FSAE赛车总布置、悬架设计及整车操稳性分析

作     者：周东玉 

作者单位：长安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘晶郁

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：FSAE赛车 总体布置设计 悬架设计 仿真分析 操纵稳定性 参数调校 

摘      要：FSAE方程式汽车大赛是一项国际性赛事，论文以长安大学CHD2012型FSAE赛车设计为背景，对赛车的总体布置和悬架进行设计，并对赛车操纵稳定性进行分析研究。 论文利用CAD软件，基于人机工程学的方法，对赛车进行总体布置设计，确定了赛车基本形式、赛车总成、整车尺寸及质量参数。同时研究分析了FSAE赛车悬架设计的关键参数，确定了赛车双横臂悬架的具体结构，设计并计算了悬架结构及其相关参数。并利用多体动力学软件ADAMS中的car模块，基于赛车设计参数，建立起赛车悬架、转向、车身、制动等子系统模型及整车模型。论文利用赛车虚拟样机模型对赛车悬架系统进行K特性分析，通过车轮平行跳动和反向跳动试验得出了悬架参数变动规律，对目标参数的调整方法进行了讨论。论文分析了悬架侧倾中心垂直位置和横向位置变动对赛车操稳性的影响，论述了控制侧倾中心横向位置的重要性。通过对转向系统进行的转向仿真试验，研究了赛车在转向时主销内倾角和后倾角对车轮外倾角的不同影响程度，同时研究了转向系断开点垂直坐标对转向关系及在车轮跳动时不同垂直坐标值对车轮束角的影响。为了更好的评价赛车的操纵稳定性，论文还结合操纵稳定性评价标准和FSAE赛车评分规则，改进了赛车操稳性的试验和评价方法，通过虚拟实验对赛车的稳态性能、瞬态响应特性和转向轻便性等性能进行了分析评价。研究了车轮外倾角、前轮束角、悬架刚度、前轮主销偏置距对车辆稳定性的影响。仿真分析结果表明：车轮具有适当的负外倾角更有利于提高赛车的侧向稳定性;前轮束角为负或朝负的方向变化时，赛车趋于不足转向，同时车辆系统的响应速度变快;前悬架刚度增加会使赛车趋于不足转向;负的主销偏置距更有利于赛车制动时的方向稳定性。通过论文研究以期对FSAE赛车的悬架设计提供有意义的参考。