fase赛车双叉臂悬架系统设计 design of double wishbone suspension of fsae racing car.pdfVIP

162 总第162期 机械管理开发Total 2016年第10期 MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT No．10。2016 FASE赛车双叉臂悬架系统设计 鲁细晓， 周岳斌， 李飞 (湖北文理学院机械与汽车工程学院， 湖北襄阳441053) 摘要：根据FASE中国大学生方程式汽车大赛的规则和设计要求，本设计确定了赛车的轮距、质心高度、前轮 主销后倾角等整车参数。采用双叉臂结构作为赛车悬架结构形式，利用CATIA和Adams软件对悬架的主要结 构部件进行了三维建模和运动学仿真，通过性能分析和计算，优化了悬架结构设计，整车装配调试后的实际运 行情况表明，所设计的双叉臂悬架结构具有较好的稳定性和操纵性。 关键词：悬架FASE运动学仿真优化分析 中图分类号：THl22 文献标识码：A 引言 压强度要大于抗拉强度，即使赛车长时间工作，悬架 也不易折断或者损坏。考虑FASE的比赛规则对悬 悬架是中国大学生方程式汽车大赛(Formula SAEofChina，FSAE)赛车重要组成之一，其主要作架设计的要求、悬架的制造、装配、调试难易程度、可 用是传递车轮和车架之间的一切力和力矩；使赛车 靠性等因素，在湖北文理学院大学生方程式赛车的 在不平路面和载荷变化行驶有良好的运动特性，缓 设计中，前后悬架均采用非平行、推杆驱动双叉臂式 和路面传递给车架的冲击载荷，衰减由此引起的承 独立碳纤维悬架结构(见图1)。 载系统的震动，保证赛车行驶平顺性；使赛车在不平 路面和载荷变化行驶有良好的运动特性，保证赛车 的操纵稳定性。 双叉臂式悬架的上下两个A字形叉臂可以精 确定位前轮的各种参数，在弯道上行驶时，上下两个 叉臂能同时吸收轮胎所受的横向力，加上两个叉臂 的横向刚度较大，所以转弯的侧倾较小，具有良好的 行驶平顺性和操纵稳定性，轻便可靠，结构简单，在 FSAE赛车上得到了广泛地应用[1-2|。 图1双叉臂碳纤维悬架 1悬架类型的选择 2整车参数的选取 双叉臂式悬架质轻，空间灵活，易于调整，并且 赛车行驶时最小转弯半径在很大程度上表征了 当车轮向上跳动时使赛车能够略呈内倾，这样就可 汽车能够通过狭窄弯曲地带或绕过障碍物的能力， 以减少赛车在转弯时的车轮侧偏角，因此双叉臂式 转弯半径越小，汽车的机动性能越好，而轴距与转弯 独立悬架，在一定程度上能够起到改善赛车的操纵 半径成正相关，又因为大赛规则轴距不低于l525 稳定性和提高赛车行驶的平顺性，让车轮在上下运 min，同时考虑到轻量化、人机工程学的需要，结合轮 动时能自动改变外倾角并且减小轮距变化减小轮胎磨 胎宽度及悬架上下叉臂的安装空间，以及电池电机后 535 损，并且能自适应路面，轮胎接地面积大，贴地性好[3]。 置，车后部偏重等实际问题，选择轴距为1 mm。 双叉臂悬架的引入，改善了赛车各车轴的受力 确定轮距时，应能布置下车架、前悬架和前轮， 情况，提高了赛车在极速转弯时的抓地力，即提高了 并保证前轮有足够的转向空间，同时转向杆系与车 稳定性，使赛车不易因甩尾而失去驱动力。悬架推杆 架、车轮之间应有足够的运动间隙[¨]。通过分析国 大部分时间承受轴向压力，由于杆件型材料一般抗 外大量赛车参数，得到确定轮距的经验公式：B=K·