FSAE赛车悬架系统的设计、制造及测试

发布时间：2017-04-08 15:07

  本文关键词：FSAE赛车悬架系统的设计、制造及测试，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文以FSAE (Formula SAE)系列赛事为背景,基于2013年昆明理工大学FSAE赛车悬架系统基础和积累的经验,以2014年昆明理工大学FSAE赛车悬架系统的设计、制造及测试为研究对象,从以下几个方面进行了研究工作：1.依据FSAE赛事规则,对FSAE赛车悬架设计方案进行了对比研究,悬架的类型确定为不等长双横臂式独立悬架；确定了悬架的纵向平面布置方案、横向平面布置方案、水平面布置方案和上控制臂与下控制臂的长度比例；确定了赛车轮胎和轮辋的型号、参数后,设计赛车悬架的参数；依据悬架的参数设计悬架的零部件,对悬架的零部件进行了装配。2.利用ADMAS软件中的ADMAS/Car,对FSAE赛车前悬架和后悬架进行了建模；依据FSAE赛事规则,采用双轮平行跳动的方式对悬架进行仿真分析；仿真参数包括车轮主销后倾角、车轮主销内倾角、车轮外倾角、车轮前束角、车轮轮距和侧倾中心高度。3.利用ADMAS软件中的ADMAS/Insight,通过设置参数变量和设计目标,分别对FSAE赛车前悬架和后悬架进行试验；依据各硬点坐标对仿真参数影响因素的大小,对参数变量进行了优化;再次进行仿真试验分析,得到了前悬架和后悬架设计目标优化前后的变化曲线；优化后赛车前悬架和后悬架的性能得到了整体提升；验证了优化参数变量的有效性。4.以急加减速工况和高速过弯工况对FSAE赛车悬架系统的零部件进行了受力分析；利用ANSYS软件进行了有限元分析,通过生成各零部件的应力云图和形变云图分析,各零部件的最大应力和最大形变量都满足设计要求。5.利用Mastercam软件,将机械加工中使用的刀具进行了设置；在Mastercam软件中模拟加工悬架的零部件,对模拟过程中加工干涉问题进行了优化；详细叙述了FSAE赛车悬架系统零部件的加工工艺和方法,包括立柱、轮芯和控制臂等零部件；对悬架的零部件进行了装配和干涉检查。6.FSAE赛车悬架系统的测试中,对车轮定位参数进行了调试,介绍了调试方法、调试方法的局限性和需注意事项；在急加速、急减速和高速绕桩测试中,利用安装在减震器上的直线位移传感器采集减震器压缩变化量数据和轮胎表面磨损的分析,对减震器的阻尼和车轮定位参数进行了调整；“8”字环绕测试中,通过与2013年赛车比赛成绩对比,2014年赛车的侧向加速度稳定性和持续侧向加速度水平有明显的提高。本文的研究成果应用到了2014年昆明理工大学FSAE赛车中。赛车参加了2014年中国大学生方程式汽车大赛,顺利完成赛车安全检测、静态比赛和动态比赛的全部项目；验证了FSAE赛车悬架系统的可靠性和安全性。总结的方法和经验为FSAE赛车悬架系统的设计、制造及测试提供了参考。
【关键词】：FSAE赛车 悬架 设计 仿真 制造 测试
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U463.33
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 FSAE概述14-16
• 1.1.1 FSAE赛事简介14-15
• 1.1.2 发展和现状15-16
• 1.2 悬架运动学的研究现状16-18
• 1.2.1 国外研究现状16-17
• 1.2.2 国内研究现状17-18
• 1.3 本文研究内容18-20
• 第二章 FSAE赛车悬架系统的设计20-36
• 2.1 FSAE赛事规则对悬架系统的设计要求20-21
• 2.1.1 FSAE赛事规则对赛车样式的要求20
• 2.1.2 FSAE赛事规则对悬架系统的要求20-21
• 2.2 FSAE赛车悬架系统的选型21-23
• 2.3 FSAE赛车悬架上控制臂和下控制臂的布置23-24
• 2.3.1 纵面平面布置23
• 2.3.2 横向平面布置23-24
• 2.3.3 水平面布置24
• 2.3.4 上控制臂与下控制臂长度的比例24
• 2.4 FSAE赛车轮胎轮辋的选型24-26
• 2.4.1 FSAE赛车轮胎的选型24-25
• 2.4.2 FSAE赛车轮辋的选型25-26
• 2.5 悬架系统几何参数的确定26-27
• 2.5.1 主销长度的确定26
• 2.5.2 车轮定位参数的确定26
• 2.5.3 悬架侧倾中心高度26-27
• 2.6 悬架刚度的计算27-29
• 2.7 摇臂比例的设计29
• 2.8 悬架零部件设计与装配29-35
• 2.8.1 轮芯的设计29-31
• 2.8.2 立柱的设计31-33
• 2.8.3 控制臂的设计33-34
• 2.8.4 摇臂的设计34
• 2.8.5 悬架的装配34-35
• 2.9 本章小结35-36
• 第三章 FSAE悬架系统运动学建模及仿真分析36-58
• 3.1 FSAE悬架系统的建模36-38
• 3.1.1 前悬架的建模36-37
• 3.1.2 后悬架的建模37-38
• 3.2 FSAE悬架系统的仿真分析38-45
• 3.2.1 前悬架车轮定位参数的仿真38-41
• 3.2.2 前悬架轮距变化量的仿真41
• 3.2.3 前悬架侧倾中心高度的仿真41-42
• 3.2.4 后悬架车轮定位参数的仿真42-44
• 3.2.5 后悬架轮距变化量的仿真44-45
• 3.2.6 后悬架侧倾中心高度的仿真45
• 3.3 FSAE悬架系统的优化45-56
• 3.3.1 FSAE赛车前悬架的优化45-51
• 3.3.2 FSAE赛车后悬架的优化51-56
• 3.4 本章小结56-58
• 第四章 FSAE赛车悬架系统的有限元分析58-82
• 4.1 FSAE赛车悬架系统零部件力学分析58-60
• 4.2 FSAE赛车悬架系统受力分析60-65
• 4.2.1 车轮的受力分析60-62
• 4.2.2 悬架控制臂受力分析62-65
• 4.3 FSAE赛车悬架系统零部件有限元分析65-81
• 4.3.1 ANSYS有限元网格划分65-66
• 4.3.2 前轮芯有限元分析66-68
• 4.3.3 后轮芯有限元分析68-72
• 4.3.4 前立柱及相关零部件的有限元分析72-75
• 4.3.5 后立柱及相关零部件的有限元分析75-76
• 4.3.6 前悬架控制臂有限元分析76-78
• 4.3.7 后悬架控制臂有限元分析78-79
• 4.3.8 悬架摇臂有限元分析79-81
• 4.4 本章小结81-82
• 第五章 FSAE赛车悬架系统的制造82-94
• 5.1 Mastercam软件对FSAE赛车悬架零部件模拟加工分析82-85
• 5.2 FSAE赛车悬架系统零部件的加工85-92
• 5.2.1 立柱的加工85-87
• 5.2.2 轮芯的加工87-88
• 5.2.3 转向横拉杆连接支座、上控制臂连接支座和上控制臂与横拉杆连接支座的加工88
• 5.2.4 悬架控制臂的加工88-90
• 5.2.5 车架连接控制臂支座的加工90-91
• 5.2.6 推杆、转向横拉杆和横拉杆的加工91
• 5.2.7 关节轴承垫套的加工91-92
• 5.3 FSAE赛车悬架系统零部件的装配92
• 5.4 本章小结92-94
• 第六章 FSAE赛车悬架系统的测试94-114
• 6.1 FSAE赛车车轮定位参数的调试94-96
• 6.1.1 车轮主销后倾角和车轮主销内倾角的调试95-96
• 6.1.2 车轮前束角的调试96
• 6.1.3 车轮外倾角的调试96
• 6.2 FSAE赛车的阻力测试96-98
• 6.3 FSAE赛车悬架系统的动态测试98-113
• 6.3.1 急加速测试102-105
• 6.3.2 急减速速测试105-108
• 6.3.3 高速绕桩测试108-112
• 6.3.4 “8”环绕测试112-113
• 6.4 本章小结113-114
• 第七章 总结与展望114-116
• 7.1 总结114-115
• 7.2 展望115-116
• 致谢116-118
• 参考文献118-122
• 附录A：攻读学位其间发表的论文和参与的项目122-124
• 附录B：“8”字环绕成绩124-126

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 褚志刚,邓兆祥,胡玉梅,熊伟;汽车前轮定位参数优化设计[J];重庆大学学报(自然科学版);2003年02期

  本文关键词：FSAE赛车悬架系统的设计、制造及测试，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：293105