大学生方程式赛车悬架系统设计
一、 课题研究意义
中国大学生方程式汽车大赛(简称FSAE),在2010年开始举办,至2012年已举办三届,大赛目的是为了提高大学生汽车设计与团队协作等能力,而华南农业大学2012年才组队设计赛车,现在还没有派队参加比赛,本文初步探讨SAE赛车悬架设计的方案,为日后华南农业大学参赛打下基础。
本课题的重点和难点
1、根据整车的布置对FSAE赛车悬架的结构形式进行的选择。 2、对前后悬架的主要参数和导向机构进行初步的设计。 3、用Catia或Proe建立悬架三维实体模型。
4、在Adams/car中建立该悬架的虚拟样机模型,进行仿真,分析其运动学性能(包括得到车轮主要定位参数与轮距的变化情况)。
5、悬架设计方案确定后的优化改良。优化的方案一:用ADAMS/Insight进行优化,以车轮的定位参数(前束、外倾、主销内倾、后倾)优化目标,以上下横臂与车架的铰接点为设计变量进行优化。优化的方案二:轻量化,使用Ansys软件进行模拟悬架工作状况,进行受力分析,强度校核,优化个部件结构,受力情况。
二、 课题研究方法
1、查阅FSAE悬架的设计。
2、运用Pro/E或者Catia进行零件设计和仿真建模,设计出悬架的雏形。 3、在Adams/car中建立该悬架的虚拟样机模型,进行仿真,分析其运动学性能。 4、用ADAMS/Insight进行优化,改善操纵稳定性。
5、使用Ansys软件进行模拟悬架工作状况,进行受力分析,优化个部件结构及轻量化。
三、 课题的技术设计路线
悬架设计流程如下:
(1)首先要确定赛车主要框架参数,包括:外形尺寸、重量、发动机马力等等。
(2)确定悬架系统类型,一般都会选用双横臂式,主要是决定选用拉杆还是推杆。
(3)确定赛车的偏频和赛车前后偏频比。
(4)估计簧上质量和簧下质量的四个车轮独立负重。
(5)根据上面几个参数推算出赛车的悬架刚度和弹簧的弹性系数。
(6)推算出赛车在没有安装防侧倾杆之前的悬架刚度初值,并计算车轮在最大负重情况下的轮胎变形。
(7)计算没安装防侧倾杆时赛车的横向负载转移分布(Lateral Load Transfer Distribution, LLTD)。
(8)根据上面计算数值,选择防侧倾杆以获得预想的侧倾刚度和 LLTD。 (9)最后确定减振器阻尼率。
(10)上面计算和选型完成后,再重新对初值进行校核。
(11)运用Pro/E或者Catia进行零件设计和仿真建模,设计出悬架的雏形。 (12)在Adams/car中建立该悬架的虚拟样机模型,进行仿真,分析其运动学性能,并用ADAMS/Insight进行优化分析。
(13)使用Ansys软件进行模拟悬架工作状况,进行受力分析,优化个部件结构及轻量化。
四、 论文提纲
摘要
第一章 绪论
1.1 FSAE赛事简介 1.2 FSAE悬架研究现状
1.3 论文主要研究内容及意义 第二章 FSAE前后悬架设计
2.1悬架概述及设计流程 2.2悬架选型
2.2.1悬架分类及优劣分析 2.2.2确定悬架类型 2.3悬架参数设计2.3.1车轮定位参数2.3.2悬架几何2.3.3刚度计算2.3.4阻尼计算
2.3.4基本参数的确定 2.4零部件设计
第三章FSAE前后悬架运动学建模仿真分析及优化 3.1Adams/car及Adams/Insight概述 3.2FSAE前后悬架运动学建模
3.3FSAE前后悬架仿真分析 3.4FSAE前后悬架优化
第四章FSAE前后悬架有限元分析及优化
4.1FSAE赛车悬架关键部件静力学分析
4.2 FSAE赛车悬架关键部件结构强度仿真分析
4.3轻量化方法
五、 参考文献
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