大学生方程式赛车悬架及转向系统设计与仿真
毕业论文关键词 刚度 转向梯形 优化 动态 仿真 匹配
Title The mechanism design and simulation of the Suspension & steering system on FSAE racing car
Abstract This paper based on Formula Students Electric China is to design a suspension and steering system for the excellent dynamic performance of FSAE, according to the competition rules, the automobile chassis theory and the related automobile design theory. The suspension and the steering system must make the car's dynamic performance to the most vividly and vividly under the premise of ensuring the reliability. In the design process ， the competition rules is the criterion ， the parameters are the basis. To ensure that the structure of the system to take the right, set the proper in right way. The system design mainly completes the each spare part the layout form and the concrete position, which will affect the dynamic performance of the racing car. Therefore, the geometry structure of suspension and steering is firstly established. Then calculate and match the stiffness of the suspension, optimize steering trapezoid. Then, the dynamic simulation and hard point position optimization of the suspension and steering system are carried out by using ADAMS software. Finally, the complete suspension and steering system which conforms to the design requests is obtained. The suspension stiffness calculation method and steering trapezium optimization method are new and original.
Keywords stiffness modeling optimize dynamic simulation matching
目次
1引言1
1.1FSAE赛事介绍1
1.2本课题的研究目的与意义2
1.3本课题的国内外研究现状3
1.4本课题的主要研究内容及预期效果4
2悬架系统设计6
2.1悬架系统介绍及设计方法6
2.2悬架系统的规则限制8
2.3悬架系统总体设计8
2.4悬架系统具体参数设计11
2.5本章小结19
3转向系统设计20
3.1转向系统介绍及设计目标20
3.2转向系统的规则限制21
3.3转向系统的总体设计21
3.4转向梯形的优化设计24
3.5本章小结27
4悬架及转向系统的仿真及优化28
4.1悬架及转向系统建模28
4.2悬架及转向系统运动学仿真29
4.3悬架及转向系统优化31
4.4优化结果对比33
4.5本章小结37
5对于本课题的讨论与分析38
5.1关于悬架系统选型的讨论38
5.2关于万向节使用数量的分析39
结论41
致谢42
参考文献44
附录A电车悬架及转向系统仿真报告51
附录B电车悬架及转向系统规则51
附录C电车悬架及转向系统设计要求54
1 引言 1.1 FSAE 赛事介绍 大学生方程式汽车大赛（Formula SAE，简称“FSAE”），是由美国汽车工程学会（简称“SAE”——Society of Automobile Engineering）主办的一项由学生参与的工程设计竞赛，于 1978年开办。第一届比赛在美国的休斯顿举行，当时被称为SAE迷你印地车赛（SAE Mini-Indy）。经过多年来的发展，该项赛事已经发展成为具有重大影响力的全球性大学生工程设计类竞赛[1]。 大学生方程式汽车大赛给年轻的未来工程师们提供了一个能够亲身参与重大意义综合项目的机会。它通过虚构一家赛车生产商，要求所有参赛大学生设计团队在将近一年的时间内设计一辆小型的量产化休闲赛车。赛车必须满足在加速、制动、操控性方面的相关功能需求并且要求参赛大学生自行制造原型车参加比赛。在近一年的时间内车队还必须完成招纳新人、培训新人、网上报名参赛、提交各种赛事组委会所要求提交的报告等，因此对于所有参赛车队而言时间鲜有富余。大赛组委会规定了一系列详细的比赛条例和赛车技术要求以保证比赛的公平、公正以及人员安全，只有符合所有规则并且赛车能顺利通过车检的车队才有资格参加包括设计答辩、成本报告答辩、营销策略答辩、75米直线加速、八字绕环、高速避障、耐久性测试和燃油经济性测试共八项比赛的评定（各项目具体分值见表1.1），各参赛队以积分累加的形式决出冠、亚、季军（每个单项还有各自的排名和奖励）。