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1、车辆与动力工程学院毕业论文1河 南 科 技 大 学毕 业 论 文题目方程式赛车前、后悬架及转向系统设计（前、后悬架）姓 名 王凯院 系 车辆与动力工程学院专 业 车辆工程指导教师 牛毅2010 年 05 月 16 日车辆与动力工程学院毕业论文2摘 要本设计为中国大学生方程式汽车大赛（Formula SAE - China，简称FSAE）赛车前、后悬架总成设计。悬架总成是汽车的一个重要组成部分，它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架上，以保证汽车的正常行驶。本次设计根据大学生方程式汽车大赛的比赛规则及赛车设计具体参数要求，参考各种赛车悬架资料
2、，分析各种悬架类型的优缺点，并最终确定适合赛车运动的悬架形式-不等长双横臂式螺旋弹簧独立悬架。设计中运用运动学原理分析各机构运动关系、确定尺寸参数,运用理论力学、材料力学知识计算悬架各部件的受力，以满足各零部件的强度要求。本次设计运用了 CAXA2009 画平面图，并运用 UG NX 6.0 建立悬架模型，进行运动分析和高级仿真。关键词：悬架，减振器，建模，运动分析车辆与动力工程学院毕业论文3ABSTRACTThis design for Chinese University students formula car contest (Formula SAE-China, referred t
3、o as FSAE.) racing front and rear suspension design. Suspension Assembly is an important component of the car, its function is to act on the pavement on vertical force, longitudinal force and lateral force as well as the reaction caused by the moment passed to the frame, in order to ensure that the
4、vehicles normal driving.This design according to the formula of college car racing rules and concrete parameters design requirements, refer to the data of many racing suspension , analysis of the advantages and disadvantages of various suspension type, and ultimately determine the suitable for motor
5、 sport suspension-differ long double wishbone arm typed spiral spring independent suspension.In the design application kinematics analysis of the relationship between the various bodies exercise、determine the size parameters, use of theoretical mechanics, material mechanics calculation of the variou
6、s components of suspension force to meet the strength requirements of all parts This design employs CAXA2009 draw the floor plan, and to use UG NX 6.0 establish suspension models, kinematic analysis and advanced simulation. KEY WORD：Suspension, shock absorbers, modeling, motion analysis车辆与动力工程学院毕业论文
7、4符 号 说 明M 汽车总质量，KgL 轴距，mmB1 前轮距，mmB2 后轮距，mmhg 最小离地间隙, mmG1 满载时前轴负荷分配, NG2 满载时后轴负荷分配, NR 车轮半径，mmB 轮胎宽度,mmk 动载系数,1 附着系数，mm 主销后倾角,mm 主销内倾角, 车轮外倾角,C 主销偏置距,N 弹簧有效圈数,1 1 前悬架偏频，Hz 2 后悬架偏频，Hz车辆与动力工程学院毕业论文5目 录第一章 绪 论 .61.1 赛事简介 .61.2 赛事意义 .71.3 分析各种悬架类型优缺点 .7131 概述 .7132 悬架分类及优劣分析 .81.4 确定悬架类型 .11第二章 前、后悬架设计
8、 .132.1 赛车悬架设计要求分析 .132.2 确定车轮定位参数 .132.3 确定悬架尺寸 .142.4 受力分析及强度校核 .15第三章 减震器设计 .223.1 弹簧设计计算 .223.2 减震器设计及计算 .23第四章 横向稳定杆设计 .2541 概述 .254.2 横向稳定杆设计及计算 .25第五章 建立模型，运动分析 .27第六章 结 论 .29致 谢 .31车辆与动力工程学院毕业论文6第一章 绪 论1.1 赛事简介首届中国大学生方程式汽车大赛（以下简称FSAE）是中国汽车工程学会及其合作会员单位承办，以院校为单位组织学生参与的一项全新赛事。FSAE 要求各参赛队按照赛事规则和
9、赛车制造标准，自行设计和制造方程式类型的小型单人座休闲赛车，并携该车参加全部或部分赛事环节。比赛过程包含有 3 个最主要的基本元素，分别是：工程设计、成本控制以及静态评估、单独的动态性能测试、高性能的耐久性测试。表 1-1 首届参赛车队名单序列 学校 车队1 河南科技大学 河洛风2 江苏大学 江大之星3 湖南大学 HNU Racing4 华南理工大学 华南理工大学 FSAE 车队5 广西工学院鹿山学院 LS Racing6 燕山大学 燕翔车队7 北京理工大学 BIT Racing8 昆明理工大学 昆明理工9 天津大学 北洋动力10 同济大学 同济翼驰车队11 厦门理工学院 AMOY12 上海工
10、程技术大学 Project FSAE13 北京航空航天大学 BUAA-FSAE14 哈尔冰工业大学（威海） HRT(HIT.Racing.Team)15 清华大学 清华车队16 武汉理工大学 武汉理工17 合肥工业大学 合肥工业大学18 西华大学 西华大学车辆与动力工程学院毕业论文719 吉林大学 吉林大学20 北京信息科技大学 铸梦1.2 赛事意义2009 年中国已是全球第一大汽车市场，产销总量均超过一千三百多万辆，今年的北京车展也是众商云集极度繁华，中国成为全球汽车厂商都极其重视的一片福地，中国拯救了全球汽车产业已成为不争的事实，今日中国汽车工业已处于大国地位，然而繁华的背后却是一片萧瑟，
11、中国远远还不是汽车强国，从制造业大国迈向产业强国任重而道远，革命尚未成功，汽车人任需努力。大学生方程式赛车目的主要有：1、为中国汽车业培养人才，改进人才培养模式，增强实践经验，全面提升学生的综合能力。2、通过活动创造学术竞争氛围，为院校间提供交流平台，进而推动学科建设的提升。河南科技大学是一所具有悠久历史的综合性大学，而车辆工程是学校的老牌专业，这次学校组织车队参赛对学校来说是个提升知名度的有效契机，我们车辆专业将不负众望，为学校建设一流大学做出重要贡献。1.3 分析各种悬架类型优缺点131 概述悬架是保证车轮与车桥或车架与车身之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中
12、的车身位置等有关装置的总称。主要组成为：弹性元件、减振器、导向机构、横向稳定器、缓冲块。悬架系统设计需满足下述要求：1） 通过合理设计悬架的弹性特性及阻尼特性，使其具有合适的衰减振动能力以保证汽车有良好的行驶平顺性；2） 合理设计导向机构以保证力与力矩的可靠传递，并满足汽车具有良好的操纵稳定性的要求；3） 导向机构的运动应与转向杆系的运动相协调，避免发生运动干涉，否车辆与动力工程学院毕业论文8则可能引发转向轮摆动；4） 汽车制动或加速时要保证车身稳定，减少车身纵倾，转弯时车身侧倾角要合适；5） 结构紧凑、占用空间尺寸小，尤其悬挂部分质量尽量小；6） 在满足零部件质量要小的同时，还要保证有足够的
13、强度和寿命；7） 便于布置，在轿车设计中特别考虑给发动机及行李箱留出足够的空间；8） 便于维修、保养。132 悬架分类及优劣分析根据两侧车轮垂直运动是否关联分非独立悬架和独立悬架。一、非独立悬架非独立悬架的左右轮装在一根整体的刚性轴或非断开式驱动桥的桥壳上，“非独立”名称由此而来。其典型结构如图 1-1 所示。图 1-1 非独立悬架 图 1-2 独立悬架非独立悬架的优点有：结构简单，制造、维护方便，经济性好；工作可靠，使用寿命长；车轮跳动时，轮距、前束不变，因而轮胎磨损小；缺点是：占用空间大，簧下质量大；当两侧车轮跳动不一致时会相互影响，行驶平顺性低；在不平路面直线行驶时，由于左右轮跳动不一致而导致的轴转向会降低直线行驶的稳定性。非独立悬架主要用在质量大的商用车以及某些乘用车的后悬架上。二 、独立悬架与非独立悬架相比，独立悬架具有如下优点：(1)一定变形范围内左右车轮可单独跳动互不影响，可减少车身的
