赛车悬挂设计简介
f1方程式赛车的基础知识
f1方程式赛车的基础知识F1方程式赛车是一项世界知名的汽车竞技项目，也被称为“汽车界的皇冠”，它具有激烈的竞争、高速的赛车以及先进的技术。
F1方程式赛车运动起源于20世纪初的欧洲，经过一百多年的发展与演变，如今已成为世界范围内最受欢迎的赛车运动之一。
一、赛车技术1.1 发动机：F1赛车的发动机是其最重要的部分之一。
通常采用V 型8缸引擎，最大转速可达18000转/分钟，功率超过900马力。
这种高性能的发动机使得F1赛车能够在短时间内达到极高的速度，并在赛道上展现出卓越的加速性能。
1.2 底盘：F1赛车的底盘采用碳纤维复合材料制造，重量轻、强度高，能够在高速行驶时提供足够的稳定性和刚性，同时也能够有效减少风阻。
1.3 悬挂系统：F1赛车的悬挂系统采用独立悬挂设计，使得车辆在高速行驶时能够更好地吸收震动，保持稳定性和操控性。
1.4 制动系统：F1赛车的制动系统采用碳碳盘制动器，这种制动器具有更高的耐高温性能和制动力，能够在高速行驶时提供更好的刹车效果。
1.5 风洞测试：F1赛车的设计和优化是通过风洞测试来完成的。
在风洞中，工程师们可以模拟不同速度和角度下的空气流动情况，通过对赛车外形和空气动力学性能的调整，提高赛车的速度和稳定性。
二、赛车规则2.1 赛道：F1赛车的赛道一般是固定的，包括直线、弯道和复杂的S弯等。
赛道的长度一般在4-7公里之间，不同赛道的特点也不尽相同，例如蒙特卡洛赛道的弯道多、摩纳哥赛道的狭窄等。
2.2 赛制：F1赛车的比赛一般分为正赛和排位赛两个阶段。
排位赛用于决定赛车的起跑顺序，正赛则根据起跑顺序进行比赛，并在规定的圈数内确定最终名次。
2.3 技术规则：F1赛车的技术规则非常严格，包括发动机的规格、车身重量、燃料消耗等方面的要求，旨在确保比赛的公平性和安全性。
2.4 裁判判罚：F1赛车的比赛中有专门的裁判团队负责监督比赛的进行，并对违反规则的车辆进行判罚，例如罚时、罚款和取消成绩等。
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。
汽车悬挂的基本作用及类型
汽车悬挂的基本作用及类型汽车悬挂是指安装在汽车底盘上的系统，用于支撑车身、缓冲震动和保持车轮与地面的接触，以提供更安全、舒适的驾驶感受。
悬挂系统的主要作用有：吸收和缓冲来自不平路面的震动，提高车辆的稳定性和操控性，保持车辆车轮与地面的接触，减少磨损并提高轮胎的使用寿命，尽量减少车身的倾斜和抖动，提供舒适的驾驶体验。
下面将介绍几种常见的汽车悬挂类型。
1.弹簧悬挂系统：弹簧悬挂系统是一种常见的悬挂类型，其主要由弹簧和减震器组成，通过弹簧的弹性来缓冲来自路面的震动，再通过减震器将这些震动吸收和消散掉。
弹簧悬挂系统可以分为螺旋弹簧和叶片弹簧两种类型。
螺旋弹簧常用于轿车和跑车等小型车辆，而叶片弹簧则常用于重型卡车和商用车等。
弹簧悬挂系统能够提供较好的舒适性和操控性，但对于大幅度的冲击可能会有较大的反弹。
2.气囊悬挂系统：气囊悬挂系统采用气体压缩和释放的原理来实现对车身高度的调节。
气囊悬挂系统由气囊、空气压缩机和控制阀组成。
通过控制阀进行调节，可以改变气囊内气体的压力，从而调整车身高度。
气囊悬挂系统可以根据路况和驾驶需求来调整车身高度，提供更好的通过性和舒适性。
它常用于SUV和越野车等需要对越野性能和通过性有要求的车辆。
3.液压悬挂系统：液压悬挂系统是一种高级悬挂类型，它通过液压缸来实现对车身高度的调节。
液压悬挂系统由液压缸、液压泵和控制阀组成。
通过控制液压泵和阀门，可以调整液压缸内液体的流动，从而调整车身高度。
液压悬挂系统具有较高的可调节性和舒适性，可以根据需要在不同的驾驶模式下调整悬挂硬度和车身高度。
这种悬挂系统常用于高端豪华车和赛车等需要较高操控性能和舒适性能的车型。
除了上述几种常见的悬挂类型，还有其他一些特殊的悬挂系统，如电子悬挂系统、主动悬挂系统和磁流变悬挂系统等。
这些悬挂系统利用先进的技术和电子控制来实现对悬挂性能的精确调节，并根据驾驶条件和路况实时调整悬挂系统的工作状态，从而提供更好的驾驶体验和性能表现。
悬架设计
双叉臂\双A臂悬挂上叉臂推杆（连接减震器）转向拉杆下叉臂1. 现代方程式赛车都采用从外到内的设计过程，所以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。
2. 确定悬挂系统类型，一般都会选用双叉架，主要是决定选用拉杆还是推杆。
3. 确定赛车的偏频和赛车前后偏频比4. 估计簧上质量和簧下质量的四个车轮独立负重。
5. 根据上面几个参数推算出赛车的悬挂刚度和弹簧的弹性系数6. 推算出赛车在没有安装防侧倾杆之前的悬挂刚度初值，并计算车轮在最大负重情况下的轮胎变形7. 计算没安装防侧倾杆时赛车的横向负载转移分布8. 根据上面计算数值，选择防侧倾杆以获得预想的侧倾刚度9. 最后确定减震器阻尼率。
10. 上面计算和选型完成后，在重新对初值进行校核。
悬架设计一、悬架主要性能参数的确定悬架应首先保证整车有良好的行驶平顺性和操纵稳定性，这是确定悬架主要性能参数的重要依据（一）、前、后悬架静挠度和动挠度的选择1、偏频与静挠度（1）、n1=12πc1/m 1 n2=12πc2/m 2（2）、fc1=m1g/ c1 fc2=m2g/ c2 （g=981cm/s2）（3）、n1≈5/fc1 n2≈5/fc2式中：n1、n2—前、后悬架的偏频，单位Hz（偏频越低，行驶平顺性越好）；fc1、fc2—前、后悬架在簧载质量m1、m2作用下的静挠度，单位cm；c1 、c1 —前、后悬架的刚度。
表一偏频与挠度车型n/Hz fc/cm Fd/cm货车 1.5~2.2 5~11 6~94轿车0.9~1.6 10~30 7~9大客车 1.3~1.8 7~15 5~8越野车 1.4~2.0 6~13 7~134根据分析，在n1/ n2＜1时的车身角振动要比n1/ n2＞1时小，因此推荐如下：高速车fc2=（0.8~0.9）货车fc2=（0.6~0.8）微型轿车为了改善后座的舒适性，也有设计成后悬架的偏频低于前悬架的偏频，即n1/ n2＞1（注：对于纵置钢板弹簧组成的非独立悬架，悬架的静挠度与弹性元件的静挠度是一样的；对于螺旋弹簧的独立悬架，就有可能是不一样的）2、静挠度与动挠度悬架的动挠度是指由满载位置开始，压缩到结构允许的最大变形（通常指缓冲块压到其自由高度的1/2或1/3）时，车轮中心相对于车架（或车身）的相对位移。
独立悬挂的分类
独立悬挂的分类独立悬挂是一种常见的汽车悬挂系统，它与传统的刚性桥式悬挂相比，具有更好的舒适性和驾驶稳定性。
在本文中，我们将对独立悬挂进行分类，并探讨其优缺点以及应用场景。
一、前置独立悬挂前置独立悬挂是指汽车前轮采用独立悬挂系统的形式。
这种悬挂系统常见于小型轿车和跑车中，因为它可以提供更好的转向性能和驾驶舒适性。
前置独立悬挂通常采用麦弗逊式或双叉臂式结构。
1. 麦弗逊式前置独立悬挂麦弗逊式前置独立悬挂是一种简单而有效的设计。
它由一个上下两个支柱组成，其中上支柱固定在车身上，下支柱则通过球铰连接到轮毂上。
麦弗逊式前置独立悬挂可以提供良好的行驶稳定性和转向响应，并且相对较为经济实惠。
2. 双叉臂式前置独立悬挂双叉臂式前置独立悬挂通常用于高性能跑车中。
它由上下两个控制臂和一个转向杆组成，可以提供更好的悬挂调整性能和驾驶稳定性。
与麦弗逊式前置独立悬挂相比，双叉臂式前置独立悬挂更为复杂，但也更加高效。
二、后置独立悬挂后置独立悬挂是指汽车后轮采用独立悬挂系统的形式。
这种悬挂系统通常用于高性能跑车和越野车中，因为它可以提供更好的行驶稳定性和通过性。
后置独立悬挂通常采用多连杆式或者麦弗逊式结构。
1. 多连杆式后置独立悬挂多连杆式后置独立悬挂由多个控制臂组成，可以提供更好的行驶稳定性和转向响应。
这种设计通常用于高端跑车中，并且需要较高的维护成本。
2. 麦弗逊式后置独立悬挂麦弗逊式后置独立悬挂是一种简单而经济实惠的设计。
它由一个支柱和一个控制臂组成，可以提供良好的行驶稳定性和转向响应。
这种设计通常用于小型轿车和SUV中。
三、优缺点独立悬挂相对于传统的刚性桥式悬挂具有以下优点：1. 更好的舒适性：独立悬挂可以更好地吸收路面颠簸，提供更加舒适的驾驶体验。
2. 更好的行驶稳定性：独立悬挂可以提供更好的行驶稳定性和转向响应，使得汽车在高速行驶时更加安全。
3. 更高的通过性：后置独立悬挂可以提供更高的通过性，使得越野车在崎岖路面上行驶更加顺畅。
车辆悬架知识
车辆悬架知识车辆悬架是指车辆的底盘系统，它连接了车身和车轮，起到支撑车身、降低震动以及保持车辆稳定性的作用。
悬架系统的设计和性能直接影响着车辆的行驶舒适性、操控性以及安全性。
本文将介绍车辆悬架的基本原理和常见类型。
我们来了解一下车辆悬架的基本原理。
悬架系统的主要任务是通过减震器和弹簧来吸收道路不平和车辆运动带来的震动，保持车身相对稳定。
减震器是悬架系统中的核心部件，它通过控制车轮的运动，使车身保持相对稳定。
弹簧则起到支撑车身的作用，使车辆在通过不平路面时能够保持相对平稳。
悬架系统还包括控制臂、转向节、横拉杆等部件，它们协同工作，使车辆具备良好的操控性。
根据悬架系统的构造和工作原理，可以将车辆悬架分为多种类型。
常见的悬架类型有独立悬架、非独立悬架和半独立悬架。
独立悬架是指每个车轮都有独立的悬挂系统，它能够使车轮在行驶过程中保持相对独立的运动，从而提高车辆的行驶稳定性和操控性。
非独立悬架是指两个相邻车轮共用一个悬挂系统，它的结构相对简单，但对车辆的行驶稳定性和操控性要求较低。
半独立悬架则是介于独立悬架和非独立悬架之间的一种类型，它在结构上介于两者之间。
不同类型的悬架系统适用于不同的车辆和使用环境。
一般来说，高速公路上的轿车多采用独立悬架，因为它能够提供更好的操控性和行驶稳定性。
而越野车和SUV等车型则更适合采用非独立悬架或半独立悬架，因为它们可以更好地适应复杂的路况和颠簸的路面。
悬架系统还可以根据其结构特点进行更细分。
常见的细分类型有麦弗逊悬架、双叉臂悬架、多连杆悬架等。
麦弗逊悬架是一种常见的独立悬架类型，它通过麦弗逊支撑结构来支持车轮的运动。
双叉臂悬架则采用了两个控制臂来支撑车轮，它具备较好的悬架刚度和操控性能。
多连杆悬架是一种较为复杂的独立悬架类型，它通过多个连杆和支撑杆来实现车轮的运动控制，具有较高的工作效率和稳定性。
除了常见的悬架类型外，还有一些特殊的悬架系统。
例如，空气悬架系统可以通过改变气囊的气压来调节车身的高度和硬度，提供更好的行驶舒适性和通过性。
推杆悬挂简介
先解释些名词，在下图中，红色的是推杆（pushrod），蓝色的是转向拉杆，黄圈中是bellcrank（或者rocker，中文名不知道。
）原图：上图中：黑色：推杆（pushrod）黄色：bellcrank红色：阻尼（damper，或者称为避震器）蓝色：防倾杆（anti-roll bar）灰色：扭力杆（torsion bar）注：并非所有推杆悬挂结构中都有扭力杆，有的就是普通的一根轴。
扭力杆可以起到弹簧作用，所以上图的结构中没有弹簧。
但同时也并非有扭力杆的悬挂中就一定没有弹簧，两者经常是共存的，但必须存在其中之一。
下图中黄色部分为羊角（或者称为立柱，upright）Upright特写：一般双A悬挂与推杆式双A悬挂图片对比：（非推杆悬挂）（推杆悬挂）下面是正文推杆或者拉杆是位于车身（对于我们的车子而言是车架）和羊角之间的斜杆。
每个车轮都有一个推杆或者拉杆，但两者是不共存的，因为推杆和拉杆起到的作用是完全一样的，只是方式不同。
两者的区别在于，拉杆在运动中拉bellcrank，推杆则是推bellcrank。
上图中的推杆（当车轮在遇到颠簸或者过弯被向上推时，推杆降bellcrank向上推动）与车身上部的bellcrank以及羊角的下端连接。
拉杆悬挂则与之相反，与位于车身下部的bellcrank以及羊角的上端相连，如下图：拉杆和推杆相比具有的优点是：1、由于拉杆收到的更多是拉伸的力，所以拉杆本身可以比推杆更细一点。
2、悬挂部分整体重心更低。
但实际选择的时候需要考虑赛车整体布置以及其他部件特性来确定优劣，我们的赛车将使用推杆悬挂。
Bellcrank，也被称为rocker或者linkage，起到类似于杠杆机构的作用，将推杆或者拉杆的运动转化为扭力杆的旋转运动以及弹簧、阻尼的上下运动。
Bellcrank上同时也有防倾杆的安装点和悬挂行程的感应器。
Bellcrank在把推杆运动传递到弹簧阻尼的过程中存在一个放大的效果，也就是说，弹簧和阻尼运动的行程将大于车轮本身的行程（传统悬挂则与之相反）。
赛车结构介绍
赛车结构介绍
赛车是一种高速运动的机械装置，其结构设计是为了在高速行驶时保证安全和稳定性。
赛车的结构可以分为以下几个部分：
1.底盘
底盘是赛车的基础，它支撑着整个车身和发动机。
底盘通常由钢管或碳纤维材料制成，以保证足够的强度和刚度。
底盘的设计还要考虑到车身的重心和重量分布，以确保车辆在高速行驶时的稳定性。
2.发动机
发动机是赛车的心脏，它提供了足够的动力和扭矩，使赛车能够在高速行驶时保持稳定。
赛车通常采用高性能的内燃机，如涡轮增压发动机或自然吸气发动机。
发动机的设计还要考虑到重量和体积的限制，以确保车辆的整体性能。
3.悬挂系统
悬挂系统是赛车的重要组成部分，它可以保证车辆在高速行驶时的稳定性和舒适性。
赛车通常采用独立悬挂系统，以确保每个车轮都能独立地运动。
悬挂系统的设计还要考虑到车辆的重心和重量分布，以确保车辆在高速行驶时的稳定性。
4.制动系统
制动系统是赛车的重要组成部分，它可以保证车辆在高速行驶时的安全性。
赛车通常采用高性能的制动系统，如碳陶瓷制动盘和六活塞制动卡钳。
制动系统的设计还要考虑到车辆的重心和重量分布，以确保车辆在制动时的稳定性。
5.空气动力学
空气动力学是赛车设计的重要组成部分，它可以提高车辆的速度和稳定性。
赛车通常采用各种空气动力学设计，如前唇、后扰流板和侧裙板。
空气动力学的设计还要考虑到车辆的重心和重量分布，以确保车辆在高速行驶时的稳定性。
赛车的结构设计是为了在高速行驶时保证安全和稳定性。
赛车的各个部分都需要精心设计和制造，以确保车辆的整体性能。
F1赛车悬挂设计流程简介
F1赛车悬挂设计流程简介F1赛车悬挂设计流程简介尽管数字计算工具发展迅速，悬挂设计仍然不为大众所知。
特别是对于公路汽车，悬挂设计方面的资料非常少，因为悬挂设计需要考虑的因素特别多，而且这些资料往往是保密的。
对于赛车悬挂设计来说，公路车辆悬挂的某些设计目标可以忽略，赛车悬挂设计主要着眼于使赛车获得最大机械抓地力，即使如此，悬挂设计仍让是一项庞大的系统工作。
一般说来，当工程师在设计一辆F1赛车时，通常需要考虑赛车在飞驰过程中的4个动模态特征（赛车的头部和尾部连线为X轴，赛车左侧与右侧连线为Y轴，垂直于地面为Z轴）：1）俯仰：赛车有绕着Y轴旋转的趋势。
2）侧倾：赛车有绕着X轴旋转的趋势。
3）弹跳：轮胎与地面接触面沿Z轴做上下直线运动。
4）翘曲：轮胎与地面接触面沿Z轴做上下非匀速直线运动。
上述动模态特征主要由赛车前、后两轴的悬挂刚度和侧倾刚度决定。
赛车行驶过程中，当簧下质量与赛道路面间相对运动为零时，可以获得理想化最大的赛车抓地力；换句话说，赛车簧下质量的几何重心的运动轨迹与赛道表面轮廓形状完全平行。
很明显，在现实世界的工程应用中，这是无法达成的理想目标，那么尽可能地减小簧下质量与地面间的相对运动就是悬挂设计的主要目标之一，通常设计工程师会在满足所有性能要求的前提下选择最小的弹簧刚度。
但同时，设计者为了控制制簧上质量与赛道表面间的相对运动需要选择较大的弹簧以及减震器刚度。
所以，为了分别控制簧上质量与簧下质量，关于弹簧和减震器性能选择存在一对无法避免的矛盾，无论是悬挂设计工程师还是赛场调教工程师都需要靠车队多年积累的数据和经验来对两个参数进行优化选择，并根据现场赛道和气候条件做出最终抉择。
讲解到此处，还需要引出一个参数名词——弹跳频率（bounce frequency），随着赛车质量而发生变化，从公路民用车到赛车，弹跳频率约为0.8到 1.5Hz之间，然而F1赛车的弹跳频率大约为2.0Hz。
在设计F1赛车悬挂时，后轮轴的设计弹跳频率都会比前轮轴高一些，这主要是为了在起伏赛道上消除赛车的俯仰趋势。
详解双叉臂独立悬挂
在常见的几种独立悬挂结构中，双叉臂式悬架被公认是操控性最出色一种，绝大多数的性能跑车乃至于F1赛车使用的都是双叉臂的悬架结构。
那么下面车168就带大家一起了解一下这种最具有运动基因的悬挂形式。
历史及概述：由于叉臂长的很像许愿骨，所以得名double wishbone suspension（双愿骨式悬架）双叉臂悬挂也叫做双A臂悬挂或者双摇臂悬挂，属于双横臂悬架中的一种，英文名为double wishbone suspension（双愿骨式悬架），这个名字据说来源于西方圣诞节上一种吃火鸡的习俗，当人们开始吃的时候，首先要对火鸡身上一根V字形的骨头许愿，而这根骨头就叫许愿骨（Wish bone）。
而因为在双叉臂悬架结构中的A臂或者是V臂和许愿骨的形状非常相似，故得名双愿骨（double wishbone）式悬架。
packard 120是首款使用了双叉臂悬挂的量产车双叉臂悬架最早出现于上世纪30年代，当时的方程式赛车已经开始使用类似双叉臂的悬挂结构，而1935年，来自美国底特律的汽车制造商packard在旗下车型packard 120上首次使用了双叉臂悬挂，作为当时豪华汽车的代表，pachard创造性的在量产车上首次使用了这种结构复杂的悬架，从而提升车辆的操控性能。
时至今日，双叉臂悬挂仍旧在除了各种性能跑车、豪华轿车和大型SUV上广泛使用。
关于双叉臂悬架起源的误区相似的结构让不少人误以为双叉臂悬挂来源于麦弗逊悬挂（左：麦弗逊；右：双叉臂）此前，在网络上流传着一种错误的说法，认为双叉臂悬挂的灵感来自于麦弗逊悬挂，是由麦弗逊悬挂改进得来的。
这个说法的根据就是双叉臂悬挂和麦弗逊悬挂都拥有相似的A 字形下摆臂和支柱式减震器的结构，所不同的是双叉臂结构在减震器上方还增加了连接车轮的A臂。
不过在事实上，双叉臂悬挂和麦弗逊悬挂并没有任何亲缘关系。
为何这么说呢？前面我们说过，早在上世纪30年代，双叉臂悬挂就已经开始在赛车运动上大量使用，而1935年则首次被使用在了量产的商品车上，而麦弗逊悬挂开始研发的时间为上世纪30年代中期，其设计灵感则是来源于飞机的起落架，而首次出现在商品车上则是在1949年的福特Vedette上。
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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
☆ 功能：
影响转向稳定性及转向后方向盘自动回正能力。
☆ 症状判断：
a) 主销后倾角太小造成不稳定：
转向后缺乏方向盘自动回正能力；车速高时发飘
（车辆在高速公路上行驶时,应对此项予以充分 重视。）
b) 主销后倾角不对称造成跑偏：
c) 左、右两轮之主销后倾角不相等超过 30′(0.5°)时车辆出现跑偏，跑偏方向朝向主 销后倾角较小的一侧。
2车辆内侧（ 朝向引擎）或外侧（远离引擎 ）的角度。车轮旋转平面和几 何中心垂面的夹角.前轮在方 向盘居中位置时测量。
仿真的定位参数
• 1.车轮外倾角 • 2.主销后倾 • 3.前轮前束 • 4.轮距变化
1．主销后倾角（Caster）
☆ 主销后倾角定义：
上球头或支柱顶端与下球头的连线（转向时 ，车轮围绕其进行转向运动的转向轴）在几 何中心线方向,向前或向后倾斜的角度。向前 倾斜称为负主销后倾角，向后倾斜称为正主 销后倾角。
• （1）要具有合适的衰减震动的能力； • （2）保证汽车具有良好的操纵稳定性； • （3）质量要轻； • （4）驾驶员操作和控制容易； • （5）安装方便并且易于调整；
独立悬架系统结构
结构
结构
单横臂式独立悬架的结构简单、紧凑、 抗侧倾能力比较强，但同时悬架的侧倾 中心比较高，在悬架发生变形时，会使 汽车车轮的轮距变大，从而加剧轮胎的 磨损。如果用于转向轮时，在车轮跳动 时，会对主销内倾角和车轮的外倾角造 成很大的变化，对操纵稳定性有一定的 影响，所以现在在前悬架上很少应用， 一般应用于汽车的后悬架；
双横臂独立悬架是由上、下横臂 连接车轮和车身的悬架形式，根 据上、下横臂的长度可分为等长 双横臂和不等长双横臂悬架。双 横臂悬架的运动学特性比较好， 汽车的侧倾中心和纵倾中心由悬 架横臂的安装位置确定，容易调 整。在车轮跳动时可以使车轮定 位参数变化比较小，可以保证汽 车的操纵性。
整体方案设计
方案结构介绍
• 2014年赛车采用不等臂式双横臂独立悬架 （前拉后推式），主要由
弹簧减震器、轮胎、立柱、轮芯、杆端轴承、立柱吊耳、悬架吊耳主 要部件构成。横臂与横臂通过2A12铝合金铣出来的叉臂接头通过环氧 树脂胶粘接，在接头处通过螺纹孔与杆端轴承配合，然后与立柱吊耳 铰接。与车架连接的一端，通过一个圆柱接头粘接后，杆端轴承与悬 架吊耳铰接。
研究目的和意义
• 大学生方程式赛车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；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。
本文主要研究内容
悬挂系统设计
悬架系统对比选择
• 减震器、摇臂、拉杆以及A臂接头吊耳组成一个系统，车轮受到载荷 时，力通过拉杆传到摇臂上，摇臂围绕摇臂中心转动，将力传给减震 器，通过减震弹簧和阻尼器减小冲击载荷。
• 车轮实际运动中遇到突起或凹坑时，路面对车轮的垂直力依次通过立 柱、下球头、下摆臂、推杆、摇臂和减震器传递到车架通过减震器的 减震作用，迅速衰减车身振动，从而提高平顺性。悬架系统中所受到 的纵向力、侧向力及其力矩均由立柱和导向机构来承受。
主要零件建模与装配
主要参数计算与静力学分析
赛车悬挂系统的要求
• 考虑到高速赛车对操纵稳定性的要求很高，同时根据设计和布置的安 排并参考国内外的赛车悬架，本文采用独立悬架。根据中国大学生方 程式赛事要求：赛车悬架必须有减震器，并且在载有赛手的情况下悬 架的上下行程不低于 25.4mm；悬架的所有连接点都可以直接看到或 是通过移除覆盖件间接地看到。结合赛事要求和悬架的性能要求， FSAE 赛车悬架设计要满足以下要求：