大學(xué)生方程式賽車懸掛設(shè)計機汽學(xué)院指導(dǎo)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(jié)構(gòu)設(shè)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(yīng)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(zhuǎn)彎時車身側(cè)傾角合適；結(jié)構(gòu)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(xué)生方程式賽車賽事組織的目的主要有：一是重點培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計、制造能力、成本控制能力和團隊溝通協(xié)作能力，使學(xué)生能夠盡快適應(yīng)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(xué)術(shù)競爭氛圍，為院校間提供交流平臺，進而推動學(xué)科建設(shè)的提升。本文主要研究內(nèi)容懸掛系統(tǒng)設(shè)計懸架系統(tǒng)對比選擇主要零件建模與裝配主要參數(shù)計算與靜力學(xué)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(jù)設(shè)計和布置的安排并參考國內(nèi)外的賽車懸架，本文采用獨立懸架。根據(jù)中國大學(xué)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(jié)合賽事要求和懸架的性能要求，F(xiàn)SAE賽車懸架設(shè)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(zhì)量要輕；（4）駕駛員操作和控制容易；（5）安裝方便并且易于調(diào)整；1結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)2獨立懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單橫臂式獨立懸架的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、抗側(cè)傾能力比較強，但同時懸架的側(cè)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(zhuǎn)向輪時，在車輪跳動時，會對主銷內(nèi)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(xiàn)在在前懸架上很少應(yīng)用，一般應(yīng)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(jù)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(xué)特性比較好，汽車的側(cè)傾中心和縱傾中心由懸架橫臂的安裝位置確定，容易調(diào)整。在車輪跳動時可以使車輪定位參數(shù)變化比較小，可以保證汽車的操縱性。整體方案設(shè)計方案結(jié)構(gòu)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(gòu)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(zhuǎn)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(cè)向力及其力矩均由立柱和導(dǎo)向機構(gòu)來承受。前輪主要部件設(shè)計及裝配圖導(dǎo)向桿尺寸及角度確定靜力學(xué)分析介紹在對重要零部件設(shè)計時，通過利用Ansys軟件進行靜力學(xué)分析。在軟件中首先將catia三維模型導(dǎo)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(yīng)變與軸向正應(yīng)變絕對值比值，也叫橫向變形系數(shù)。）2.彈性模量3.張力強度4.質(zhì)量密度5.屈服強度導(dǎo)入；通過對力的性質(zhì)（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(jié)構(gòu)進行靜力學(xué)分析，得出其總形變量、應(yīng)力、應(yīng)變、安全系數(shù)的顏色分布圖。前輪芯受力分析應(yīng)變分析應(yīng)力分析圖安全系數(shù)分析圖前立柱應(yīng)力分析圖前立柱安全系數(shù)懸架運動學(xué)分析的意義汽車懸架運動學(xué)及彈性運動學(xué)特性的設(shè)計成為汽車開發(fā)中的一項重要任務(wù)。懸架運動學(xué)分析的主要內(nèi)容是研究車輪定位參數(shù)與車輪跳動量的關(guān)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(xié)調(diào)，在不同底盤調(diào)教風(fēng)格下，懸架在與之關(guān)系密切、性能日新月異的相關(guān)功能子系統(tǒng)，如轉(zhuǎn)向、輪胎、動力、制動相互作用下，可以優(yōu)化出不同側(cè)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(zhuǎn)彎工況，所以本次設(shè)計主要做兩側(cè)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(guān)參數(shù)：輪胎空載時的半徑為260.35mm，輪胎徑向剛度為100N/mm,簧載質(zhì)量為260kg,質(zhì)心高度為300mm,軸距為1600mm仿真的定位參數(shù)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(zhuǎn)向時，車輪圍繞其進行轉(zhuǎn)向運動的轉(zhuǎn)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。☆功能：影響轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性及轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yīng)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(xiàn)跑偏，跑偏方向朝向主銷后傾角較小的一側(cè)。2．車輪外傾角（Camber）☆車輪外傾角定義：輪胎的上沿偏向車輛內(nèi)側(cè)（朝向引擎）或外側(cè)（遠離引擎）的角度。車輪旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向）。☆功能：調(diào)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