬支撐結(jié)構(gòu)，為了能夠正確的與測試設(shè)施接口，和其余的代表真正的冷散熱片結(jié)構(gòu)的熱測試，和一個比較剛性的動態(tài)測試。7。面板的機械試驗在面板與其他組件上，一個機械壓力測試已經(jīng)進行了。此測試的目的是驗證下單獨面板的行為代表性加載。靈活的附件是不是包括但被認為是一個無限剛性的條件。為了考慮到測試的具體的有限元預測已執(zhí)行的測試和系數(shù)為1.3的負載應用程序上被認為是必要的，以具有代表性的航班，飛行機械負載。可以預見校準到50 mbar時，測試應用cability的面板材料，從而作出一個初步的沉降。然后，加載要緩慢，增量上升到130毫巴的壓力差在飛行中的100毫巴代表性。它會導致的結(jié)論是觀察到的氣流通過的材料孔隙率在校準過程中，在測試過程中可能達到130毫巴。泄漏的一個重要部分是從局部缺乏壓實前討論。為未來的面板，因此可以減少這種泄漏。然而，正常的材料的總表面也參與泄漏，由于固有的磁導率的材料。此磁導率有助于減少在飛行中的重入壓力差，因此，它的值的測量可以幫助評價與當前的設(shè)計方面的設(shè)計裕度的增加。后人為間擰緊系統(tǒng)與內(nèi)部增量加載應用程序進行到130毫巴，100毫巴代表性在飛行中的柔性膜（圖11）經(jīng)過測試無故障的面板進行了觀察。本地損害被觀察到約90毫巴，這是與前階段進行的測試一致。然而，分析是保守的，相比試過程中的全局行為。測得的位移低于預測的和測得的應變也較低，如圖12和13所示 圖10 圖11 圖12 圖13例如，預期這將發(fā)生在約35毫巴的局部損傷，觀察到在90毫巴，和損壞，這是預計在大約107毫巴，并沒有出現(xiàn)。此外，測試結(jié)果顯示分析高估在皮膚和角度的變形，甚至非線性行為的材料范圍。檢測后的數(shù)據(jù)進行分析，預期在飛行中的皮膚的最大撓度是不超過3.7毫米的與當前的幾何形狀，對應于約2的波度。導致面板皮膚的安全邊際大于0.86?？蚣芙菂^(qū)域，安全邊際是一個保守的做法，將是積極的。只有附件區(qū)角的小框架局部顯示了一個非常消極的安全邊際：確定后，設(shè)計活動，將需要額外的附著點，如果指定的壓力水平被確認。被執(zhí)行的行為的成品評價過程中的熱機械測試后分析。8。動態(tài)測試IABG測試中心在德國已經(jīng)進行動態(tài)測試。這些測試都是基于通用瓦的動態(tài)加載，測試活動有以下目標：（1）提供信息并沒有在絕緣上的模態(tài)特性的面板組件，驗證裝配到一個給定的動態(tài)頻譜，組成不同的動態(tài)頻率。加載方向，一方面在z方向上，并在x方向的另一方面（2）驗證裝配到一個給定的聲譜。河南科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告（學生填表）院系： 車輛與動力工程學院 2013 年 4 月 10 日課題名稱大學生方程式賽車設(shè)計（整體車架、標準安全系統(tǒng)及座椅設(shè)計）學生姓名陳茂昌專業(yè)班級車輛094課題類型設(shè)計指導教師高建平職 稱副教授課題來源生產(chǎn)1設(shè)計（或研究）的依據(jù)與意義 中國大學生方程式汽車大賽（簡稱“中國FSC”）是一項由高等院校汽車工程或汽車相關(guān)專業(yè)在校學生組隊參加的汽車設(shè)計與制造比賽。各參賽車隊按照賽事規(guī)則和賽車制造標準，在一年的時間內(nèi)自行設(shè)計和制造出一輛在加速、制動、操控性等方面具有優(yōu)異表現(xiàn)的小型單人座休閑賽車，能夠成功完成全部或部分賽事環(huán)節(jié)的比賽。 2010年第一屆中國FSC由中國汽車工程學會、中國二十所大學汽車院系、國內(nèi)領(lǐng)先的汽車傳媒集團易車（BITAUTO）聯(lián)合發(fā)起舉辦。中國FSC秉持“中國創(chuàng)造擎動未來”的遠大理想，立足于中國汽車工程教育和汽車產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)實基礎(chǔ)，吸收借鑒其他國家FSC賽事的成功經(jīng)驗，打造一個新型的培養(yǎng)中國未來汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導者和工程師的交流盛會，并成為與國際青年汽車工程師交流的平臺。目前，中國汽車工業(yè)已處于大國地位，但還不是強國。從制造業(yè)大國邁向產(chǎn)業(yè)強國已成為中國汽車人的首要目標，而人才的培養(yǎng)是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)強國目標的基礎(chǔ)保障之一完善汽車人才培育機制，為中國汽車工業(yè)從“制造大國”向“產(chǎn)業(yè)強國”的戰(zhàn)略方向邁進奠定人才基礎(chǔ)。積極探索有效利用社會資源培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的素質(zhì)教育新體系。設(shè)計方程式賽車整體車架和安全系統(tǒng)及座椅附件設(shè)計，其主要依據(jù)中國大學生方程式大賽規(guī)則。眾所周知，車架就是一輛賽車的框架結(jié)構(gòu)，整體車架作為賽車的承載基礎(chǔ)是賽車的主要承載構(gòu)件，其功用是支撐發(fā)動機、離合器、變速、底盤和車身各主要總成的安裝機體，同時承受這些總成的重力以及其傳給車架的各種力和力矩。另外車架還應該具有足夠的剛度和強度，用以保證車架其具有可靠的壽命和最小的變形量。在滿足剛度和強度的前提下，車架還應有較小的尺寸和質(zhì)量，以降低整車的質(zhì)量。汽車車架是汽車重要組成部分它不僅承受著來自路面的各種復雜載荷，同時也是其他總成部件的安裝集體，因此，了解并掌握車架的設(shè)計，對于以后 走向工作崗位，尤其是設(shè)計等技術(shù)類工作崗位 ，有著非常積極的作用。2.國內(nèi)外同類設(shè)計（或同類研究）的概況綜述車架主要有承載式和非承載式。承載式車架由鋼（較先進的是鋁）經(jīng)沖壓、焊接而成，對設(shè)計和生產(chǎn)工藝的要求都很高，這對于資金和加工設(shè)備有限的大學生方程式賽車來說是不夠現(xiàn)實的，所以我們采用的非承載式車架。國外方程式賽車起步較早，因此車架設(shè)計水平也比較先進。在發(fā)達國家，很多高校已經(jīng)從事方程式賽車設(shè)計超過20年時間，在擁有大量資金和試驗基礎(chǔ)的情況下，他們設(shè)計的車架已經(jīng)基本達到了專業(yè)水平。例如德國慕尼黑工業(yè)大學2011年設(shè)計的賽車車架在滿足比賽規(guī)則的情況下其強度和剛度非常大但是質(zhì)量有十分的輕。又如美國麻省理工大學2012年設(shè)計的賽車車架已經(jīng)采用復合材料碳纖維一體式車架，這種車架最大的優(yōu)點就是質(zhì)量非常輕。這些都是國內(nèi)高校賽車設(shè)計難以達到的。國內(nèi)一些名牌高校也相繼設(shè)計和制造了方程式賽車去國外參加比賽。湖南大學致力于Formula SAE 方程式賽車的開發(fā)研制。其車架的設(shè)計采用的是空間桁架結(jié)構(gòu)，材料為20Mn合金鋼。不但保證了車架的強度和剛度，還對車架進行了有限元分析和優(yōu)化設(shè)計，使其更加符合要求。湖南大學Formula SAE車隊在2007年和2008年又相繼研制出了兩輛方程式賽車。其車架的設(shè)計基本延續(xù)了第一代賽車車架的設(shè)計，沒有太大的改變。上海大學賽車隊的車架設(shè)計也采用的空間桁架式結(jié)構(gòu)，但是材料是20號鋼材，在滿足強度和剛度條件下節(jié)約了大量的成本。并且對車架的全方位進行了系統(tǒng)的有限元分析，提高了賽車的安全性。這次設(shè)計的方程式賽車車架在參考我校前兩代賽車的基礎(chǔ)上，采用的也是空間桁架式車架結(jié)構(gòu)。在車架的選材上為了最大限度的節(jié)約成本，本設(shè)計選用20號鋼材。其優(yōu)點不僅僅是材料價格便宜，最主要是低碳鋼容易加工和焊接，焊接出來的車架也比較結(jié)實耐用。另外，本次設(shè)計的車架在形式和結(jié)構(gòu)上與我校前兩代賽車又有所不同。第一代賽車的車架做出來尺寸較大，導致整車質(zhì)量十分笨重，第二代車架的結(jié)構(gòu)尺寸有太小，使駕駛員操作十分別扭，操作空間有限，受到很大的限制。成型的車架是個帶有坐艙、發(fā)動機艙和底板的骨架，我們所能看到的光滑的汽車車身則是嵌在骨架上的覆蓋件。將以上兩代的車型進行綜合的設(shè)計，對存在的不足進行最優(yōu)化修改，這是本次設(shè)計的主要任務和宗旨。3.設(shè)計（或研究）的內(nèi)容 根據(jù)大學生方程式賽車的比賽規(guī)則及大學生方程式賽車設(shè)計具體參數(shù)要求，設(shè)計確定賽車整體車架、標準安全系統(tǒng)及座椅附件設(shè)計的具體結(jié)構(gòu)形式，計算確定整體車架的具體尺寸對車架強度等進行校核計算，繪制整體車架標準安全系及座椅附件的布置圖及零件圖。4. 設(shè)計（或研究）方法（1）調(diào)研，搜集、分析資料，確立并論證方案；（2）參照大賽規(guī)則、機械設(shè)計手冊及往屆比賽車型參數(shù)，初選賽車車架基本參數(shù)；（3）實物參觀，測量；（4）進行車架的方案分析論證，采用邊畫圖邊修改的方式；（5）計算，校核設(shè)計零件，使設(shè)計滿足使用要求；（6）計算機主要零部件圖紙設(shè)計。5. 實施計劃第 5 周： 查閱文獻、收集資料，初定設(shè)計方案；第 6- 9 周： 設(shè)計方案分析與計算、繪制草圖；第 10 12 周： 繪制裝配圖；第 13 1 5周： 繪制零件圖；第 16 周： 撰寫設(shè)計說明書；第 1 7周： 互審評閱、答辯。指導教師意見 指導教師簽字： 年 月 日研究所（教研室）意見教研室主任簽字： 年 月 日