【正文】 計(jì)工作的不全面性和盲目性[3]。目前舉辦賽事的國(guó)家有美、英、德、意、日等國(guó)。但是真正由自己去設(shè)計(jì)的時(shí)候，還是有一種無從下手的感覺，通過老師的指導(dǎo)，自己在網(wǎng)上對(duì)資料的搜集，逐漸摸清了思路，使畢業(yè)設(shè)計(jì)得以展開。參考文獻(xiàn)1 [M].北京：2 [M].北京：3 趙六奇，金達(dá)鋒（譯）.車輛動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：4 約翰如圖39所示，變化幅度不大，滿足設(shè)計(jì)要求。一般主銷內(nèi)傾角的設(shè)置不大于8176。主銷后傾角對(duì)轉(zhuǎn)向、操縱穩(wěn)定性的影響：1) 主銷后傾角過大，反向推力也就越大，駕駛員必須用較大的力轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤才能克服穩(wěn)定力矩，這樣使轉(zhuǎn)向顯得沉重。前束角變化范圍較理想為：車輪上跳時(shí),176。在汽車的設(shè)計(jì)過程中，如果前束角設(shè)置的合理，可使前束角引起的側(cè)向力與車輪外傾引起的外傾推力相互抵消，從而會(huì)大大的降低輪胎的磨損以及汽車動(dòng)力的消耗。3) 左右外傾角不等，汽車直線行駛時(shí)易跑偏。仿真結(jié)束后，進(jìn)入后處理模塊Adams/PostProcessor，得到多種有關(guān)47 懸架性能的參數(shù)變化曲線圖34 整車參數(shù)設(shè)置圖35 仿真參數(shù)設(shè)置 37 懸架的前輪定位參數(shù)對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響懸架幾何反映在當(dāng)車輪上下跳動(dòng)時(shí)車輪定位參數(shù)的變化。如圖32圖32 前懸架ADAMS模型 建立完部件添加完約束后，需要對(duì)車輪外傾角、前束、彈簧等進(jìn)行設(shè)置。 前懸架模型的建立 前懸架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)雙橫臂獨(dú)立懸架模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖31。 7) 定義模板的參數(shù)變量(parameter variable)。Mount part是一種無質(zhì)量的安裝部件，用于各個(gè)子系統(tǒng)之間的裝配，裝配體與試驗(yàn)臺(tái)之間的聯(lián)系。 在Adams/Car中建立車輛的仿真模型，總結(jié)起來有以下幾個(gè)步驟：1) 物理模型的簡(jiǎn)化。ADAMS軟件是全球應(yīng)用最為廣泛的仿真軟件之一，在機(jī)械行業(yè)占有很大的份額。在材料的選擇上與車架焊接連接的吊耳采用的是45號(hào)鋼，與立柱連接的吊耳采用的是7075鋁。在賽車的制動(dòng)、加速、轉(zhuǎn)彎的工況中，橫臂受力較大，但橫臂一般不會(huì)斷裂，折彎，危險(xiǎn)工況一般出現(xiàn)在橫臂的連接點(diǎn)處，因此懸架橫臂不只在總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上需要考慮受力的合理性，也要充分考慮每一個(gè)連接點(diǎn)的受力。我們就拿后懸架來舉例說明，我們?yōu)榈玫胶髾M臂較大的前掠幾何角度，我們就必須使得懸架的前支點(diǎn)盡可能的靠近主環(huán)的位置。對(duì)于無內(nèi)摩擦的彈性原件懸架，～，[8]。其中筒式減振器具有工作壓力小的優(yōu)秀特點(diǎn)，并且因?yàn)槠涔ぷ餍阅艿姆€(wěn)定而在現(xiàn)代汽車上得到廣泛應(yīng)用。 減震器的選擇與計(jì)算當(dāng)我們計(jì)算好了彈簧的相關(guān)尺寸和參數(shù)的時(shí)候，我們就需要為我們的彈簧配合一個(gè)合適的減振器了。圖216 車身側(cè)傾軸線21 對(duì)整車考慮，慣性力對(duì)側(cè)傾軸線產(chǎn)生力矩為 (210) (211)則求解得： (212)上式對(duì)側(cè)向加速度求導(dǎo)，得到側(cè)傾率 (213)根據(jù)賽車性能設(shè)計(jì)，初定側(cè)傾率為1176。側(cè)傾載荷的轉(zhuǎn)移來自于兩方面：1) 有側(cè)向力引起的側(cè)向載荷轉(zhuǎn)移。如果前軸的側(cè)傾力矩分配較大，則車輛具有不足轉(zhuǎn)向特性，如果后軸側(cè)傾力矩分配較大，側(cè)車輛具有過多轉(zhuǎn)向特性。幾乎所有的充氣式輪胎與載荷并非成線性關(guān)系。 傳遞比的確定車輪與地面接觸點(diǎn)和零件連接點(diǎn)間的傳遞比ix，y即表明行程不同，也表明兩處的受力不同，圖213為一個(gè)簡(jiǎn)單臂，其力與行程的傳遞比分別為 （26） （27）圖213 傳遞比在車輪導(dǎo)向機(jī)構(gòu)僅為單臂的獨(dú)立懸架中就是這種關(guān)系。但懸架剛度越小，在懸架承受一定的垂直載荷下，車輪上下運(yùn)動(dòng)的行程就越大。YX5賽車選定的輪輞尺寸是8英寸，輪輞空間的大小直接影響著立柱的設(shè)計(jì)，而立柱的大小有決定著上下橫臂的距離?？紤]到車架的加工問題，若上下橫臂軸軸線不平行，車架加工難度會(huì)非常大，所以本次設(shè)計(jì)將上下橫臂軸軸線設(shè)計(jì)成都與地面平行，即縱傾中心在無限遠(yuǎn)處。 縱傾中心雙橫臂式獨(dú)立懸架的縱傾中心可用作圖法得出，作倆橫臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸的延長(zhǎng)線，兩線的交點(diǎn)即為縱傾中心。當(dāng)一輛車轉(zhuǎn)彎時(shí)，作用于中心的離心力，被輪胎與地面的摩擦力所抵消。當(dāng)我們用一條線連接球鉸接點(diǎn)和控制臂之間的軸套，把它投影到包含上下橫臂的平面，然后這兩條先將在某點(diǎn)相交，這個(gè)交點(diǎn)便是桿的瞬時(shí)連接點(diǎn)。圖29表明了怎樣一個(gè)長(zhǎng)桿代替兩個(gè)短桿。圖26 推桿式布置圖27 拉桿式布置推桿式雙橫臂獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)：推桿承受的是軸向的壓力，對(duì)桿件型材料來說，抗壓強(qiáng)度一般要大于抗拉強(qiáng)度，即使賽車長(zhǎng)時(shí)間工作，懸架也不容易折斷損壞，安全系數(shù)較高；推桿易于布置，在懸架的運(yùn)動(dòng)過程中不易發(fā)生干涉。在不等長(zhǎng)雙橫臂獨(dú)立懸架中，只要上下橫臂的長(zhǎng)度選擇適當(dāng)，可以有效控制主銷與車輪的角度以及輪距的變化范圍，同時(shí)不大的輪距變化，可以通過較軟的輪胎變形來適應(yīng)。獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是車橋是做成斷開式的，每一側(cè)的車輪能夠單獨(dú)通過彈性元件與車架相連，兩側(cè)車輪可以單獨(dú)的跳動(dòng)，從而互不影響。8) 上面計(jì)算與選型完成后，在重新對(duì)初值進(jìn)行校核。3) 確定主銷參數(shù)以及決定賽車性能參數(shù)的范圍，偏頻圍、側(cè)傾率、懸架行程，側(cè)傾中心高度等。以懸架的評(píng)價(jià)指標(biāo)為準(zhǔn)則，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析，找出變化范圍和方向不合理的性能參數(shù)，并作為懸架優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)依據(jù)?！禗esign of a Suspension for a Formula Student Race Car》介紹了瑞典皇家理工學(xué)院2004年FSAE賽車的懸架設(shè)計(jì)過程。汽車設(shè)計(jì)工程師通常會(huì)根據(jù)車的大小與功用來選取懸架的類型，最終期望的目的是使該類型汽車有更好的操控性與平順性。單縱臂式懸架通常用于后輪。空氣彈簧非獨(dú)立懸架由空氣壓縮機(jī)、空氣濾清器、車身高度控制閥、空氣彈簧、儲(chǔ)氣罐、壓力調(diào)節(jié)器等組成。彈性元件就是緩和這種沖擊，盡量使乘坐人員感到舒適，確保貨物的完好。首先參與者要能過熟練掌握CAD、CATIA、UG等二維與三維操作軟件以方便對(duì)以后的設(shè)計(jì)。 中國(guó)大學(xué)生方程式賽車活動(dòng)組織舉辦的目的就是對(duì)汽車專業(yè)人才的培養(yǎng)。大賽包括主要包括靜態(tài)項(xiàng)目與動(dòng)態(tài)項(xiàng)目，而靜態(tài)項(xiàng)目又包括技術(shù)答辯、市場(chǎng)營(yíng)銷、成本答辯。第一屆比賽共有20支車隊(duì)參賽，以后規(guī)模逐漸擴(kuò)大，到第六屆已有超過60支車隊(duì)報(bào)名參賽。而中國(guó)從汽車制造大國(guó)向技術(shù)強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)，已成為國(guó)人迫切的目標(biāo)，而人才的培養(yǎng)至關(guān)重要。大學(xué)生在參與的這一年過程當(dāng)中無疑是充滿挑戰(zhàn)的過程。由于路面不是絕對(duì)的平整，所以當(dāng)汽車在行駛過程中會(huì)不斷的受到來自地面的沖擊，這種沖擊力通過車輪不斷地傳到車架或車身，使乘坐人員與駕駛?cè)藛T感到不舒適，對(duì)于貨車而言，嚴(yán)重的話還有可能造成貨物的損壞。在螺旋彈簧非獨(dú)立懸架中左右車輪通過一根軸相連，通常還包括縱向推力桿、橫向推力桿、加強(qiáng)桿等部分?？v臂式懸架包括單縱臂式懸架與雙縱臂式懸架。懸架系統(tǒng)種類繁多，不同類型的車有著不同的功用，因此所選用的懸架類型也各不相同。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)賽車運(yùn)動(dòng)學(xué)的研究起步較早，美國(guó)的William F Milliken和Douglas L. Miliken合著的《Race Car Vehicle Dynamics》，詳細(xì)介紹了各種賽車的設(shè)計(jì)過程，包括懸架所有參數(shù)的定義和選取原則、懸架的正視、側(cè)視與空間幾何學(xué)、懸架各種參數(shù)對(duì)懸架的影響程度、懸架的類型、防側(cè)傾桿的設(shè)計(jì)、彈簧與阻尼器的計(jì)算選擇等，是賽車懸架設(shè)計(jì)的重要理論依據(jù)[3]。華南理工大學(xué)吳健瑜總結(jié)了賽車懸架的設(shè)計(jì)流程，在ADAMS/Car模塊下創(chuàng)建懸架仿真模型，進(jìn)行懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析。2) 確定前后懸架的布置形式，一般是雙橫臂式，主要確定是拉桿式布置還是推桿式布置。7) 選取傳遞比(MR)彈簧剛度，因?yàn)閺椈蓜偠纫话銥檎麛?shù)，所以選取的傳遞比應(yīng)以彈簧剛度為基準(zhǔn)。非獨(dú)立懸架具有工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。在等長(zhǎng)雙橫臂懸架中，當(dāng)車輪上下跳動(dòng)時(shí)，車輪的平面沒有發(fā)生傾斜，但是輪距發(fā)生了交大的變化，增加了車輪滑移的可能性。FSC賽車雙橫臂懸架一般有以下兩種設(shè)計(jì)方案，推桿式雙橫臂獨(dú)立懸架與拉桿式雙橫臂獨(dú)立懸架?！爸行摹贝淼氖羌傧氲?，桿的連接處的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)的有效投影點(diǎn)。然后我們把懸架的關(guān)鍵點(diǎn)投影到這兩個(gè)平面上。13 圖210 側(cè)傾中心在簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量之間，由側(cè)傾中心建立了離心力的作用點(diǎn)。后軸稍高的側(cè)傾中心有至少倆優(yōu)點(diǎn)，其一是后軸可以使用較軟彈簧，因?yàn)檫@的側(cè)傾力矩較小，其二就是保持側(cè)傾軸盡可能平行于賽車主慣性軸。對(duì)于獨(dú)立懸架而言，當(dāng)縱傾中心位置高于驅(qū)動(dòng)橋車輪中心時(shí)，這一性能方可實(shí)現(xiàn)。 懸架正視幾何在本次的設(shè)計(jì)之初就已經(jīng)選定了輪胎、輪輞的尺寸。如果把汽車看成一個(gè)在彈性懸架上作單自由度振動(dòng)的質(zhì)量，由此可見 1) 在懸架承受一定的垂直載荷時(shí)，懸架的剛度越小，則偏頻越低。前輪一側(cè)乘適剛度： （22）后輪一側(cè)乘適剛度： （23）車輪處?kù)o撓度： 前輪 （24）后輪 (25）19 式中 ——前輪單側(cè)乘適剛度(N/mm)； ——前側(cè)頻率(Hz)；——前側(cè)單輪簧載質(zhì)量(kg)；——后輪單側(cè)乘適剛度(N/mm)； ——后側(cè)頻率(Hz)；——后側(cè)單輪簧載質(zhì)量(kg)；——前輪靜撓度(mm)；—后輪靜撓度(mm)。如圖214：圖214 傳遞比草圖23 側(cè)傾角剛度的計(jì)算在計(jì)算側(cè)傾角剛度之前首先要了解側(cè)傾角剛度對(duì)側(cè)偏剛度與側(cè)傾力矩的分配的影響，以及側(cè)偏剛度與側(cè)傾力矩的分配對(duì)轉(zhuǎn)向特性的影響。側(cè)向力/lb圖215 輪胎側(cè)偏特性對(duì)于產(chǎn)生不足或過度轉(zhuǎn)向的影響，取決于前后軸側(cè)傾力矩的分配。)； ——前輪距(mm)。4) 如果利用穩(wěn)定桿來減少車身的傾斜，一般情況下會(huì)安裝在前軸，或前、后軸都安裝。 21彈簧類別：Ⅱ類——受循環(huán)載荷作用次數(shù)在次范圍內(nèi)及受沖擊載荷的彈簧端部結(jié)構(gòu)：端部并緊，磨平，支撐圈為1圈彈簧材料：碳素彈簧鋼絲C級(jí)參數(shù)計(jì)算：初算彈簧剛度： (214)工作極限載荷(N)：因是Ⅱ類載荷，故2221N (215)彈簧材料直徑d及彈簧中徑D與有關(guān)參數(shù)：根據(jù)條件查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7219得：表31 彈簧材料直徑d及彈簧中徑D與有關(guān)參數(shù)dD8502220324有效圈數(shù)： (216)按照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7210取標(biāo)準(zhǔn)值n=總?cè)?shù)n(圈)： (217)彈簧剛度(N/mm)： (218)工作極限載荷下的變形量(mm)： (219)節(jié)距t(mm)： (220)自由高度(mm)：29 (221)取標(biāo)準(zhǔn)值彈簧外徑(mm)： (222)彈簧內(nèi)徑(mm)： (223)螺旋角α（度）： (224)展開長(zhǎng)度L(mm)： (225)驗(yàn)算：最小載荷時(shí)的高度(mm)： (226)最大載荷時(shí)的高度(mm)： (227)極限載荷時(shí)的高度(mm)： (228)實(shí)際工作行程h(mm)： (229)工作區(qū)范圍： (230) (231)高徑比： (232) 23故不需要進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，所以前彈簧選用剛度為350LBS/in。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，減振器分為搖臂式和筒式兩種。如果我們把這個(gè)數(shù)值取得過大，這就會(huì)使得運(yùn)動(dòng)性質(zhì)接近于非周期性，因此把相對(duì)阻尼系數(shù)也同樣稱做非期系數(shù)。對(duì)于FSC賽車橫臂的設(shè)計(jì)，大多數(shù)設(shè)計(jì)者的選擇是采用F1賽車橫臂的設(shè)計(jì)原則，也就是前懸后掠(承受制動(dòng)力)，后懸前掠(承受推動(dòng)力)。圖220 后立柱建模圖221 前立柱建模29 橫臂的設(shè)計(jì)對(duì)于橫臂而言，其主要作用是連接車架與車輪，承擔(dān)傳力和導(dǎo)向的作用。圖222 橫臂建模 29 圖223 桿端軸承