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毕业设计说明书学院：机械工程系(专业)：车辆工程题目：方程式赛车悬架系统设计分析毕业设计（论文）中文摘要目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 FSAE大学生方程式汽车大赛简介 (1)1.3 赛事意义 (4)1.4 课题的主要任务 (5)2 FSAE悬架设计 (6)2.1 FSAE底盘规则概况 (6)2.2 悬架概述 (8)2.3 悬架设计要求 (9)2.4 悬架结构的选型 (10)2.5 双横臂独立悬架导向机构的设计 (11)2.6 FSAE赛车悬架参数 (15)2.7 车轮定位参数 (23)2.8 弹性元件、减震器的选择与布置 (24)2.9 A臂材料与尺寸 (25)2.10 连接件及轴承的选择 (26)2.11 CAD图与CATIA三维实体图 (29)2.12 主要零件的受力分析 (40)3 方程式悬架的运动仿真 (45)3.1 ADAMS软件简介 (45)3.2 ADAMS基本模块 (46)3.3 前悬架模型的建立 (47)3.4 模型的仿真 (53)3.5 仿真曲线的后期处理 (60)结论 (66)参考文献 (67)致谢................................................. 错误!未定义书签。
1绪论1.1引言悬架是现代汽车上的重要总成之一[1]，由于双横臂悬架有较好的运动特性，因此在越来越多的轿车的前悬上得到应用，特别是在赛车上，更是得到广泛运用，其设计好坏对操纵稳定性、平顺性和安全性有着重要的影响。
操纵稳定性不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度, 而且也是决定汽车高速安全行驶的一个主要性能[2]。
本文根据中国FSC大赛规则对赛车的悬架系统进行了设计与分析。
汽车的四轮定位决定了整车的运动性能，前转向轮的定位整合了转向与悬架系统的所有几何参数[3]。
悬架的运动学性能直接影响操纵稳定性等汽车使用性能，而正确的车轮定位参数能够使赛车的运动性能得到良好地发挥，同时还能够增加赛车的安全性与舒适性提高轮胎的使用寿命[4]，减轻驾驶员的驾驶疲劳。
目录引言 (2)1车架外形设计 (2)1．1车架设计和制作的整体思路 (2)1. 1. 1车架设计思路 (2)1. 1. 2车架制造思路 (2)1．2车架整体设计 (2)1．2．1车架形式选择 (2)1.2.2车架材料选择 (3)1．2．3车架用钢管规格选择 (4)1. 3车架各部分设计 (5)1. 3. 1底盘外形设计 (5)1．3．2前隔板设计 (6)1. 3. 3前环设计 (7)1. 3. 4前隔板支架 (9)1. 3. 5前环支架 (10)1. 3. 6主环与肩带安装管 (11)1. 3. 7主环支架 (12)1. 3. 8侧防撞结构设计 (14)1. 3. 9发动机安装区的设计 (15)1．3．10后悬架安装区设计 (16)1．3．11其他斜支撑管 (16)2 车架有限元模型的建立 (17)2.１车架实体模型的建立 (17)2．3载荷的分析与处理 (18)2．4车架工况分析 (18)2．4．1弯曲工况 (18)2．4．2扭转工况 (19)2．4．3前右轮悬空 (19)2．4．4右后轮悬空 (20)2．4．5制动工况 (20)2．4．6转弯工况 (21)2．5车架的模态分析 (22)3 结束语 (3)车架设计引言赛车的车架是支撑赛车其他部件，构成赛车主体的重要部件。
该报告就是叙述车架设计的整个过程的，其主要包含两大部分内容:车架外形设计、车架有限元分析。
车架外形设计从车架的形式选择、材料选择、管件规格选择和各部分详细设计等方面进行了叙述。
车架有限元分析主要运用ANSYS力学分析软件对车架模型进行了计算机模拟分析，主要利用有限元方法通过工程分析软件ANSYS对车架进行静态强度和模态分析，获得车架在不同工况下的变形量和强度载荷及不同阶数的固有频率和振型，检验车架的结构是否合理，并未其改进提供依据。
1车架外形设计1．1车架设计和制作的整体思路1. 1. 1车架设计思路如果把一辆赛车比作一个充满活力的运动员的话，车架就是他的骨骼。
FSAE悬架几何设计总结一、赛车基本参数的确定1■轮距与轴距的确定轮距与轴距目前并无确定的方法精确计算，比较常见的是参考国外所给出的一个经验公式：B = KL式中，B为轮距，L为轴距，K为经验系数，查相关资料得知K 一般取0.656~0.806以下为各个参数值影响与限制条件：1) 轮距:①在合理的情况下，轮距应当尽可能大，轮距越大，转向时横向负载转移越小，有利于提高车子的稳定性，但太大则需要提供很大的转向力。
②由于驱动轮轮距窄有利于车子出弯提速，故后轮轮距一般比前轮轮距小。
④⑤⑥⑦2) 轴距：①长轴距会比短轴距有更小的载荷转移，对于车子稳定性、受力情况较好。
②轴距越大，整车的质量也就越大，并且还需考虑车子上各个部件的安装问题，一般要考虑人机工程学、发动机的大小与布置，轮胎宽度与悬架上下A臂的安装要求。
参考往年学校车队与其他车队的数据，综合考虑以上因素，轴距定为1600mm 前后轮距分别为1250/1200mm2.其他参数的确定对于质心高度与轴荷比，由于这和各个部件的安装设计和后期的装配有关，此处参考去年数据确定。
以下则为基本参数的数据表:、前悬架设计1，正视图几何在正视图几何中设计参数的确定如下面所述：1) 车轮外倾角(wheel-camber-angle) 前轮外倾角的影响：①一定的角度能够产生回正力矩。
②太大会使转向困难。
③参考R.C.V.D，当外倾角在-5时具有最大的侧向力④一般取正值，以补偿因车重而下压使得外倾角向负值变化的趋势，应使得车子在行驶过程中轮胎能够与地面更多的均匀的接触，减少个别地方磨损严重的现象。
⑤负的外倾角能够增加车子过弯时的稳定性，此处与轮胎的磨损相制约，与进行相应的取舍。
查看相关论文，得知前轮外倾角一般为- 2到4 ,此处初定为2 ,后期会设计调 整装置，对前轮的外倾角进行调节2）底盘侧倾角（chassis-roll-angle ）此处尚缺少理论依据，查阅相关资料，初定为 33）等效摆臂长度（fvsa ） 参考R.C.V.D , fvsa 由以下公式计算:rollcamber 二 wheel 一 camber 一 anglechassis - roll - angle式中：t = trackwidth ，为轮距，前轮为 1250mm ，后轮为 1200mm 。
fsae方程式赛车车架扭转刚度
标题:fsae方程式赛车车架扭转刚度
在FSAE(Formula Student Automotive Engineering)方程式赛车设计中,车架的扭转刚度是一个非常重要的性能指标。
扭转刚度是指车架在受到扭转力矩作用时抵抗扭转变形的能力。
一个高扭转刚度的车架可以确保车辆在弯道过程中保持良好的操控性和稳定性。
提高车架的扭转刚度主要有以下几种方式:
1. 优化车架结构设计
采用空间支撑结构、三角形结构等设计理念,可以有效增加车架的扭转刚度。
同时,合理布置车架上的加强筋和肋板也能提高扭转刚度。
2. 选用合适的材料
一般来说,铝合金、钢材和碳纤维等高强度轻质材料可以在保证足够强度的同时减轻车架重量,从而间接提升扭转刚度。
3. 优化焊接工艺
采用高质量的焊缝设计和焊接工艺,能够确保焊缝的强度,进而提高整个车架结构的扭转刚度。
4. 有限元分析优化
利用有限元分析软件对车架进行虚拟建模和优化,可以找到结构的薄弱环节,并针对性地加强这些部位,最大限度地提升扭转刚度。
FSAE赛车的扭转刚度直接影响着赛车的操控性能。
车队需要在设计阶段就重视这一指标,通过各种手段来提高车架的扭转刚度,为赛车的整体性能打下坚实的基础。
FSAE赛车车架的结构分析与优化FSAE赛车的车架结构分析与优化是设计和制造一台高性能赛车的关键步骤之一、车架作为车辆的骨架，对于操控性能、安全性和整体刚性都起着至关重要的作用。
本文将对FSAE赛车的车架结构进行分析与优化，以提升车辆的性能和竞争力。
首先，车架的主要设计目标是轻量化和刚性化。
轻量化是为了减少整车质量，提高加速性能和操控性能；刚性化是为了保证车身的稳定性和操控精准度。
因此，在车架的结构设计中需要考虑材料的选择、截面形状和连接方式等因素。
材料选择是车架设计中的关键一步。
传统的FSAE赛车车架多使用钢材料，具有较高的刚性和强度。
然而，随着材料科学的发展，一些新型材料如碳纤维复合材料也被应用在赛车车架中。
这些材料具有高强度、低密度和优异的疲劳性能，能够有效减轻整车重量。
因此，在车架结构分析与优化中需要综合考虑材料的性能与成本，选择适合的材料。
截面形状是车架设计中的另一个重要因素。
通常，车架的截面形状可以采用圆管、方管或梁片等形式。
对于FSAE赛车来说，圆管具有良好的韧性和抗弯性能，且易于加工和连接。
但是方管由于其截面形状的不规则性，可以在一定程度上提高刚性和扭转刚度。
因此，在车架结构设计中需要结合比较不同截面形状的优缺点进行分析与优化。
连接方式是车架设计中的关键环节。
常用的连接方式包括焊接、螺栓连接和铆接等。
焊接是实现车架连接的常见方式，具有优秀的刚性和强度。
但是焊接时容易造成应力集中和变形，要求工艺严格控制。
螺栓连接和铆接则具有拆卸方便和更好的应力分散的特点。
因此，在车架结构设计中需要根据实际情况选择合适的连接方式。
车架的优化设计需要依靠结构分析方法。
结构分析可以通过有限元分析等方法来模拟车架的力学性能，验证设计的合理性，并找到潜在的问题和改进的空间。
在结构分析的基础上，可以进行参数优化，使得车架在保持刚性的前提下，减少重量的同时提升整体性能。
例如，在节点的设计中，可以对材料的厚度、连接方式和表面形状等参数进行优化，以提高刚性和减轻重量。
FSE方程式赛车悬架和车架的设计介绍（只翻译悬架部分）Edmund F. Gaffney lll and Anthony R. SalinasUniversity of Missouri-Rolla 概要这是一篇基于UM-Rolla队设计经验的有关SAE方程式赛车悬架和车架的设计介绍性文章。
在这里呈现的是一些基础理论和方法，所以一些刚起步的队伍可以遵循这里面的一些基础来设计他们的赛车。
所列举的例子是参照于UM-Rolla队的1996年的参赛数据。
1.悬架几何学悬架几何方面关注于悬架设计的一些基础性知识并着重于UM-Rolla队1996年的设计。
FSAE的悬架由于受过弯速度的限制只能在汽车动力学很狭隘的一个领域内运作，正如你所知道的，过弯速度又是受到跑道尺寸的限制。
因此，FSAE悬架的设计应该严格遵守比赛的要求。
例如，汽车的轮距和轴距是影响操作稳定性至关重要的因素。
这两个方面不仅影响着载荷转移，同时还影响着过弯半径。
此外，我们不仅只能关注于悬架的几何学方面，还得考虑元件的价格还有市场上是否能买得到。
例如，inboard suspension很容易在市场上买到而outboard suspension可能比较便宜些而且制作起来也更加容易些。
UM-Rolla队使用推杆驱动的螺旋弹簧独立悬架系统。
做出这样的决定主要是因为受到安装技术的限制。
此外，不管是对裁判还是对供应商来说，inboard suspension更为适合如今的赛车。
尽管我们所讨论的是上下臂不等长的悬架系统，但你要知道的是这其中的大部分概念对于其他的悬架系统也同样适合。
轮距如图1所示，轮距是汽车左右两侧车轮中心线之间的距离。
对于过弯来说，这是非常重要的一个概念，因为它可以抵制重力作用于质心的惯性力（CG）和作用于轮胎的侧向力所共同产生的倾覆力矩。
对于赛车设计者来说，轮距是影响赛车横向负荷转移的一个至关重要的因素。
这也就是说，在悬架的运动分析之前，设计者一定要对轮距有个深刻的了解。
开题报告况附件：参考文献格式学术期刊作者﹒论文题目﹒期刊名称，出版年份，卷(期)：页次如果作者的人数多于3人，则写前三位作者的名字后面加“等”，作者之间以逗号隔开。
例如：[1]李峰，胡征，景苏等. 纳米粒子的控制生长和自组装研究进展. 无机化学学报，2001, 17(3): 315~324[2] J.Y.Li, X.L.Chen,H.Li. Fabrication of zinc oxide nanorods.Journal of Crystal Growth, 2001,233:5～7学术会议论文集作者﹒论文题目﹒文集编者姓名﹒学术会议文集名称，出版地：出版者，出版年份：页次例如：[3] 司宗国，谢去病，王群﹒重子湮没快度关联的研究﹒见赵维勤，高崇寿编﹒第五届高能粒子产生和重离子碰撞理论研讨会文集，北京：中国高等科学技术中心，1996：105 图书著者﹒书名﹒版本﹒出版地：出版者，出版年﹒页次如果该书是第一版则可以略去版次。
例如：[4]韩其智，孙洪洲﹒群论﹒北京：北京大学出版社，1987﹒101预印本作者﹒论文题目﹒预印本编号（出版年份）例如：[5]Xiaofeng Guo and Jianwei Qiu﹒The leading power corrections to the structure functions﹒hep—ph/9810548(1998)学位论文作者﹒论文题目﹒学士(或硕士、博士)学位论文. 出版地：出版者，出版年份例如：[6]陈异. 纳米粒子形貌控制研究. 硕士学位论文. 北京：中国科学院, 2002电子文献主要责任者. 电子文献题名﹒电子文献的出处或可获地址. 发表或更新日期例如：[7] 王明亮. 关于中国学术期刊标准化数据库系统工程的进展. /pub/wml.txt/980810-2.html, 1998-08-16专利专利所有者. 专利名称. 专利国别：专利号，日期.例如：[8] 姜锡洲.一种温热外敷药制备方案. 中国专利：881056073，1989-07-26.。
第1章绪论1.1、FSAE概述1.1.1、背景Formula SAE 赛事由美国汽车工程师协会（the Society of Automotive Engineers 简称SAE）主办。
SAE 是一个拥有超过60000 名会员的世界性的工程协会，致力与海、陆、空各类交通工具的发展进步。
Formula SAE 是一项面对美国汽车工程师学会学生会员组队参与的国际赛事，于1980 年在美国举办了第一届赛事。
比赛的目的是设计、制造一辆小型的高性能赛车。
目前美国、欧洲和澳大利亚每年都会定期举办该项赛事。
比赛由三个主要部分组成：工程设计、成本以及静态评比；多项单独的性能试验；高性能耐久性测试。
Formula SAE 发展的初衷是想创立一个小型的道路赛车比赛，而现在已经发展成为一个拥有大约20 竞赛因素的大型比赛，参与者包括赛车和车队。
Formula SAE 向年轻的工程师们提供了一个参与有意义的综合项目的机会。
由参与的学生负责管理整个项目，包括时间节点的安排，做预算以及成本控制、设计、采购设备、材料、部件以及制造和测试。
Formula SAE 为在传统教室学习中的学生提供了一个现实的工程经历。
Formula SAE 队员在这个过程中将会经受考验，面对挑战，培养创造性思维和实践能力。
出于此项比赛的宗旨，参赛学生们是被一个假象的制造公司雇佣，让他们制造一辆原型车，用于量产前的各项评估。
目标市场就是那些会在周末去参加高速穿障比赛（Autocross）的非专业车手。
因此，这些赛车在加速、制动、和操控性方面要有非常好的表现。
它们要造价低廉、便于维修并且足够可靠。
另外，这些赛车的市场竞争力会因为一些附加因素，比如美观、舒适性和零件的兼容性而得到提升。
制造公司日产能力要达到4 辆，并且原型车的造价要低于25,000 美元。
对于设计团队来说，挑战在于要在一定的时间和一定的资金限制下，设计和制造出最能满足这些目的的原型车。
每一项设计将会与其他的设计一起参与比较和评估从而决出最佳整车。
