大学生方程式赛车悬架设计

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FSAE赛车悬架的优化设计及分析

2、阻尼：阻尼的大小直接影响赛车的反弹速度和行驶平顺性。阻尼过大，赛车反弹过快，会影响赛车的操控性和稳定性；阻尼过小，则会导致赛车行驶平顺性降低。
3、几何形状：悬架的几何形状决定了赛车在不同行驶状态下的性能表现。例如，多连杆悬架可以提供更好的操控性和稳定性，但需要更高的技术要求和更复杂的结构设计。
二、大学生方程式赛车悬架的设计
1、确定悬架类型：大学生方程式赛车通常采用麦弗逊式独立悬架，这种悬架具有结构简单、重量轻、占用空间小等优点。
2、选择合适的材料：考虑到赛车的轻量化和刚度需求，通常会选择高强度铝合金作为悬架的主要材料。
3、确定弹簧刚度和阻尼：弹簧刚度需要根据赛车重量和赛道特性进行选择，而阻尼则需根据驾驶风格和赛道条件进行调整。
1、按照设计图纸进行前期准备
在制造阶段，首先要按照设计图纸进行前期准备，包括加工制造、组装等。要确保各个零部件的尺寸和性能符合设计要求，同时要对材料和加工工艺进行严格把关，确保赛车制造的质量。Biblioteka 2、安装动力装置和其他附件
在制造过程中，要安装发动机、变速器等动力装置，并连接相关管路和附件。在这个过程中，要保证各个零部件之间的连接牢固可靠，同时要确保管路和线路的布置合理，不会影响赛车的性能和安全性。
二、FSAE赛车悬架设计
FSAE赛车的悬架设计需要充分考虑赛车性能的要求和实际行驶情况。一般来说，FSAE赛车的悬架设计需要考虑以下几个方面：
1、刚度：悬架的刚度是决定赛车操控性和舒适性的关键因素。刚度过高会导致赛车过于僵硬，操控性虽然好，但舒适性会降低；刚度过低则会导致赛车过于软弱，操控性降低，同时也会影响赛车的稳定性。
2、性能测试与评估：在完成悬架设计后，需要进行实际的性能测试和评估。这包括在实验室进行振动测试、刚度测试等，以及在赛道上进行实际的驾驶测试。根据测试结果对设计进行相应的调整和优化。

赛车悬挂设计简介

前轮主要部件设计及装配图
导向杆尺寸及角度确定
静力学分析介绍
• 在对重要零部件设计时，通过利用Ansys软件进行静力学分析。在软件中首先将catia三维模型导入，再添加材料属性，通过查找材料的属性，在软件中将：1.泊松比（材料在单向受拉或受压时，横向正应变与轴向正应变绝对值比值，也叫横向变形系数。）2.弹性模量 3.张力强度 4.质量密度 5.屈服强度导入；通过对力的性质（力、压力、螺栓载荷、力矩、轴承载荷、惯性载荷等等）确定，利用xyz来定义力的方向，force中输入力的大小，来对结构进行静力学分析，得出其总形变量、应力、应变、安全系数的颜色分布图。
大学生方程式赛车悬挂设计
机汽学院指导老师：程金铭车辆1111班王建 2011138120
概述
悬架是汽车上的减振保稳部件，对汽车的操纵稳定性和行驶平顺性具有决定性作用，其结构设计的好坏将直接影响乘坐舒适性。FSAE 赛事规则要求赛车悬架应该保证汽车具有良好的行驶平顺性；合适的衰减振动能力；良好的操纵稳定性；赛车制动和加速时能保证车身稳定，减少车身纵倾，转弯时车身侧倾角合适；结构紧凑，避免发生运动干涉; 能可靠地传递车身和车轮之间的各种力和力矩，保证有足够的强度和使用寿命；便于布置、维修
前轮芯受力分析
应变分析
应力分析图
安全系数分析图
前立柱应力分析图
前立柱安全系数
悬架运动学分析的意义
• 汽车悬架运动学及弹性运动学特性的设计成为汽车开发中的一项重要任务。悬架运动学分析的主要内容是研究车轮定位参数与车轮跳动量的关系。从中可以得到基本的车轮定位及变化特性信息。以悬架操纵稳定性、平顺性、等为主要评价目标，受到车身造型的制约及总布置的协调，在不同底盘调教风格下，悬架在与之关系密切、性能日新月异的相关功能子系统，如转向、轮胎、动力、制动相互作用下，可以优化出不同侧重点的最优解。车轮垂直跳动分析是悬架性能分析中一个很重要的方法，在本次分析中，考虑到比赛时，车辆长期处于转弯工况，所以本次设计主要做两侧车轮反向跳动分析。首先在标准模式下，定义悬架系统的相关参数：轮胎空载时的半径为260.35mm，轮胎径向刚度为100N/mm,簧载质量为260kg,质心高度为300mm,轴距为 1600mm

大学生方程式赛车(FSA E)悬架优化设计

ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅｌａｔｅｒａｌｓｌｉｐｐａｇｅｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄ３ＳｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎｔｏｃｏｍｐａｒｅａｌｌＦｒｏｎｔＷｈｅｅｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ
第２９卷第４期
黑
龙
江
工
程
学
院
学
报
Ｖｏ１．２９。Ｎｏ．４Ａｕｇ．，２０ｏｆＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
中图分类号：Ｕ４６３．３３＋１文献标识码：Ｂ文章编号：１６７１ — ４６７９（２０１５）０４ — ００２７ — ０５
ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｓｕｓｐｅｎｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆＦＳＡＥｖｅｈｉｃｌｅＭＡＪｉｎｇ－ｊｕｎ，ＹＥＹｕ — ｔｉａｎ，ＧＵＩＨａｏ，ＱＩＮＧＴｏｎｇ，ＣＵＩＨｏｎｇ — ｙａｏ
利用ＡＤＡＭＳ，根据整车性能对悬架进行建模和优化设计。在优化过程中，选择侧向滑移量为目标函数，对比了优化
前后各前轮定位参数随车轮上下摆动的变化，证明了优化后悬架系统的正确性。为了解决由加工、装配和变形产生
的定位参数误差，设计出悬架定位参数的调节机构。通过该机构中的一对螺纹连接，实现了推力杆长度的调节。文中设计满足大赛的相关规定。关键词：ＦＳＡＥ；悬架系统；ＡＤＡＭＳ；定位参数；调节机构

大学生方程式赛车悬架系统设计

大学生方程式赛车悬架系统设计大学生方程式赛车悬架系统设计中国大学生方程式汽车大赛，在XX年开始举办，至XX 年已举办三届，大赛目的是为了提高大学生汽车设计与团队协作等能力，而华南农业大学XX年才组队设计赛车，现在还没有派队参加比赛，本文初步探讨SAE赛车悬架设计的方案，为日后华南农业大学参赛打下基础。

本课题的重点和难点1、根据整车的布置对FSAE赛车悬架的结构形式进行的选择。

2、对前后悬架的主要参数和导向机构进行初步的设计。

3、用Catia或Proe建立悬架三维实体模型。

4、在Adams/car中建立该悬架的虚拟样机模型，进行仿真，分析其运动学性能。

5、悬架设计方案确定后的优化改良。

优化的方案一：用ADAMS/Insight进行优化，以车轮的定位参数优化目标，以上下横臂与车架的铰接点为设计变量进行优化。

优化的方案二：轻量化，使用Ansys软件进行模拟悬架工作状况，进行受力分析，强度校核，优化个部件结构，受力情况。

1、查阅FSAE悬架的设计。

2、运用Pro/E或者Catia进行零件设计和仿真建模，设计出悬架的雏形。

3、在Adams/car中建立该悬架的虚拟样机模型，进行仿真，分析其运动学性能。

4、用ADAMS/Insight进行优化，改善操纵稳定性。

5、使用Ansys软件进行模拟悬架工作状况，进行受力分析，优化个部件结构及轻量化。

悬架设计流程如下：首先要确定赛车主要框架参数，包括：外形尺寸、重量、发动机马力等等。

确定悬架系统类型，一般都会选用双横臂式，主要是决定选用拉杆还是推杆。

确定赛车的偏频和赛车前后偏频比。

估计簧上质量和簧下质量的四个车轮独立负重。

根据上面几个参数推算出赛车的悬架刚度和弹簧的弹性系数。

推算出赛车在没有安装防侧倾杆之前的悬架刚度初值，并计算车轮在最大负重情况下的轮胎变形。

计算没安装防侧倾杆时赛车的横向负载转移分布。

根据上面计算数值，选择防侧倾杆以获得预想的侧倾刚度和LLTD。

最后确定减振器阻尼率。

大学生方程式赛车设计(整体车架设计、标准安全系统及座椅附件设计)

毕业设计（论文）题目大学生方程式赛车设计（整体车架设计、标准安全系统及座椅附件设计）2013年5月30 日方程式赛车整体车架设计摘要FSAE赛车是一项以大学生为对象的赛事，旨在为汽车工业培养更多的优秀人才，参赛的赛车全都由各高校研究设计。

由于是为比赛而设计的赛车车架，因此设计时必须要考虑赛事技术规范。

我的毕业设计就是为FSAE 赛车设计车架。

赛车的车架设计必须要考虑赛车发动机、驾驶员的布置以及赛车各个总成的布置。

又由于赛车车架是赛车的主要受力结构，赛车上的几乎所有的结构以及部件都是有车架直接或者间接支撑，所以车架的结构一定要合理，同时强度刚度必须达到一定的要求。

在车架设计之初，要将大赛的有关规定和评分标准完全掌握，对各部件该怎么布置，布置在什么方位有一个清晰的规划。

同时为了使以后的车架结构设计更为合理，我参考了天津大学、湖南大学以及部分国外的车架。

进入设计阶段后，在对比了车架的结构形式后，选择了桁架式的车架。

根据强度要求，选择车架的材料。

在确定了悬架的安装位置后，依据技术规范、赛车的整体布置、发动机以及人体模型确定车架大致的整体尺寸，然后建立几套车架的雏形；再优化车架结构使整体各个系统能合理的布置在车架上，直至使车架结构满足各个方面的要求。

在几套车架结构基本定型以后，开始对车架进行结构受力分析、优化以及对比，选择结构合理质量最轻的车架。

关键词：FSAE，车架，技术规范，发动机，驾驶员FORMUL SAE—A SPACE FRAME DESIGNABSTRACTThe FSAE vehicle race is one takes university student as the sports event of object,for the purpose of creates more outstanding talents for the automobile industry,participating vehicle race all by various university research and designs. As a result of competition vehicle race frame of design, when design must consider the sports event technology standard.My graduation project designs the frame for the FSAE vehicle race. The frame design of vehicle race must consider the the arrangement of arrangement as well as vehicle race each unit of vehicle race engine and pilot. Because vehicle race frame is the main stress structure of vehicle race, almost all structures as well as the parts in vehicle race have the frame direct or indirect support, therefore the structure of frame is certainly reasonable, simultaneously the intensity rigidity must meet certain requirements. At the beginning of the frame designs, must completely grasps the concerned requirements and point scale of big game, how should arrange to various parts, arranges has a clear plan in any position. Simultaneously to make the later vehicle frame design is more reasonable, I have referred to some Tianjin University, Hunan University as well as overseas frames. After being in the design stage, after contrasting the structural style of frame, has chosen the truss-type frame.According to the intensity request, chooses the material of frame. After locating the airflow distribution of suspension fork, according to the overall arrangement, engine of as well as the manikin determination frame approximate overall size technology standard and vehicle race, then establishes the embryonic form of several sets of frame; Optimizes the vehicle frame to enable the overall each system again to arrange reasonably on the frame, until makes the vehicle frame meet the request in each aspect. After several sets ofvehicle frame finalizes basically, starts to carry on the structure analysis of accepting force, to optimize as well as contrast to the frame, optional structure reasonable quality lightest frame.KEY WORDS: FSAE, frame, technology standard, engine, pilot目录第一章赛车概述 (1)§1.1 国外Formula SAE简介 (1)§1.2 中国大学生方程式汽车简介 (2)第二章车架结构特点综述 (3)§2.1 车架的功用与要求 (3)§2.1.1 车架的功用 (3)§2.1.2 对赛车车架的要求 (3)§2.2 车架的计算 (4)§2.3 车架综合实验要求 (4)§2.3.1 车架的应力测定 (5)§2.3.2 车架的刚度测定 (5)§2.3.3 可靠性与耐久性台架试验 (5)§2.3.4 随整车进行的可靠性道路试验或试车场试验以及使用试验 (5)第三章车架类型方案的对比与分析 (6)§3.1 一体式金属车架 (6)§3.2 单体式车架 (7)§3.3 桁架式车架 (7)第四章车架的材料以及结构 (8)§4.1 车架材料的材料力学分析 (8)§4.2 方程式赛车车架材料的技术规范要求 (8)§4.3 车架材料的选择 (9)§4.4 赛车车架的结构 (10)§4.5 车架应力的消除 (10)第五章大学生方程式赛车车架设计 (11)§5.1 赛车整体结构的设计 (11)§5.2 赛车驾驶舱的设计 (14)§5.3 赛车各个系统及零部件在车架上的安装位置的设计 (15)§5.3.1 悬架系统的安装位置的设计 (15)§5.3.2 转向系统安装位置的设计 (17)§5.3.3 传动系统的要求 (18)§5.4 安全系统的要求 (18)第六章赛车车架的结构分析和优化 (21)§6.1 车架在实际环境下的受力 (21)§6.2 车架的结构分析方法 (21)§6.3 有限元分析方法的基本原理 (22)§6.4 有限单元法的分析步骤 (23)§6.5 基于有限元分析方法的车架的分析 (24)§6.6 基于有限元分析方法的碰撞块分析 (24)第七章座椅设计 (26)§7.1 人性化座椅设计 (26)§7.1.1 系统中人和机的职能分工 (27)§7.1.2 体坐姿体压分布 (28)§7.1.3 座垫上的体压分布 (28)§7.2 汽车座椅舒适性设计 (30)§7.2.1 座椅强度的设计 (30)§7.2.2 座椅结构型式的设计 (30)§7.3 座椅蒙皮、椅垫阻燃设 (31)第八章结论 (32)参考文献 (33)致谢 (34)第一章赛车概述§1.1国外Formula SAE简介Formula SAE，是由各国SAE，即汽车工程师协会举办的面向在读或毕业7个月以内的本科生或研究生举办的一项学生方程式赛车比赛，要求在一年的时间内制造出一辆在加速、刹车、操控性方面有优异的表现并且足够稳定耐久，能够成功完成规则中列举的所有项目业余休闲赛车。

大学生方程式赛车车架设计与优化

技术创新31大学生方程式赛车车架设tt与优化◊常熟理工学院汽车工程学院冯弊张萌罗仕豪李彤王巍许晓怡对于大学生方程式赛车而言，赛车最终成绩评定的各项性能要求中，主要涉及重量和结构。

车架重量影响燃油经济性与动力性，结构影响其强度、可靠性及人机工程配合度，因此需要对方程式车架进行设计及优化。

随着有限元分析法的普及和计算机技术的迅猛发展，有限元分析法也广泛应用在赛车车架的设计中。

有限元技术可以贯穿在车架设计中，拓扑优化设计在设计初期阶段采用，优化材料布局，获得合理的结构方案。

这对于提高赛车的动力性、燃油经济性以及赛车的人机工程性都具有重要意义。

1引言Formula SAE比赛于1979^由美国车辆工程师协会(SAE)开创举办，参加比赛的大学生需要在一年内开发一辆排量为610cc以下的休闲赛车，该赛车同时需要满足装配简单紧凑这一要求，并且该赛车能够满足小工厂每天至少可以生产4辆这一条件。

这项比赛的重点是创造一种更具竞争力的车辆，比现有车辆更疑，更强大，更臨Formula SAE制h战本科生和研究生设计和制造微型方程赛车的能力。

它对整车的设计有一个相对较小的限制，以便为汽车的高弹性设计和自我表达提供创造力和想象空间。

比赛前的每辆车通常用于设计，制造，测试和赛车只有8至12个月。

在与来自世界各地的大学团队的交流和谈判中，比赛让每辆赛车和他们的车队都有机会展示他们的创造力和公平性。

2建模设计2.1车架的基本结构主环：它是位于驾驶员旁边或后面的滚动停止结构。

前环：一个滚动挡块位于驾驶员的脚上，靠近手柄。

防滚架：主环和前环防止侧翻。

防滚架斜撑支撑：用于从主环底部和前环支撑件拉出到主环和前环的结构。

侧边防撞区域：从座板表面到驾驶舱内框架的最低点为240mn逢320mm,车辆从前环到主环的侧面区域。

2.2车架类型的选择依据赛事规则要求，并通过査阅相关文献，总结出以下方案以供选择。

(1)单体壳一底盘结构由外部平板负载。

即车架与车身合为一体，车身就属于车架的一部分的结构。

大学生方程式赛车悬架系统的设计研究

大学生方程式赛车悬架系统的设计研究摘要：悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力装置的总称。

一般由弹性元件、减震器和导向机构组成，在多数的轿车和客车上还设有横向稳定杆。

悬架的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都传递到车架（或承载式车身）上，保证汽车的正常行驶。

关键词：悬架系统；刚度；横向稳定杆；计算1.悬架的设计要求具有合适的衰减震动的能力；保证汽车具有良好的操纵稳定性；汽车制动或加速时，要保证车身稳定，减少车身纵倾，转弯时车身侧倾角要合适；结构紧凑、占用空间尺寸要小；安装方便并易于调整；尽可能的传递车身与车轮之间的各种力和力矩，保证强度同时做到轻量化。

2.整车参数整车质量m（包含车手60）：300kg，前后轴距L：1550mm，前轮距B1：1250mm，后轮距B2：1200mm，质心高度h：300mm，前悬静态侧倾中心高度Z RF：15m，后悬静态侧倾中心高度Z RR：25mm，前后载荷比：45:55。

3.设计计算3.1 偏频选定汽车偏频是指汽车前、后部分车身的固有频率（用和表示）。

不同范围的偏频适用于不同类型、不同用途的汽车，一般的取值范围：普通轿车0.5~1.5，适中负升力赛车1.5~2.0，高负升力赛车3.0~5.0以上。

FSAE赛车的前后悬架偏频范围在2.4~3.5，且偏频的大小决定了悬架刚度的大小，影响赛车的舒适性和操纵性能。

综上考虑，前后悬架偏频定为：，。

3.2 悬架刚度计算（1）质心到侧倾轴线的距离计算：图1 横向载荷转移几何如图1所示，，，。

（2）悬架乘适刚度计算：（赛车簧下质量为60kg）赛车簧上质量，前轴左右单侧车轮的簧上质量，后轴左右单侧车轮的簧上质量，前轴左右单侧悬架的乘适刚度，后轴左右单侧悬架的乘适刚度。

（3）前后悬架传动比计算：（轮胎刚度）前后悬架的车轮中心刚度，，前悬架弹簧刚度为，后悬架弹簧刚度为，前悬架传动比，后悬架传动比。

F1赛车前悬架设计任务书及开题报告

查阅文献，在分析和理解基础上，制定出初步设计方案；
系统建模，计算并进行前悬架优化设计；
修改并完善设计方案，撰写毕业设计说明书，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ制总成图；
整理毕业设计论文，准备答辩。
开题报告（该表格由学生独立完成)
一、课题意义及国内外研究现状综述
1设计的背景及意义
FASE（Formula SAE）比赛是一项学生方程式赛车赛事，一般情况下由各个国家的汽车工程协会举办，各参赛队伍由在校大学本科生和研究生组成。其概念源于一家虚拟制作工厂，向所有大学生设计团队征集设计制造一辆小型的类似于标准方程式的赛车，要求在12个月的时间内，按照赛事规则进行设计、加工、制造，并使其赛车在加速、制动、操控性方面都有优异的表现并且足够稳定耐久。该车必须成本低廉、易于维修、可靠性好。此外，考虑到市场销售的因素，该车需美观、舒适，零部件也需要有通用性。赛事自创办以来，已经发展37年，到2015年已经举办大学生方程式大赛的国家有：美国、加拿大、德国、英国、奥地利、意大利、西班牙、匈牙利、捷克共和国、巴西、澳大利亚、日本、印度、中国及泰国。越来越多的国家重视这项赛事，同时越来越多的大学生参与到这项赛事并从中有所收获。随着汽车工业驱动技术的不断革新，以混合动力、纯电动汽车为主的大学生方程式赛事同样发展迅猛，势必成为今后的发展趋势。
因此，在FSAE赛车悬架设计方面也积累了很多经验。我们可以查询到很多有关方面的论文材料。尤其是在悬架的几何分析、悬架的空间优化、以及利用各种分析软件对悬架的强度和刚度进行分析。在FSAE不断的发展过程中，双横臂独立悬架的好处越来越受到各个车队的认可，同时在能够充分保证赛车的可靠性和经济性的基础上，碳纤维材质的悬架也应用到赛事中来，有效的达到了轻量化的目的。
[2]王望予.汽车设计（第四版）[M].北京：机械工业出版社，2005.

ChinaFSAE方程式赛车悬架系统设计分析

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。

大学生方程式赛车悬架系统参数优化设计

大学生方程式赛车悬架系统参数优化设计刘寅童，邢立轩，卢泳陵*同济大学【摘要】大学生方程式赛车当前已经风靡全球。

其设计形式可谓五花八门。

作为一款赛车，悬架系统对于其整车性能的影响不可忽视。

为了能够使赛车的操控性能最优化，对于不同的赛车，即使采用相同的悬架结构形式，也应该具有不同的设计参数。

本文将以自行设计的赛车为基础，针对赛道路况，设计及优化悬架系统参数，以使赛车能够达到较好的操控性和平顺性。

【关键词】大学生方程式赛车，悬架系统，侧倾中心，前轮外倾角，悬架刚度Optimization for the Suspension Parameters of Formula SAE CarLiu Yintong, Xing Lixuan, Lu YonglingTongji UniversityAbstract: Formula SAE has been already very popular among the young people globaly. The design has also been diversified. As a racing car, suspension system has a great effect on the performance of the car. As a result, a similar suspension structure on different car must has differenet parameters, to optimize the performance. In this article, the design was based on a self-built car and the parameters was optimized for circuit condition to improve the controlling and riding performance.Key words: Formula SAE, Suspension system, Roll center, Camber, Suspension stiffness 1 研究背景大学生方程式赛车系列赛事（Formula SAE）由美国汽车工程师协会（SAE International）创办于1979年。

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1.4研究方法与实施方案
1.4.1研究方法
车轮定位参数：以整车参数为基础，通过几何作图确定各定位参数；
刚度与阻尼：参考各版本汽车设计丛书，选取合适公式进行计算；
零部件设计：使用UG软件，做出各零件模型，然后装配；
强度校核与运动学分析：应用UG软件中的对应模块，对悬架进行校核与分析。
1.4.2实施方案
Suspension design process is divided into:
Suspension parameter calculation, including wheel alignment parameters, the suspension geometry, stiffness,andshock absorbers selection;
文献[9]运用ADAMS/ Car软件建立了某车双横臂独立悬架模型，在理论验证的基础上揭示了该悬架的运动规律。实验结果证明：适当调整下控制臂与车架前安装点的位置，可使悬架的抗点/抬头性能、悬架刚度和侧倾角刚度得到明显改善。仿真分析结果与理论计算结果对比表明，该方法可以准确地计算悬架的多种性能参数。
文献[10]利用ADAMS，建立了某双横臂独立悬架虚拟样机模型，并进行了运动学仿真分析。在对车轮的侧向滑移进行详细分析的基础上，进一步优化设计，从优化结果看，车轮接地点侧向滑移量可以显著降低，轮胎的磨损情况将大为改善。
二是通过活动创造学术竞争氛围，为院校间提供交流平台，进而推动学科建设的提升；
大赛在提高和检验汽车行业院校学生的综合素质，为汽车工业健康、快速和可持续发展积蓄人才,增进产、学、研三方的交流与互动合作等方面具有十分广泛的意义。
毫无疑问，对于对汽车的了解仅限于书本和个人驾乘体验的大学生而言，组成一个团队设计一辆纯粹而高性能的赛车并将它制造出来，是一段极具挑战，同时也受益颇丰的过程。在天马行空的幻想、大脑一片空白的开始、兴奋的初步设计、激烈的争执、毫无方向的采购和加工、无可奈何的妥协、令人抓狂的一次次返工、绞尽脑汁的解决难题之后，参与者能获得的不仅仅是CATIA UG ANSYS以及焊接、定位、机加工技能,更有汽车工程师的基本素养和丰富实践经验。与此同时，管理和运营整个团队让未来的企业管理者接受了一次难度十足的锻炼。FSAE赛事也给了汽车厂商发现优秀人才和创意想法的机会。
A three-dimensional model, including steering knuckles, upper arm, lower arm, push rod, shock absorbers,andassembly;
Finite element analysis of the key components;
由阿达姆·措莫托著的《汽车行驶性能》和安培正人著的《汽车的运动与操纵》，介绍了悬架运动学对汽车行驶性能的影响，在悬架运动学对汽车操纵稳定性的影响方面进行了较为系统的分析[14][15]。
Wolfgang Matschinsky编写的《车辆悬架》从悬架的理论建模、橡胶支撑的模型出发对悬架运动学特性的理论分析作了较为深入的研究。在悬架运动学分析中，将悬架简化成多连杆机构，用图解法来分析轮胎的跳动所引起的悬架变形；在悬架动力学分析中，则对悬架模型作了受力分析，推导出变形与力的关系，并将橡胶衬套铰接的处理简化成三根两两垂直的弹簧[16]。
This design followsthe specific rules of FSAE (Formula Student racing car) racing design and parameters. Three types of suspension design are proposed.Ensuring the ride performance,it can alsokeep the contactbetween wheels andground, andcanmake the car to obtain vehicle handling,stability, and high speed capability.
FSAE赛事规则要求赛车悬架应该保证汽车具有良好的行驶平顺性；合适的衰减振动能力；良好的操纵稳定性；赛车制动和加速时能保证车身稳定，减少车身纵倾，转弯时车身侧倾角合适；结构紧凑，避免发生运动干涉；能可靠地传递车身和车轮之间的各种力和力矩，保证有足够的强度和使用寿命；便于布置、维修和保养。依据赛事规则要求FSAE赛车悬架系统设计的流程为：
1.3国内外研究现状
1.3.1国内研究现状
我国从80年代开始逐步开展对汽车悬架运动学的研究，研究成果则多见于90年代。其中，中国工程院院士郭孔辉所著的《汽车操纵稳定性》对悬架运动学作了最为系统的分析，并且在国内首次提出了从侧向力、纵向力转向的角度研究悬架运动学[6]。吉林大学的林逸教授等人在90年代也先后在各报刊发表文章阐述了橡胶元件的基本性能，着重分析了独立悬架中橡胶元件对汽车操纵稳定性的和平顺性的影响，并提出了处理运动学问题的思路和方法[7]。清华大学张越今博士著的《汽车多体动力学及计算机仿真》一书，重点介绍了整车多体系统弹性模型的建立方法[8]。
德国的M.米奇克在《汽车动力学》卷C中详细介绍了汽车操纵稳定性和悬架性能之间的关系，并根据各种不同实车数据分析了不同子系统如转向系统、助力系统及悬架系统的各个参数对整车操纵稳定性的影响[17]。
文献[18]针对双横臂悬架，建立了开环和闭环1/4整车实验模型，利用点对点坐标方程的方法，用10个质点所建立的31×31稀疏矩阵取代具体模型，经过约束及自由度处理后，等价方程能全面的表达模型特性，接着对该数学方程模型进行测试实验，分析了位移和加速度变化曲线。
1.2.2赛事意义
目前，中国汽车工业已处于大国地位，但还不是强国。从制造业大国迈向产业强国已成为中国汽车人的首要目标，而人才的培养是实现产业强国目标的基础保障之一。
大学生方程式赛车活动将以院校为单位组织学生参与，赛事组织的目的主要有：
一是重点培养学生的设计、制造能力、成本控制能力和团队沟通协作能力，使学生能够尽快适应企业需求，为企业挑选优秀适用人才提供平台；
FSAE赛车悬架系统进行设计的目的与意义，在于探讨悬架运动学参数的变化规律，为赛车调试提供理论依据。确保赛车具有良好的操纵稳定性和行驶平顺性。确保所设计悬架在车队赛车上运用的可行性和可靠性。
1.2赛事概述
1.2.1赛事简介
中国大学生方程式汽车大赛（以下简称"FSAE"）是中国汽车工程学会及其合作会员单位，在学习和总结美、日、德等国家相关经验的基础上，结合中国国情，精心打造的一项全新赛事。
本文设计严格遵守FSAE（大学生方程式赛车）规则及赛车设计具体参数要求。提出三种悬架设计方案，通过比较结构优缺点来确定悬架的类型为：不等长双横臂式独立悬架。
悬架设计过程分为：
悬架参数计算，包括车轮定位参数选定，悬架几何计算，悬架刚度计算，减震器选型与计算；
建立三维模型，包括转向节，上横臂，下横臂，推杆，减震器和车轮与转向节连接部分设计，装配；
Kinematics simulation.
These modeling, finite element analysis and kinematics simulationare runningin UG NX8.0 software.The calculation appliesthe knowledge of materials, mechanical design, automobile design and theory.
对关键部件进行有限元分析；
运动学仿真。
关键词：大学生方程式赛车，悬架，双横臂，建模，运动仿真
Abstract
The suspension system is one of the most important assemblies in modern vehicle. It connects frame (or body) with axles (or wheels) flexibly. The suspension system canconvertforces and moments from wheelsinto frame (or body),andabsorb the shock and vibration.Ensuring the ride performance,it can alsokeep the contactbetween wheels andground, andcanmake the car to obtain vehicle handling,stability, and high speed capability.
文献[19]详细介绍了澳大利亚南昆士兰大学2005年FSAE赛车悬架的设计过程。包括前轮定位参数的选取、控制臂、转向节、摇臂和防侧倾杆的设计、弹簧阻尼器的选取等。另外，还利用有限元软件对之前偏重的转向节和轮毂进行了结构优化设计。
文献[20]和文献[21]详细介绍了各种赛车的设计过程，包括悬架所有参数的定义和选取原则、悬架的正视、侧视与空间几何学、悬架各种参数对悬架的影响程度、悬架的类型、防侧倾杆的设计、弹簧与阻尼器的计算选择等，是赛车悬架设计的重吸收车辆振动来改善乘坐舒适度[1]。悬架运动学特性是一些悬架结构参数随车轮跳动的变化规律,与悬架的导向机构有关.。这些参数的变化会使车轮的地面附着情况及滚动趋向发生变化,进而影响车辆的动力性、制动性和操纵稳定性等性能[2][3][4]。双横臂悬架系统常用在后轮驱动的汽车中，双横臂独立悬架是现代汽车常用的结构形式，特别是在赛车上得到了广泛的应用，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[5]。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。
文献[11]作者利用空间解析几何的方法，对双横臂独立悬架进行运动学分析，由于此方法计算过程中无需进行坐标变换，简化了运动分析过程,使得计算更加方便，易于工程实际应用。