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

裝配圖大學生方程式賽車設計（整體車架設計、標準安全系統(tǒng)及座椅附件設計）（有exb圖+三維圖）,裝配,大學生,方程式賽車,設計,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,目的在于增加技術快速反應水平（TRL）的技術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之一-熱防護系統(tǒng)（TPS），特別是陶瓷基復合材料（CMC）為基礎的迎風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”技術活動，以更完整的進行瓦的通用設計的測試活動，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：設計，制作兩種C/SiC面板，有限元模型的設計計算，測試從面板中萃取的技術樣品，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迎風側高熱再入面積，建議使用供TPS的c/sic纖維木瓦的設計。通用瓦的大量使用已經引起了特別的注意。 為降低風險，名為“通用瓦”的準備程序由CNES確立，它根據(jù)設計大量瓦元素的設計，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）瓦和附件的設計，（2）設計的分析確認，（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。這是內部絕緣和密封，不需要高的機械性能，可以由質量小、靈活,和高性能絕緣材料組成。附件系統(tǒng)的面板到機身結構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構。 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，并從這個中總結出來。 （1） 尺寸的面板不小于一個為800×400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構，迎風面能夠經受最嚴重的熱通量和機械載荷。可參考熱通量如圖3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，這種結構應該保持在低于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構 4、面板設計 為了達到上述要求和考慮到制造過程，設計平面如圖5和圖6 已經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，已經考慮到兩個相鄰的面板之間的接口設計。 （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，設計已經取得了進展。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，兩個紡織鏈接技術被用于組裝加強筋皮膚：編織和縫合。 圖5 圖6 圖7 5。附件系統(tǒng)設計 為了將面板附加到車輛結構，一種靈活附件系統(tǒng)已被設計。這系統(tǒng)能夠履行下列職能： （1） 機械性安裝面板到該結構上 （2） 使擴張面板之間的差異結構靈活的對接。 （3） 通過足夠的剛度，防止大的外模線變形。 （4） 參與熱保護的結構 （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） 從面板的結構傳遞載荷。 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構，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（面板或對峙和結構）在裝配前已經被設計好。將所得配置顯示在圖8. 6。面板組件制造 兩個面板在上述設計的基礎上制造。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。 采購的附件系統(tǒng)，基于設計這里提出上述。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上填充到二氧化硅/氧化鋁Nextel的封套內，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構，為了能夠正確的與測試設施接口，和其余的代表真正的冷散熱片結構的熱測試，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計方面的設計裕度的增加。 后人為間擰緊系統(tǒng)與內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計（整體車架、標準安全系統(tǒng)及座椅設計） 學生姓名 陳茂昌 專業(yè)班級 車輛094 課題類型 設計 指導教師 高建平 職 稱 副教授 課題來源 生產 1設計（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專業(yè)在校學生組隊參加的汽車設計與制造比賽。各參賽車隊按照賽事規(guī)則和賽車制造標準，在一年的時間內自行設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、國內領先的汽車傳媒集團——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業(yè)的現(xiàn)實基礎，吸收借鑒其他國家FSC賽事的成功經驗，打造一個新型的培養(yǎng)中國未來汽車產業(yè)領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)產業(yè)強國目標的基礎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“產業(yè)強國”的戰(zhàn)略方向邁進奠定人才基礎。積極探索有效利用社會資源培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的素質教育新體系。 設計方程式賽車整體車架和安全系統(tǒng)及座椅附件設計，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構，整體車架作為賽車的承載基礎是賽車的主要承載構件，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量，以降低整車的質量。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計，對于以后 走向工作崗位，尤其是設計等技術類工作崗位 ，有著非常積極的作用。 2.國內外同類設計（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）經沖壓、焊接而成，對設計和生產工藝的要求都很高，這對于資金和加工設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，因此車架設計水平也比較先進。在發(fā)達國家，很多高校已經從事方程式賽車設計超過20年時間，在擁有大量資金和試驗基礎的情況下，他們設計的車架已經基本達到了專業(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量有十分的輕。又如美國麻省理工大學2012年設計的賽車車架已經采用復合材料碳纖維一體式車架，這種車架最大的優(yōu)點就是質量非常輕。這些都是國內高校賽車設計難以達到的。 國內一些名牌高校也相繼設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。其車架的設計采用的是空間桁架結構，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。其車架的設計基本延續(xù)了第一代賽車車架的設計，沒有太大的改變。上海大學賽車隊的車架設計也采用的空間桁架式結構，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。 這次設計的方程式賽車車架在參考我校前兩代賽車的基礎上，采用的也是空間桁架式車架結構。在車架的選材上為了最大限度的節(jié)約成本，本設計選用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實耐用。另外，本次設計的車架在形式和結構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，導致整車質量十分笨重，第二代車架的結構尺寸有太小，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計，對存在的不足進行最優(yōu)化修改，這是本次設計的主要任務和宗旨。 　　 　　 3.設計（或研究）的內容 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計具體參數(shù)要求，設計確定賽車整體車架、標準安全系統(tǒng)及座椅附件設計的具體結構形式，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. 設計（或研究）方法 （1）調研，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，校核設計零件，使設計滿足使用要求； （6）計算機主要零部件圖紙設計。 5. 實施計劃 第 5 周： 查閱文獻、收集資料，初定設計方案； 第 6- 9 周： 設計方案分析與計算、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