賽車底盤設(shè)計(jì)與靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析

汽車底盤是汽車的重要部分之一，因?yàn)榈妆P也是一種骨架框架，可以支撐不同的機(jī)械部件，如懸掛系統(tǒng)等。汽車底盤的另一個(gè)主要功能是處理在底盤上應(yīng)用的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)負(fù)荷，減少底盤故障。糟糕的底盤設(shè)計(jì)和強(qiáng)度可能會導(dǎo)致其他機(jī)械部件失效。

賽車底盤是發(fā)動(dòng)機(jī)和其他機(jī)械部件的支撐。賽車底盤必須足夠堅(jiān)固，因?yàn)樗仨毘惺苷駝?dòng)、扭曲、屈曲、沖擊和許多其他壓力。除了強(qiáng)度問題外，底盤設(shè)計(jì)必須足夠好，以允許適當(dāng)?shù)膹澢团まD(zhuǎn)剛度，以改善處理系統(tǒng)。新設(shè)計(jì)在開發(fā)前必須經(jīng)過幾次測試。這對于保證新底盤的最佳性能是很重要的。在現(xiàn)有的賽車汽車底盤上，由于設(shè)計(jì)過于密集和許多不重要的結(jié)構(gòu)也導(dǎo)致了重量的增加，底盤過于沉重。

本文設(shè)計(jì)的底盤使用的是ASTM A36鋼材料。在文中有三種不同的設(shè)計(jì)，如圖1。對著三個(gè)測試進(jìn)行分析測試，包括五個(gè)測試，主要是滾動(dòng)箍環(huán)測試，前輪箍環(huán)測試，靜態(tài)剪切，側(cè)面碰撞，靜態(tài)扭轉(zhuǎn)負(fù)載，最后根據(jù)馮米斯應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)位移選擇其中一個(gè)作為最佳設(shè)計(jì)。結(jié)果表明，在靜態(tài)剪切過程中，設(shè)計(jì)1馮米斯應(yīng)力的最大值為 0.336GPa，設(shè)計(jì)2為0.583GPa，設(shè)計(jì) 3為 0.769GPa，就馮米斯應(yīng)力來說，設(shè)計(jì)1可以被認(rèn)為是最好的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)1扭轉(zhuǎn)位移的最大值的為7.930 mm，設(shè)計(jì)2為10.60 mm，設(shè)計(jì)3為14.70 mm，設(shè)計(jì)1由于它的最大扭轉(zhuǎn)位移最小，被認(rèn)為是最好的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)1的底盤設(shè)計(jì)，重量為27.66千克，比現(xiàn)有底盤（32.77千克）減少了。在靜態(tài)扭轉(zhuǎn)載荷試驗(yàn)中，新改進(jìn)底盤的扭轉(zhuǎn)剛度較好，提高了18.66%。在前滾環(huán)試驗(yàn)中，前滾環(huán)的剛度增加了37.74%。馮米塞斯的應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)位移令人滿意，新的改良底盤有望在比賽中表現(xiàn)良好。