大学生方程式赛车悬架设计
大学生方程式赛车悬架设计大学生方程式赛车悬架设计加布里埃尔·德·波拉爱德华多圣保罗大学摘要独立完成一次大学生方程式赛车的悬架设计。
首先分析赛规，通常，赛规会对悬架的最小行程和轴距作出限制，并且给出本次设计所要达成的最终目的，除此之外还会评判出得分最高的一个团队。
本文会讨论到轮胎的运动，并详细分析前后悬架的拉杆不等长的摆臂。
维度论是基于CAD的尺寸限制发展出来的。
在总的力与时间的图上分析了暂态稳定、控制和操纵性能。
在分析运动学和动力学时创建了多体模型。
该模型能模仿侧翻，驾驶和操纵并且能进行几何调整，使得弹簧和阻尼器实现其性能。
前言美国汽车工程师学会举办的大学生方程式汽车大赛激励学生们去设计、制作一个小的方程式风格的赛车，并参加比赛。
竞争的基础是假设一个公司集合了一个工程师团队来制造一个小的方程式赛车。
第一步是分析赛事规则，赛规限制悬架系统的最小轮距为50mm，轴距大于1524mm。
FSAE悬架工作在一个狭窄的车辆动力学范围，这是由于赛道尺寸决定的有限过弯速度，140公里每小时为最高速度和60公里每小时为转弯最高速度。
比赛的动态部分包括15.25m的直径防滑垫，91.44m的加速项目，0.8km的越野赛，44km耐力赛。
设计目标已经给定并且会评判出得分最高的十个团队。
悬架系统的几何部分集中在一些悬架设计理念和亮点的基本领域。
因此，FSAE悬架设计应该集中在竞赛的限制因素方面。
例如，车辆轮距宽度和轴距是决定汽车操纵性设计成功与否的关键因素。
这两个尺寸不仅影响重量传递还影响转弯半径。
设计目标是首先满足赛则，其次降低系统重量，创造最大的机械抓地力，提供快速响应，准确的传输驱动程序的反馈，并能调节平衡。
轮胎和车轮悬架设计过程中采用了“由外而内”的方法，先选择满足赛车要求的轮胎，然后设计悬架以适应轮胎参数。
短的比赛时间和低速的比赛项目都要求轮胎快速达到其工作温度。
轮胎对于车辆操纵性很重要，设计团队应当充分地调查轮胎尺寸及可用的化合物材料。
轮胎的尺寸在这一阶段的设计中很重要，因为在确定悬架的几何结构之前，轮胎的尺寸必须已知。
例如，一个给定了车轮直径的轮胎高度决定，如果轮胎内部被组装起来了，下球接头应当离地面多近。
设计者应当意识到提供对于给定车轮直径的轮胎尺寸的数量是有限的。
因此，考虑到轮胎对于汽车操纵性的重要性，选择轮胎的过程应当有条不紊。
由于轮胎在地面上的部分对抓地力有很大的影响，有时希望使用宽的轮胎，增加牵引力。
然而，切记宽的轮胎使回转质量增加，而这又使FSAE发动机的加速受到限制。
相比较使用宽轮胎而引起的牵引力的增加，这些增加的回转质量也许会对整车的性能产生更大的损害。
宽轮胎不仅增大质量，而且使受热的橡胶数量增加。
因此比赛用的轮胎必须设计成在某一特定的温度范围内最有效地工作。
这些添加的材料可以防止轮胎超出最佳温度范围。
在选择轮胎的过程中，设计者必须考虑到轮胎如何影响整个系统的性能。
例如，FSAE赛事的天气状况也许决定了竞赛中应当选用哪种轮胎混合料和轮胎尺寸。
选用的轮胎其工作温度从48℃提高到60℃。
如果在比赛过程中，天气预测是晴朗暖和，参赛团队将会选用较硬的混合料根据图2应当选用型号为R25A的混合料。
对红外辐射敏感的轮胎的温度和两轴加速度数据记录表明所选用的混合料能最好地实现轮胎的目标。
这也是非常标准的，是最轻松的公路赛的轮胎测试，并有最小的质量惯性矩。
一旦已选定要用的轮胎尺寸，下一步应该选择车轮。
通常，车轮尺寸是固定值且允许有微量的修正。
因此，在买车轮之前，心里有一些设计目标是很重要的。
一般而言，悬架支柱、制动钳和转子安装在车轮内，这就要求轮间隙补偿。
如果车轮轮廓已知，通常悬架的几何结构的设计要简单些。
例如，球形接头的位置被限制在由车轮轮廓所限定的区域。
在选择车轮时其他需要考虑的因素包括：成本、实用性、螺栓圈和重量。
例如，三片式轮圈，尽管昂贵，但在提供补偿和可以在设计过程中改变的剖面图时具有明显优势。
选中的四个车轮的尺寸都是6~13。
选择车轮时允许轮胎转动，降低了成本并增大轮胎尺寸、混合料和制造商的选择范围。
概念和维度方法像前悬架一样在后悬架中采用带有推杆的双A形摆臂和连杆。
其调整的目的是使竞赛的每个项目都得到提高。
在设计的开始阶段，一些尺寸如：轴距，重心位置，车轮和轮胎尺寸，已经在标准的基础上选定并且在模型中评估（仿真）。
履带宽度是左右轮中心线之间的距离。
这个尺寸对于转弯很重要，因为它能抵消在重力（CG）和轮胎横向力中心的惯性力产生的倾覆力矩。
对于设计师来说，履带宽度很重要，因为它是一种影响横向重量转移的因素。
并且，设计师应当知道履带宽度的确定应当在悬架几何结构的运动学和动力学分析之前。
选择履带宽度时，前后悬架的履带宽度没必要保持一样。
例如，后轮驱动赛车上前悬架的履带宽度一般要宽一些。
这个设计理念是通过减少车身侧倾的相对于所述前轮胎的后轮反抗量，增加后悬架转弯时的牵引力。
基于转角速度和FSAE 汽车的马力与重量比，设计者应当考虑这个理念。
•轴距也需要确定。
轴距定义为前后轴中心线之间的距离。
它也影响重量转移，但是在纵向方向上。
除了抗点头和抗后坐性，相对于重心位置的轴距对悬架系统的运动学性能并没有很大影响。
然而，轴距应在设计过程的早期阶段确定，因为轴距对部件的组装有很大的影响。
较短的轴距带来更快的系统响应，部分程度上是由于减小了横摆惯性矩和轮胎瞬态效应。
这种快速反应在狭窄的赛道上很重要。
以履带宽度和轴距为出发点，设计师应该研究竞争对手的赛车尺寸来作为自己的计算基准。
参赛队伍的FSAE说明书，包括履带宽度和轴距，可以在SAE发布的活动项目中找到。
运动学和动力学设计人员现在可以为悬挂系统设置一些所需的参数。
这些参数通常包括外倾角增益、侧倾中心的位置和主销偏距。
这些参数的选择应基于车辆预期如何执行。
通过在一个角落里观察汽车的姿势，悬架系统可以设计成保持尽可能多的轮胎与地面接触。
例如，在试车场上车身的侧倾和悬架行程在一定程度上确定外倾角增益为多少时能达到最佳的转弯效果。
底盘卷的数量可以由侧倾刚度来决定，而悬架行程量是重量转移和车轮速率的函数。
一旦这些基本参数确定了，悬架系统就必须进行建模以获得所需的效果。
开始建模之前，球形接头的位置、内部控制臂枢轴点和履带宽度必须是已知的。
建立几何模型的最简单的方法是使用一个运动学和动力学的计算机程序，因为在计算机程序上为快速检查某点对几何体结构的影响，点的位置可以很容易地修改。
没必要使用专门的运动学计算机软件，当只需简单地重绘悬架的点移动时可以使用CAD 软件。
当设计悬架的几何结构时，切记设计是一个反复的过程，而折衷是不可避免的。
在CAD模型中进行分析的参数有侧倾中心、悬架摆臂尺寸、主销偏距、抗后坐、抗点头和后倾角、外倾角和主销角度。
选择第一组数据，它是MBS（ADAMS/Car）中的最优结果。
车轮的平行位移、反方向的位移、底盘滚动;转向和静态载荷仿真已完成。
例如，由于组装的制约理想的主销偏距几乎不可能得到。
所以在建立悬架模型时，设计师不应该不考虑后果就盲目的修改模型上的点。
例如，当下A形臂比上A形臂长四倍时，设计者应观察车轮是如何相对于底盘外倾的。
有一种方法可以观察到这种结果，即车轮相对底盘的瞬时中心位置。
另一种方法是使用球形接头圆周相对于底盘的圆弧。
有关确定由瞬心位置决定的悬架点位置的完整说明，请参阅米利肯。
主销偏距、主销内倾角和主销后倾角。
主销偏距或主销偏移距是车轮的中心线与由球窝接头或者转向轴所定义的线和地平面的交点之间的距离。
当转向轴与地面相交并位于车轮中心线的内侧时，定义主销偏距为正。
主销偏距量应尽量小，因为它可能会导致过多的转向力。
然而，少量的正主销偏距量也是可取的，因为它会通过方向盘为驾驶员提供反馈。
主销内倾角（KPI）是从车辆的前面看转向轴和车轮中心线之间的角度。
如果接近车轮中心线的球窝接头的组装行不通，为减小主销偏距，KPI可以掺入到悬架设计。
通过设计转向轴，主销偏距会随KPI的加入而减小，这样转向轴与地平面的交点会更靠近车轮中心线。
KPI取值的缺点是在外侧车轮转动时，外倾角必定会拉动部分轮胎脱离地面。
但是，静态外倾角或正后倾角可用于抵消KPI所引起的正外倾角增益。
后倾角是从汽车的侧面观察时转向轴的角度，且当转向轴朝向车辆的后方倾斜时，定义后倾角为正。
当后倾角为正，拐角处的外侧车轮将会产生负的外倾角，从而帮助抵消KPI和车身侧倾引起的正外倾角。
当车轮绕转向轴旋转时，后倾角也会引起车轮的升降，而这会引起对角式穿过底盘的重量转移。
主销后倾角也是有益的，因为它会为驾驶员提供有关回转力的反馈。
悬架设计团队选择了9.5mm的主销偏距、7°的KPI及4°后倾角。
这种设计要求球窝接头放置在靠近车轮中心线的位置，这需要在实体建模程序中进行大量的余隙检查。
必须定义A形臂安装点的几何结构。
下A形臂的安装点大部分是由于组装的需要而产生的，至于外部的安装点必须低至车轮允许的高度且宽度在履带宽度和结构允许的范围内。
转向轴必须定义成能够放置外部上方的安装点。
分析安装点对转向角、后倾角、KPI和主销偏距的影响后，结果表明，对于典型的转向角，4°的后倾角大致能产生最佳的前轮外倾。
组装时KPI将保持为最小值，因为它对前轮外倾有不良的影响，且主销偏距将增大以提高一个轮锁死的情况下驾驶员的反馈和减少在狭窄弯道上转向不足的时间。
一旦基本参数都已确定，系统的运动学分析就可以开始了。
运动学分析包括车轮相对于底盘和底盘相对于地面的两组瞬时中心分析。
标记为IC的点是车轮相对于底盘的瞬心。
滚动中心是底盘相对于地面旋转的点。
前后旋转中心限定一条轴线，底盘在转弯过程中将围绕该轴线旋转。
由于大多数赛车的重心位于该轴线上方，所以转弯时的惯性力会产生一个对侧倾中心的扭矩。
该转矩将导致底盘朝向拐角的外侧旋转。
理想情况下，底盘侧倾量会很小，因此所使用的弹簧和防侧倾杆是低刚度的构件能增加轮胎的柔度。
然而，对于一个小侧翻力矩，重心必须靠近侧翻轴线。
这样布置方法将表明侧倾中心必须高于重心。
不幸的是，如侧倾中心在地平面的任意位置的上方或下方，转弯时，底盘上将会作用一个“顶升”的力。
例如，如果侧倾中心是在地面以上，此“顶升”力使悬架相对于底盘向下运动。
悬架下垂通常是不希望出现的情况，就悬架设计来说，悬架下垂导致正外倾角，使轮胎与地面接触的部分减少。
相反，如果侧倾中心位于地平面的下方，当轮胎被施加侧向力时，悬架会产生连续撞击或相对于底盘向上运动。
因此，靠近地平面的侧倾中心会更加适合，这样可以减少侧向力引起的底盘垂直移动量。
由于侧倾中心是一个瞬时中心，切记侧倾中心将会随悬架行程而移动。
因此，设计团队必须检查侧倾中心的移动，为了得到预期的操纵性能，“顶升”力和侧翻力矩遵循一个相对线性的路径。
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
车辆工程专业精品毕业设计大学生方程式赛车设计(前后悬架设计)(有cad图+三维图)--中英文翻译
车道变换测试的灵敏度作为衡量车载系统需求的一种方式绪论司机在驾驶的时候被分散注意力是国际公认的一个重要的道路安全问题,特别的,那些潜在的分散和降低司机的驾驶注意力的车内部方便的技术如信息，通信,娱乐和先进的辅助驾驶技术等,已经成为世界性的研究课题和倡议政策. 设计这些系统的一个重要目的是确保驾驶时不过多的妨碍司机的驾驶任务和驾驶安全.在一个以商业利益为目的的技术引进而非出于安全考虑的领域中,这将是一个巨大的挑战. 这个目标的实现有赖于在车辆设计和安全评估中有广泛被接受的科学方法,包括视觉闭塞技术和外围检测等方法.以其目前的发展达到ISO标准,另一个方法，是移线试验(以下简称LTC).想把LTC 作为一种有用的评价工具，LCT必须是有效和可靠的，并且具有高灵敏度. 本文的重点就是介绍LCT方法的灵敏性。
即其分辨不同类型的能分散驾驶员注意力的技术的能力。
§1.1司机分心司机分心通常被描述为包含有不同的范围，而不是相互排斥的；例如，视觉，听觉和认知，生物力学（物理）等。
这些类型，特别是视觉和认知分心，已经证明损害驾驶性能的不同方面，横向控制和事故检测度量对不同形式的驾驶干扰尤为敏感.例如,已被证明用增加车道变化来视觉负荷。
相反，中等水平的认知负荷已被证明在车道保持性能的影响不大，甚至可以导致更精确的横向控制。
此外，认知和视觉任务可以损害事故的检测，但认知的分心也可以影响驾驶员更快更充分地应对事故的能力。
鉴于其目前的发展进入了ISO标准和其在驾驶分心的研究越来越多地被使用，LTC能够测量和区分不同的驾驶分心的影响,这是很重要的. 因此本研究的目的是评估LCT区分视觉与不同层次的需求认知的灵敏性。
§1.2 变道测试LCT（变道测试）是一个基于PC的驾驶模拟，目的是定量测量由于同时进行中的次要任务的表现而引起的驾驶性能的退化程度,它已被广泛用来评估驾驶性能。
同时该实验使用了一系列的车载信息系统（IVIS）为主驾驶任务提供信息支持（如导航）。
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
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龙
江
工
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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
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
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。