大學生方程式賽車懸掛設計機汽學院指導老師：程金銘車輛1111班王建2011138120

懸架是汽車上的減振保穩(wěn)部件，對汽車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性具有決定性作用，其結構設計的好壞將直接影響乘坐舒適性。FSAE賽事規(guī)則要求賽車懸架應該保證汽車具有良好的行駛平順性；合適的衰減振動能力；良好的操縱穩(wěn)定性；賽車制動和加速時能保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾，轉彎時車身側傾角合適；結構緊湊，避免發(fā)生運動干涉;能可靠地傳遞車身和車輪之間的各種力和力矩，保證有足夠的強度和使用壽命；便于布置、維修概述

研究目的和意義大學生方程式賽車賽事組織的目的主要有：一是重點培養(yǎng)學生的設計、制造能力、成本控制能力和團隊溝通協作能力，使學生能夠盡快適應企業(yè)需求，為企業(yè)挑選優(yōu)秀適用人才提供平臺；二是通過活動創(chuàng)造學術競爭氛圍，為院校間提供交流平臺，進而推動學科建設的提升。本文主要研究內容懸掛系統(tǒng)設計懸架系統(tǒng)對比選擇主要零件建模與裝配主要參數計算與靜力學分析賽車懸掛系統(tǒng)的要求考慮到高速賽車對操縱穩(wěn)定性的要求很高，同時根據設計和布置的安排并參考國內外的賽車懸架，本文采用獨立懸架。根據中國大學生方程式賽事要求：賽車懸架必須有減震器，并且在載有賽手的情況下懸架的上下行程不低于25.4mm；懸架的所有連接點都可以直接看到或是通過移除覆蓋件間接地看到。結合賽事要求和懸架的性能要求，FSAE賽車懸架設計要滿足以下要求：（1）要具有合適的衰減震動的能力；（2）保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性；（3）質量要輕；（4）駕駛員操作和控制容易；（5）安裝方便并且易于調整；1結構結構2獨立懸架系統(tǒng)結構單橫臂式獨立懸架的結構簡單、緊湊、抗側傾能力比較強，但同時懸架的側傾中心比較高，在懸架發(fā)生變形時，會使汽車車輪的輪距變大，從而加劇輪胎的磨損。如果用于轉向輪時，在車輪跳動時，會對主銷內傾角和車輪的外傾角造成很大的變化，對操縱穩(wěn)定性有一定的影響，所以現在在前懸架上很少應用，一般應用于汽車的后懸架；雙橫臂獨立懸架是由上、下橫臂連接車輪和車身的懸架形式，根據上、下橫臂的長度可分為等長雙橫臂和不等長雙橫臂懸架。雙橫臂懸架的運動學特性比較好，汽車的側傾中心和縱傾中心由懸架橫臂的安裝位置確定，容易調整。在車輪跳動時可以使車輪定位參數變化比較小，可以保證汽車的操縱性。整體方案設計方案結構介紹

2014年賽車采用不等臂式雙橫臂獨立懸架（前拉后推式），主要由彈簧減震器、輪胎、立柱、輪芯、桿端軸承、立柱吊耳、懸架吊耳主要部件構成。橫臂與橫臂通過2A12鋁合金銑出來的叉臂接頭通過環(huán)氧樹脂膠粘接，在接頭處通過螺紋孔與桿端軸承配合，然后與立柱吊耳鉸接。與車架連接的一端，通過一個圓柱接頭粘接后，桿端軸承與懸架吊耳鉸接。減震器、搖臂、拉桿以及A臂接頭吊耳組成一個系統(tǒng)，車輪受到載荷時，力通過拉桿傳到搖臂上，搖臂圍繞搖臂中心轉動，將力傳給減震器，通過減震彈簧和阻尼器減小沖擊載荷。車輪實際運動中遇到突起或凹坑時，路面對車輪的垂直力依次通過立柱、下球頭、下擺臂、推桿、搖臂和減震器傳遞到車架通過減震器的減震作用，迅速衰減車身振動，從而提高平順性。懸架系統(tǒng)中所受到的縱向力、側向力及其力矩均由立柱和導向機構來承受。前輪主要部件設計及裝配圖導向桿尺寸及角度確定靜力學分析介紹在對重要零部件設計時，通過利用Ansys軟件進行靜力學分析。在軟件中首先將catia三維模型導入，再添加材料屬性，通過查找材料的屬性，在軟件中將：1.泊松比（材料在單向受拉或受壓時，橫向正應變與軸向正應變絕對值比值，也叫橫向變形系數。）2.彈性模量3.張力強度4.質量密度5.屈服強度導入；通過對力的性質（力、壓力、螺栓載荷、力矩、軸承載荷、慣性載荷等等）確定，利用xyz來定義力的方向，force中輸入力的大小，來對結構進行靜力學分析，得出其總形變量、應力、應變、安全系數的顏色分布圖。前輪芯受力分析應變分析應力分析圖安全系數分析圖前立柱應力分析圖前立柱安全系數懸架運動學分析的意義汽車懸架運動學及彈性運動學特性的設計成為汽車開發(fā)中的一項重要任務。懸架運動學分析的主要內容是研究車輪定位參數與車輪跳動量的關系。從中可以得到基本的車輪定位及變化特性信息。以懸架操縱穩(wěn)定性、平順性、等為主要評價目標，受到車身造型的制約及總布置的協調，在不同底盤調教風格下，懸架在與之關系密切、性能日新月異的相關功能子系統(tǒng)，如轉向、輪胎、動力、制動相互作用下，可以優(yōu)化出不同側重點的最優(yōu)解。車輪垂直跳動分析是懸架性能分析中一個很重要的方法，在本次分析中，考慮到比賽時，車輛長期處于轉彎工況，所以本次設計主要做兩側車輪反向跳動分析。首先在標準模式下，定義懸架系統(tǒng)的相關參數：輪胎空載時的半徑為260.35mm，輪胎徑向剛度為100N/mm,簧載質量為260kg,質心高度為300mm,軸距為1600mm仿真的定位參數1.車輪外傾角2.主銷后傾3.前輪前束4.輪距變化1．主銷后傾角（Caster）☆主銷后傾角定義：上球頭或支柱頂端與下球頭的連線（轉向時，車輪圍繞其進行轉向運動的轉向軸）在幾何中心線方向,向前或向后傾斜的角度。向前傾斜稱為負主銷后傾角，向后傾斜稱為正主銷后傾角?！罟δ埽河绊戅D向穩(wěn)定性及轉向后方向盤自動回正能力?！畎Y狀判斷：a)

主銷后傾角太小造成不穩(wěn)定：轉向后缺乏方向盤自動回正能力；車速高時發(fā)飄（車輛在高速公路上行駛時,應對此項予以充分重視。）主銷后傾角不對稱造成跑偏：左、右兩輪之主銷后傾角不相等超過30′(0.5°)時車輛出現跑偏，跑偏方向朝向主銷后傾角較小的一側。2．車輪外傾角（Camber）☆車輪外傾角定義：輪胎的上沿偏向車輛內側（朝向引擎）或外側（遠離引擎）的角度。車輪旋轉平面和幾何中心垂面的夾角.前輪在方向盤居中位置時測量。后輪在正前打直位置測量（四輪轉向）?！罟δ埽赫{整車輛負載作用于輪胎的中心，消除跑偏，減少輪胎磨損。

3．前束角（Toe）☆

前束角的定義：左右車輪