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基于钢管式结构的巴哈赛车车架设计作者：付豪邓小禾徐颖航雷鸿谦来源：《设计》2020年第11期摘要：设计一款有足够的刚度和强度，同时满足结构简洁，性能可靠要求的巴哈赛车车架。
文章以武汉理工大学巴哈赛车队U26赛车车架为例，运用三维建模软件CATIA进行车架建模，通过ANSYS软件对车架进行校核。
得到性能优良的一款巴哈赛车车架。
该设计方法可以为其他相关赛车车架的设计提供参考。
关键词：巴哈赛车钢管式车架三维建模仿真分析轻量化中国分类号：TH692.9文献标识码：J文章编号：1003-0069（2020）06-0026-03Abstract： In order to design a sufficient stiffness and strength， while meeting therequirements of simple structure， reliable performance of baja racing frameTakingthe U26 racing frame of baja racing team of Wuhan University of Technology as anexample， the three-dimensional modeling software CATIA was used to model theframe， and then the ANSYS software was used to check and optimize the designTo get the requirements of a baja racing frame.lt provides reference for the design ofother relevant racing framesKeywords： Baja racing Steeltube frame 3d modeling The optimization designsimulated analysis 引言中国汽车工程学会巴哈大赛是由中国汽车工程学会举办，由高等院校职业院校汽车或相关专业在校学生组队后参加的越野汽车设计制造和检测的比赛。
钢管全地形车制作方法钢管全地形车是一种以钢管为主要材料制作的全地形交通工具，能够在各种复杂的地形环境下进行移动和穿越。
下面将详细介绍钢管全地形车的制作方法。
1. 设计规划首先需要进行钢管全地形车的设计规划。
确定车辆的尺寸、载重能力、乘坐人数等关键参数，根据设计要求绘制草图和设计图纸。
2. 材料准备制作钢管全地形车所需的主要材料是钢管和相关连接件。
钢管可以选择直径为2-3英寸、壁厚适中的圆钢管，连接件可以选择弯头、直接连接器、法兰连接器等。
3. 制作车架首先，根据设计图纸的要求，将钢管剪切和焊接成车辆的基本结构和车架。
车架的设计要尽可能坚固和稳定，确保能够承受车辆的载重和振动。
4. 制作悬挂系统悬挂系统是钢管全地形车的重要组成部分，它可以提供车辆在复杂地形下的平稳行驶和减震功能。
通过焊接和连接件，将减震器、弹簧和悬挂臂等悬挂系统组件安装到车架上，并根据需要进行调整和固定。
5. 安装动力装置钢管全地形车可以选择电动或燃油动力装置。
若选择电动动力装置，可以在车架上安装电动机、电池和控制器；若选择燃油动力装置，可以选择合适的发动机和燃料箱，并进行安装和连接。
6. 制作车轮和传动系统根据设计要求，制作车轮和传动系统。
车轮可以选择具有较宽胎面和良好耐磨性能的全地形轮胎。
传动系统可以选择链条、齿轮和驱动轴等组件，将动力传递到车轮。
7. 安装座椅和控制装置根据设计要求和乘坐人数，安装车辆的座椅和控制装置。
座椅可以选择舒适和防震性能较好的座椅，控制装置可以包括方向盘、油门和刹车等。
8. 进行测试和调整制作完成后，对钢管全地形车进行测试和调整。
检查车辆各部分的安装和连接是否牢固，检查动力装置和传动系统的运行状况，测试车辆在不同地形和道路条件下的行驶性能。
9. 进行必要的改进和创新在测试过程中，根据实际情况进行必要的改进和创新。
例如，对悬挂系统、传动系统和座椅进行调整和优化，以提高钢管全地形车的性能和舒适性。
总结：钢管全地形车的制作方法包括设计规划、材料准备、制作车架、制作悬挂系统、安装动力装置、制作车轮和传动系统、安装座椅和控制装置、进行测试和调整、进行必要的改进和创新等步骤。
15810.16638/ki.1671-7988.2019.09.051某越野车车架强度仿真分析牟 鑫（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）摘 要：针对某越野车车架结构设计是否合理，文章基于HyperWorks 有限元分析方法，建立越野车车架仿真模型。
通过分析车架静态垂向、转弯、扭转和制动四种工况下车架的应力情况，为以后此种车架的设计提供理论依据。
关键词：越野车；车架；仿真分析中图分类号：U467 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2019)09-158-03Cold area heavy vehicle fuel heating systemMu Xin( Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd, Shaanxi Xi'an 710020 )Abstract: With the new period of our army gradually from regional defense to the whole regional transformation and maneuver exercises and task of maintaining stability is increasing, the type of military vehicle wheel equipped with necessary diversification. Hydraulic turnover spare wheel carrier system is currently widely used in the spare wheel turning system, the system ensures the military off-road vehicle spare wheel convenient, safe, quick change, enhance the performance of military vehicles to meet the needs of the war under the new situation. In this paper, the troops reflect hydraulic turnover by wheel frame in the user process, hydraulic turnover by wheel frame has been idle for a long period, again, by turning wheel will produce transient large angle rapid decline resulting in preparation of wheel frame deformation even to fracture, the spare wheel carrier structure improvement and ANSYS analysis and experimental verification. Keywords: Cold area; heavy vehicle; fuel heating system; simulation analysis CLC NO.: U467 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2019)09-158-03前言车架作为整个汽车的基体，承受来自车内外的各种载荷。
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·84·2021年第02期文章编号：2095－6835（2021）02－0084－02巴哈赛车钢管式车架吊耳设计与分析艾天乐，苏炜（武汉理工大学国际教育学院，湖北武汉430000）摘要：巴哈赛车在设计过程中需要根据大赛的设计要求添加相应的边板，一般采用铝板或碳纤维板。
由于巴哈赛车是一体式钢管式车架，因此钢管式车架与铝板是通过吊耳与螺栓连接在一起的。
在设计的过程中，由于巴哈赛车的空间限制以及车架的结构设计限制，导致有一些地方的吊耳很难做到完美定位从而进行焊接固定。
因此此次设计的新型吊耳在原有的基础上进行了一些改变，从而使得整体的吊耳变得更轻，以满足轻量化的需求。
同时吊耳变得与钢管更加契合，使得定位变得简单且精确，为边板的安装提供了便利。
通过CATIA进行模型的建立并通过ANSYS-WORKBENCH进行受力分析，从而得出此次吊耳的设计与优化是合理且有效的。
关键词：巴哈赛车；钢管式车架；吊耳；CAITA中图分类号：U463.33文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2021.02.029巴哈赛车是一种全地形的越野式赛车，其车架采用一体式钢管构造。
为了保证在行驶的过程中对车手的保护，需要对车架结构之间的空缺处运用边板进行维护。
常常使用的材料为碳纤维板，碳纤维板与一体式钢管式车架的连接是需要运用螺栓与吊耳的配合进行机械固定的。
而在固定的过程中为了能够牢固、精确地将吊耳固定在车架上，需要耗费大量的时间进行定位以及修补，在这个过程中对整车车架会产生伤害。
为了优化此过程，通过对原有的吊耳进行优化，新型的吊耳不仅质量变小，同时与钢管可以紧密接触而无需肉眼定位。
1建立吊耳模型通过CATIA软件可以建立出吊耳的初步模型。
根据《2018中国汽车工程学会巴哈大赛竞赛规则》，在CAITA 软件中建立所需要的车架模型，主构的钢管外径为31.75mm，次构的钢管外径为12.7mm，因此此次设计的吊耳的弯曲半径也会根据主构与次构之间的不同而进行改进。
钢管式全地形四轮越野车车架设计与分析摘要：汽车车架是发动机、底盘、车身各总成安装的基础和关键承载部件，车架设计的好坏直接影响到汽车的安全性、舒适性和动力性，直接关系到整车性能。
本文通过三维软件设计对钢管式全地形苏伦越野车的车架进行了设计，通过理论分，对汽车车架的常用分析进行了校核，然后利用ANSYS Workbench对整个车架进行了静力学有限元分析，得到车架的最大变形与应力及其所在区域，可知该车架复合设计要求。
关键词：车架，全地形，越野车，设计，分析Design and analysis of steel tube type four wheeled off-road vehicleframeAbstract：The vehicle frame is the engine, chassis, body assembly base and key installation of bearing parts, the frame design will have a direct impact on vehicle safety, comfort and power, directly related to the vehicle performance. This paper through the three-dimensional software design of frame steel pipe type all terrain Suellen off-road vehicles are designed, through theoretical analysis, analysis of the commonly used automobile frame were checked, and then use ANSYS WorkBench for the whole frame of the static finite element analysis, the deformation of the frame with the stress and the region, the frame composite design requirements.Key words: Frame, All terrain, Off-road vehicle, Design, Analysis目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 国内外研究状况 (1)1.3 课题的研究意义 (3)2 车架的基本理论 (4)2.1车架的类型 (4)2.2 车架的发展 (6)2.3 各种车架的优缺点 (6)2.4 车架基础理论 (7)3 设计软件的介绍 (10)3.1 UG NX的技术 (10)3.2 UG NX的结构 (10)3.3 UG NX的功能模块 (10)3.4 UG NX三维造型设计步骤 (11)4 车架总成设计 (13)4.1 车架的结构设计 (13)4.2 车架的设计计算 (14)4.3 车架的受力分析与校核 (16)4.4 行车制动计算 (18)4.5 悬架的选择 (19)5 ANSYS分析 (20)5.1 ANSYS WorkBench分析软件 (20)5.1.1 有限元分析的基本思想 (20)5.1.2 ANSYS Workbench概述 (20)5.1.3 ANSYS Workbench提供的分析类型 (21)5.2 车架有限元分析模型建立及分析 (21)参考文献 (29)致谢 (31)1 绪论1.1 引言进入二十一世纪以来，随着科学技术的不断飞速发展，人们的生活水平也在不断的提高，因此人们对生产制造业的要求也变得越来越高，尤其是近些年来对汽车行业的需求，已呈现多元化，全地形车（ATV）作为一种全新型的车，由于其可应用与多种车辆，且又不收道路与法规的限制，所以其在欧洲与北美等地方十分流行，全地形车架作为整车的重要承载部件，是保证整车运行可靠性以及行驶寿命的重要条件，整车的操作性，行驶的安全性以及乘坐的舒适性，在各种工况下的运动都与之具有重要的关系，作为一种可以在全天候下使用的车辆，它的工作环境一般比较复杂，车架上承载各种车辆的主要及辅助系统设施，所以车架的基础刚度，强度会影响全地形车的性能。
Buggy是一种后轮驱动的专用沙漠赛车，以其前部轻而前轮较窄，在沙漠里的转弯切变线能力很强，过弯非常的灵活，经过加速、过弯后buggy恢复车身姿态非常的迅速等特点，让其成为沙漠赛车中的精英。
从理论上讲，巴吉赛车在沙漠上最有优势，法国车坛传奇人物施莱瑟曾在1999年和2000年两次获得达喀尔拉力赛总冠军，成为该赛历史上驾驶巴吉赛车获胜的第一人。
在他的带领下，有一批巴吉赛车爱好者投身达喀尔拉力赛。
号称是08年难度最大总里程最长条件最恶劣赛事最艰苦的穿越东方赛上，让很多人不解的是最终夺得总冠军的赛车居然是两驱的BUGGY，这让很多越野爱好者和沙漠穿越的行家里手们十分的困惑不解。
因为在大家的一贯印象里两驱车是没有这种能力的。
但即使在号称最难穿越的巴丹吉林沙漠和库不其沙漠里，这些两驱的臭虫（buggy）们仍然没有停下领先的脚步，那么它们到底有什么神奇的本领可以在沙漠里做的比四驱更好呢 ？让我们来看看一组典型的buggy过沙丘的图片来说明这个问题。
当一辆臭虫赛车从沙漠里迎面而来的时候，首先给你的印象并不是普通四驱车的那种轰然而至，它到来的感觉更像是悄然而行，没有任何惊天地泣鬼神的感觉。
穿越东方的老练领航员都是很会寻找沙漠里的风向的，臭虫一路上翻越上风口的沙嵴十分顺畅。
臭虫过弯的时候可以看出来它的前悬架行程很长，由于是两驱结构，前悬架省略掉传动部分后显得更加的简单和轻盈。
由于前部的重量很轻，臭虫加油的时候很容易造成车前部有抬头的动作，这个特点是它可以轻松在沙漠中具有滑行的特性。
从而避免一般四驱车由于前置发动机而造成的头重脚轻容易前部挠坑陷车的问题。
同时也由于前部很轻而前轮又比较窄，buggy 赛车在沙漠里的转弯切变线能力很强，过弯非常的灵活。
经过加速、过弯后buggy恢复车身姿态非常的迅速。
从侧方很容易看出来buggy赛车的前后重量分配比。
它的发动机、变速箱、油箱、备胎等所有的重物都在后桥附近，这使它70%以上的重量都分在了赛车的后部，后轮的直径和宽度远远大于前轮。
钢管式全地形四轮越野车车架设计与分析摘要：汽车车架是发动机、底盘、车身各总成安装的基础和关键承载部件，车架设计的好坏直接影响到汽车的安全性、舒适性和动力性，直接关系到整车性能。
本文通过三维软件设计对钢管式全地形苏伦越野车的车架进行了设计，通过理论分，对汽车车架的常用分析进行了校核，然后利用ANSYS Workbench对整个车架进行了静力学有限元分析，得到车架的最大变形与应力及其所在区域，可知该车架复合设计要求。
关键词：车架，全地形，越野车，设计，分析Design and analysis of steel tube type four wheeled off-road vehicleframeAbstract：The vehicle frame is the engine, chassis, body assembly base and key installation of bearing parts, the frame design will have a direct impact on vehicle safety, comfort and power, directly related to the vehicle performance. This paper through the three-dimensional software design of frame steel pipe type all terrain Suellen off-road vehicles are designed, through theoretical analysis, analysis of the commonly used automobile frame were checked, and then use ANSYS WorkBench for the whole frame of the static finite element analysis, the deformation of the frame with the stress and the region, the frame composite design requirements.Key words: Frame, All terrain, Off-road vehicle, Design, Analysis目录摘要......................................................................................................I Abstract.............................................................................................II 目录...................................................................................................III 1 绪论 .. (1)1.1 引言 (1)1.2 国内外研究状况 (1)1.3 课题的研究意义 (3)2 车架的基本理论 (4)2.1车架的类型 (4)2.2 车架的发展 (6)2.3 各种车架的优缺点 (6)2.4 车架基础理论 (7)3 设计软件的介绍 (10)3.1 UG NX的技术 (10)3.2 UG NX的结构 (10)3.3 UG NX的功能模块 (10)3.4 UG NX三维造型设计步骤 (11)4 车架总成设计 (13)4.1 车架的结构设计 (13)4.2 车架的设计计算 (14)4.3 车架的受力分析与校核 (16)4.4 行车制动计算 (18)4.5 悬架的选择 (19)5 ANSYS分析 (20)5.1 ANSYS WorkBench分析软件 (20)5.1.1 有限元分析的基本思想 (20)5.1.2 ANSYS Workbench概述 (20)5.1.3 ANSYS Workbench提供的分析类型 (21)5.2 车架有限元分析模型建立及分析 (21)参考文献 (29)致谢 (31)1 绪论1.1 引言进入二十一世纪以来，随着科学技术的不断飞速发展，人们的生活水平也在不断的提高，因此人们对生产制造业的要求也变得越来越高，尤其是近些年来对汽车行业的需求，已呈现多元化，全地形车（ATV）作为一种全新型的车，由于其可应用与多种车辆，且又不收道路与法规的限制，所以其在欧洲与北美等地方十分流行，全地形车架作为整车的重要承载部件，是保证整车运行可靠性以及行驶寿命的重要条件，整车的操作性，行驶的安全性以及乘坐的舒适性，在各种工况下的运动都与之具有重要的关系，作为一种可以在全天候下使用的车辆，它的工作环境一般比较复杂，车架上承载各种车辆的主要及辅助系统设施，所以车架的基础刚度，强度会影响全地形车的性能。
这样，对车架进行验证是很有必要的[1]。
在亚太地区，最先发展全地形的国家是日本，从上世纪七十年代开始，日本的一些著名做汽摩的公司开始着手推出自主开发的全地形三轮车，但由于技术等安全问题，无法在市场中进行竞争，逐渐被淘汰，后期研发的四轮全地形车逐渐开始取代三轮式，由于四轮车的用处更加广泛，且工作稳定性比三轮更加舒适，安全性更高，故受到市场顾客的热烈需求，因此开启了全地形车的全面发展潮流，使得该领域具有极大的市场，引来各大企业前来投资。
根据2005年国家汽车工业协会的数据统计显示：国内的注册的全地形汽车公司数量巨大，已高达120多家，远超国外，当然这也伴随着国内汽车生产数量巨大，但在技术方面，整体上是与国外先进的公司具有较大的差距，近些年来，随着有限元等计算机的技术的发展及使用，国内的这种状况相对得到缓解。
将有限元技术理论应用到全地形车架的研究，在与传统车架设计相比，可以极大的节省时间与经费，更能直观的表达设计的缺陷，是产品迅速上市。
1.2 国内外研究状况全地形越野车最为一种常用于休闲娱乐的越野车，它可以适应各种不同的路面，如山地，草地等。
我国也有很有企业生产类似的车辆[2]。
在近些年来也获得不小的成功，但相对国外世界大厂家的生产技术，还有待进一步学习。
对车架的研究常规手段就是研究静力学分析，模态分析以及其在各种工况下的分析[3-10]。
在模态研究中，王良等人对某种型号的全地形车架进行有限元模态分析，得出其各阶模态振动频率，为该车设计时候提供了理论依据，从而可以避开共振的低阶频率；在静力学方面，王磊等人对一种全地形车平行悬架的设计进行了研究，实现了在恶略环境下三轴全地形车架的载荷合理分；在综合方面，杜子学等人先利用汽车常用软件CATIA对车架进行了三维建模，并将其到如有限元分析软件，对其进行了全面的分析，验证了车架设计的合理；在车架选材方面，刘长虹等人通过对某种家用越野车车架的强度放度分析，得出结论：空心钢管的车架主梁应力明显低于其他几种截面，在边梁则需选用槽钢的车架最大应力最小。
在虚拟技术研究方面,李曙与刘颖分别利用虚拟技术对摩托车及车架进行了综述及研究开发，并将结果与物理样机进行对比。
在限滑差速器领域，孙传祝等人针对现有差速器的问题，通过三维建模及仿真，研制出一种新型凸轮式差速器，基本可以解决锁紧系数小，尺寸大等问题。
国外的研究领域及成果主要体现系统，以及虚拟技术方面。
相应的研究成果如下[11-14]。
作为全球技术发展强国，美国的A.shitey等人为某种全地形车机设计一种自适应的模拟控制油门，实现了平稳油门运动和零稳态速度差，为该领域的发展提供了一种新的创新，同时特他们也提出一种新的算法以适应油门控制，并进行了实验验证；而加拿大的J.Batelaan主要设计了一种新的系统用来适应所有的越野车架，实现其高效率，通过实验验证其测量的载荷能力高于预期值，且滚动阻力也比较小；在虚拟技术方面：加拿大的L.Dai等人为了研究全地形车架在高度粗糙度地形表面上的运动，建立了不平路面行驶的非线性力学模型，解析假设了弱非线性动力系统。
为后续学者研究提供了手段。
在行驶环境方面，美国的Q.Li等人对交通越野全地形车对地形侵蚀与破坏的方面进行了研究,通过利用两辆试验车（8轮与4轮），在不同地形上进行试验，并建立理论模型，通过分析对比，误差值不到20%。
国内外差距：单从研究的领域及手段可以看出，国内的研究手段比较通用，几乎没有跳跃性的创新，而国外发达国家的研究手段多样，且伴有试验验证，可以很好的对产品做出更加准确的分析结果。
在产品方面，国内研究深度不够，各厂家独一国外的机型进行防制，导致出现设计出的产品不能够具有高的可靠性性，舒适性问题。
1.3 课题的研究意义全地形四轮越野车，英文All Terrain Vehicle简称ATV，它是一种具有综合性能的全能工具，在国外已被应用于农业，娱乐，地质，军事等不同领域，它的特点是具有强大的动力性，攀爬能力，可以适应各种比较恶劣的环境，如丛林，沼泽，沙漠等，且其工作稳定性强，安全性好，使得其在国内外都具有广阔的市场前景。
目前，随着人们生活水平的提高与科学技术的不断进步，人们对物质文化的需求也在不断提升。
对车辆的要求同样是呈现多元化需求[15-16]。
车架作为一个全地形车的主体，具有重要的决定作用，它影响着整车的布局及工作性能，基本决定了一个车设计的性能，而钢管式车架作为一种特殊场合使用的车架，因其具有空间布局，导致其设计计算比较复杂，故本文在设计一种符合设计要求的钢管式车架具有一定的研究意义。
2 车架的基本理论2.1车架的类型车架概述：就如人的骨架一样，车辆也需要有自身的一副骨架来支撑各个部件，这就是车架。
车架的作用：1）连接汽车各个系统与零部件；2）承受汽车整车及部件的重量；3）承载各种工况下所受到的冲击与扭曲力。
车架的类型：广义上定义的车架包含两大类，我们常说的车架主要有：1.传统式车架，多用于非承载。
如下图所示。
图2.1传统式车架2.承载式车身：车身兼车架作用。
示意图如下如所示。
图2.2 承载式车架狭义上定义，一般将车架分为三类1）边梁式车架主要由两根纵梁和若干根横梁组成，采用铆接或焊接将其固定。
图2.3边梁式车架2）中梁式车架只有一根位于中央贯穿前后的纵梁。
图2.4 中梁式车架3）综合式车架车架分为两部分，前部为边梁式，后半部为中梁式，。
图2.5 综合式车架2.2 车架的发展车架发展过程：梯形车架----中梁式车架---承载式车架---其他形式梯形车架是最早出现的车架形式。
它是最早的名副其实的车架，就是一种通过各种钢梁焊接或铆合起来的架子，然后将各种系统和部件安装在上面，显而易见这种车的性能比较差。
