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Baja赛车前悬立柱的优化设计 　　摘要：立柱作为悬架中的重要组成部分，汽车的转向、制动以及四轮定位参数等都和它有着重要的联系。在立柱的设计中，需要保证它能在各种极限的工况正常工作，也需要对它轻量化设计以减小簧下质量。为此，首先用三维建模软件（Catia）对其建立三维模型，再通过对他的有限元分析（ANSYS Workbench）测试出它各种各种工况下的工作状态，进而对它的结构进行分析与优化，通过对所有方案的对比，选出最优的方案。 　　关键词：悬架；立柱；优化设计 　　1 概述 　　第一届巴哈大赛是在2015年8月26日，由中国汽车工程学会（SAE China）发起，山东潍坊滨海经济技术开发区联合主办，山东荣和国际赛车场与《汽车之友》杂志社联合承办的“2015中国汽车工程学会巴哈大赛”（Baja SAE China，简称BSC）。 　　该项赛事是继“中国大学生方程式汽车大赛”成功举办之后，中国汽车工程学会推出的又一个全新的技能型人才培养平台。BAJA是西班牙语越野车的意思，巴哈大赛于1976年起源于美国。这是一项全新的技术教育和工程实践教育手段，集技术性、趣味性于一身，已成为各国发现和培养汽车产业技能型人才最重要的非教育领域的社会化公共平台和非盈利社会公益事业。 　　1.1 悬架系统 　　悬架是汽车上的重要总成之一，它把车身和车轮弹性地连接在一起。悬架的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。悬架与汽车的多种使用性能有关，为满足这些性能，悬架系统必须能满足这些性能的要求：首先，悬架系统要保证汽车有良好的行驶平顺性，对以载人为主要目的的轿车来讲，乘员在车中承受的振动加速度不能超过国标规定的界限值。其次，悬架要保证车身和车轮在共振区的振幅小，振动衰减快。再次，要能保证汽车有良好的操纵稳定性，一方面悬架要保证车轮跳动时，车轮定位参数不发生很大的变化，另一方面要减小车轮的动载荷和车轮跳动量。还有就是要保证车身在制动、转弯、加速时稳定，减小车身的俯仰和侧倾。最后要保证悬架系统的可靠性，有足够的刚度、强度和寿命。所以，汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。同时，汽车悬架做为车架（或车身）与车轴（或车轮）之间作连接的传力机件，又是保证汽车行驶安全的重要部件。因此，汽车悬架往往列为重要部件编入轿车的技术规格表，作为衡量轿车质量的指标之一。 　　1.1.1 立柱 　　立柱是巴哈赛车比较重要的关键底盘部件，用于连接悬架和转向系统，并为制动系统部件提供安装位。赛车前后悬架的结构不同，后轮为驱动轮，前轮有转向系统，因此前后悬架配套的立柱结构亦不相同，需分开单独设计。而本文只考虑前悬立柱的设计。考虑到赛车上立柱需连接悬架、轮毅轴承和制动器卡钳，因此其结构设计应具备3个方面：轮毅轴承安装位及螺栓安装孔；悬架球头销的安装形式及安装位；制动卡钳的安装位及安装孔。满足这3个方面后，方可自由设计其形状和连接件。但前悬架立柱还需特别考虑转向梯形臂的连接，设计的前后悬架立柱三维模型。 　　1.1.2 立柱的创新与优化 　　在Baja大赛中，赛车它的工况十分复杂也十分恶劣，所以我们需要设计出一种能够适应这种工况的立柱并且尽量减轻它的重量。关于创新，考虑到立柱所受的力与最容易形变的部位，我们设计出了一种新的立柱形式来解决这个问题；关于优化，我们通过有限元（ANSYS Workbench）分析其受力情况，在不影响其工作的情况下对其打孔、开槽，尽量减轻它的重量。 　　2 分析与创新 　　2.1 技术资料分析 　　2.1.1 《越野车前悬架》结构特点 　　其特征在于，还包括与上摆臂、下摆臂一端固定连接的转向节，与转向节侧壁固定连接的轮毅，所述上摆臂、下摆臂的另一端端部装设有与车架相连接的连接头。根据权利要求1所述的越野车前悬架，其特征在于，所述下摆臂（2）上还设有一支座（（6），该支座（（6）上装设有一减震器（7），减震器（7）的一端与支座（6）固定连接，其另一端与车架固定连接。 　　本实用新型的目的在于克服现有技术中上述缺陷：提供一种连接牢固，安全性能高，能有效提高越野车在驶于高低起伏落差极大的路面环境时的行车稳定性的越野车前悬架。‘为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：提供一种越野车前悬架，包括上摆臂、下摆臂，还包括与上摆臂、下摆臂一端固定连接的转向节，与转向节侧壁固定连接的轮毅，轮毅与车轮连接，所述上摆臂、下摆臂的另一端端部装设有与车架相连接的连接头。 　　所述下摆臂上还设有一支座，该支座上装设有一减震器，减震器的一端与支座固定连接，其另一端与车架固定连接。 　　该结构特点的缺点在