FSAE方程式赛车悬架及转向系统机构设计与仿真(8)
时间:2017-03-18 16:33 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
下几点： （1）负外倾角在赛车高速转弯时，能抵消因横向离心力导致车轮外倾角往正方 向变化的趋势，使车轮保持和地面的良好接触，增强轮胎地面附着力，确保赛车 顺利过弯。 （2） 负前束能使赛车的转向响应更快。赛车一般是在弯道比较多的赛道上行驶， 负前束能使赛车入弯更快，减少过弯道的时间。 （3） 负外倾角搭配负前束，确保赛车的直线行驶稳定性，减少轮胎磨损。 综合各种因素考虑，南理工FSAE 赛车车轮定位参数取值如表 2-2 所示。 表2-3 南京理工大学FSAE 赛车车轮定位参数 车轮定位参数 车轮外倾角 主销内倾角 主销后倾角 车轮前束角 前悬架 -1° 4° 4° -1° 后悬架 -1° 0° 0° 0° 2.4.2 刚度计算 根据赛车总布置设计以及悬架的特定要求，逐步计算悬架的各种刚度，包括 悬架有效刚度（ride rate）、车轮中心刚度（wheel center rate）、侧倾角刚度 （total roll rate）、弹簧刚度(spring stiffness)等。其中，悬架有效刚度是 指轮胎接地点相对车架或车身单位垂直位移时所受到的垂向力；车轮中心刚度是 指车轮中心相对车架或车身单位垂直位移时所受到的垂向力；侧倾角刚度是指车 架或车身侧倾单位转角时悬架系统给车架或车身总的弹性恢复力矩；弹簧刚度是 指减振弹簧发生单位变形时产生的弹性恢复力。 在确定悬架各种刚度之前，首先应该选取悬架的偏频，即汽车的簧上质量在 无阻尼的情况下的固有频率。由汽车动力学知识可知，普通轿车的偏频常在 0.5～1.5Hz，普通轿车的偏频常在0.5～1.5Hz，高负升力赛车（如F1赛车）的 偏频在3.0～5.0Hz以上。偏频的大小与悬架的刚度、赛车的操稳性和舒适性密 切相关：偏频低，悬架偏软，舒适性较好；偏频高，悬架偏硬，整车操稳性更好。 从过弯较小侧倾的角度出发，悬架刚度越大越好，同时赛车也不需要过多考虑舒 适性，因此赛车偏频的选取普遍较大。综合各方面因素，通常国内外FSAE赛车 的偏频选取范围是2.3～3.0Hz。 为了避免赛车发生共振，尽可能提高赛车的操稳性，前悬架的偏频应该选取 得比后悬架大。综上，初定前后悬架的偏频分别为： ωF = 2.9Hz，ωR = 2.7Hz 根据文献[22]做如下计算： 前轴左右车轮簧上质量： msmlf = msmrf = = 0.5 × 0.734 × 247/1.575 = 57.55kg 后轴左右车轮簧上质量： = 0.5 × 0.841 × 247/1.575 = 65.95kg 由偏频的定义ω = k m /2π，可得k = 4π2ω2m 所以，前轴单侧悬架有效刚度： KRF = 4π2ωF 2msmlf = 4 × 3.142 × 2.92 × 57.55 = 19088N/m 后轴单侧悬架有效刚度： KRR = 4π2ωR 2msmlr = 4 × 3.142 × 2.72 × 65.95 = 18961N/m 已知轮胎刚度KT = 140000N/m，则前悬架的车轮中心刚度： 侧倾增益是指 1g 横向加速度下车架或车身侧倾转角的大小。 假设赛车以40km/h(11.11m/s)的速度通过比赛赛道的半径R = 9m的最小弯道，则赛车所受的侧向加速度为： 前轴由于侧向加速度引起的载荷转移为： 后轴由于侧向加速度引起的载荷转移为： 假设前后悬架的行程均为Z = ±30mm，则前悬架的有效刚度为： (责任编辑：qin) |