【正文】 和加工、無(wú)可奈何的妥協(xié)、令人抓狂的一次次返工、絞盡腦汁的解決難題之后，參與者能獲得的不僅僅是CATIA UG ANSYS以及焊接、定位、機(jī)加工技能,更有汽車工程師的基本素養(yǎng)和豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。FSAE賽事也給了汽車廠商發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀人才和創(chuàng)意想法的機(jī)會(huì)。河南科技大學(xué)是一所具有悠久歷史的綜合性大學(xué)，而車輛工程是學(xué)校的老牌專業(yè)，這次河南科技大學(xué)組織車隊(duì)參賽對(duì)于整個(gè)學(xué)校來(lái)說(shuō)是個(gè)提升知名度的有效契機(jī)，也是對(duì)外交流，提升自身技術(shù)的最佳時(shí)機(jī)，我們車輛專業(yè)將不負(fù)眾望，努力盡自己的一份力，爭(zhēng)取在比賽中取的好成績(jī)，為學(xué)校建設(shè)一流大學(xué)做出重要貢獻(xiàn)。 分析各種懸架類型優(yōu)缺點(diǎn)167。主要組成為：彈性元件、減振器、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、橫向穩(wěn)定器、緩沖塊。 懸架分類及優(yōu)劣分析根據(jù)兩側(cè)車輪垂直運(yùn)動(dòng)是否關(guān)聯(lián)分非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架。其典型結(jié)構(gòu)如圖11所示。非獨(dú)立懸架主要用在質(zhì)量大的商用車以及某些乘用車的后懸架上。獨(dú)立懸架又有多種結(jié)構(gòu)型式，主要有： 橫臂式獨(dú)立懸架橫臂式懸架是指車輪在汽車橫向平面內(nèi)擺動(dòng)的獨(dú)立懸架，按橫臂數(shù)量的多少又分為雙橫臂式和單橫臂式懸架。但當(dāng)車輪跳動(dòng)時(shí)會(huì)使主銷內(nèi)傾角和車輪外傾角變化大，故不宜用作前懸架。(2) 雙橫臂式獨(dú)立懸架等長(zhǎng)雙橫臂式懸架在其車輪作上、下跳動(dòng)時(shí)，可保持主銷傾角不變，但輪距卻有較大的變化，會(huì)使輪胎磨損嚴(yán)重，故已很少采用。這種不大的輪距改變，不應(yīng)引起車輪沿路面的側(cè)滑，而為輪胎的彈性變形所補(bǔ)償。雙橫臂懸架一般用作轎車的前、后懸架，輕型載貨汽車的前懸架、高級(jí)轎車后懸架，以及要求高通過(guò)性的越野汽車的前、后懸架。燭式懸架的優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)懸架變形時(shí)，主銷的定位角不會(huì)發(fā)生變化，僅是輪距、軸距稍有變化，因此特別有利于汽車的轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定和行駛穩(wěn)定。 圖15 燭式懸架結(jié)構(gòu)圖 圖16 麥克弗遜懸架結(jié)構(gòu)圖(2) 麥克弗遜式獨(dú)立懸架麥弗遜式懸架是絞結(jié)式滑柱與下橫臂組成的懸架形式，減振器可兼做轉(zhuǎn)向主銷，轉(zhuǎn)向節(jié)可以繞著它轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)車輪跳動(dòng)時(shí)，其輪距、前束及車輪外傾角等均改變不大，減輕了輪胎的磨損，也使汽車具有良好的行駛穩(wěn)定性。所以在有些情況下雙橫臂懸架有較大的優(yōu)勢(shì)?？v臂式獨(dú)立懸架縱臂式獨(dú)立懸架是指車輪在汽車縱向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架結(jié)構(gòu)，又分為單縱臂式和雙縱臂式兩種形式。單縱臂式懸架當(dāng)車輪上下跳動(dòng)時(shí)會(huì)使主銷后傾角產(chǎn)生較大的變化，因此單縱臂式懸架不用在轉(zhuǎn)向輪上。雙縱臂式懸架多應(yīng)用在轉(zhuǎn)向輪上。圖 17 單縱臂式懸架 圖18 雙縱臂式懸架 車輪在汽車斜向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架（單斜臂式獨(dú)立懸架）單斜臂式獨(dú)立懸架是介于單橫臂和單縱臂之間的一種懸架結(jié)構(gòu)形式。這種懸架適于做后懸架。 確定懸架類型 獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)的車輪各自獨(dú)立地與車架或車身彈性連接，因而具有以下優(yōu)點(diǎn)：在懸架彈性元件一定的變形范圍內(nèi)，兩側(cè)車輪可以單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，而互不影響，這樣在不平道路上行駛時(shí)可減少車架和車身的振動(dòng)，而且有助于消除轉(zhuǎn)向輪不斷偏擺的不良現(xiàn)象。使汽車重心下降，提高行駛穩(wěn)定性，同時(shí)能給予車輪較大的上下運(yùn)動(dòng)空間，因而可以將懸架剛度設(shè)計(jì)得較小，使車身振動(dòng)頻率降低，以改善行駛平順性。本賽車采用當(dāng)今方程式賽車普遍使用的懸架結(jié)構(gòu)，故采用獨(dú)立懸架。采用此種懸架，主要優(yōu)點(diǎn)是設(shè)定前輪定位參數(shù)的變化及側(cè)傾中心位置的自由度大，懸架控制臂的長(zhǎng)度可自行設(shè)定，便于優(yōu)化轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)達(dá)到很好的轉(zhuǎn)向特性。綜合而論，雙橫臂獨(dú)立懸架的基本性能還是優(yōu)于其他形式的懸架結(jié)構(gòu)?！?176。上下橫臂均采用叉臂，構(gòu)成三角形具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。這使得支柱減震器不再承受橫向作用力，而只應(yīng)對(duì)車輪的上下抖動(dòng)，因此在彎道上具有較好的方向穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)靈活，可以通過(guò)合理選擇空間導(dǎo)向桿系的鉸接點(diǎn)的位置及導(dǎo)向臂的長(zhǎng)度，使得懸架具有合適的運(yùn)動(dòng)特性（亦即當(dāng)車輪跳動(dòng)或車身側(cè)傾時(shí)，車輪定位角及輪距的變化能盡量滿足設(shè)計(jì)的要求），并且形成恰當(dāng)?shù)膫?cè)傾中心和縱傾中心。雙橫臂式獨(dú)立懸掛運(yùn)動(dòng)性出色，為法拉利、瑪莎拉蒂等超級(jí)跑車所運(yùn)用。圖21 法拉利F1賽車因此本賽車前、后懸架均采用不等長(zhǎng)雙橫臂式螺旋彈簧獨(dú)立懸架。 賽車懸架設(shè)計(jì)要求分析 懸架的所有接合點(diǎn)必須可以被技術(shù)檢查官員看到，無(wú)論是可以直接看到或是通過(guò)移動(dòng)覆蓋件來(lái)實(shí)現(xiàn)。 車輪裸露，懸架可見。 前輪距為1199mm左右，后輪距為1149mm左右。要求：質(zhì)心確定，輪距，軸距足夠。（外框：仿滾架頂部到四車輪的外緣） 偏頻在適合人體范圍內(nèi)，阻尼衰減快，車身剛度大。 與其它機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)性，避免干涉。167。主銷后傾角γ：主銷軸線和地面垂線在汽車縱向平面內(nèi)的夾角。～3176。 主銷內(nèi)傾角β：主銷軸線和地面垂線在汽車橫向平面內(nèi)的夾角。并使轉(zhuǎn)向操縱輕便。主銷偏置距C：主銷軸線與地面的交點(diǎn)與輪胎接地點(diǎn)之間的距離。 但β不能過(guò)大，否則，將增大車輪的滑轉(zhuǎn)。c=50mm。功用：定位作用，防止偏磨損；減輕輪轂外軸承和緊固螺母的負(fù)荷?！?176。α=0176。功用：在于抵消行駛中因前輪傾斜而造成的前輪越滾越近的趨勢(shì)。167。 懸架靜撓度對(duì)于大多數(shù)汽車而言，其懸掛質(zhì)量分配系數(shù)ε=～，因而可以近似地認(rèn)為ε=1，即前后橋上方車身部分的集中質(zhì)量的垂直振動(dòng)是相互獨(dú)立的，并用偏頻，表示各自的自由振動(dòng)頻率，偏頻越小，則汽車的平順性越好。轎車對(duì)平順性的要求最高，客車次之，載貨車更次之。取n=。 由n 式中 ——懸架靜撓度（cm）得懸架靜撓度： （21）167。要求懸架應(yīng)有足夠大的動(dòng)撓度，以防止在壞路面上行駛時(shí)經(jīng)常碰撞緩沖塊。故選擇動(dòng)撓度為8cm即：80mm。而=250+80=330mm160mm 符合要求。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一、側(cè)傾中心雙橫臂式獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心由如圖51所示方式得出。將P點(diǎn)與車輪接地點(diǎn)N連接，即可在汽車軸線上獲得側(cè)傾中心W。作出與其平行的通過(guò)N點(diǎn)的平行線，同樣可獲得側(cè)傾中心。二、 縱向平面內(nèi)上、下橫臂的布置方案上、下橫臂軸抗前俯角的匹配對(duì)主銷后傾角的變化有較大影響。圖中橫坐標(biāo)為λ（主銷后傾角）值，縱坐標(biāo)為車輪接地中心的垂直位移量Z。圖25 ββ2的匹配對(duì)λ的影響為了提高汽車的制動(dòng)穩(wěn)定性和舒適性，一般希望主銷后傾角的變化規(guī)律為：在懸架彈簧壓縮時(shí)后傾角增大；在彈簧拉伸時(shí)后傾角減小，用以造成制 動(dòng)時(shí)因主銷后傾角變大而在控制臂支架上產(chǎn)生防止制動(dòng)前俯的力矩。1，2，3，6的跳動(dòng)規(guī)律是比較好的，目前被廣泛采用。三、縱向橫向平面內(nèi)上、下橫臂的布置方案 比較圖a、b、c三圖可以清楚地看到，上、下橫臂布置不同，所得側(cè)傾中心位置也不同，這樣就可根據(jù)對(duì)側(cè)傾中心位置的要求來(lái)設(shè)計(jì)上、下橫臂在橫向平面內(nèi)的布置方案。四、上下橫臂長(zhǎng)度的確定 雙橫臂式懸架的上、下臂長(zhǎng)度對(duì)車輪上、下跳動(dòng)時(shí)前輪的定位參數(shù)影響很大。這一方面是考慮到布置發(fā)動(dòng)機(jī)方便，另一方面也是為了得到理想的懸架運(yùn)動(dòng)特性。設(shè)計(jì)汽車懸架時(shí)，希望輪距變化要小，以減少輪胎磨損，提高其使用壽命，因此應(yīng)選擇L1/；為保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性，希望前輪定位角度的變化要小，這時(shí)應(yīng)選擇L2/。167。如果側(cè)傾中心位于地面之下。所以，賽車設(shè)計(jì)時(shí)，要確定側(cè)傾中心的位置，使舉升力和傾覆力矩相對(duì)的線性變化，從而獲得可信的操縱穩(wěn)定性。減少由側(cè)向力引起的懸架垂直運(yùn)動(dòng)。 所以將懸架上下橫臂設(shè)計(jì)為均為與地面平行，這樣懸架的側(cè)傾中心正好在地面，增強(qiáng)了操作穩(wěn)定性，同時(shí)便于設(shè)計(jì)制造。車架組設(shè)計(jì)的前端上桿架寬522mm,下桿架寬450mm。以及懸架與車架的焊接塊長(zhǎng)35mm。L1=（1200522802352）/2=224mmL2= (1200450802352) /2=260mm （22）,管壁厚2mm。初步設(shè)計(jì)前懸架上橫臂的形狀如下圖所示圖29 前懸架上叉臂裝配圖水平方向上M10關(guān)節(jié)軸承所占距離20mm，套筒所占距離17mm，所以桿長(zhǎng): L=224(20+++17)2=134mm 取安裝懸架上橫臂的兩個(gè)焊接塊垂直距離為178mm，且兩叉臂的張角定為50度，所以134+45178cot50≈30mm 為斜叉臂在垂直車架叉臂上的焊接大致位置。二、后懸架目前已知賽車總體方案，后輪距1150mm。制動(dòng)組設(shè)計(jì)的主銷關(guān)節(jié)軸承安裝孔，距離輪中心距離為80mm。位置關(guān)系如圖： 圖211 后懸架正視示意圖所以上懸架的垂直距離L1可由上相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算得出：L1=（1150600802352）/2=160mmL2= (1150400802352) /2=260mm,管壁厚2mm。由于前懸架的位置已定，前后軸距為1600mm，所以大致定出后懸架安裝在車架上的位置。初步設(shè)計(jì)前懸架上橫臂的形狀與桿件在懸架上的位置以及如下圖所示： 圖213 后懸架上叉臂裝配圖水平方向上M10關(guān)節(jié)軸承所占