【摘要】：FSAE賽車(chē)項(xiàng)目是一個(gè)綜合性的設(shè)計(jì)制造工程,可以鍛煉參賽人員實(shí)際解決問(wèn)題的能力,培養(yǎng)適合社會(huì)和企業(yè)需求的專(zhuān)業(yè)人才,近年來(lái),FSAE賽車(chē)項(xiàng)目得到了越來(lái)越多高校的重視和參與。有些高校缺少賽車(chē)設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn),或者想要學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外更加先進(jìn)的賽車(chē)設(shè)計(jì)理念,而運(yùn)用逆向工程技術(shù)可以獲取車(chē)身結(jié)構(gòu)、空間及造型等方面的三維數(shù)據(jù),根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行再設(shè)計(jì),從而提高設(shè)計(jì)效率和降低研發(fā)成本,得到更加優(yōu)秀的賽車(chē)作品。因此研究逆向工程技術(shù)在FSAE項(xiàng)目中的應(yīng)用具有十分重要的意義。本課題主要針對(duì)FSAE賽車(chē)駕駛空間布局及踏板控制裝置進(jìn)行逆向工程研究,首先確定了適合的表面測(cè)量技術(shù),并制定了三維測(cè)量方案,通過(guò)光學(xué)三維掃描儀獲取制動(dòng)踏板的表面數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)逆向工程技術(shù)獲得了其三維實(shí)體模型;其次,按照同樣技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)了車(chē)架的逆向建模,并對(duì)車(chē)架進(jìn)行再設(shè)計(jì),減輕了車(chē)架重量,提升了賽車(chē)加速性能;然后對(duì)賽車(chē)的駕控布局進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證,并對(duì)車(chē)身造型進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn);最后利用有限元技術(shù)分析和驗(yàn)證了車(chē)架的強(qiáng)度,利用快速成型技術(shù)完成踏板裝置和車(chē)架的3D打印模型,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性。具體的研究?jī)?nèi)容如下:1.分析比較了不同的三維測(cè)量技術(shù),重點(diǎn)討論了三坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)和光學(xué)三維測(cè)量技術(shù)的原理和特點(diǎn),最終選擇光學(xué)三維測(cè)量技術(shù)作為點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取方法,并制定了三維測(cè)量方案,最終獲取了 FSAE賽車(chē)踏板裝置的初始點(diǎn)云數(shù)據(jù)。2.利用Geomagic Wrap軟件對(duì)制動(dòng)踏板的初始點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,通過(guò)渲染、濾除噪聲點(diǎn)、多視角點(diǎn)云的拼接、數(shù)據(jù)補(bǔ)缺和封裝等操作,得到了處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型,然后將其導(dǎo)入Geomagic DesignX軟件進(jìn)行制動(dòng)踏板的逆向建模,最終得到了基于特征的逆向工程CAD模型。3.結(jié)合中國(guó)大學(xué)生方程式大賽規(guī)則要求和人機(jī)工程學(xué)原理,對(duì)車(chē)架進(jìn)行再設(shè)計(jì),減輕了車(chē)架重量,有助于提升賽車(chē)性能。然后對(duì)賽車(chē)的駕控布局進(jìn)行設(shè)計(jì)并導(dǎo)入人體模型,驗(yàn)證了駕控布局設(shè)計(jì)的合理性。最后對(duì)原有車(chē)身造型方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)。4.利用Ansys有限元分析軟件,完成材料定義、單元類(lèi)型選擇和劃分網(wǎng)格等前處理環(huán)節(jié),并對(duì)彎曲工況下的車(chē)架強(qiáng)度進(jìn)行仿真分析,驗(yàn)證了車(chē)架強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。最后利用快速成型技術(shù)得到了車(chē)架及踏板裝置的3D打印模型,也驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性。
【圖文】：

量?jī)x己經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)、電子工業(yè)、汽車(chē)業(yè)和航空航天業(yè)等領(lǐng)域。逡逑圖２－２二坐標(biāo)測(cè)量?jī)x及測(cè)量方法逡逑主機(jī)、測(cè)頭、電氣系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)是三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的基本組成部分。具體結(jié)構(gòu)如圖２－２逡逑所示。將基本幾何元素轉(zhuǎn)化為點(diǎn)集的坐標(biāo)位置是其基本工作過(guò)程，工程軟件會(huì)將獲得的坐逡逑標(biāo)位置按照設(shè)定準(zhǔn)則計(jì)算出這些元素的外形、大小或位置等信息。基于坐標(biāo)測(cè)量原理，只逡逑要測(cè)頭能夠接觸到位置，都可以測(cè)出它的幾何尺寸和相互位置關(guān)系，適用于任何復(fù)雜的幾逡逑何表面形狀。逡逑很多的部件影響三坐標(biāo)的精度，而測(cè)頭接近零件能力很大程度上是三坐標(biāo)精度的重要逡逑影響因素，在精度指標(biāo)相同的情況下，測(cè)頭端部的長(zhǎng)度Ｌ與直徑Ｄ的比Ｌ／Ｄ是長(zhǎng)徑比，長(zhǎng)逡逑徑比越大性能越好。目前有模擬式和觸發(fā)式兩種觸頭，觸發(fā)式測(cè)頭利用機(jī)械定位機(jī)構(gòu)，在逡逑測(cè)桿和工件表面接觸時(shí)，重復(fù)性非常高的電氣信號(hào)在測(cè)頭接觸面上產(chǎn)生，而模擬測(cè)頭采用逡逑固態(tài)傳感器技術(shù)

邐１３逡逑息［４３］。三角法測(cè)量法是光學(xué)三維測(cè)量技術(shù)應(yīng)用最多的技術(shù)。其原理如圖２－４所示。點(diǎn)０逡逑是投影儀鏡頭的光心，點(diǎn)Ｒ是相機(jī)鏡頭的光心，Ｒ０的長(zhǎng)度為Ｌ，Ｑ是被測(cè)物體上的一點(diǎn)，逡逑線０Ｑ與平面ＸＯＺ的夾角為（ｐ。線０Ｑ在平面ＸＯＺ上的投影０Ｑ＇同０Ｘ的夾角為ａ，線０Ｑ和ＯＲ逡逑的夾角為％，相機(jī)的光軸０又與線Ｒ０的夾角為ｂ？，線ＲＱ與平面ＸＲＺ的夾角Ｓｅｘ，相機(jī)的逡逑焦距０．Ｒ用ｆ表示＃４６］。逡逑Ｐ邋ｍ，ｎ）逡逑Ｙｃ邋ＣＣＤ靶面逡逑圖２－４三角測(cè)量原理圖逡逑光線叫在Ｘ０Ｚ平面上的投影ＲＱ？與線ＯＲ的夾角為ｂ，，光柵投影儀的水平投射角設(shè)為逡逑２ａ，垂直投射角設(shè)為２ｃｐ，相機(jī)的水平視角為２邋ｂ，，垂直方向上的視角為２邋ｅ：，被測(cè)物上的逡逑三維點(diǎn)投射在ＣＣＤ靶面上的坐標(biāo)為（ｍ，ｎ），，ＣＣＤ的像素為（２Ｎ＋１）邋＊（２Ｍ＋１），則Ｘｃ和Ｙｃ逡逑滿足公式３－１和３－２：逡逑（３－１）逡逑（３－２）逡逑焦距ｆ的關(guān)系式：逡逑（３－３）逡逑公式３－３中ｍ、ｎ的范圍分別是［－Ｍ
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U469.696

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2663127