FSAE賽車雙橫臂式前懸架設(shè)計(jì)

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1、r — — bk-elSeo normton m — g -t- — — s r — —— or co — — — — — < --wo dm — — —on - ejys i-e— — t rght ~r—— — —— d of . cm pUte or i s pop — y—— 一 o p~o~ spohbie* — — leak s — — or repons bt A— - g- - sin chage of w ho sin chage — oSr -r a - - s e ?~e Or, w - u-spinc — o ― si n cage o m — — — shoo s u

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12、o-gep_tgop la dehp a nd ogaiain, n a cco-ne w h the uied a m gme nofthew hoe povnceresonsbe - uiesiy e —in dgal esoure s cvei ng poec — ng - et — i-" n - n Accod ng to p o-ncs a — — -s I lente ha s -ngmmt s Gng 第1章緒論 1.1、 FSAE既述 1.1.1、 背景 Formula SAE賽事由美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì) (the Society of Automotive E-gi-e

13、ers 簡(jiǎn)稱SAE主辦。SAE是一個(gè)擁有超過60000名會(huì)員的世界性的工程協(xié)會(huì)，致力與海、 陸、空各類交通工具的發(fā)展進(jìn)步。Formula SAE是一項(xiàng)面對(duì)美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)學(xué)生 會(huì)員組隊(duì)參與的國(guó)際賽事，于1980年在美國(guó)舉辦了第一屆賽事。比賽的目的是設(shè)計(jì)、 制造一輛小型的高性能賽車。目前美國(guó)、歐洲和澳大利亞每年都會(huì)定期舉辦該項(xiàng)賽事。 比賽由三個(gè)主要部分組成：工程設(shè)計(jì)、成本以及靜態(tài)評(píng)比；多項(xiàng)單獨(dú)的性能試驗(yàn)；高 性能耐久性測(cè)試。 Formula SAE發(fā)展的初衷是想創(chuàng)立一個(gè)小型的道路賽車比賽，而現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成 為一個(gè)擁有大約20競(jìng)賽因素的大型比賽，參與者包括賽車和車隊(duì)。 Formula SAE向

14、年 輕的工程師們提供了一個(gè)參與有意義的綜合項(xiàng)目的機(jī)會(huì)。由參與的學(xué)生負(fù)責(zé)管理整個(gè) 項(xiàng)目，包括時(shí)間節(jié)點(diǎn)的安排，做預(yù)算以及成本控制、設(shè)計(jì)、采購(gòu)設(shè)備、材料、部件以 及制造和測(cè)試。Formula SAE為在傳統(tǒng)教室學(xué)習(xí)中的學(xué)生提供了一個(gè)現(xiàn)實(shí)的工程經(jīng)歷。 Formula SAE隊(duì)員在這個(gè)過程中將會(huì)經(jīng)受考驗(yàn)，面對(duì)挑戰(zhàn)，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維和實(shí)踐能 力。出于此項(xiàng)比賽的宗旨，參賽學(xué)生們是被一個(gè)假象的制造公司雇傭，讓他們制造一 輛原型車，用于量產(chǎn)前的各項(xiàng)評(píng)估。目標(biāo)市場(chǎng)就是那些會(huì)在周末去參加高速穿障比賽 (Autocross )的非專業(yè)車手。因此，這些賽車在加速、制動(dòng)、和操控性方面要有非常 好的表現(xiàn)。它們要造價(jià)低廉、

15、便于維修并且足夠可靠。另外，這些賽車的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力 會(huì)因?yàn)橐恍└郊右蛩?，比如美觀、舒適性和零件的兼容性而得到提升。制造公司日產(chǎn) 能力要達(dá)到4輛，并且原型車的造價(jià)要低于25,000美元。對(duì)于設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)來說，挑戰(zhàn)在 于要在一定的時(shí)間和一定的資金限制下，設(shè)計(jì)和制造出最能滿足這些目的的原型車。 每一項(xiàng)設(shè)計(jì)將會(huì)與其他的設(shè)計(jì)一起參與比較和評(píng)估從而決出最佳整車。 1.1.2、 發(fā)展和現(xiàn)狀 從世界范圍來看，當(dāng)今有三個(gè)地區(qū)有 Formula SAE的學(xué)生競(jìng)賽，即美國(guó)、歐洲、 澳洲。 70年代中期，幾個(gè)美國(guó)大學(xué)開始主辦當(dāng)?shù)氐膶W(xué)生設(shè)計(jì)競(jìng)賽賽車。 SAE MiniBaja的名 m-e s —i peent o c

16、p itbiol nh n sut ide n sec. acidn biu e uce fetv 11nte io mi h 1td H>me XX Iducio i- n e .lay roa —a. r seu t m .. g no mt n q pmt Bth.pat tecnia af XX. oegn om m an nnc tf o . m ngm n . m itnnc . a bs sh de iw nto> y tm 1tbs n ssoite p—— p ai n n n .— —o d l- pt l b mnt nc mnge egal ait feic i sco

17、 omao stm 1a mee s e ystm a aiu at ba s htr a h—i—i e i ystm rs c s m aicl n f— ty 11m - l b mit nnc mag s—. s 11n. ystm a. V rystm egl ■ i nt i stas c.ssme.t pg_ i,— ^— lb mi tenc m ngmn o l __mn — omlg l uelc t RRglal hs e e nt r si c o uig ie—l ae ae mitn ne suc a ..m - fi ueshl b p—cs i tml mae

18、 ret -. af ri bl-p—t f h s stm I X i nfmio n qipm a s bl sh ih th Cr — — rda—l m teplt aento cte m ah rom X S e n ta to n ppl ai-t st p i X - i mrplit ae -to c e main om - nd Se r00 - i— Ser 008 - nd Sr 0 -一 h-lig ytrm th tab so - Q Sr008 Offc Ofwa e suc a M eorf Olc star - col is f orpte nfmio ystm

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23、 —aim t so elt mngm — — sn l fmila - p o c ta ig pi — ig— rdut o r o c fl c e p jt cnsuc— mngm m-uPle- l it .t ns Hi p 1ati 1ateo ig t h pi f - peinc fl orlg o iit rd—ia so c i h p o t c—tci m-m — maa-ev — r bl t cir v sg nl nJ da h schl ar co taiig n sco b s pl a— t — god a ir l|gir mp mtio dvso l

24、s —cei Ola atvt - i X ifst cmlt l rgseio f tach s reig ti itX S ls t5p —rpciel h oe.t I - dvs o o ls ls ttak fs i s o tv te a a e th ——i— m n tea e p—iia s 0Pde ipe r t I p rici ee - Aciel rg r mp m—a— th — ig pac h r o reor Ap se i th op spc o pbi e ic pl.mpv ni ducin rsu c tach — mb — 3 t ta — mbr

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28、 g n —oe m ngme—on Imth-lu w h h co b—c 一 — ta—i—g oc tin g i cmle og h m o f lsifctoa—g —fmto —co g ppict cp blt l— f —cr i u it each 00 X see f fci nf mto r — — bk-elSeo normton m — g -t- — — s r — —— or co — — — — — < --wo dm — — —on - ejys i-e— — t rght ~r—— — —— d of . cm pUte or i s pop — y——

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31、f g- poeOn a — t po — a n s — — , ora niain —e d-t nomain se f lga_ poe cin se ciy — ng— n sstm cosr uct ma nd e ――― mase s 10n. ucon a- g — ee -u — n, m — — t o ga_ poe cin sy stm o hee qirme ns mkls i nom- syem se— — — — 一 — e o- osyfail upo ■ min Y- n, acco dig t o tie s- -ad, hg h qaly pa nn，XX

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34、 bra-s" new ok 一 phy - f be aig t o 1alh sho. o miium o - s — — hs phyi- fbe schol shol pas E-h shol -nstulin sanaa- of cm ps newok and nt wok ace- o a l o-s； XX e — in me — — ara new ok cne mahine rom e qi —tin heM nstyo e — in stadadi ~in mn — — np - m, te le—l Li kayo ado-V— — uai on resu - s st

35、up a Chinee ta!he— — n — d p - m, mpleene d lnks te wo pafom. At pese n, te cys p - ay - m_e shol s - ns t o cmpue 31D, Valyt h- m； 8H ->im- class t hrugh he —som p — y - - coday；36o te cmps ne- The e s-ismlnt oana dvn— pacia Gigbt -uatoal me — — aea ne-< the ciys —s ha-e a cc _ o e duaioal me — —

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37、h,)and XX Proine lep— o e duaonln i sse d XX p — ne ea ci ng pm d— edcat o esoucs ful coerpr oec — — na - ve~ o noicat on (~n tugt ete 20，"t h,, r - irme ns I— 6 a teahig pon s — — nai on ea ci ng poins ie duaon resu- s fl cv er p — t cmb nedl cy —— — — e d issud h1s XX liy Bueu o tac hngpins …-sou

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39、 ds-ne — — n dig— resu_ s _veig pr oec - J - s n XX — scoo dgt-esou cs i n -de n ds-nce edc—in tacig fl -cve-e poet ea dig _u. dgal esoure s n m - n ds-ne —— - tachg - XX ful co-gep_tgop la dehp a nd ogaiain, n a cco_ne w h the uied a m gme nofthew hoe poV ncere soni_ o uiesy e —in dgal esoure s cve

40、i ng poec — ng - et — ime— n—in Acod ng to p o-ncs ar-ne- -s I lente ha s a m gmmt s Gng 稱沿襲了著名的墨西哥Baja 1000汽車比賽。第一屆SAEMi-i Baja比賽于1976年舉 辦，并且迅速成為一個(gè)地區(qū)性的年度比賽。比賽由三個(gè)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)組成，即一天的靜態(tài) 比賽一一設(shè)計(jì)、成本、陳述一一接著一天是各自的性能競(jìng)賽項(xiàng)目。 Mi-i Baja 比賽重 點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了地盤的設(shè)計(jì)，因?yàn)槊總€(gè)隊(duì)伍都使用一個(gè) 8匹馬力的引擎，這一點(diǎn)無法改變。 在過去的20多年里，SAE Mini Baja的成功超乎了每個(gè)人的預(yù)期。

41、在SAE Mini Baja的成功獲得各界認(rèn)同的同時(shí)，SAE聯(lián)合美國(guó)三大汽車公司開始 推廣一項(xiàng)技術(shù)水平更高的工程類學(xué)生競(jìng)賽， 這就是Formula SAE Formula SAE相比SAE Mini Baja 有著許多進(jìn)步和發(fā)展，引擎的限制也已經(jīng)大大放寬，允許參賽車隊(duì)使用 610cc以下的發(fā)動(dòng)機(jī)，這極大地提升了賽車的性能表現(xiàn)。在發(fā)達(dá)國(guó)家，很多高校已經(jīng) 從事Formula SAE超過20年時(shí)間，擁有大量資金和試驗(yàn)基礎(chǔ)的情況下，他們的作品已 經(jīng)基本達(dá)到了專業(yè)水平，最高時(shí)速可達(dá)到甚至超過200km/h, 0到100km/h加速時(shí)間一 般都在4.5s以內(nèi)。 從原先在SAE Mini Baja 比賽

42、中的8hp發(fā)動(dòng)機(jī)到現(xiàn)今Formula SAE中已經(jīng)超過 100hp的大功率發(fā)動(dòng)機(jī)，F(xiàn)ormula SAE在多方面都取得了驚人的成績(jī)，并且該項(xiàng)比賽 一直保持了發(fā)展的態(tài)勢(shì)。 1.1.3、 國(guó)內(nèi)情況 中國(guó)大學(xué)生方程式汽車大賽(簡(jiǎn)稱“中國(guó) FSAE)是一項(xiàng)由高等院校汽車工程或 汽車相關(guān)專業(yè)在校學(xué)生組隊(duì)參加的汽車設(shè)計(jì)與制造比賽。各參賽車隊(duì)按照賽事規(guī)則和 賽車制造標(biāo)準(zhǔn)，在一年的時(shí)間內(nèi)自行設(shè)計(jì)和制造出一輛在加速、制動(dòng)、操控性等方面 具有優(yōu)異表現(xiàn)的小型單人座休閑賽車，能夠成功完成全部或部分賽事環(huán)節(jié)的比賽。 2010年第一屆中國(guó)FSAE由中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)、中國(guó)二十所大學(xué)汽車院系、國(guó)內(nèi) 領(lǐng)先的汽車傳媒集團(tuán)

43、一一易車(BITAUTO聯(lián)合發(fā)起舉辦。中國(guó)FSAER持“中國(guó)創(chuàng)造 擎動(dòng)未來”的遠(yuǎn)大理想，立足于中國(guó)汽車工程教育和汽車產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)，吸收借鑒 其他國(guó)家FSAEW事的成功經(jīng)驗(yàn)，打造一個(gè)新型的培養(yǎng)中國(guó)未來汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者和工程 師的交流盛會(huì)，并成為與國(guó)際青年汽車工程師交流的平臺(tái)。 中國(guó)FSA敢力于為國(guó)內(nèi)優(yōu) 秀汽車人才的培養(yǎng)和選拔搭建公共平臺(tái)，通過全方位考核，提高學(xué)生們的設(shè)計(jì)、制造、 成本控制、商業(yè)營(yíng)銷、溝通與協(xié)調(diào)等五方面的綜合能力，全面提升汽車專業(yè)學(xué)生的綜 合素質(zhì)，為中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)行長(zhǎng)期的人才積蓄，促進(jìn)中國(guó)汽車工業(yè)從“制造大 國(guó)”向“產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)”的戰(zhàn)略方向邁進(jìn)。 中國(guó)FSA皿一項(xiàng)非盈利的社會(huì)

44、公益性事業(yè)，利在當(dāng)代，功在未來。項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)和 發(fā)展結(jié)合優(yōu)秀高等院校資源、整車和零部件制造商資源，獲得了政府部門和社會(huì)各界 的大力支持以及品牌企業(yè)的資助。社會(huì)各界對(duì)項(xiàng)目投入的人力支持和資金贊助全部用 — smet n e dc->, aitesa nd -u pmet o -he ip — s-u-i In — — — n s s l mevn, ne- -u-i mcnneps ne ed o Ie futhe e nhaned to - - e — t

45、- n suer —, t o sie fo the pr oice _u-i on — — nsa— con —

46、sud XX — —— in-m- ad eu — e n le nte In reque- ns he ta ch ng pins scoo or 101d s_ — —ud s-t o isai peard o noti-o,- uimms scoo r — d maagmet —onel fmi-rXX po-ine tta ci ng poins dg-le du-on resu- fl l coerpoec -st - - m—gme n —nal, Pa — — wh ega d o insaatonpe pa-on patsaco dng o the pin o XX poi

47、nceul cve-e o d — edcl _ esou _si nthep oec -ntruton — ng - et ma nul . Dvi cs ae -e to ree ie TV sin- s ad J d-a the scoo shae s — l t-ni ng

48、 thi s cy, XX, kn c-s aeo 54 pe — ep — l y, the o — nt n X| a dvson o a c-s, a c- ssa tot-r-ne d fs n Diii o a ci — — s — — d the n-tin-mn— lone 2p - i ni --cnd pie hid pie a he poi n_ eel 3 A — y ora nie —— nt-in of the e —nng sale he - k o eey me At pesnt n the oen spae opubk srie paom o poVnil ed

49、uat — e soucs tta cers nmbe 2444 83tothe tot- numer of taces sudnt nu - e s 669 o the oen spac, the — s toals uans " to (unio hih shols ude nts n 30 , -o- sde reuied,reitr-i on nu - e tomet t he reu — ms of eaces a nd sudns i n XX n is pa -. -e,i nom — n e chol o)y appi-i o ca p — as a m - ns o bos

50、 ea ci ng o teahes ouse nom m n, E- In Bura ie and m_e n -uction- te

51、nt sse m no - in e dc-in i n shol pefrmace ealuti on,e dc-in a sssmlnt no - t o w ok moeha n o

52、 se - g 1sssme n -thds taci ngmaagme n oeduain 一 一 9 nom-in a nda pplc - s ByMarh”6 1000fte ta cer slpat -td i nanat - eduaioal tehnlgy t-i ng o —— ad seo — ysh - t-

53、gcasf-ont-i ng o tahes,scooeacesa cd— e - snomai In -n og y, tace - ng ad netwk - nagmmtpesnne lfrm te lout y, wh nthes — l bakto sc— —ig mnetrii ng s

54、 分析雙橫臂獨(dú)立式懸架的結(jié)構(gòu)和懸架設(shè)計(jì)要求，在懸架設(shè)計(jì)中，根據(jù)整車的布置 要求以及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定懸架的整體空間數(shù)據(jù)和性能參數(shù)，在 ADAMSC件平臺(tái)上建立 雙橫臂獨(dú)立懸架的簡(jiǎn)化物理模型，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析，通過分析車輪垂直跳動(dòng)、轉(zhuǎn) 動(dòng)與車輪前束角的變化等關(guān)系獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，優(yōu)化相關(guān)參數(shù)，建立虛擬雙橫臂獨(dú)立選 件模型，并運(yùn)用Pro/E建立懸架三維物理模型。 其具體路線如框圖1.1所示。 調(diào)研，資料收集 懸架結(jié)構(gòu)形式選擇 k 各零件尺寸的計(jì)算 不合格 ADAMS建模、優(yōu)化 Pro/E建模 完成CAD圖 圖1.1設(shè)計(jì)路線圖 # r — — bk-elSeo normto

55、n m — g -t- — — s r — —— or co — — — — — < --wo dm — — —on - ejys i-e— — t rght ~r—— — —— d of . cm pUte or i s pop — y—— 一 o p~o~ spohbie* — — leak s — — or repons bt A— - g- - sin chage of w ho sin chage — oSr -r a - - s e ?~e Or, w - u-spinc — o ― si n cage o m — — — shoo s u~— —t? r oes and e-on

56、skle s o i rfomkr —Ka —— e — s bts t o shoos XX — ―一 u-H — Se 20 -9 o w — wee not casifed —H poe — asesme - ofw hich -3 -u-l on — — — new ok Or Casiid - poe c - levs wihol t hr — — — m. - ssem s oa e - I - i — akn sse — — XX e d — onc oud -m，co — ns — — h eSov— — ,e su — i baryes data base mi sev —

57、— a se books al - a ne sev ces No Or grade poe — — e co d and -aua - of scoo （Ui s，— — — ns he— — Da —di> t o nomaon se f g- poeOn a — t po — a n s — — , ora niain —e d-t nomain se f lga_ poe cin se ciy — ng— n sstm cosr uct ma nd e ――― mase s 10n. ucon a- g — ee -u — n, m — — t o ga_ poe cin sy st

58、m o hee qirme ns mkls i nom- syem se— — — — 一 — e o- osyfail upo ■ min Y- n, acco dig t o tie s- -ad, hg h qaly pa nn，XX e — t onl metool tn aea netwol _■ zes — n — ouan o s — l s hn - of — — yts of bra e, ' — — -e b V do,a ud o o he a - t ee —nc w I0 — — mlk- clasolm s emoe nea cie - e o eahng

59、s sem of mode n _u_i oalelui pen i n te —som- -> In- -m-T - XX E—— Cy-mn new ok o t- c ■—e — — son liso -ma, hogh S hu ad -n p oecsf _epo_s hs he e nas t — — y sppot frm '0> -a —— t o hgh sana— — h>h of w okhogh . — —no- pa ni ng,md pon s stp mp — — t o, using shol eat hquke H> -ost- - o op- unite

60、sagin pa nning eleenay Ind m— scoos cmps netwol and e — in — d - a n nl-k a ndl _al -a — sig netwol cm_ ny - oea ton, uig bra-s" new ok 一 phy - f be aig t o 1alh sho. o miium o - s — — hs phyi- fbe schol shol pas E-h shol -nstulin sanaa- of cm ps newok and nt wok ace- o a l o-s； XX e — in me — — ara

61、 new ok cne mahine rom e qi —tin heM nstyo e — in stadadi ~in mn — — np - m, te le—l Li kayo ado-V— — uai on resu - s st up a Chinee ta!he— — n — d p - m, mpleene d lnks te wo pafom. At pese n, te cys p - ay - m_e shol s - ns t o cmpue 31D, Valyt h- m； 8H ->im- class t hrugh he —som p — y - - coday；

62、36o te cmps ne- The e s-ismlnt oana dvn— pacia Gigbt -uatoal me — — aea ne-< the ciys —s ha-e a cc _ o e duaioal me — — aea ne-— scoos ha-e -mpj> netwols clsd— cut eleii o netwol , boadas n—^k s iot he ca so — , eaie t he —— Sih — ,ae ne nebandwdh, cn -e tthe neds o teahig ofhe shol o — a nd a any

63、tme A ccodng t oMn - o -i—on - fl s — d mpme nain tacig pins —-uC on resurcls ul cve p olo n — t - （a?t e chial — 202）74 h,）and XX Proine lep— o e duaonln i sse d XX p — ne ea ci ng pm d— edcat o esoucs ful coerpr oec — — na - ve~ o noicat on （~n tugt ete 20，"t h,, r - irme ns I— 6 a teahig pon s —

64、— nai on ea ci ng poins ie duaon resu- s fl cv er p — t cmb nedl cy —— — — e d issud h1s XX liy Bueu o tac hngpins …-sou cs fl coerp jt of — — nat - p — — . is—ise dXX,fJ coergeo iesou cs n m o_r n ~ nce -uain tta ci ng pol ea dig g - p X| c—ird the Se — ay foedc-i on E.ta bised dig— eoue si -den d

65、s-ne edcat on tea -ing XX ul coergep oec gop,X| De coofthe lente fo —— on— inom — n a nd eluip — n ? — . Z hu - eposbe or ds-ne — — n dig— resu_ s _veig pr oec - J - s n XX — scoo dgt-esou cs i n -de n ds-nce edc—in tacig fl -cve-e poet ea dig _u. dgal esoure s n m - n ds-ne —— - tachg - XX ful co-g

66、ep_tgop la dehp a nd ogaiain, n a cco_ne w h the uied a m gme nofthew hoe poV ncere soni_ o uiesy e —in dgal esoure s cvei ng poec — ng - et — ime— n—in Acod ng to p o-ncs ar-ne- -s I lente ha s a m gmmt s Gng 第2章 獨(dú)立雙橫臂懸架結(jié)構(gòu)分析 2.1、 懸架組成和分類 懸架是現(xiàn)代汽車上重要總成之一，他把車架（或車身）與車軸（或車輪）彈性的 連接起來。其主要任務(wù)是傳遞作用在車輪很車架（或車身）之間的一切力和力矩；緩 和路面?zhèn)鹘o車架（或車身）的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，保證汽車 的行駛平順行；保證車輪在路面不平和載荷變化時(shí)有理想的運(yùn)動(dòng)特征，保證汽車的操 作穩(wěn)定性，是汽車獲得高速行駛能力。懸架主要由彈性元件，導(dǎo)向裝置與減振器等元 件組成。 2.1.1、 懸架組成 現(xiàn)代汽車的懸架盡管各有不同的結(jié)構(gòu)型式，但一般都是由彈性元件、減振器和導(dǎo) 向機(jī)構(gòu)三部分組成。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在輕