基于前后悬架刚度匹配的FSAE赛车操稳性研究

发布时间：2020-06-17 03:09

【摘要】：汽车操纵稳定性是汽车性能的一个重要评价指标,而对于FSAE方程式赛车而言更为重要,以某纯电动方程式赛车为模型,探究悬架刚度的匹配对于整车操稳性的影响。本文首先介绍了FSAE赛事的发展历程,概述了方程式赛车操纵稳定性的研究。另外,分析了方程式赛车操稳性与普通乘用车操稳性的异同点,方程式赛车操稳性的影响因素,对方程式赛车操稳性的评价方法以及评价指标进行了介绍。其次,对悬架系统的刚度进行计算。主要包括悬架偏频的选择,传动比的计算,适乘刚度、线刚度、侧倾角刚度以及横向稳定杆所需刚度的计算,另外根据计算方法以及计算公式在MATLAB/GUI中编写计算程序,简化悬架设计中刚度的计算过程。考虑到刚度匹配中需要对悬架的刚度进行调节,对前后横向稳定杆进行具体的设计和优化。主要对后悬采用的瓦特连杆式横向稳定杆进行设计计算以及刚度校核,利用其能够实现横向稳定杆刚度的多级调节的优点,实现整车刚度匹配中的刚度调节。最后,利用ADAMS/Car建立整车多体动力学模型,运用模型完成稳态回转、蛇形试验、回正试验、转向轻便性试验等仿真对整车操稳性进行评价;另外,分别对有无瓦特连杆的后悬与整车进行仿真对比,分别进行双轮反跳仿真以及稳态回转仿真表明瓦特连杆对赛车性能的改善;通过改变模型中瓦特连杆的半径大小调节横向稳定杆刚度实现对整车刚度的调节,通过整车仿真对比仿真结果,为后期的实车刚度调节提供理论基础。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.33;U469.696
【图文】：

中国大学生,赛事,方程式

图 1.1 2017 中国大学生方程式系列赛事合影Fig1.1 2017 FSC series photo1.2 国内外 FSAE 发展现状FSAE 赛事在全球范围内发展的时间很久了，在国外的技术积累以及对整个社会的科研、技术环境都与中国赛事发展有很大的不同；无论从发展时间，技术储备，社会资源以及车队资金投入方面都与国内有着很大的差异。从技术层面上来讲，国外赛事中的参赛车队基本已经能够普及四驱轮毂电机，从对电机的控制策略方面来增强赛车的操纵稳定性；单体壳车身替代钢管桁架结构的车架，在保证车身整体刚度的情况下减轻整车质量，并且能更有利于车身的一体化设计，对空气动力学的应用更为灵活；另外，采用能量密度更高的电芯，以及经过匹配设计的充电机，在保证电量的情况下减小电池的质量，将充电时间也能控制在极短的时间内；卡尔斯鲁厄理工学院 2016 年参加中国赛，能够看到他们车队无论是在新技术的应用上，还是在一些传统技术，例如 ANSYS，ADAMS 等一些仿真必备软件的应用也是非常熟练，他们对底盘设计的认知以及对轮胎数据的应用都

合肥工业大学,电车

限元对关键零部件进行拓扑优化达到轻量化的效果。到目前，国内外对 FSAE 赛车操稳性的研究有了许多成果，但依旧在继国内车队设计出来的赛车现在也是能够越来越接近世界强队的水平，需要更入的研究。1.4 课题研究目的和意义操稳性对于方程式赛车的重要性不言而喻，悬架系统在可以说是影响整纵稳定性和平顺性的重要因素。在悬架设计中，主要分为悬架几何和刚度计配这两大部分，悬架的刚度匹配对整车的操稳性也是有着十分重要的影响。在赛车后期的调试过程中，对弹簧和横向稳定杆刚度的调节是一个非常的过程，调试之后的赛车性能与刚下地的赛车性能完全不能同日而语，而在刚度调节需要理论与数据作为依据，在很大的程度上能够减少调校过程的工因此，做好前后悬架的刚度匹配研究不仅可以减少在赛车悬架设计过程中的量，更是对赛车后期调校提供一个理论基础，对赛车性能的提升有很大的帮图 1.2 为合肥工业大学云电车队第五代赛车：

【参考文献】