ChinaFSAE方程式赛车悬架系统设计分析.docx

毕业设计说明书

学 院： 机械工程

系(专业)： 车辆工程

题 目： 方程式赛车悬架系统设计分析

毕业设计（论文）中文摘要

题 目 方程式赛车悬架系统设计分析

摘要：

FormulaSAE，是由各国SAE，即汽车工程师协会举办的一项学生方程式赛车比赛。中国年汽车工程师协会于2010年首次举办大学生方程式赛车（CFSAE）。悬架的设计对FSAE赛车的性能有很大影响，运动过程中各向的力都通过悬架传递到车身。

本文根据FSAE大赛的要求对赛车的悬架系统进行设计分析，内容包括悬架的设计要求、设计方法、轮辋的选择、轮胎的选择、赛车轮距和轴距的确定、悬架结构形式的确定、悬架二维图形的绘制、结合赛规确定偏频、并计算悬架的刚度等参数、悬架三维模型的建立、悬架关键零件力学分析、运动学分析及优化设计等。运用ADAMS软件对双横臂悬架系统进行分析，研究汽车运动过程中悬架各定位参数的变化特性。

关键词： FSAE 双横臂悬架 设计分析 MSC.ADAMS

河北工业大学

河北工业大学2012届本科毕业设计说明书

目 录

绪论 1

引言 1

FSAE大学生方程式汽车大赛简介 1

赛事意义 4

课题的主要任务 5

FSAE悬架设计 6

FSAE底盘规则概况 6

悬架概述 8

悬架设计要求 9

悬架结构的选型 10

双横臂独立悬架导向机构的设计 11

FSAE赛车悬架参数 15

车轮定位参数 23

弹性元件、减震器的选择与布置 24

A臂材料与尺寸 25

连接件及轴承的选择 26

CAD图与CATIA三维实体图 29

主要零件的受力分析 40

方程式悬架的运动仿真 45

ADAMS软件简介 45

ADAMS基本模块 46

前悬架模型的建立 47

模型的仿真 53

仿真曲线的后期处理 60

结 论 66

参考文献 67

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河北工业大学2012届本科毕业设计说明书

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绪论

引言

悬架是现代汽车上的重要总成之一[1]，由于双横臂悬架有较好的运动特性，因此在越来越多的轿车的前悬上得到应用，特别是在赛车上，更是得到广泛运用，其设计好坏对操纵稳定性、平顺性和安全性有着重要的影响。操纵稳定性不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度,而且也是决定汽车高速安全行驶的一个主要性能[2]。本文根据中国FSC大赛规则对赛车的悬架系统进行了设计与分析。

汽车的四轮定位决定了整车的运动性能，前转向轮的定位整合了转向与悬架系统的所有几何参数[3]。悬架的运动学性能直接影响操纵稳定性等汽车使用性能，而正确的车轮定位参数能够使赛车的运动性能得到良好地发挥，同时还能够增加赛车的安全性与舒适性提高轮胎的使用寿命[4]，减轻驾驶员的驾驶疲劳。前轮定位参数包括主销内倾角、主销后倾角、前轮外倾角和前束。主销与导向机构配合的合理与否直接影响到赛车的诸多性能，从而影响整车的优劣。

FSAE大学生方程式汽车大赛简介

FormulaSAE

FormulaSAE，是由各国SAE，即汽车工程师协会举办的面向在读或毕业7个月以内的本科生或研究生举办的一项学生方程式赛车比赛，要求在一年的时间内制造出一辆在加速、刹车、操控性方面有优异的表现并且足够稳定耐久，能够成功完成规则中列举的所有项目业余休闲赛车[5]。自1981年创办以来，FSAE已发展成为每年由7个国家举办的9场赛事所组成，并有数百支来自全球顶级高校的车队参与的青年工程师盛会。

SAE方程式（FormulaSAE）系列赛源于1978年。第一次比赛于1979年在美国波斯顿举行，13支队伍中有11支完赛。当时的规则是制作一台5马力的木制赛车。SAE方程式（FormulaSAE）系列赛将挑战本科生、研究生团队构思、设计与制造小型具有越野性能的方程式赛车的能力。为给车队最大的设计弹性和自我表达创意和想象力

的空间，在整车设计方面将会限制很少。赛前车队通常用8至12个月组的时间设计、建造、测试和准备赛车。在与来自世界各地的大学代表队的比较中，赛事给了车队证明和展示其创造力和工程技术能力的机会。

为了达到比赛的目的、学生可以把自己假想设计人员。某一制造公司聘请他们为其设计、制造和论证一辆用来评估该公司某一量产项目的原型车。预期的销售市场是周末业余汽车比赛。因此，该车必须在加速，制动和操控性能方面表现出色。该车必须成本低廉、易于维修、可靠性好。此外，考虑到市场销售的因素，该车需美观、舒适，零部件也需要有通用性。制造企业计划每天生产四辆该型车,并要求原型车实际耗资应低于2.5万美元（该规则09年已