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13车辆工程专业毕业设计(论文)
图2-10 桁架结构车架 Fig 2-10 Truss structure frame
（2）、优缺点
优点：加工制造方便，造价低廉，具有较好的容错性，强度较高。 缺点：不利于空间布置和车身造型、需要覆盖车身，因而不利于轻量化。 2、 一体式碳纤维车架 （1）、定义
它通过一个物体的表面来承载，而不是使用内部框架来承载。Mono来源于希腊，指单一的意思。Coque是来源于法语，壳的意思。所以monocoque就算是承载式车身的一种。但现代大多数乘用车的白车身，并不是完整意义上的单体壳，而是箱体、管件和舱壁的组合，并不强调表面的刚度和强度，主要通过凹凸形成的箱体和管件来承载。FSAE界的单体壳也绝大多数是碳纤维增强树脂（Carbon Fibre Reinforced Plastic (CFRP)）——简称碳纤维的单体壳，金属单体壳仅有英国的Oxford Brookes University近几年的赛车，它使用的是铝合金来制造单体壳。另外在超跑和赛车领域，也几乎都是碳纤维单体壳。 如下图所示：
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图2-12 单体壳车架 Fig 2-11 Single shell frame
（2）、优缺点
优点：高强度，轻量化，易于车身造型，安装一步到位，精度容易保证。缺点：制造加工困难，造价高昂，结构强度难控制，基本没有容错性，寿命短，修复困难，不可回收。 3、 结论
通过以上比较国内FSAE赛车多数使用的是钢管式车架，但随着技术不断地成熟，以及资金的充裕必将会有越来越多的车队使用一体式碳纤维车架。由于我们学校正处于研究初期，所以我们选用的钢管式车架，然后通过ANSYS软件进行强度分析。
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第三章 赛车整车的总体设计
3.1、车架的设计
3.1.1、车架的设计流程：
(1)根据总布置要求确定外廓尺寸； (2)根据布置要求确定人机；
(3)根据悬架硬点、转向、制动、发动机悬置等要求确定车架结构； (4)车架结构性分析，优化； (5)定稿。
3.1.2、车架设计要求：
（1）赛车的结构必须包括两个带有斜撑的防滚架、有支撑系统和缓冲结构的前隔板、以及侧边防撞结构；
（2）赛车的基本结构必须为以下材料制作：低碳钢或合金钢（含碳量至少为0.1%）圆管；
（3）除主环和主环斜撑必须使用钢材以外，其他管件均可使用替代尺寸规格和材料。即铝制或钛制的管件以及复合材料在主环和主环斜撑上禁止使用。
3.1.3、名词解释
（1）主环——位于车手旁边或是身后的一个防滚架； （2）前环——位于车手双腿之上，接近方向盘的防滚架；
（3）防滚架支承结构支承——从主前环支承的末端引出到主前环上； （4）车架单元——最短的未切割的、连续的管件；
（5）车架 —— “车架”是被设计用来支撑所有赛车的功能系统的结构总成，该部件可以是单个焊接结构，也可是复杂的焊接结构，或是复合材料
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与焊接结构的组合；
（6）基本结构—— 基本结构包括以下车架部件：
1）主环 2）前环 3）防滚架斜撑 4）侧边防撞结构 5）前隔板 6)前隔板支撑系统 7）所有的能将安全带的负荷传递到1--6 的车架单元；
（7）车架主体结构——已定义的车架基本结构所包围的车架部分为车架主体结构。主环上部和主环斜撑不包括在该定义中；
（8）前隔板——车架主体结构前端的一个平面结构。其功能是保护车手双脚；
（9）前端缓冲结构——位于前隔板前方的可变形的吸能装置；
（10）侧防撞区域——从座舱底板上表面到离地350mm（13.8 英寸），从前环到主环间的车辆侧面区域。
3.1.4、车架设计过程
方程式汽车大赛目前在国外已有20余年的历史，国外车队相关赛车的车架设计经验相对成熟，而且首届中国大学生方程式汽车大赛的规则与国外基本相同，所以项目组在参考国内外车架设计经验的基础上结合本队赛车的总布置和人机工程需要，按照规则的要求，我们选择选择的圆管规格为30mmx25mm最终完成了车架的设计，下面是车架的详细设计过程。
3.1.4.1、前环以及前斜撑设计
前环是位于车手双手之上，接近方向盘的防滚架，一般来说前环不仅是方向盘的支撑载体，同时在紧急状况下，如撞击、侧翻、翻滚，如果车手未能及时逃出赛车，前环对保护车手的双手起着重要作用。因此， 《中国大学生方程式汽车大赛规则》(201 0版)对于车架的前环做了详细而具体的要求，确保赛车的前环能起到所需的功能且有足够的强度、刚度，以保证在极端状况下前环不发生变形、破坏。要求如下： （1）前环必须由封闭的金属管件构成。 （2）禁止前环使用复合材料。
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