【正文】 。根據(jù)上面計算的的硬點坐標來創(chuàng)建部件的幾何模型，同時需要確定部件的質量和質心位置以及其轉動慣量。圖31 模型拓撲結構 硬點坐標的量取對于本節(jié)雙擺臂獨立前懸架系統(tǒng)，硬點的確立主要考慮兩個方面：1) 為模型對象方向和位置定位；2) 根據(jù)硬點創(chuàng)建幾何實體。根據(jù)建立好的子系統(tǒng)模型，在標準界面模式中可將若干個子系統(tǒng)組裝系統(tǒng)總成或整車模型，這樣就完成了整個ADAMS/Car模塊下的建模過程。小到一個零件的幾何尺寸、質量參數(shù)的等，大到對整車的軸荷分配、制動力分配等等。確定系統(tǒng)中各個零部件之間的相對運動關系，從而添加與之相對應的運動副即約束。5) 創(chuàng)建零件的幾何體(geometry)。在硬點創(chuàng)建完之后，根據(jù)硬點可以對零件進行創(chuàng)建，并且輸入零件的主要參數(shù)，包括質量、質心位置等等。將部件定義為“general part”(整合零件)。模板模式為設計人員提供了設計空間，可以自行建立所需要的系統(tǒng)模型。能夠對懸架系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)甚至整車進行仿真分析，輸出相關性能曲線與相關性能參數(shù)，能夠有效地降低產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高工作效率。另外對懸架系統(tǒng)部分零部件的結構設計進行了介紹，包括立柱、橫臂、吊耳等部件的設計，對結構輕量化與強度進行綜合分析，以達到制作過程的方便性，裝配零部件的可靠性，以及在此之上的緊湊性。整體式吊耳定位方便、強度大，但是質量較大。在橫臂張角的設計時，要考慮到，橫臂對制動力與驅動力的承受能力，另外還有考慮輪輞的空間，不影響轉向。對于橫臂鉸點處的設計是采用的桿端軸承與向心軸承。在軸向設計時，主要考慮了軸承中心平面與主銷的距離，距離越小軸承的受力越好，但是距離越小意味著主銷越深入輪輞內(nèi)部，這就增加了車輪跳動時或前輪轉向時，橫臂與輪輞干涉的危險。其原因也很簡單，賽車的加速性能是其主要的性能之一，此時后懸架會承受很大的推動力的作用，再對橫臂進行的受力分析可以知道，橫臂前端的桿與縱向方向夾角越小，越有利于將其所受到的彎曲受力改變成為壓彎受力，也就是受力狀態(tài)會更好。這兩個設計因素確實和賽車空間設計布置相互影響相互制約，此外軸距、傳動軸角度等諸多問題同樣影響著懸架設計者的思維(賽車重量分配比又制約著軸距的確定，發(fā)動機位置制約又制約著傳動軸的角度)[9]。還有一種可能出現(xiàn)的現(xiàn)象稱之為泡沫化現(xiàn)象，這是一種不利的狀態(tài)，它很有可能會造成減振器的工作空程，進而造成阻尼力間歇性的失效，這種現(xiàn)象通常出現(xiàn)在連續(xù)且高速的狀況下。由資料得到的是結果是大家把減振器的相對阻尼系數(shù)31 定在0～1之間的。在減振器卸荷閥打開前，阻力與減振器的振動速度的關系為 (233)式中 ——減振器阻尼系數(shù)； ——卸荷速度，～，取。另外，還有一些關于設計減振器時應當滿足的基本要求：在減振器的使用期間必須要保證汽車行駛平順性和穩(wěn)定性。首先，減振器的工作速度必須在合適的范圍內(nèi)，在此基礎上再確保油液的壓力適當。 圓柱形螺旋彈簧的計算最小工作載荷=0N，最大工作載荷=1567N，工作行程h=30mm，彈簧外徑不小于46mm。一般采用的是彈簧和減震器一體式的結構。3) 穩(wěn)定桿通常用于前軸以提高前懸架的側傾剛度。2) 有車輛側傾引起的側向簧載轉移，其影響與側傾的動力學相關，并進而引發(fā)轉向狀態(tài)變化的滯后。 19前彈簧提供的側傾角剛度：后彈簧提供的側傾角剛度: 式中 ——前彈簧側傾角剛度(Nm/ 176。就這樣建立了側傾力矩與側偏剛度的聯(lián)系，而側傾角剛度的大小又影響著側傾力矩的分配。如果發(fā)生在后輪胎，后部將向外滑，車輛具有過多轉向特性。當汽車急轉向時，左右車輪的載荷會發(fā)生變化，內(nèi)側車輪的載荷減小，外側車輪的載荷變大?？梢酝ㄟ^CATIA草圖設計傳遞比的大小，并且模擬其隨車輪跳動的變化趨勢。得：， 在彈簧剛度的選取上，在減震器行程滿足的基礎上盡量選擇彈簧剛度較小的型號。另外，簧載質量變化范圍大的，偏頻變化范圍也越大。圖212 懸架幾何草圖 15 懸架剛度的計算 偏頻的選取偏頻是指車身的固有頻率，是影響汽車行駛穩(wěn)定性與平順性的重要指標之一，偏頻由簧載質量和懸架剛度決定。15 圖211 輪輞模型在繪制懸架的正視幾何時，首先根據(jù)輪輞空間的大小，做出上下橫臂鉸點之間的距離。前懸磨胎半徑初定為，后懸的定為。主銷偏距可通過延長主銷軸線交于地面求得。與抗制動前俯角不同的是，只有當汽車為單橋驅動時，該性能才起作用。 抗制動前俯角 制動抗點頭是指制動時懸架抵抗因縱向載荷轉移引起前懸架彈簧壓縮變形的能力。最終確定的側傾中心高度：前懸架30mm，后懸架60mm。側傾中心越高圍繞側傾中心的側傾力矩就越小。很顯然瞬時中心距離地面的高度，與輪胎的距離，在車輪的內(nèi)側還是外側決定著側傾中心的位置。如果你在側視圖里作投影，得到的瞬時中心，將影響著車輪的運動路徑，抗俯仰特性，主銷后傾角的變化率。我們做出經(jīng)過車輪中心的鉛垂面，一個平行于汽車的中心線，另一個垂直于汽車中心線。圖29 瞬時中心瞬時中心來源于在二維平面內(nèi)的動態(tài)的學習?！八矔r”的意思是桿的連接在那一確切的位置。拉桿式雙橫臂獨立懸架的優(yōu)點：減震器與搖臂機構下置，能夠降低賽車的重心，提高行駛穩(wěn)定性；充分利用車架的內(nèi)部空間，有利于車身的流線設計。FSC賽事對賽車懸架提出的具體規(guī)則為：賽車必須配備一個具有減震器的可完全操控的懸架系統(tǒng)，前后車輪的有效行程至少為 (2英寸)，(1英寸)的上跳行程與 (1英寸)的回彈行程；有固定的駕駛員座位；技術檢查時，所有懸架安裝點必須可見，直接能看到或者打開蓋子能看到。對于對操控性要求更高的賽車比賽中，不等長雙橫臂獨立懸架被廣泛應用于前后懸架中。圖24 燭式懸架圖25 麥弗遜式懸架其中，雙橫臂懸架按照橫臂的長度等長與否又分為等長雙橫臂獨立懸架和不等長雙橫臂獨立懸架。2) 獨立懸架擁有更小的非簧載質量，可以在汽車行駛過程中減弱來自地面的沖擊，提高汽車平均行駛速度。非獨立懸架是由一根整體式車橋將兩側車輪相連，車輪與車橋共同通過彈性原件與車架相連。9) 在計算完成后便進行懸架的結構設計，主要是懸架幾何的確定（正視、側視）懸架幾何確定后，接下來設計傳遞比，搖臂，推桿與減震器的布置，以及橫向穩(wěn)定桿的布置。驗證在此偏頻下其他性能參數(shù)是否滿足要求，如不滿足，做稍微修改，反復驗證。初設偏頻值，推算出懸架剛度，側傾角剛度，側傾率等。如下:1) 確定了解整車主要框架參數(shù)，包括輪距，軸距，質量等。 本章小結本章首先闡述了介紹了大學生方程式大賽的歷史以及闡述了其重要意義，簡要介紹了懸架系統(tǒng)的分類和組成，并簡單陳述了國內(nèi)外懸架系統(tǒng)研究開發(fā)的現(xiàn)狀。廣汽本田汽車有限公司的鄒海峰工程師利用Adams/car軟件對即將開發(fā)的車型的懸架進行分析，對懸架和整車的主要性能事先預測，為懸架的優(yōu)化提供了可靠的數(shù)據(jù)，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高了汽車產(chǎn)品的設計質量。運用Adams軟件進行建模，研究不同的系統(tǒng)環(huán)境對主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、側傾中心高度等等參數(shù)的影響，對所設計的懸架進行了優(yōu)化[4]。30多年來，F(xiàn)SAE已發(fā)展成為每年有15個國家舉辦的20場賽事。賽車更為看重的是操控穩(wěn)定性，這對懸架調校要求的更多，也更為復雜一些，賽車懸架一般剛度比較高，且前后懸架一般都會附加橫向穩(wěn)定桿，使其調校范圍更大一些。另外麥弗遜懸架的優(yōu)點是占用的布置空間較小，便于其他零件的布置，所以麥弗遜被廣泛應用于轎車的前懸當中。車輪沿主銷移動的懸架包括燭式懸架與麥弗遜式懸架。而不等長雙橫臂可以使車輪與主銷的變化范圍都不太大，因此在轎車上應用較多。獨立懸架系統(tǒng)主要包括橫臂式獨立懸架、縱臂式獨立懸架、車輪沿主銷移動的懸架、單斜臂式獨立懸架。鋼板彈簧在貨車上應用較為廣泛，鋼板彈簧通常通過鉸鏈與吊耳縱向布置地固定在車架上，這樣可以使得彈簧在變形時兩包耳中間之間的距離可以發(fā)生改變，這也是貨車中采用較多的一種連接形式。導向機構的形式各有不同，主要是把縱向反力、側向反力以及這些力所造成的力矩傳遞到車架上，所以起到一個傳力的作用，另外導向機構還控制車輪在跳動時隨車架的擺動軌跡，所以導向機構在傳力的同時還有著導向的作用。轎車一般多用的是螺旋彈簧，鋼板彈簧與空氣彈簧多用于貨車或客車，扭桿彈簧多應用與輕型客車或貨車[1]。 懸架系統(tǒng)概述汽車懸架系統(tǒng)是車輪與車架之間的一切連接裝置的總成。在比賽過程要比多項靜態(tài)項目與動態(tài)項目，難免會遇到突發(fā)狀況，這就要考驗一個車隊怎樣去合作，共同應對難關。只有當學生對專業(yè)知識有了一定的積累，對整車系統(tǒng)有了一定的把握才能夠獨立的去完成對某一個系統(tǒng)的設計，包括這個系統(tǒng)的零部件；在賽車零件的加工階段又使學生對加工工藝有了更深的了解。 大學生方程式賽車的研究意義當前，中國的汽車工業(yè)已經(jīng)蓬勃發(fā)展，但是還不是真正的汽車技術強國。動態(tài)賽包括耐久賽、直線加速、高速避障等，同學們制作的賽車的性能通過這樣的動態(tài)賽才能展現(xiàn)出來。我國首次于2010年進行FSC比賽，這項賽事在中國大學生中廣受歡迎，取得了較大的成功。同時，賽事也要求參加比賽的大學生對整輛賽車的設計于制作要在一年之內(nèi)完成，并且要嚴格滿足大賽的規(guī)則，還要具有一定的操控性能。在技術答辯與成本答辯當中，不僅僅要考驗隊員對專業(yè)知識的掌握，對整輛賽車的了解，還要求隊員要有足夠優(yōu)異的表達能力，從而使技術裁判對賽車有了感官的認知。在制作賽車的過程當中，學生可以將書本上學到的知識與實踐相結合，綜合提高自己的專業(yè)知識。在整車的設計階段，培養(yǎng)了學生的設計能力提高了他們的專業(yè)素養(yǎng)。在參賽階段培養(yǎng)的是大學生的臨場應變能力與團隊協(xié)作能力。另外在這個過程中還會遇到各種各樣的問題，零件原材料的購買、加工工廠的尋找，正是不斷的客服這些困難，才鍛煉了自己的心智，為以后步入社會打下堅實的基礎。彈性元件包括螺旋彈簧、鋼板彈簧、空氣彈簧和扭桿彈簧。當彈性元件不斷的受到?jīng)_擊時，便會持續(xù)地發(fā)生振動而這種振動也會使乘坐人員與駕駛人員感到不適，減振器的便會使這種振動迅速減弱，消除振動的快慢還與阻尼力有關，阻尼力越大振動消除的就越快，但是阻尼力也不能過大，太大的話沖擊載荷便會加大，會有可能造成某些零件的損壞。獨立懸架非獨立懸架非獨立懸架按結構可分縱置鋼板彈簧非獨立懸架、螺旋彈簧非獨立懸架、空氣彈簧非獨立懸架、油氣彈簧非獨立懸架等?？諝鈴椈赏ǔ糜诳蛙嚿希⑶译S壓縮行程的不同，可以實現(xiàn)變剛度的調節(jié)，另外空氣彈簧也可以實現(xiàn)車身高度的自動調節(jié)，很大程度上提高了行駛的平順性。等長雙橫臂懸架使得在車輪在跳動過程中，主銷的參數(shù)大致不會發(fā)生變化，但是輪距的變化較大，造成輪胎滑移[2]。雙縱臂式懸架包括兩個等長的縱臂，所以可以用于轉向輪。麥弗遜懸架的主銷為擺臂與輪轂的鉸接點與車架與減震器鉸接點之間的連線，因此當車輪跳動時，主銷參數(shù)會有一定的改變，這種變化范圍也比較小。而同一類型的懸架也可以通過選取不同磅數(shù)的彈簧來調整懸架的剛度，這也是懸架調校的一部分。大學生方程式汽車大賽(FSAE)首屆比賽于1979年在美國休斯頓進行。前后懸架均采用了拉桿不等長雙橫臂式懸架。合肥工業(yè)大學的阮五洲利用Adams軟件創(chuàng)建了雙橫臂獨立懸架的模型，詳細地分析了懸架的性能曲線，并且利用遺傳算法對懸架進行優(yōu)化。在ADAMS/Insight模塊下對懸架進行試驗設計，根據(jù)運動學仿真結果和試驗設計結果，對懸架進行多目標優(yōu)化設計。5 第2章 懸架系統(tǒng)設計 第2章 懸架系統(tǒng)設計 賽車懸架設計思路根據(jù)賽事的規(guī)則與要求，首先擬定YX5賽車懸架系統(tǒng)的設計思路。4) 估計簧上質量與簧下質量四個車輪載荷。6) 計算極限工況下橫向與縱向的載荷轉移量，與懸架的行程（有橫向穩(wěn)定桿）。懸架的設計計算就是一個反復迭代與校核的過程，使主要性能參數(shù)都在設置范圍內(nèi)。 懸架系統(tǒng)方案的選定1汽車懸架的結構類型主要分為兩類：獨立懸架與非獨立懸架。獨立懸架具有以下優(yōu)點：1) 在彈簧一定的變形范圍內(nèi)，兩側車輪能夠獨立跳動而不會互相影響，可以減弱汽車在行駛過程中的震動，提高行駛的穩(wěn)定性。 圖21 雙橫臂懸架圖22 單縱臂式懸架2) 車輪在汽車的縱向平面內(nèi)上下擺動的懸架是縱臂式獨立懸架，分別有單縱臂式與雙縱臂式圖23 雙縱臂式獨立懸架3) 車輪沿主銷移動的懸架，包括：麥弗遜式懸架和燭式懸架。因此不等長雙橫臂獨立懸架在轎車前輪上廣泛應用。但是賽車設計時，賽事規(guī)則(包括對車輛和賽事的規(guī)則要求)是設計者首先必須考慮的。缺點：減震器與搖臂機構頂置，提高了賽車的重心，不利于操縱穩(wěn)定11 性；推桿的布置不利于賽車車身的流線設計。 懸架幾何參數(shù)圖28 懸架結構參數(shù)圖 瞬時中心的定義關于瞬時中心的定義將按順序來說明。隨著桿的連接時移動的，瞬時中心也是動的，所以合適的幾何設計不僅建立在所有的瞬時中心隨離地間隙的變化出現(xiàn)在它們期望的位置，也要隨懸架的行程的變化，控制瞬 11時中心位置的變化與變化的快慢。這樣我們討論前視圖和側視圖。如果在前視圖里做投影，得到的瞬時中心影響著外傾角的變化率、側傾中心的某些信息、磨胎運動和一些決定著轉向特性的某些數(shù)據(jù)。這也并不一定是在汽車的中心線，尤其是對于非對稱的懸架幾何結構，或者是汽車在轉彎的時候。如果適當?shù)牧εc力矩(有關側傾中心的)被顯示出來，作用于CG的水平力可以轉移到側傾