大学生方程式赛车悬架设计及优化研究
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。
方程式赛车悬架设计
AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计方程式赛车悬架设计刘慧 任峰 李龙海长春师范大学工程学院 吉林省长春市 130032 摘 要： 为了实现驾驶的安全性以及舒适性，缓解车身冲击，提高车辆使用利用率，针对大学生方程式赛车（简称FSAE大赛）规则，设计可以符合大赛的规则，实现整体轻量化的双横臂悬架不容忽视。
首先，通过整车参数确定所用数据是否符合车辆驾驶，再根据公式确定具体数值，其次运用CATIA软件对所设计的零件进行三维建模，立体分析；在ANSYS中进行有限元的悬架零件进行调试分析，最后对于优化后的悬架对实车进行验证。
关键词：大学生方程式赛车；双横臂悬架；CATIA三维建模；ANSYS分析1 引言双横臂独立悬架具有出色的运动特性，因为上臂的高度低，有利于降低车头的高度，从而达到改进车身的目的。
因此，这种悬架具有很好的安全性舒适性，所以本文的研究成果将为悬架的设计提供些许帮助。
2 整车参数我们需要对赛车的速度，驾驶，刹车制动，耐久性在比赛过程中进行测试优化[1]。
得到符合本次赛车的使用数据，赛车在转向过程中，如若速度过快，则会发生侧翻现象，对车手造成一定的伤害，因此，我通过对悬架进行增加加速度的方式设计。
以求达到防止侧翻的目的[2]。
根据赛道情况和比赛规则等因素，整车参数为：整车质量=260kg，整车宽度=1540mm，最小转弯半径R=3500mm，轴距L=1650mm，主销距K=1190mm，前轮距=1220mm左右，后轮距=1180mm。
根据以上参数则可通过公式R=L/sin（β）计算出赛车外轮理想最大转角约为28.1°。
3 悬架所需参数的选定车辆的稳态响应是在悬架线刚度（前、后轮菏计算所得到的）[3]受其侧倾角大小影响。
其中悬架偏频，在没有阻尼的情况下簧上质量的固有频率[4]。
侧倾增益：车架在赛车的侧倾加速度是1的前提下转过的角度。
从上述内容中，总结得到的主要参数为：前/后悬架线刚度：20.09/14，74；前/后悬架侧倾角刚度：934/765；前/后悬架偏频：2.8/3.3；侧倾增益：-3。
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。
上面计算和选型完成后，再重新对初值进行校核。
大学生方程式赛车(FSA E)悬架优化设计
ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ，ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｒ ａ ｌ ｓ ｌ ｉ ｐ ｐ ａ ｇ ｅ ｉ ｓ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ３ Ｓ ｔ ｈ ｅ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ａ ｌ ｌ Ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ Ｗｈ ｅ ｅ ｌ Ａｌ ｉ ｇ ｎ ｍｅ ｎ ｔ
第２ ９ 卷第 ４ 期
黑
龙
江
工
程
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Ｖｏ １ ． ２ ９ 。 Ｎｏ ． ４ Ａｕ ｇ ．， ２ ０ ｏ ｆ Ｈｅ ｉ ｌ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
中 图分 类 号 ： Ｕ４ ６ ３ ． ３ ３ ＋１ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ６ ７ １ — ４ ６ ７ ９ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ４ — ０ ０ ２ ７ — ０ ５
Ｏｐｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｓ ｕ ｓ ｐ ｅ ｎｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ ＦＳ ＡＥ ｖ ｅ ｈｉ ｃ ｌ ｅ ＭＡ Ｊ ｉ ｎ ｇ － ｊ ｕ ｎ ， ＹＥ Ｙｕ — ｔ ｉ ａ ｎ ， ＧＵＩ Ｈａ ｏ ， ＱＩ ＮＧ Ｔｏ ｎ ｇ ， Ｃ ＵＩ Ｈｏ ｎ ｇ — ｙ ａ ｏ
利用 Ａ ＤＡＭＳ ， 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 ： Ｆ Ｓ ＡＥ； 悬架系统 ； Ａ Ｄ ＡＭＳ ； 定位参数 ； 调节 机构
大学生方程式赛车悬架系统设计与仿真分析
122研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术中国设备工程 2017.05 (上)中国大学生方程式汽车大赛（简称FSAE）在2010年首次举办，迄今为止已经成功举办了7届，中国大学生方程式汽车大赛为培养学生汽车设计、加工制造、成本控制和车队成员间协作的能力提供了良好的工程实践平台；此外，参与比赛可为各大参赛院校间提供广阔的交流平台，进而推动各院校间学术交流。
1 设计思路FSAE 赛事规则要求赛车悬架系统必须满足以下要求：能够保证赛车具备良好的行驶平顺性、良好的操纵稳定性、合适的衰减振动能力；能可靠的传递车轮和车身之间的各种力和力矩，保证有足够的强度和使用寿命；在赛车制动和加速时保证车身稳定，减小车身纵倾，确保转弯时车身侧倾角合适；便于布置和维护。
根据赛事规则制定FSAE 赛车悬架系统的初步设计流程，如图1所示。
图1 方程式悬架系统设计流程2 前、后悬架基准参数计算选定根据方程式大赛的规则，查阅相关的资料，确定主要基准参数，如表1所示；悬架系统车轮定位参数如表2所示。
表1 悬架基准参数表2 车轮定位参数3 减震器、横向稳定杆的设计3.1 减震器的选取赛车偏频的选取与悬架刚度有直接关系，为了避免共振，偏频的选取不宜一致，同时基于性能的考虑，综合去年FSAE 赛车设计经验，此次赛车悬架偏频的选取为前悬n1=3.2Hz，后悬n2=2.6Hz。
利用赛车整车参数计算适乘刚度，以此来选择合适的弹簧。
悬架传递比为：25.2i MR = （1）前悬弹簧刚度： （2）后悬弹簧刚度： 2)(MR K K WRSR= （3）根据计算数据并参照弹簧参数表，选择前悬为310lb/in,后悬为300lb/in 的弹簧。
对应的弹簧刚度分别为：KS 1=54.3kN/m；KS 2=52.5kN/m。
由此可计算出悬架的实际上跳行程，由于侧倾增益值1.91°/g，不在低负升力赛车的侧倾增益取值范大学生方程式赛车悬架系统设计与仿真分析吴雪玲，倪彰，何宇，张兴，顾迪，赵越（江苏理工学院 汽车与交通工程学院，江苏 常州 213000）摘要：按照FSAE 赛事对赛车及悬架系统的设计要求，以整车基本参数和设计规则为参照依据，选定轮胎、轮辋型号，利用CATIA 软件建立了FSAE 赛车悬架系统的几何模型，对减震器、横向稳定杆等进行结构设计，利用Adams/Insight 软件对轮胎跳动时悬架参数变化进行对比分析与优化，并运用ANSYS 软件对悬架的主要受力部件进行分析。
大学生赛车悬架机构设计及优化
3 建模优化
3.1 立柱的建模 由于前立柱需要转向，所以前立柱与后 立柱的结构有所不同，主要体现在前立柱下 部分有个与转向相连的耳件，后立柱下端耳 件需要安装固定杆。前立柱上端两个孔是与 耳件转配，再通过耳件与上横臂连接，前立
阻尼系数。
为了满足对赛车平顺性的要求，我们计
算得到了以下数据，压缩行程和伸张行程的
阻尼系数分别为 0.2 和 0.4。前悬架的压缩
阻尼系数为 416.2Ns/m，前悬架的回弹阻尼
系数为 912.9Ns/m，后悬架的压缩阻尼系数
为 486.7Ns/m， 后 悬 架 的 回 弹 阻 尼 系 数 为
837.4Ns/m。由以上数据参考选型减震器的 型号，两个减震器为左右对称布置 [3] 。
2.2 前后悬架偏频的选择
偏频是影响赛车平顺性的一个重要参 数 [7]。前后悬架的计算公式（2-1）如下
n1= k1 /m1/（2π） n2= k2 /m2/
（2π）
（2-1）
式 中：K1、K2—— 赛 车 前、 后 悬 架 的 刚 度（N/cm）
m1、m2——赛车前、后悬架的簧载、上 质量（kg）
架更能满足赛车所需要的性能，独立悬架是 采用中间断开的车桥的形式，在其两侧分别 连接着车轮，它的特点是一侧车轮发生跳动 不会影响另一侧车轮的运动状态，即两侧车 轮互不影响独立悬架按功能可按图示分类， 在设计、加工、安装、调试等方面综合考虑 之后，我们发现双横臂式独立悬架比其它形 式的悬架更优。实际上，在大学生方程式赛 车大赛中各车队也是青睐于双横臂式独立悬 架这种悬架形式。初步确定整车的基本参数 为：轴距 1650mm，前轮距 1320mm，后轮距 1280mm，整备质量 325kg，前后轴荷分配比 45/55。
大学生方程式赛车多连杆悬架设计及优化
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍ ｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｕｌｔｉ－Ｌｉｎｋ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｉｎ Ｆｏｒｍｕｌａ
Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ Ｒａｃｉｎｇ Ｃａｒ
ＷＡＮＧ Ｌｅ，ＺＨＵ Ｊｉａｎ－ｊｕｎ，ＴＩＡＮ Ｙｕ，ＺＨＡＮＧ Ｚｈｉ－ｌｉａｎｇ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔａｉｙｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｘｉ Ｔａｉｙｕａｎ
典型多连杆悬架为五连杆悬架与四连杆悬架。就前悬架系
０３００２４，Ｃｈｉｎａ）
．
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ Ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｏｖｅｒｃｏｍｅ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔａｇｅ ｏｆｔｈｅ ｃａｒ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｕｒｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ ｔｕｒｎｅｄ ｂａｃｋ ｐｏｓｉｔｉｖｅｆｏｒｃｅ ｉｓ ｔｏｏ ｌａｒｇｅ，
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。
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。