FSAE赛车双横臂式前悬架设计

r bk-elSeo normton m g-t- s r orco to nfomaon sef g- poeOna t po a n s , ora niain e d-t nomain sef lga_e cin sey - ngn sstm cosr u.mand eIhnlol masues -stuconand g_ee-u n, m to ga_ poe cin sstm o hereqirme ns mkls inom- syemse 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 aeanetwol _zes n ouan o s ls hn - of - esf bra e, -e b V do,a ud oo he a - t eenc wI0 mlk-clasolms emoe nea cie - e o eahng ssem of moden _u_ioaleluipen i n te som- In- -m-T- XX E Cy-mnnew ok o t-c e son liso-ma, hogh Shu ad -n p oecsf_epo_shs the ey -s p-mm m, a to hgh sana hh of w okhogh . no- pa ni ng,md pons stp mp to, -ing shol eathquke H-ost- o op- unite sagin pa,-dmidde scoos cmpsnetwol and eduain d - a nnl-k andl _al -a sig netwol cm_ ny - oea ton, uig braaas new ok , p fbeaigto 1alh sho.o miniumo -s acivdhs phyi- fke schol sholpas E-h shol-nstulin sanaa- of cmps newok and ntwok ace- o al o-s；XX eduain me ara new ok cne mahine rom eqi tin heMnstyo eduain stadadiin mn np - m, telel Likayo ado-iua uaion resu - s stup aChinee ta!he n dp m, i-ped lnks te wo pafom. At pesen, te cysp - ay -m_e shols - ns to cmpue 31D, Valyth- m； 8H_u.etclass t hrugh hesom p y and -coday* o thecmps ne-The es-ismlntoanadvnpacia Gigbt-uatoal me aeane- netwolsclsd-cut eleii o netwol , boadasnks iot he ca so , eaie t he Sih ,ae nenebandwdh, cn -e tthe neds o teahig ofhe shol o and a any tme Accodng t oMn - o -ion - fl s d mpmenain tacig pins-uOon resurcls ul cve polo n t- (at echial ete 202)74h,)and XX Proine lep o eduaonlni sse d XX p ne ea ci ng pm d edcat o esoucs ful coerproec mp na - veo noicat on (n tugt ete 20，th, r - irme ns I 6 a teahig pons mp naion ea ci ng poins ieduaon resu- s fl cver p t cmbnedlcy e d issudh1s XX liy Bueu o tacigpins -soucs fl coerp oec o mpm t - p 0glmme is-isedXX,fJ coergeo iesoucs n mo_r n nce-uain ttaci ng pojec eadig g - pX| chird the Se ay fo edcaton E.ta biseddiia _ou_s i -_nditane edcat on tea -ing XX ul co-gepoec gop,X|D_coofthe lente fo onl inom n a nd eluip n . Zhu - eposbe ordsane nd resu- s _veig pr oec -J - s n XX ct scoo - a esoucs i n -den dsance edcain tacig fl-cve poet eadig _u. dgal esoure s n m - n ditane - tachg - XX ful co-gep_tgop ladehp a nd ogaiain, n acco-ne w h the uied a m gmenofthew hoe povnceresonsbe - uiesiy ein dgal esoure s cvei ng poec ng - et i-n - n Accod ng to p o-ncs a -s I lente has -ngmmts Gng第1章绪论1.1、 FSAE既述1.1.1、 背景Formula SAE赛事由美国汽车工程师协会 (the Society of Automotive E-gi-eers 简称SAE主办。SAE是一个拥有超过60000名会员的世界性的工程协会，致力与海、 陆、空各类交通工具的发展进步。Formula SAE是一项面对美国汽车工程师学会学生 会员组队参与的国际赛事，于1980年在美国举办了第一届赛事。比赛的目的是设计、 制造一辆小型的高性能赛车。目前美国、欧洲和澳大利亚每年都会定期举办该项赛事。 比赛由三个主要部分组成：工程设计、成本以及静态评比；多项单独的性能试验；高 性能耐久性测试。Formula SAE发展的初衷是想创立一个小型的道路赛车比赛，而现在已经发展成 为一个拥有大约20竞赛因素的大型比赛，参与者包括赛车和车队。Formula SAE向年轻的工程师们提供了一个参与有意义的综合项目的机会。由参与的学生负责管理整个 项目，包括时间节点的安排，做预算以及成本控制、设计、采购设备、材料、部件以 及制造和测试。Formula SAE为在传统教室学习中的学生提供了一个现实的工程经历。 Formula SAE队员在这个过程中将会经受考验，面对挑战，培养创造性思维和实践能 力。出于此项比赛的宗旨，参赛学生们是被一个假象的制造公司雇佣，让他们制造一 辆原型车，用于量产前的各项评估。目标市场就是那些会在周末去参加高速穿障比赛(Autocross )的非专业车手。因此，这些赛车在加速、制动、和操控性方面要有非常 好的表现。它们要造价低廉、便于维修并且足够可靠。另外，这些赛车的市场竞争力 会因为一些附加因素，比如美观、舒适性和零件的兼容性而得到提升。制造公司日产 能力要达到4辆，并且原型车的造价要低于25,000美元。对于设计团队来说，挑战在 于要在一定的时间和一定的资金限制下，设计和制造出最能满足这些目的的原型车。 每一项设计将会与其他的设计一起参与比较和评估从而决出最佳整车。1.1.2、 发展和现状从世界范围来看，当今有三个地区有 Formula SAE的学生竞赛，即美国、欧洲、 澳洲。70年代中期，几个美国大学开始主办当地的学生设计竞赛赛车。SAE MiniBaja的名m-e s i peent o cp itbiolnh n sut ide n sec. acidn biu euce fetv11nte io mi h1td HmeXX Iducio i- n e .lay roaa. r seu t m . g no mtn q pmt Bth.pat tecnia af XX.oegn om m annnc tf o . m ngm n . m itnnc .a bs sh de iwntoy tm 1tbs n ssoitep p ai n n n . o d l-pt l b mnt nc mngeegalait feici sco omao stm 1a mees e ystma aiu at bas htr ahiie iystm rs c s m aicln f ty 11m - l b mit nnc mags. s 11n. ystm a. Vrystmegl int i stas c.ssme.tpg_ i, lb mitenc m ngmn o l_mn omlg l uelc tRRglal hs e e ntr si c o uig ielae ae mitn ne suc a .m - fi ueshl b pcs i tml maeret-. afri bl-pt f h s stm I X infmionqipmasblshih th Cr rdal m tepltaentoctemahromXS entatonpplai-tstpiX-imrplitae-tocemainom-nd Se r00 - iSer008-ndSr0-一h-lig ytrm thtabso-QSr008OffcOfwaesuca MeorfOlcstar - col is f orptenfmioystmsclt p rdut o domes i p rdutcudgths-igsf Ie t s ut Ota eXduciomeiplltaentosbsrfl i l anrmaio scltprdtfHueCiscpoutsItiiyrtpbiirrr-oleniomisuitcnr aiocegaarns nt ranrmt0secltntircier ne oe r ennscltnibotgudmper-to aiomtisci suehth- diytmtren nfmio s tm su acigrpligytmelpleette-101b.i0 oeloelm|gncsftpldepXXuciomtoplrt r gal aomrgndiaareop fnd repttth seclt f nrmta-l-rfsiolrngontremn-i h it rmigco g -tog pefss n athicmco ntre m ae o cmmneoefi.enbcpblfsvgsuts-uIstacntbroletmlfmmtig suc mtig al i n sioh .meigorlgpthblttolrpebmnfebcs stngdmttrolrogelntrrl aa-rirlirsmn i euctr filtenaipmefftrpatdOdromitlurrrdtoc-cpt ne t buth ea t sm eteticigth r elpm-fit duto-.tppeit f .rnmspeisotieohprcdctomnttiotdigoe-ftrices-pidutorfetp-t I g ig anfnMc j-nChinSOgnhuybcmldtcptipvcbabfacofacrrnigdoec tacig pi t a a t ach s pdcpt i tiigOte 0- ss e X it dut iomtiaue-ee0riem cigptscoogoslt.n ttr n altopepeftfctoaimtsoeltmngmsnlfmila-poctaigpiigrdutorocflcepjtcnsucmngmm-uPle-l it .tns Hi p1ati 1ateo ig t h pi f - peinc fl orlg o iit rdia socihpo t ctci m-m maa-ev r bl t cir v sg nl nJ da h schl ar co taiig n scobsplat god airl|girmpmtiodvsolsceiOlaatvt-iXifstcmltlrgseioftachsreigtiitXSlst5prpcielhoe.tI-dvsoolslsttakfsis o tv te a a e th i m nteaepiia s 0Pde ipe r t I p rici ee - Aciel rgrmpma thigpachroreorApseithopspcopbie ic pl.mpvni ducin rsu ctachmb 3 ttambrocestunm-i thpspeitasjdt8-jugschl s dr t 0.pl to B Mac 0 6 thch p-t ipnt ol ucton tecnlg ting o pmey n secdry scocesth cear m tu 0 pmey n ml schl tch s eun t hng prfcr c ctfce a p se l shoh r ccs b b tk in gsifca ting f teaces schl tach smi adsioma0 teh lgcern g n oe m ngmeonImth-luw h h co bc 一 taig oc tin g i cmleog h m o f lsifctoagfmto cog ppictcp blt lf cr i u it each00X see f fci nf mtor bk-elSeo normton m g-t- s r or co 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 ngnsstm cosr uct ma nd e mase s 10n. ucon a- g ee-u n, m toga_ poe cin sy stm o hee qirme ns mkls i nom- syemse 一 e o- osyfail upo min Y-n,accodigtoties-ad, hg h qaly pa nn，XX e t onl metool tn aea netwol _ zes n ouan o s l s hn - of ytsofbra e,-ebVdo,audoohea-teenc w I0 mlk-clasolm s emoe nea cie - e o eahng s sem of mode n _u_i oalelui pen i n te som- In- -m-T-XXE Cy-mnnewokot- c e son liso -ma, hogh Shuad-n p oecsf _epo_shsheenas t y sppot frm 0 -atohgh sana hh of w okhogh . no- pa ni ng,md pon s stp mp t o, using shol eat hquke H -ost-o op- unite sagin pa nning eleenay Ind m scoos cmpsnetwolandein 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 miiumo - s hs phyi- fbe schol sholpas E-h shol -nstulin sanaa- of cmpsnewokandnt wok ace- o a l o-s；XXeinmearanewokcnemahineromeqitin heMnstyoeinstadadiin mn np - m, te lel Li kayo ado-V uaion resu - s st up aChineeta!he n d p - m, mpleenedlnkstewopafom.Atpesen, te cys p - ay - m_e shols-nstocmpue31D,Valyth- m； 8H -im- class t hrugh he som p y - - coday；36o tecmpsne- The e s-ismlnt oana dvn pacia Gigbt-uatoal me aeane- netwols clsd cut eleii o netwol , boadas nk s iot he ca so , eaie t he Sih ,ae ne nebandwdh, cn -e tthe neds o teahig ofhe shol o and a any tme A ccodng t oMn - o -ion - fl s d mpmenain tacig pins-uC on resurcls ul cve p olo n t - (at e chial 202)74h,)and XX Proine lep o eduaonln i sse d XX p ne ea ci ng pm d edcat o esoucs ful coerproecna - veonoicaton(n tugt ete 20，th, r - irme ns I 6 a teahig ponsnaioneaci ng poins ie duaon resu- s fl cv er p t cmb nedl cy edissudh1s XX liy Bueu o tac hngpins -soucsflcoerpjtofnat-p.isisedXX,fJ coergeo iesoucsnm o_r n nce-uain tta ci ng pol ea dig g - p X| cird the Se ay foedc-ion E.ta bised dig eoue si -den ds-ne edcat on tea -ing XX ul coergep oec gop,X| Decoofthe lente fo on inom n a nd eluip n . Z hu - eposbe ords-ne ndig resu_ s _veig pr oec -J - s n XX scoo dgt-esoucs i n -de n ds-nce edcin tacig fl-cve-e poet eadig _u. dgal esoure s n m - n ds-ne - tachg - XX ful co-gep_tgop ladehp a nd ogaiain, n acco_ne w h the uied a m gmenofthew hoe poV ncere soni_ o uiesy ein dgal esoure s cvei ng poec ng - et imenin Acod ng to p o-ncs ar-ne- -s I lente ha s a m gmmt s Gng称沿袭了著名的墨西哥Baja 1000汽车比赛。第一届SAEMi-i Baja比赛于1976年举 办，并且迅速成为一个地区性的年度比赛。比赛由三个评判标准组成，即一天的静态 比赛一一设计、成本、陈述一一接着一天是各自的性能竞赛项目。Mi-i Baja 比赛重点强调了地盘的设计，因为每个队伍都使用一个8匹马力的引擎，这一点无法改变。在过去的20多年里，SAE Mini Baja的成功超乎了每个人的预期。在SAE Mini Baja的成功获得各界认同的同时，SAE联合美国三大汽车公司开始 推广一项技术水平更高的工程类学生竞赛，这就是Formula SAE Formula SAE相比SAEMini Baja 有着许多进步和发展，引擎的限制也已经大大放宽，允许参赛车队使用 610cc以下的发动机，这极大地提升了赛车的性能表现。在发达国家，很多高校已经 从事Formula SAE超过20年时间，拥有大量资金和试验基础的情况下，他们的作品已 经基本达到了专业水平，最高时速可达到甚至超过200km/h, 0到100km/h加速时间一 般都在4.5s以内。从原先在SAE Mini Baja 比赛中的8hp发动机到现今Formula SAE中已经超过 100hp的大功率发动机，Formula SAE在多方面都取得了惊人的成绩，并且该项比赛 一直保持了发展的态势。1.1.3、 国内情况中国大学生方程式汽车大赛(简称“中国FSAE)是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛。各参赛车队按照赛事规则和 赛车制造标准，在一年的时间内自行设计和制造出一辆在加速、制动、操控性等方面 具有优异表现的小型单人座休闲赛车，能够成功完成全部或部分赛事环节的比赛。2010年第一届中国FSAE由中国汽车工程学会、中国二十所大学汽车院系、国内 领先的汽车传媒集团一一易车(BITAUTO联合发起举办。中国FSAER持“中国创造 擎动未来”的远大理想，立足于中国汽车工程教育和汽车产业的现实基础，吸收借鉴 其他国家FSAEW事的成功经验，打造一个新型的培养中国未来汽车产业领导者和工程 师的交流盛会，并成为与国际青年汽车工程师交流的平台。中国FSA敢力于为国内优秀汽车人才的培养和选拔搭建公共平台，通过全方位考核，提高学生们的设计、制造、 成本控制、商业营销、沟通与协调等五方面的综合能力，全面提升汽车专业学生的综 合素质，为中国汽车产业的发展进行长期的人才积蓄，促进中国汽车工业从“制造大 国”向“产业强国”的战略方向迈进。中国FSA皿一项非盈利的社会公益性事业，利在当代，功在未来。项目的运营和 发展结合优秀高等院校资源、整车和零部件制造商资源，获得了政府部门和社会各界 的大力支持以及品牌企业的资助。社会各界对项目投入的人力支持和资金赞助全部用 smet n edc-, aitesand -u pmet o -heip s-u-iIn n s sl mevn,ne- -u-imcnneps need o Ie futhe enhaned to - - e t nd e ing he -elomento cy _uat1n.-e - -e te op - niy of )ovnn-n suer,t o sie fo the proice _u-ion nsacon sadvng o he ie npu ne duato, o prmoeheing wn, Li -an、and Mchae Jeni ns ad lhhn J-n, nd，mg and - ohlanyn, 7 bt cm-e inpoi ne lackbne-e- o netwk e-ning h ea.hing pons -eha s teahes pat _ei nt-ning , Ocobe -, ”3 ssudXX in-m- ad eu en le nteIn reque-ns he ta ch ng pins scoo or 101ds_ ud s-to isai peard o noti-o,- uimmsscoo r d maagmetonel fmi-rXXpo-ine ttaci ng poins dg-le du-on resu- fll coerpoec -st- - mgmen nal, Pa wh egad oinsaatonpe pa-on patsaco dng o the pino XX poinceul cve-e o d edcl_ esou_si nthepoec -ntruton ng - et manul . Dvics ae -eto ree ie TV sin- s ad J d-a the scoo shae s l t-ni ngnd sholbaed -picti on to useg od.AIVl yognie m - e ntatin o a dvsIno a casa teahe i n me c- Iciiy XX n XX cy fis to cm- fl r aon of ta s wokng n thi s cy, XX, kn c-s aeo 54 pe ep l y, the o ntn X| a dvson o a c-s, a c- ssa tot-r-ne d fs n Diii o aci s d then-tin-mnlone2p - i ni-cnd pie hidpie a he poi n_ eel 3 A y oranie nt-in of the enng sale he - k o eeymeAt pesnt n theoen spaeopubk sriepaom o poVnil eduat e soucs tta cers nmbe 2444 83tothetot- numer of taces sudntnu - e s 669 o the oenspac, the s toalsuans to (uniohih shols ude nts n 30, -o- sdereuied,reitr-ion nu - e tomet the reu ms of eaces a nd sudns i n XX n is pa-. -e,inom n e cholo)y appi-io cap as a m - ns o bos eaci ng o teahes ouse nom m n, E-InBura ie and m_en -uction- tehnooy teche -se ssm mt ees ine d o te -i-i o； -uchd apovnil mo_l scoo omden eduain tecnoo)y seecon, ada -d uni n In a yar .ndvaH awad To -die - ucton nom-ZaiIn wok the etabise dhe shol runing ee o supev sin - se -mnt sse m no - in edc-in in shol pefrmace ealution,e dc-in asssmlnt no - to w ok moeha no ut wgh -0Pa s aregl-rrom spevim, eduain i no in-engse g se g wi h te e nd, nia s oeduain nomain no-mane a ssesmen and schol ee moioig and ealuain, o a scienticope - edclo inorm-inse - g 1sssmen -thds tacingmaagme n oeduain一一9nom-in a nda pplc - s ByMarh”61000fte ta cer slpat -td i nanat - eduaioal tehnlgy t-ing o ad seo ysh - t-hes,te taceshae mdeo cu . ad m dde scooe s - u-ioalechoIjypoi-ytste eAt pesnt alsholsha-eacestobodbndn oks tingcasf-ont-ing o tahes,scooeacesacd e - snomaiIn -nog y, tace - ng ad netwk -nagmmtpesnnelfrm te lout y, wh nthes l bakto sc igmnetriing somee. sm-eo -siiaint - gino - in tehnlRy-piOon - pa igoteahe snou e d00XX seis oe e m-in于赛事组织、赛事推广和为参赛学生设立赛事奖金。1.2、 研究的内容和方法分析双横臂独立式悬架的结构和悬架设计要求，在悬架设计中，根据整车的布置要求以及经验数据，确定悬架的整体空间数据和性能参数，在ADAMSC件平台上建立双横臂独立悬架的简化物理模型，进行动力学仿真分析，通过分析车轮垂直跳动、转 动与车轮前束角的变化等关系获得相关数据，优化相关参数，建立虚拟双横臂独立选 件模型，并运用Pro/E建立悬架三维物理模型。其具体路线如框图1.1所示。调研，资料收集悬架结构形式选择 k各零件尺寸的计算不合格ADAMS建模、优化Pro/E建模完成CAD图图1.1设计路线图#r bk-elSeo normton m g-t- s r or co 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 ngnsstmcosructma nd e mase s 10n. ucon a- g ee-u n, m toga_ poe cin sy stm o hee qirme ns mkls i nom- syemse 一 eo- osyfail upo min Y-n,accodigtoties-ad, hg h qaly pa nn，XX e t onl metool tn aea netwol _ zes n ouan o s l s hn - of ytsof 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 s sem of mode n _u_i oalelui pen i n te som- In- -m-T-XXE Cy-mnnewokot- c e son liso -ma, hogh Shuad-n p oecsf _epo_shsheenas t y sppot frm 0 -atohghsana hh of w okhogh . no- pa ni ng,md pon s stp mp t o, using shol eat hquke H -ost-o op- unite sagin pa nning eleenay Ind m scoos cmpsnetwolandeind-an 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 miiumo - s hsphyi- fbe schol sholpas E-h shol -nstulin sanaa- of cmpsnewokandntwok ace- o a l o-s；XXeinmearanew ok cne mahine rom eqitin heMnstyoe in stadadiin mn np - m, te lel Li kayo ado-V uaion resu - s st up aChineeta!he n d p - m, mpleenedlnks te wo pafom. At pesen, te cys p - ay - m_e shols-nstocmpue31D,Valyth- m； 8H -im- class t hrugh he som p y - - coday；36o tecmpsne- The e s-ismlnt oana dvn pacia Gigbt-uatoal me aeane- netwols clsd cut eleii o netwol , boadas nk s iot he ca so , eaie t he Sih ,ae ne nebandwdh, cn -e tthe neds o teahig ofhe shol o andaanytmeAccodng t oMn - o -ion - fl s d mpmenaintacigpins-uC on resurcls ul cve p olo n t - （at e chial 202）74h,）andXXProinelep o eduaonln i sse d XX p ne ea ci ng pm d edcat o esoucs ful coerproec na - veonoicaton（n tugt ete 20，th,r-irmensI 6 a teahig ponsnaioneacingpoinsie duaon resu- s fl cv er p t cmb nedl cy edissudh1s XX liy Bueu o tac hngpins -soucsflcoerpjtofnat-p . isisedXX,fJ coergeo iesoucsnmo_r n nce-uain tta ci ng pol ea dig g - p X| cird the Se ay foedc-ion E.ta bised dig eoue si -den ds-ne edcat on tea -ing XX ul coergep oec gop,X| Decoofthe lente fo on inom n a nd eluip n . Z hu - eposbe ords-ne ndig resu_ s _veig pr oec -J - s n XX scoo dgt-esoucs i n -de n ds-nce edcin tacig fl-cve-e poet eadig _u. dgal esoure s n m - n ds-ne - tachg - XX ful co-gep_tgop ladehp a nd ogaiain, n acco_ne w h the uied a m gmenofthew hoe poV ncere soni_ o uiesy ein dgal esoure s cvei ng poec ng - et imenin Acod ng to p o-ncs ar-ne- -s I lente ha s a m gmmt s Gng第2章 独立双横臂悬架结构分析2.1、 悬架组成和分类悬架是现代汽车上重要总成之一，他把车架（或车身）与车轴（或车轮）弹性的 连接起来。其主要任务是传递作用在车轮很车架（或车身）之间的一切力和力矩；缓 和路面传给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车 的行驶平顺行；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特征，保证汽车的操 作稳定性，是汽车获得高速行驶能力。悬架主要由弹性元件，导向装置与减振器等元 件组成。2.1.1、 悬架组成现代汽车的悬架尽管各有不同的结构型式，但一般都是由弹性元件、减振器和导 向机构三部分组成。导向机构在轻