【正文】 （包括主銷參數，側傾中心高度，懸架剛度，側傾角剛度，傳遞比等）懸架零部件的結構設計，在保證強度與剛度的前提下，達到輕量化的目的。為了提高側傾剛度，對橫向穩(wěn)定桿進行設計，并且設計成剛度可調，滿足練車時的對賽車的調試[6] 。二、研究主要成果 FSC賽車懸架仍然沿用不等長雙橫臂獨立懸架系統(tǒng)。懸架是車架或承載式車身與傳統(tǒng)意義車橋或車輪之間傳力連接裝置的總稱[1]。對結構形式的設計注重協(xié)調整合，加強溝通使結構布置緊湊，造型優(yōu)美。材料上是用的4130鋼管。它的功能是把路面作用于車輪上的垂直反力，縱向反力和側向反力以及這些反力所造成的力矩傳遞到車架上，以保證汽車的正常行駛。再次感謝我的指導老師和我的團隊。我們在一起經歷了殘酷的比賽，在失利之后，我們下決心要好下一輛賽車。利用ADAMS虛擬樣機技術對YX5 FSC賽車雙橫前臂前懸架的性能進行了仿真分析及優(yōu)化的研究。主銷內傾角影響轉向盤手感和輪胎磨損速度，變化不宜過大，一般將內傾角設計成隨車輪上跳而增加、下跳而減小的趨勢。主銷后傾角隨車輪上下跳動時的變化曲線如所示。/30mm，變化較小，這將減小輪胎側向滑移，提高汽車的操縱穩(wěn)定性，從而符合設計要求。車輪前束角隨車輪上下跳動時的變化曲線如所示車輪跳動（mm） 前束角（176。變化較小，這將減小輪胎側向滑移，提高汽車的操縱穩(wěn)定性，符合設計要求。以內。最后將懸架子系統(tǒng)與試驗臺(Test Rig)裝配在一起，再通過通訊器檢查，得到最終的前懸架系統(tǒng)分析總成圖為裝配后前懸架的模型，在模型中。 創(chuàng)建部件與約束前懸架的主要部件有上下橫臂、立柱、推臂、轉向橫拉桿、搖塊和減震器組成。通訊器的作用是把不同的子系統(tǒng)裝配到一起，將裝配體與試驗臺相連。6) 定義約束(constrain)。3) 創(chuàng)建零件。Adams/Car模塊提供了兩種運行模式：標準模式和模板模式；不同的模式對應著不同的界面和功能。 圖225 單片吊耳 圖226 整體式吊耳圖227 減震器吊耳 圖228 搖臂吊耳 本章小結本章主要總結了懸架系統(tǒng)的設計思路，主要包括了懸架偏頻的選取，懸架剛度、側傾角剛度的計算，以及彈簧與減振器的選取。由于橫臂與立柱連接處的鉸點受力比較復雜，采用的向心軸承通過軸承套與橫臂焊接在一起的方案，而橫臂與車架連接處的鉸點受力較小，采用的是桿端軸承與橫臂螺紋連接。對于立柱寬度與厚度的設計主要是由軸承的尺寸選擇及制動鉗的安裝尺寸決定的。 25 懸架的結構設計 懸架裝配設計圖在綜合考慮布置空間與懸架的性能要求后，前后懸架的布置如圖前懸架裝配：圖217 前懸架裝配圖后懸架裝配圖：圖218 后懸架裝配圖35 前后懸架總裝配圖:圖219 總裝圖對于設計懸架時，橫臂首先要考慮軸向長度，角度等問題。因此，還要充分考慮懸架的剛度和簧載質量，這也是直接決定振動衰減程度的值的依據。擁有足夠的散熱面積能夠確保防止發(fā)生這樣的事。減震器可設計成壓縮阻尼與回彈阻尼微調，甚至壓縮阻尼可鎖死的狀態(tài)。2) 設計者一般也努力提高前懸架的側傾剛度以保證極限轉向時的不足轉向特性。通過對側傾力矩的分配計算而得的側傾角剛度與由彈簧提供的側傾角剛度進行比較，從而判斷需不需要附加橫向穩(wěn)定桿。如果發(fā)生在前輪胎，前部將向外滑出，車輛具有不足轉向特性。本次設計把傳遞比設計成隨懸架行程的增大而變小，從而使懸架剛度增大，增強其操控穩(wěn)定性。 懸架剛度的計算由總布置給出的整車數據，賽車的總質量為220+60=280kg，軸荷比為43:57。最后確定上下橫臂的長度。一定的磨胎半徑會使得輪胎產生側向加速度，當向前加速時會改變輪胎的側偏角，這就會反過來影響車輛的側向運動。 抗驅動后仰角 抗驅動后仰角可減小后輪驅動汽車車尾的下沉量或前輪驅動汽車車頭的抬高量。這種水平作用力與它到地面的距離的乘積被認為是非側傾力矩。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。這樣我們討論前視圖和側視圖。 懸架幾何參數圖28 懸架結構參數圖 瞬時中心的定義關于瞬時中心的定義將按順序來說明。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。 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。 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。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）。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。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。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。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，主銷參數會有一定的改變，這種變化范圍也比較小。等長雙橫臂懸架使得在車輪在跳動過程中，主銷的參數大致不會發(fā)生變化，但是輪距的變化較大，造成輪胎滑移[2]。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。彈性元件包括螺旋彈簧、鋼板彈簧、空氣彈簧和扭桿彈簧。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。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。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。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)賽才能展現出來。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。 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。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。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。車輪沿主銷移動的懸架包括燭式懸架與麥弗遜式懸架。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。運用Adams軟件進行建模，研究不同的系統(tǒng)環(huán)境對主銷內傾角、主銷后傾角、側傾中心高度等等參數的影響，對所設計的懸架進行了優(yōu)化[4]。 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，并簡單陳述了國內外懸架系統(tǒng)研究開發(fā)的現狀。初設偏頻值，推算出懸架剛度，側傾角剛度，側傾率等。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。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。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。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；充分利用車架的內部空間，有利于車身的流線設計。圖29 瞬時中心瞬時中心來源于在二維平面內的動態(tài)的學習。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。側傾中心越高圍繞側傾中心的側傾力矩就越小。 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。主銷偏距可通過延長主銷軸線交于地面求得。15 圖211 輪輞模型在繪制懸架的正視幾何時，首先根據輪輞空間的大小，做出上下橫臂鉸點之間的距離。另外，簧載質量變化范圍大的，偏頻變化范圍也越大。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。當汽車急轉向時，左右車輪的載荷會發(fā)生變化，內側車輪的載荷減小，外側車輪的載荷變大。就這樣建立了側傾力矩與側偏剛度的聯系，而側傾角剛度的大小又影響著側傾力矩的分配。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。一般采用的是彈簧和減震器一體式的結構。首先，減振器的工作速度必須在合適的范圍內，在此基礎上再確保油液的壓力適當。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； ——卸荷速度，～，取。還有一種可能出現的現象稱之為泡沫化現象，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，這種現象通常出現在連續(xù)且高速的狀況下。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。對于橫臂鉸點處的設計是采用的桿端軸承與向心軸承。整體式吊耳定位方便、強度大，但是質量較大。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，能夠有效地降低產品的研發(fā)周期，提高工作效率。將部件定義為“general part”(整合零件)。5) 創(chuàng)建零件的幾何體(geometry)。小到一個零件的幾何尺寸、質量參數的等，大到對整車的軸荷分配、制動力分配等等。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) 根據硬點創(chuàng)建幾何實體。所以需要通過定義通訊器的方法把輪轂的車輪中心和懸掛實驗臺連接在一起。車輪的定位參數主要包括車輪外傾角、車輪前束角、主銷內傾角和主銷后傾角等[13]。車輪外傾角隨車輪上下跳動時的變化曲線如所示。2) 前束角過小，前束角引起的側偏力抵消不了前輪外傾所產生的側偏力，輪胎將產生側向滑移，加大輪胎的磨損，又使行駛不穩(wěn)定。176。2) 主銷后傾角過小，穩(wěn)定力矩減少，將使行駛不穩(wěn)，方向發(fā)飄，在高速行駛時，車輪還會擺振。主銷內傾角還能使轉向輕便。）圖39 主銷內傾角隨車輪跳動曲線 41 本章小結在本章中對ADAMS軟件進行了簡單介紹，并介紹了在ADAMS/Car模塊中建立雙橫臂前懸架的主要步驟，在建立完模型后再對模型進行仿真，仿真結束后繪制其運動特性曲線。在此，感謝夏老師的細心指導。在這個過程中，不斷的得到鍛煉與成長。首屆中國大學生方程式汽車大賽（FSC）于2010年在上海成功舉辦。而本課題的研究是針對13屆賽車在耐久賽和高速避障賽中的表現在2014屆賽車設計中做出相應的改進完善。搖臂，立柱等零件通過ANASY進行拓撲優(yōu)化分析，在保證零件強度的情況下，盡量減輕重量，達到輕量化設計的目的。2008年，中國的一些院校已參加此項比賽。因此，設計一款性能優(yōu)異、符合比賽要求的賽車懸架，不僅能提高賽車行駛平順性，使車輪接地性變好，同時有利于提高操縱穩(wěn)定性[4]；而且可以通過合理的布置，使懸架與轉向系的干涉減少，因此不易產生跳擺，有利于提高橫向角剛度，減少側傾[5]。正個懸架系統(tǒng)都會通過ADAMS進行優(yōu)化仿真分析，從而控制主銷參數，車輪定位參數在車輪跳動過程中的變化范圍，提高賽車的操縱穩(wěn)定性。汽車產業(yè)的不斷發(fā)展，賽車也會越來越行業(yè)化和專業(yè)化，逐步進入到人們的生活中去。五、主要參考文獻 [1].[M].北京：[2].[M].北京：[3].趙六奇，金達鋒（譯）.車輛動力學基礎[M].北京：[4].約翰近幾年，不少國內外的車隊已經逐漸使用了碳纖維懸架，用碳纖維管代替鋼管，同時運用膠粘技術，將橫臂與關鍵零件粘和，同時進行拉伸，扭轉等試驗，在保證懸架剛度的前提下，大大減輕的重量。設計的前期，在CATIA的草圖模塊進行懸架幾何的設計。不等長雙橫臂式懸架的可以通過選擇橫臂的長短，來調節(jié)車輪在跳動過程中主銷參與輪距的變化范圍以及車輪傾角的大小，從而保證最佳的操縱穩(wěn)定性，但是它的運動規(guī)律是極其復雜的非線性空間運動過程，各導向桿件極其擺動軸線在空間布置上有更大的自由度[2]。是一項面向在讀或畢業(yè)7個月以內的本科生或研究生舉辦的大學生方程式賽車比賽，要求在一年的時間內制造出一輛在加速、剎車、操控性方面有優(yōu)異的表現并且足夠穩(wěn)定耐久，能夠成功完成規(guī)則中列舉的所有項目業(yè)余休閑賽車。再進行零部件的設計進而進行整個懸架系統(tǒng)的裝配。這就使得傳統(tǒng)的空間解析幾何方法在分析雙橫臂獨立懸架的運動特性時進行設計變得非常繁瑣和復雜，更難于進行多方案的比較和分析，因而容易造成分析和設