大學生方程式賽車懸架系統設計

一、 課題研究意義

中國大學生方程式汽車大賽（簡稱FSAE），在2010年開始舉辦，至2012年已舉辦三屆，大賽目的是為了提高大學生汽車設計與團隊協作等能力，而華南農業大學2012年才組隊設計賽車，現在還沒有派隊參加比賽，本文初步探討SAE賽車懸架設計的方案，為日後華南農業大學參賽打下基礎。

本課題的重點和難點

1、根據整車的佈置對FSAE賽車懸架的結構形式進行的選擇。 2、對前後懸架的主要參數和導向機構進行初步的設計。 3、用Catia或Proe建立懸架三維實體模型。

4、在Adams/car中建立該懸架的虛擬樣機模型，進行仿真，分析其運動學性能（包括得到車輪主要定位參數與輪距的變化情況）。

5、懸架設計方案確定後的優化改良。優化的方案一：用ADAMS/Insight進行優化，以車輪的定位參數（前束、外傾、主銷內傾、後傾）優化目標，以上下橫臂與車架的鉸接點為設計變量進行優化。優化的方案二：輕量化，使用Ansys軟件進行模擬懸架工作狀況，進行受力分析，強度校核，優化個部件結構，受力情況。

二、 課題研究方法

1、查閲FSAE懸架的設計。

2、運用Pro/E或者Catia進行零件設計和仿真建模，設計出懸架的雛形。 3、在Adams/car中建立該懸架的虛擬樣機模型，進行仿真，分析其運動學性能。 4、用ADAMS/Insight進行優化，改善操縱穩定性。

5、使用Ansys軟件進行模擬懸架工作狀況，進行受力分析，優化個部件結構及輕量化。

三、 課題的技術設計路線

懸架設計流程如下：

（1）首先要確定賽車主要框架參數，包括：外形尺寸、重量、發動機馬力等等。

（2）確定懸架系統類型，一般都會選用雙橫臂式，主要是決定選用拉桿還是推杆。

（3）確定賽車的偏頻和賽車前後偏頻比。

（4）估計簧上質量和簧下質量的四個車輪獨立負重。

（5）根據上面幾個參數推算出賽車的懸架剛度和彈簧的彈性係數。

（6）推算出賽車在沒有安裝防側傾杆之前的懸架剛度初值，並計算車輪在最大負重情況下的輪胎變形。

（7）計算沒安裝防側傾杆時賽車的橫向負載轉移分佈（Lateral Load Transfer Distribution, LLTD）。

（8）根據上面計算數值，選擇防側傾杆以獲得預想的側傾剛度和 LLTD。 （9）最後確定減振器阻尼率。

（10）上面計算和選型完成後，再重新對初值進行校核。

（11）運用Pro/E或者Catia進行零件設計和仿真建模，設計出懸架的雛形。 （12）在Adams/car中建立該懸架的虛擬樣機模型，進行仿真，分析其運動學性能，並用ADAMS/Insight進行優化分析。

（13）使用Ansys軟件進行模擬懸架工作狀況，進行受力分析，優化個部件結構及輕量化。

四、 論文提綱

摘要

第一章 緒論

1.1 FSAE賽事簡介 1.2 FSAE懸架研究現狀

1.3 論文主要研究內容及意義 第二章 FSAE前後懸架設計

2.1懸架概述及設計流程 2.2懸架選型

2.2.1懸架分類及優劣分析 2.2.2確定懸架類型 2.3懸架參數設計2.3.1車輪定位參數2.3.2懸架幾何2.3.3剛度計算2.3.4阻尼計算

2.3.4基本參數的確定 2.4零部件設計

第三章FSAE前後懸架運動學建模仿真分析及優化 3.1Adams/car及Adams/Insight概述 3.2FSAE前後懸架運動學建模

3.3FSAE前後懸架仿真分析 3.4FSAE前後懸架優化

第四章FSAE前後懸架有限元分析及優化

4.1FSAE賽車懸架關鍵部件靜力學分析

4.2 FSAE賽車懸架關鍵部件結構強度仿真分析

4.3輕量化方法

五、 參考文獻

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