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
题 目 方程式赛车悬架系统设计分析 摘要： Formula SAE，是由各国SAE，即汽车工程师协会举办的一项学生方程式赛车比赛。中国年汽车工程师协会于2010年首次举办大学生方程式赛车（CFSAE）。悬架的设计对FSAE赛车的性能有很大影响，运动过程中各向的力都通过悬架传递到车身。 本文根据FSAE大赛的要求对赛车的悬架系统进行设计分析，内容包括悬架的设计要求、设计方法、轮辋的选择、轮胎的选择、赛车轮距和轴距的确定、悬架结构形式的确定、悬架二维图形的绘制、结合赛规确定偏频、并计算悬架的刚度等参数、悬架三维模型的建立、悬架关键零件力学分析、运动学分析及优化设计等。运用ADAMS软件对双横臂悬架系统进行分析，研究汽车运动过程中悬架各定位参数的变化特性。 关键词： FSAE 双横臂悬架 设计分析 MSC.ADAMS 河北工业大学2012届本科毕业设计说明书
河北工业大学2012届本科毕业设计说明书
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 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9
FSAE底盘规则概况 .................................................. 6 悬架概述 .......................................................... 8 悬架设计要求 ...................................................... 9 悬架结构的选型 ................................................... 10 双横臂独立悬架导向机构的设计 ..................................... 11 FSAE赛车悬架参数 ................................................. 15 车轮定位参数 ..................................................... 23 弹性元件、减震器的选择与布置 ..................................... 24 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。
河北工业大学2012届本科毕业设计说明书 第1页
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。前轮定位参数包括主销内倾角、主销后倾角、前轮外倾角和前束。主销与导向机构配合的合理与否直接影响到赛车的诸多性能，从而影响整车的优劣。
1.2 FSAE大学生方程式汽车大赛简介
1.2.1 Formula SAE
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[5]。自1981年创办以来，FSAE已发展成为每年由7个国家举办的9场赛事所组成，并有数百支来自全球顶级高校的车队参与的青年工程师盛会。
SAE方程式（Formula SAE）系列赛源于1978年。第一次比赛于1979年在美国波斯顿举行，13支队伍中有11支完赛。当时的规则是制作一台5马力的木制赛车。SAE方程式（Formula SAE）系列赛将挑战本科生、研究生团队构思、设计与制造小型具有越野性能的方程式赛车的能力。为给车队最大的设计弹性和自我表达创意和想象力