论方程式赛车悬架系统设计论文Word下载.docx
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悬架，减振器，建模，运动分析
ABSTRACT
ThisdesignforChineseUniversitystudentsformulacarcontest（FormulaSAE-China,referredtoas"
FSAE."
）racingfrontandrearsuspensiondesign.SuspensionAssemblyisanimportantcomponentofthecar,itsfunctionistoactonthepavementonverticalforce,longitudinalforceandlateralforceaswellasthereactioncausedbythemomentpassedtotheframe,inordertoensurethatthevehicle'
snormaldriving.
Thisdesignaccordingtotheformulaofcollegecarracingrulesandconcreteparametersdesignrequirements,refertothedataofmanyracingsuspension,analysisoftheadvantagesanddisadvantagesofvarioussuspensiontype,andultimatelydeterminethesuitableformotorsportsuspension---differlongdoublewishbonearmtypedspiralspringindependentsuspension.
Inthedesignapplicationkinematicsanalysisoftherelationshipbetweenthevariousbodiesexercise、determinethesizeparameters,useoftheoreticalmechanics,materialmechanicscalculationofthevariouscomponentsofsuspensionforcetomeetthestrengthrequirementsofallpartsThisdesignemploysCAXA2009drawthefloorplan,andtouseUGNX6.0establishsuspensionmodels,kinematicanalysisandadvancedsimulation.
KEYWORD：
Suspension,shockabsorbers,modeling,motionanalysis
符号说明
M汽车总质量，Kg
L轴距，mm
B1前轮距，mm
B2后轮距，mm
hg最小离地间隙,mm
G1满载时前轴负荷分配,N
G2满载时后轴负荷分配,N
R车轮半径，mm
B轮胎宽度,mm
k动载系数,1
ψ附着系数，mm
γ主销后倾角,mm
β主销内倾角,°
α车轮外倾角,°
C主销偏置距,°
N弹簧有效圈数,1
ω1前悬架偏频，Hz
ω2后悬架偏频，Hz
第一章绪论
§
1.1赛事简介
首届中国大学生方程式汽车大赛（以下简称"
）是中国汽车工程学会及其合作会员单位承办，以院校为单位组织学生参与的一项全新赛事。
FSAE要求各参赛队按照赛事规则和赛车制造标准，自行设计和制造方程式类型的小型单人座休闲赛车，并携该车参加全部或部分赛事环节。
比赛过程包含有3个最主要的基本元素，分别是：
工程设计、成本控制以及静态评估、单独的动态性能测试、高性能的耐久性测试。
表1-1首届参赛车队名单
序列
学校
车队
1
河南科技大学
河洛风
2
江苏大学
江大之星
3
湖南大学
HNURacing
4
华南理工大学
华南理工大学FSAE车队
5
广西工学院鹿山学院
LSRacing
6
燕山大学
燕翔车队
7
北京理工大学
BITRacing
8
昆明理工大学
昆明理工
9
天津大学
北洋动力
10
同济大学
同济翼驰车队
11
厦门理工学院
AMOY
12
上海工程技术大学
ProjectFSAE
13
北京航空航天大学
BUAA-FSAE
14
哈尔冰工业大学（威海）
HRT（HIT.Racing.Team）
15
清华大学
清华车队
16
武汉理工大学
武汉理工
17
合肥工业大学
18
西华大学
19
吉林大学
20
北京信息科技大学
铸梦
1.2赛事意义
2009年中国已是全球第一大汽车市场，产销总量均超过一千三百多万辆，今年的北京车展也是众商云集极度繁华，中国成为全球汽车厂商都极其重视的一片福地，中国拯救了全球汽车产业已成为不争的事实，今日中国汽车工业已处于大国地位，然而繁华的背后却是一片萧瑟，中国远远还不是汽车强国，从制造业大国迈向产业强国任重而道远，革命尚未成功，汽车人任需努力。
大学生方程式赛车目的主要有：
1、为中国汽车业培养人才，改进人才培养模式，增强实践经验，全面提升学生的综合能力。
2、通过活动创造学术竞争氛围，为院校间提供交流平台，进而推动学科建设的提升。
河南科技大学是一所具有悠久历史的综合性大学，而车辆工程是学校的老牌专业，这次学校组织车队参赛对学校来说是个提升知名度的有效契机，我们车辆专业将不负众望，为学校建设一流大学做出重要贡献。
1.3分析各种悬架类型优缺点
1．3．1概述
悬架是保证车轮与车桥或车架与车身之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称。
主要组成为：
弹性元件、减振器、导向机构、横向稳定器、缓冲块。
悬架系统设计需满足下述要求：
1）通过合理设计悬架的弹性特性及阻尼特性，使其具有合适的衰减振动能力以保证汽车有良好的行驶平顺性；
2）合理设计导向机构以保证力与力矩的可靠传递，并满足汽车具有良好的操纵稳定性的要求；
3）导向机构的运动应与转向杆系的运动相协调，避免发生运动干涉，否则可能引发转向轮摆动；
4）汽车制动或加速时要保证车身稳定，减少车身纵倾，转弯时车身侧倾角要合适；
5）结构紧凑、占用空间尺寸小，尤其悬挂部分质量尽量小；
6）在满足零部件质量要小的同时，还要保证有足够的强度和寿命；
7）便于布置，在轿车设计中特别考虑给发动机及行李箱留出足够的空间；
8）便于维修、保养。
1．3．2悬架分类及优劣分析
根据两侧车轮垂直运动是否关联分非独立悬架和独立悬架。
一、非独立悬架
非独立悬架的左右轮装在一根整体的刚性轴或非断开式驱动桥的桥壳上，“非独立”名称由此而来。
其典型结构如图1-1所示。
图1-1非独立悬架图1-2独立悬架
非独立悬架的优点有：
结构简单，制造、维护方便，经济性好；
工作可靠，使用寿命长；
车轮跳动时，轮距、前束不变，因而轮胎磨损小；
缺点是：
占用空间大，簧下质量大；
当两侧车轮跳动不一致时会相互影响，行驶平顺性低；
在不平路面直线行驶时，由于左右轮跳动不一致而导致的轴转向会降低直线行驶的稳定性。
非独立悬架主要用在质量大的商用车以及某些乘用车的后悬架上。
二、独立悬架
与非独立悬架相比，独立悬架具有如下优点：
（1）一定变形范围内左右车轮可单独跳动互不影响，可减少车身的倾斜和振动；
（2）非悬挂质量小；
（3）占用横向空间少，便于发动机布置，可以降低发动机的安装位置，从而降低汽车质心位置，有利于提高汽车的行驶稳定性；
（4）易于实现驱动轮转向。
独立悬架又有多种结构型式，主要有：
1.横臂式独立悬架
横臂式悬架是指车轮在汽车横向平面内摆动的独立悬架，按横臂数量的多少又分为双横臂式和单横臂式悬架。
1.1单横臂式独立悬架
图1-3单横臂式独立悬架图1-4双横臂式独立悬架
单横臂式具有结构简单，侧倾中心高，有较强的抗侧倾能力的优点。
但当车轮跳动时会使主销内倾角和车轮外倾角变化大，故不宜用作前悬架。
随着现代汽车速度的提高，侧倾中心过高会引起车轮跳动时轮距变化大，使轮胎相对地面侧向滑移，轮胎磨损加剧，故多应用在后悬架上，但由于不能适应高速行驶的要求，目前应用不多。
1．2双横臂式独立悬架
等长双横臂式悬架在其车轮作上、下跳动时，可保持主销倾角不变，但轮距却有较大的变化，会使轮胎磨损严重，故已很少采用。
不等长双横臂式悬架在其车轮上、下跳动时，只要适当地选择上、下横臂的长度并合理布置，即可使轮距及车轮定位参数的变化量限定在允许范围内。
这种不大的轮距改变，不应引起车轮沿路面的侧滑，而为轮胎的弹性变形所补偿。
因此能保证汽车有良好的行驶稳定性。
双横臂悬架一般用作轿车的前、后悬架，轻型载货汽车的前悬架、高级轿车后悬架，以及要求高通过性的越野汽车的前、后悬架。
2.车轮沿主销移动的悬架（包括烛式悬架和麦克弗逊式独立悬架）
2.1烛式悬架
烛式悬架的结构特点是车轮沿着刚性地固定在车架上的主销轴线上下移动。
烛式悬架的优点是：
当悬架变形时，主销的定位角不会发生变化，仅是轮距、轴距稍有变化，因此特别有利于汽车的转向操纵稳定和行驶稳定。
但缺点是汽车行驶时的侧向力会全部由套在主销套筒的主销承受，致使套筒与主销间的摩擦阻力加大，磨损也较严重，因此已很少采用。
图1-5烛式悬架结构图图1-6麦克弗逊悬架结构图
2．2麦克弗逊式独立悬架
麦弗逊式悬架是绞结式滑柱与下横臂组成的悬架形式，减振器可兼做转向主销，转向节可以绕着它转动。
其构造简单，布置紧凑，并且几乎不占用横向空间，有利于发动机布置。
当车轮跳动时，其轮距、前束及车轮外倾角等均改变不大，减轻了轮胎的磨损，也使汽车具有良好的行驶稳定性。
悬架运动特性的可设计性不如双横臂悬架；
需采取相应措施隔离振动、噪声；
减振器的活塞杆与导向套之间存在摩擦力，使得悬架的动刚度增加，弹性特性变差；
对轮胎的不平衡较敏感；
减振器紧贴车轮布置，其间空间很小，有些情况下不便于采用宽胎或加装防滑链。
麦克
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