推杆摇臂设计报告.pdfVIP

. 基于 MATLAB 和 CATIA 的大学生 方程式赛车悬架系统推杆摇臂 设计报告 指导老师：舒红宇 学 生：黄志宇 学 号： 专业班级：车辆工程 04 班 重庆大学方程式赛车创新实践班 二〇一七年二月 . 一、 引言 与轿车悬架不同，由于车架的限制，导致赛车悬架系统中的减震 器和弹簧不能直接与车架相连， 为了保证赛车平稳行驶和衰减振动的 需要，需在减震器 (弹簧 )和悬架横臂之间加装一推杆或拉杆以传递赛 车行驶过程中的垂向力，如 图 1 所示。在赛车转向行驶时，由于赛车 的载荷转移使得悬架系统的垂向刚度成为了影响汽车操纵稳定性的 重要因素。车轮跳动量与弹簧长度变化量之比 (传动比 )是联系车轮中 心刚度和弹簧刚度之间的桥梁。 理想的传动比特性在车轮跳动的过程 中应维持一定值， 这样的传动比可以简化弹簧的设计难度， 然而由于 赛车的空间限制和推杆的加装使得弹簧轴线不一定沿垂向布置， 这使 得获得恒定的传动比成为了赛车悬架机构设计的难题。 图 1 悬架结构图 1 二、 悬 架系统方案选型 由于高速赛车对操纵稳定性要求较高， 同时基于结构、成本费用、 空间尺寸等的考虑， 赛车一般都采用双横臂式独立悬架。 赛车上的双 横臂悬架一般有以下三种设计方案： 推杆不等长双横臂悬架、 拉杆不 等长双横臂悬架和无推拉杆不等长双横臂悬架。 综合比较上述三种赛 车悬架设计方案，并考虑比赛规则对悬架设计的要求、悬架的制造、 装配、调试难易程度、可靠性等因素，确定赛车前悬架和后悬架均采 用推杆不等长双横臂独立悬架，如 图 2 所示。 图 2 推杆不等长双横臂悬架 优点是：具有双横臂悬架的优点； 推杆大部分时间承受轴向压力， 对杆件型材料来说， 一般抗压强度要大于抗拉强度， 即使赛车长时间 工作，悬架也不容易折断损坏；减振器外置有利于方便调节其阻尼。 缺点是：推杆下端直接连接到下控制臂上，使得下控制臂承受较 大弯矩；减振器和摇臂布置于车架上部，整车的重心位置升高，不利 于赛车的操纵稳定性； 没有充分利用了车架内的空间， 不利于赛车车 身的流线设计。 2 三、 参 数计算 3.1 摇臂简介 摇臂主要有四个安装孔，分别为与车架、减震器、推杆、横向稳 定杆的铰接孔， 而其铰接孔和弹簧及推杆的角度决定了悬架的传递比， 在已定的传递比情况下可确定其安装孔的几何关系，如 图 3 所示。 图 3 摇臂模型及受力图 3.2 悬架刚度计算 已知整车参数如 表 1 所以，可进行以下参数计算。 整车质量 簧上质量 m 非簧质量 ms 轴距 l 前轮距 t F