节能赛车的车架轻量化与车身动力学研究

【摘要】：节能作为当今时代的主题之一，已经深深地进入我们的生活。而汽车作为人们日常生活的代步工具，对其进行节能分析，早已是汽车业界的研究热点。正是在这样的时代背景中，中国节能竞技大赛应运而生，已连续多年成为高校学子们理论联系实践的实战平台。 本论文即是以参加中国节能竞技大赛的赛车设计为研究基点，以节油竞技为出发点，分析车辆的几个主要总成系统对赛车油耗特性的影响规律，并以车架轻量化和车身空气阻力最小化作为论文的两大抓手，为节能赛车的设计做了一些从理论到实战的基础研究工作。 在本文的研究中，首先讨论了节能赛车的总体设计思路及其理论油耗的影响因素，继而对车架系统进行了基于轻量化目标的研究分析，主要工作是借助于Mechanical及Workbench软件，针对车架系统完成了基于有限元强度的仿真分析和优化设计。 本文所做的第二部分工作是对节能赛车的车身空气动力学分析。即利用有限体积法和Gambit软件进行车身的建模，然后利用Fluent流体分析系统对车身进行基于空气动力学的仿真分析，从而完成一个以空气阻力最小化为目标的流线型车身设计。 理论上的仿真分析和实战竞技都证明，车架轻量化和车身流线化是竞技赛车节能的两大重要支点。 【关键词】：节能赛车 车架 轻量化 车身 动力学仿真
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.696;U462
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 引言10-11
• 1.2 选题的背景11
• 1.3 国内外研究现状11-13
• 1.4 论文的主要内容13-14
• 第二章 节能赛车整车方案设计14-22
• 2.1 传动系统设计14-16
• 2.1.1 传动方案的选取14-16
• 2.1.2 传动比的选取16
• 2.2 行驶系统设计16-19
• 2.2.1 车轮的配置方案选择16-18
• 2.2.2 车轮型号的选取18-19
• 2.3 转向与制动系统设计19-21
• 2.3.1 转向系的选取19-20
• 2.3.2 制动系的选取20-21
• 2.4 车身设计21
• 2.5 本章小结21-22
• 第三章 节能车油耗分析研究22-26
• 3.1 传动效率为常数时的节能车油耗分析22-23
• 3.2 影响燃油经济性的因素23-25
• 3.3 本章小结25-26
• 第四章 节能车车架有限元分析及其优化设计26-40
• 4.1 有限元设计方法简介26
• 4.2 Mechanical 及 Workbench 软件简介26-27
• 4.2.1 Mechanical 软件简介26
• 4.2.2 Workbench 软件简介26-27
• 4.3 车架的强度计算简述27
• 4.4 节能赛车的车架设计27-28
• 4.5 基于 pro/e 的车架建模28-29
• 4.6 基于 mechanical 软件的有限元分析29-31
• 4.6.1 添加约束和载荷29-30
• 4.6.2 划分网格30-31
• 4.7 有限元对比分析31-34
• 4.7.1 不加筋板的应力图及位移图31-32
• 4.7.2 加铁筋板的应力图和位移图32-33
• 4.7.3 加铝筋板的应力图和位移图33-34
• 4.7.4 分析结果整理34
• 4.8 基于 workbench 的车架优化分析34-38
• 4.8.1 基于 workbench 的车架建模34-35
• 4.8.2 workbench 静力学分析35
• 4.8.3 workbench 灵敏度分析35-37
• 4.8.4 workbench 优化设计37-38
• 4.9 车架的制作38
• 4.10 本章小结38-40
• 第五章 节能车车身设计仿真40-54
• 5.1 汽车空气动力学简介40
• 5.2 有限体积法简介40-41
• 5.3 基于 pro/e 软件中 ISDX 模块的车身逆向开发41-42
• 5.3.1 跟踪草绘来绘制基本车身轮廓曲线41
• 5.3.2 曲面修剪完善并得到 1/2 对称车身实体模型41-42
• 5.4 利于 Gambit 进行 CFD 的前处理42-46
• 5.4.1 Gambit 软件介绍42-43
• 5.4.2 Gambit 进行网格划分43-46
• 5.5 基于 fluent 的节能车空气动力学分析46-50
• 5.5.1 fluent 简介46
• 5.5.2 基于 fluent 空气动力学模拟求解46-50
• 5.6 车身的制作50-53
• 5.7 本章小结53-54
• 第六章 结论与展望54-56
• 6.1 结论54
• 6.2 进一步的工作54-56
• 参考文献56-60
• 致谢60-62
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录62-63

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