FSAE赛车悬架系统设计
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400LBS/in、450LBS/in刚度。经过计算，我们选择前弹簧刚度为 350LBS/in。 ? 减振器： ? 经过计算与分析，最终确定本辆赛车选用直径D=20mm的充气 式减振器，这种减振器的优点是在不利于车辆连续行驶的路 面上行驶时，能够体现出更加优良的阻尼力，是有着十分出 色的工作的持续性和高速特性。
推杆使不等长双横臂独立悬架
? FSAE 赛事规则要求轮辋最小直径为203.2,mm, （8 英寸），轮辋空 间的大小直接影响着立柱的设计，而立柱的大小有决定着上 下横臂的距离，如图，为CATIA中建立的8英寸的轮辋模型。
轮辋模型
? FSAE 赛事规则要求赛车轴距至少有1525mm（60 英寸），轴
前后悬架立柱
? 考此虑其到结赛构车设上计立应柱具需备3连个接方悬面架：、轮轮毂毂轴轴承承安和装制位动及器螺卡栓钳安，装因孔； 悬孔架。球满头足销这3的个安方装面形后式，及方安可装自位由；设制计动其卡形钳状的和安连装接位件及。安但装前 悬架立柱还需特别考虑转向梯形臂的连接， 设计的前后悬架 立柱三维模型，如图所示。
小组成员：许珈旗 杜雅鲜 黄业兴
? 设计思路
整车主要框架参数选择和 确定
弹性元件和减震器的 选择
导向机构零部件的设计
车轮定位参数的设计 与优化
? FSC赛车双横臂悬架一般有以下两种设计方案，推杆式双横臂独立 悬架与拉杆式双横臂独立悬架。
? 考虑比赛规则对悬架设计的要求、装配、调试难易程度、可 靠性等因素，最终确定赛车前悬架和后悬架均采用推杆使不 等长双横臂独立悬架。
? 因后此悬我上们下初横选臂前长悬分上别横为臂266长mm为，237175mmmm，. 下横臂长为344mm，同理
横臂建模
悬架吊耳的设计
? 在设计悬架吊耳的时候主要考虑三个方面，首先吊耳的强度要满足设计 要求，其次要注重轻量化的优化设计，另外设计的吊耳要有足够的空间 保证悬架在运动过程中，杆端轴承与向心轴承不与吊耳发生干涉的现象。
?
后轮一侧乘适刚度：K RR
Fra Baidu bibliotek
?
4 ?π 2 ?
f
2 R
?
mR
?
19.88N/mm
? 车轮处静挠度：
?
前轮 dsF ? mFg/KRF ? 27.62mm
?
后轮 dsR ? mg/KRR ? 31.85mm
三.弹性元件和减振器的选择与计算
? 弹性元件： ? 而其配套的弹簧可供选用的分别有：300LBS/in、350LBS/in、
后立柱建模
前立柱建模
横臂的设计
? 上、下横臂长度的确定
? 为和便下于横布臂置长发，动考机虑，到双不横等臂长式臂独对立轮悬胎架跳一动般的设影计响为，上希横望臂轮短距 变此臂化一比要般值小选分一择别些上为，下0.87以横和减臂0.8小长6。轮度胎的的比磨值损在程0.67度左，右提。高本使设用计寿的命上，下因横
? 在材料的选择上与车架焊接连接的吊耳采用的是45号钢，与立柱连接的 吊耳采用的是7075铝。
单片吊耳
整体式吊耳
摇臂吊耳
减震器吊耳
四.车轮定位参数的确定和优化
1. 车轮外倾角
? 由于赛车经常需要快速转弯，希望能够最好的发挥轮胎性能，使其在转弯 的过程中，最大的提供侧向力，所以赛车设计常把它设置为负角度，从而 最轮大 跳程动度范利围用内轮，胎其的变附化着量能一力般，控并制且在希1°望以随内轮。跳变化尽量小。在常见的车
距增大将会使整车质量增加，有悖于轻量化原则，故轴
距确定过程中，综合考虑了人机工程学、发动机大小与 布置、轮胎宽度及悬架上下A 臂的安装空间要求，测算 确定轴距为1590mm。前后轮距的确定是在轴距已定的情况 下，根据经验公式（1）进行初选：
?
B =kL （1）
? 式中：B———轮距，mm；
?
L———轴距，mm；
? 最终选取的偏频为：前悬架3.0Hz，后悬架2.8Hz。
悬架刚度的计算
? 由总布置给出的整车数据，赛车的总质量220+60=280kg，轴荷比为43:57。则前 轮单轮簧载质量为49.45kg，后轮单侧簧载质量为65.55kg。
? 前轮一侧乘适刚度：KRF ? 4 ?π2 ? fF2 ? mF ? 17.22N/mm
(mm)；
? 抗驱动后仰角 抗驱动后仰角可减小后轮驱动汽车车尾的下沉量或前轮驱 动汽车车头的抬高量。与抗制动前俯角不同的是，只有当汽车为单桥驱动 时，该性能才起作用。对于独立悬架而言，当纵倾中心位置高于驱动桥车 轮中心时，这一性能方可实现。
? 考虑到车架的加工问题，若上下横臂轴轴线不平行，车架加工难度会非常 大，所以本次设计将上下横臂轴轴线设计成都和地面平行，即纵倾中心在 无限远处。
磨胎半径和偏频的选取
? 1.磨胎半径
? 前悬磨胎半径初定为 a F ? 5mm，后悬的定为 a R ? 40mm
? 2.偏频
? 赛车的偏频范围一般在2.4-3.4Hz之间偏频低，悬架软能更好的 缓和路面冲击，整车平顺性好；偏频高悬架偏硬，高刚度能 更好地控制重心，操纵稳定性更好对于赛车出于操控性能的 考虑采取前高后底。
侧倾中心
? 抗架制弹动簧前压俯缩角变形制的动能抗力点。头抗是前指俯制率动由时式悬(2架-1)确抵定抗。因纵向载荷转移引起前悬
?
?d
?
e1? L ? 100%
d1h
（2-1）
式中
e ?
? ?
? ?
——前悬架纵倾中心到地面的高度(mm)；
1——制动力分配系数；
L d1 h
——轴距(mm)； ——前悬架纵倾中心到前轴中心的距离 ——质心的高度(mm)。
车轮行程在-30~30mm，车轮的外倾角悬架模型车轮外倾角变化 范围为-0.855°- 1.372°，变化较小，这将减小轮胎侧向滑移，提 高汽车的操纵稳定性，符合设计要求。
?
k———系数，取 0.55~0.64。
? 经过初步估算，初定的赛车部分技术参数。
表1.赛车部分技术参数
名称 轴距（mm) 前轮距（mm) 后轮距（mm) 整车整备质量
（kg) 总质量（kg) 前后载荷分配
参数 1590 1200 1160 220
280 43/57
侧倾中心
侧倾中心高度：前悬架30mm，后悬架60mm。后轴稍高的侧倾中心 有至少俩优点，其一是后轴可以使用较软弹簧，因为这的侧倾 力矩较小，其二就是保持侧倾轴尽可能平行于赛车主惯性轴。
推杆使不等长双横臂独立悬架
? FSAE 赛事规则要求轮辋最小直径为203.2,mm, （8 英寸），轮辋空 间的大小直接影响着立柱的设计，而立柱的大小有决定着上 下横臂的距离，如图，为CATIA中建立的8英寸的轮辋模型。
轮辋模型
? FSAE 赛事规则要求赛车轴距至少有1525mm（60 英寸），轴
前后悬架立柱
? 考此虑其到结赛构车设上计立应柱具需备3连个接方悬面架：、轮轮毂毂轴轴承承安和装制位动及器螺卡栓钳安，装因孔； 悬孔架。球满头足销这3的个安方装面形后式，及方安可装自位由；设制计动其卡形钳状的和安连装接位件及。安但装前 悬架立柱还需特别考虑转向梯形臂的连接， 设计的前后悬架 立柱三维模型，如图所示。
小组成员：许珈旗 杜雅鲜 黄业兴
? 设计思路
整车主要框架参数选择和 确定
弹性元件和减震器的 选择
导向机构零部件的设计
车轮定位参数的设计 与优化
? FSC赛车双横臂悬架一般有以下两种设计方案，推杆式双横臂独立 悬架与拉杆式双横臂独立悬架。
? 考虑比赛规则对悬架设计的要求、装配、调试难易程度、可 靠性等因素，最终确定赛车前悬架和后悬架均采用推杆使不 等长双横臂独立悬架。
? 因后此悬我上们下初横选臂前长悬分上别横为臂266长mm为，237175mmmm，. 下横臂长为344mm，同理
横臂建模
悬架吊耳的设计
? 在设计悬架吊耳的时候主要考虑三个方面，首先吊耳的强度要满足设计 要求，其次要注重轻量化的优化设计，另外设计的吊耳要有足够的空间 保证悬架在运动过程中，杆端轴承与向心轴承不与吊耳发生干涉的现象。
?
后轮一侧乘适刚度：K RR
Fra Baidu bibliotek
?
4 ?π 2 ?
f
2 R
?
mR
?
19.88N/mm
? 车轮处静挠度：
?
前轮 dsF ? mFg/KRF ? 27.62mm
?
后轮 dsR ? mg/KRR ? 31.85mm
三.弹性元件和减振器的选择与计算
? 弹性元件： ? 而其配套的弹簧可供选用的分别有：300LBS/in、350LBS/in、
后立柱建模
前立柱建模
横臂的设计
? 上、下横臂长度的确定
? 为和便下于横布臂置长发，动考机虑，到双不横等臂长式臂独对立轮悬胎架跳一动般的设影计响为，上希横望臂轮短距 变此臂化一比要般值小选分一择别些上为，下0.87以横和减臂0.8小长6。轮度胎的的比磨值损在程0.67度左，右提。高本使设用计寿的命上，下因横
? 在材料的选择上与车架焊接连接的吊耳采用的是45号钢，与立柱连接的 吊耳采用的是7075铝。
单片吊耳
整体式吊耳
摇臂吊耳
减震器吊耳
四.车轮定位参数的确定和优化
1. 车轮外倾角
? 由于赛车经常需要快速转弯，希望能够最好的发挥轮胎性能，使其在转弯 的过程中，最大的提供侧向力，所以赛车设计常把它设置为负角度，从而 最轮大 跳程动度范利围用内轮，胎其的变附化着量能一力般，控并制且在希1°望以随内轮。跳变化尽量小。在常见的车
距增大将会使整车质量增加，有悖于轻量化原则，故轴
距确定过程中，综合考虑了人机工程学、发动机大小与 布置、轮胎宽度及悬架上下A 臂的安装空间要求，测算 确定轴距为1590mm。前后轮距的确定是在轴距已定的情况 下，根据经验公式（1）进行初选：
?
B =kL （1）
? 式中：B———轮距，mm；
?
L———轴距，mm；
? 最终选取的偏频为：前悬架3.0Hz，后悬架2.8Hz。
悬架刚度的计算
? 由总布置给出的整车数据，赛车的总质量220+60=280kg，轴荷比为43:57。则前 轮单轮簧载质量为49.45kg，后轮单侧簧载质量为65.55kg。
? 前轮一侧乘适刚度：KRF ? 4 ?π2 ? fF2 ? mF ? 17.22N/mm
(mm)；
? 抗驱动后仰角 抗驱动后仰角可减小后轮驱动汽车车尾的下沉量或前轮驱 动汽车车头的抬高量。与抗制动前俯角不同的是，只有当汽车为单桥驱动 时，该性能才起作用。对于独立悬架而言，当纵倾中心位置高于驱动桥车 轮中心时，这一性能方可实现。
? 考虑到车架的加工问题，若上下横臂轴轴线不平行，车架加工难度会非常 大，所以本次设计将上下横臂轴轴线设计成都和地面平行，即纵倾中心在 无限远处。
磨胎半径和偏频的选取
? 1.磨胎半径
? 前悬磨胎半径初定为 a F ? 5mm，后悬的定为 a R ? 40mm
? 2.偏频
? 赛车的偏频范围一般在2.4-3.4Hz之间偏频低，悬架软能更好的 缓和路面冲击，整车平顺性好；偏频高悬架偏硬，高刚度能 更好地控制重心，操纵稳定性更好对于赛车出于操控性能的 考虑采取前高后底。
侧倾中心
? 抗架制弹动簧前压俯缩角变形制的动能抗力点。头抗是前指俯制率动由时式悬(2架-1)确抵定抗。因纵向载荷转移引起前悬
?
?d
?
e1? L ? 100%
d1h
（2-1）
式中
e ?
? ?
? ?
——前悬架纵倾中心到地面的高度(mm)；
1——制动力分配系数；
L d1 h
——轴距(mm)； ——前悬架纵倾中心到前轴中心的距离 ——质心的高度(mm)。
车轮行程在-30~30mm，车轮的外倾角悬架模型车轮外倾角变化 范围为-0.855°- 1.372°，变化较小，这将减小轮胎侧向滑移，提 高汽车的操纵稳定性，符合设计要求。
?
k———系数，取 0.55~0.64。
? 经过初步估算，初定的赛车部分技术参数。
表1.赛车部分技术参数
名称 轴距（mm) 前轮距（mm) 后轮距（mm) 整车整备质量
（kg) 总质量（kg) 前后载荷分配
参数 1590 1200 1160 220
280 43/57
侧倾中心
侧倾中心高度：前悬架30mm，后悬架60mm。后轴稍高的侧倾中心 有至少俩优点，其一是后轴可以使用较软弹簧，因为这的侧倾 力矩较小，其二就是保持侧倾轴尽可能平行于赛车主惯性轴。