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“夢(mèng)想4.0號(hào)”賽車(chē)行駛系設(shè)計(jì)（含UG三維圖）

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夢(mèng)想 賽車(chē) 行駛 設(shè)計(jì) ug 三維
資源描述：

 摘要
隨著2010 年我國(guó)開(kāi)始舉辦大學(xué)生方程式賽車(chē)比賽以來(lái)，越來(lái)越多的高校開(kāi)始了對(duì)
FSAE 賽車(chē)的研究、制造與調(diào)試。到2017 年，我國(guó)大學(xué)生方程式汽車(chē)大賽由剛開(kāi)始的20
多支車(chē)隊(duì)發(fā)展到了80 多支。為了我校行知車(chē)隊(duì)在2017 年10 月襄陽(yáng)舉辦的第八屆中國(guó)
大學(xué)生方程式汽車(chē)大賽中取得優(yōu)異的成績(jī)，本文對(duì)新一季的“夢(mèng)想4.0 號(hào)”賽車(chē)的行駛
系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與優(yōu)化。根據(jù)2017 年方程式大賽規(guī)則，結(jié)合以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)“夢(mèng)想4.0 號(hào)”賽車(chē)懸架和
車(chē)架進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。在懸架方面，對(duì)懸架類(lèi)型進(jìn)行了選型，選定車(chē)輪定位參數(shù)以進(jìn)行了
懸架幾何設(shè)計(jì)和剛度與阻尼的計(jì)算。在車(chē)架方面，基于人機(jī)工程學(xué)和賽車(chē)總布置要求，
對(duì)車(chē)架進(jìn)行了設(shè)計(jì)。然后利用CATIA 軟件對(duì)懸架總成和車(chē)架進(jìn)行了三維建模。利用
ADAMS/Car 對(duì)車(chē)輪定位參數(shù)以及側(cè)傾中心高度進(jìn)行了仿真，分析各參數(shù)隨輪跳的變化規(guī)
律，找出其不合理的性能參數(shù)，用ADAMS/insight 對(duì)其進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化。并用ADAMS/Car
對(duì)車(chē)輪中心剛度、乘適剛度、側(cè)傾剛度和傳動(dòng)比進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果和理論設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)
行對(duì)比，驗(yàn)證理論計(jì)算的正確性。用ANSYS 軟件對(duì)懸架關(guān)鍵零部件搖臂進(jìn)行了有限元仿
真分析，驗(yàn)證其強(qiáng)度是否符合要求。對(duì)于車(chē)架的分析，本文用ANSYS 對(duì)車(chē)架進(jìn)行多種工
況下的強(qiáng)度分析，以及進(jìn)行了扭轉(zhuǎn)剛度、彎曲剛度的仿真分析與計(jì)算，結(jié)果表明“夢(mèng)想
4.0 號(hào)”賽車(chē)車(chē)架符合強(qiáng)度與剛度要求


內(nèi)容簡(jiǎn)介：
大學(xué)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：學(xué)院：機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)：車(chē)輛工程設(shè)計(jì)題目：中北大學(xué)“夢(mèng)想4.0號(hào)”賽車(chē)行駛系設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師:201年月日設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告1選題依據(jù)：一、賽事介紹FSAE（FormulaSocietyofAutomotiveEngineers）方程式汽車(chē)大賽最早起源于1978年，那時(shí)美國(guó)舉行了一個(gè)叫迷你印地（MiniIndy）的小型方程式賽車(chē)比賽。我國(guó)也于2010年在上海成功舉辦了首屆中國(guó)大學(xué)生方程式汽車(chē)大賽（FSAE），到現(xiàn)在已經(jīng)成功舉辦了7屆，我國(guó)高校80多個(gè)車(chē)隊(duì)加入了這個(gè)行列。這項(xiàng)比賽是各國(guó)汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)為了挑戰(zhàn)在校大學(xué)生或研究生賽車(chē)團(tuán)隊(duì)在小型休閑賽車(chē)方面的設(shè)計(jì)、加工、制造及創(chuàng)新能力而發(fā)起的一場(chǎng)賽事。大賽要求各個(gè)高校車(chē)隊(duì)在12個(gè)月內(nèi)自行設(shè)計(jì)和制造出一輛在加速、制動(dòng)和操控性能以及耐久和燃油經(jīng)濟(jì)性等各個(gè)方面都能表現(xiàn)優(yōu)異的小型單座休閑的方程式賽車(chē)。這項(xiàng)比賽到現(xiàn)在為止已經(jīng)有30多年的歷史了，其中德國(guó)、英國(guó)、澳大利亞、日本、巴西、意大利和中國(guó)等國(guó)家在美國(guó)舉辦之后相繼加入了這一賽事?，F(xiàn)在，F(xiàn)SAE發(fā)展迅速，在賽車(chē)設(shè)計(jì)方面越來(lái)越多的創(chuàng)新理念融入了里面，在制造方面也越來(lái)越精細(xì)。這項(xiàng)賽事給在校大學(xué)生提供了一個(gè)創(chuàng)新和實(shí)踐的機(jī)會(huì)，為汽車(chē)行業(yè)培養(yǎng)了大量的具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、非凡的創(chuàng)新能力、高超的工程實(shí)踐能力的年輕工程師。在一年的時(shí)間里，參賽團(tuán)隊(duì)要做好設(shè)計(jì)和加工方面的時(shí)間節(jié)點(diǎn)安排，在設(shè)計(jì)的時(shí)候也要考慮成本以及加工費(fèi)，根據(jù)自己車(chē)隊(duì)的實(shí)際情況做好預(yù)算（包括設(shè)備、材料等），這也給學(xué)生提供了一個(gè)團(tuán)隊(duì)工作的機(jī)會(huì)。中北大學(xué)行知車(chē)隊(duì)也于2014年開(kāi)始參加這個(gè)比賽，2017年將會(huì)參加中國(guó)第八屆大學(xué)生方程式汽車(chē)大賽。2014年和2015年，行知車(chē)隊(duì)在靜態(tài)賽的成本報(bào)告項(xiàng)目中分別獲得了第四和第五名的好成績(jī)，2015年還獲得了“優(yōu)勝獎(jiǎng)”。2016年，“夢(mèng)想3.0號(hào)”賽車(chē)成功跑完耐久，是行知車(chē)隊(duì)參加比賽以來(lái)第一次完賽，最后獲得了總成績(jī)“三等獎(jiǎng)”的好成績(jī)。經(jīng)過(guò)三屆的比賽，現(xiàn)在行知車(chē)隊(duì)在比賽技巧以及賽車(chē)設(shè)計(jì)制作方面也已經(jīng)積累了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。圖1.1、圖1.2、圖1.3為中北大學(xué)行知車(chē)隊(duì)前三年已經(jīng)參賽的的FSAE賽車(chē)。圖1.1中北大學(xué)2014年參賽賽車(chē)圖1.2中北大學(xué)2015年參賽賽車(chē)圖1.3中北大學(xué)2016年參賽賽車(chē)比賽規(guī)則中，對(duì)賽車(chē)的總體設(shè)計(jì)做出以下要求：（1）賽車(chē)式樣：賽車(chē)必須車(chē)輪外露和座艙敞開(kāi)（方程式賽車(chē)式樣），并且四個(gè)車(chē)輪不能在一條直線上；（2）車(chē)身：除了駕駛艙必須開(kāi)口以外，從賽車(chē)最前端到主防滾架（或者防火墻）的這段空間里，不允許車(chē)身上有深入駕駛艙的開(kāi)口。允許在前懸架的零件處有微小的開(kāi)口。（3）軸距：賽車(chē)的軸距至少為1525mm（60英寸）。（4）輪距：賽車(chē)較小的輪距（前輪或后輪）必須不小于較大輪距的75%。（5）可視性：技術(shù)檢查表格上的所有條目必須在不借助工具（比如內(nèi)窺鏡或是鏡子）的情況下清楚地呈現(xiàn)給技術(shù)檢查官。呈示時(shí)可以通過(guò)拆卸或移動(dòng)車(chē)身板件來(lái)實(shí)現(xiàn)1。在評(píng)分方面，規(guī)則中專(zhuān)門(mén)提出了測(cè)評(píng)內(nèi)容。參賽車(chē)輛將在一系列的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)項(xiàng)目中進(jìn)行測(cè)評(píng)，包括：技術(shù)檢查、成本與制造分析、營(yíng)銷(xiāo)報(bào)告、賽車(chē)設(shè)計(jì)、單項(xiàng)性能測(cè)試和良好的賽道耐久性1。其中技術(shù)檢查不計(jì)分，但是在進(jìn)行動(dòng)態(tài)賽之前，賽車(chē)必須通過(guò)技術(shù)檢查，否則無(wú)法繼續(xù)比賽。各項(xiàng)分?jǐn)?shù)如表1.1所示表1.1各比賽項(xiàng)目及分值靜態(tài)項(xiàng)目分?jǐn)?shù)動(dòng)態(tài)項(xiàng)目分?jǐn)?shù)技術(shù)檢查不計(jì)分直線加速測(cè)試75成本與制造分析1008字繞環(huán)測(cè)試50營(yíng)銷(xiāo)報(bào)告75高速避障測(cè)試150賽車(chē)設(shè)計(jì)150效率測(cè)試100耐久測(cè)試300靜態(tài)項(xiàng)目總分325動(dòng)態(tài)項(xiàng)目總分675總分1000二、FSAE賽車(chē)行駛系國(guó)外研究現(xiàn)狀FSAE賽事發(fā)展到今，國(guó)內(nèi)外各個(gè)高校車(chē)隊(duì)對(duì)方程式賽車(chē)的研究也越來(lái)越深入。國(guó)外高校對(duì)FSAE賽車(chē)研究比較早，所以對(duì)于方程式賽車(chē)的零部件設(shè)計(jì)及優(yōu)化甚至加工制造更加豐富與成熟，在賽車(chē)行駛系方面技術(shù)積累相當(dāng)多。在懸架方面，例如，美國(guó)一所高校對(duì)大學(xué)生方程式所用的輪胎的特點(diǎn)和各項(xiàng)性能進(jìn)行對(duì)比研究，對(duì)于提高輪胎的各項(xiàng)使用性能有了一個(gè)相對(duì)全面的理論依據(jù)2；兩個(gè)美國(guó)工程師比較詳細(xì)地說(shuō)明了賽車(chē)各系統(tǒng)構(gòu)件的設(shè)計(jì)優(yōu)化和制造要點(diǎn)以及賽車(chē)各項(xiàng)性能的設(shè)計(jì)理論，目前，在FSAE圈子里，成為了經(jīng)典的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)教材3。一個(gè)美國(guó)高校車(chē)隊(duì)設(shè)計(jì)懸架的整個(gè)過(guò)程，他們采用了拉桿式雙橫臂懸架，有效的降低了賽車(chē)的重心，在設(shè)計(jì)時(shí)采用了多種仿真和結(jié)構(gòu)分析軟件，分析了多種受載情況下各零部件的受力情況，為賽車(chē)其他模塊兒設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)4。文獻(xiàn)一個(gè)俄羅斯高校對(duì)于懸架幾何做了一個(gè)詳細(xì)的研究5。目前，世界各國(guó)車(chē)隊(duì)在車(chē)架方面的研究也累積了豐富的經(jīng)驗(yàn)，都利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)車(chē)架做了強(qiáng)度與剛度的分析與計(jì)算，而且計(jì)算機(jī)輔助軟件也越來(lái)越豐富?，F(xiàn)在，世界上普遍使用的CAE有限元仿真分析軟件有：HyperWorks、ANSYS、MSC.NASTRAN、MARC、PATRAN、ABAQUS、LS-DYNA、ADINA、ANSA等，這些軟件對(duì)于結(jié)構(gòu)力學(xué)分析和零部件優(yōu)化有很大作用。在汽車(chē)車(chē)架研究方面，國(guó)外CAE有限元分析技術(shù)的研究起步較早，CAE技術(shù)現(xiàn)己比較成熟。大學(xué)生方程式也將有限元分析作為設(shè)計(jì)中不可或缺的設(shè)計(jì)分析方法，有限元主要可以用于零部件的強(qiáng)度、剛度分析，以及疲勞耐久分析和性能分析。在FSAE賽車(chē)車(chē)架結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化方面，國(guó)外高校已經(jīng)普遍將其作為賽車(chē)設(shè)計(jì)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)流程，并通過(guò)建立虛擬樣機(jī)來(lái)代替實(shí)車(chē)。因?yàn)閰⒓哟髮W(xué)生方程式賽車(chē)都是各高校精心手工打造，基本上一年一輛，不是量產(chǎn)車(chē)，我們不可能對(duì)其進(jìn)行大部分試驗(yàn)，所以通過(guò)建立虛擬樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣不僅提高了設(shè)計(jì)效率，縮短了開(kāi)發(fā)周期還降低了成本，這對(duì)于大學(xué)生來(lái)說(shuō)，是很重要的。一個(gè)國(guó)外車(chē)隊(duì)結(jié)合理論分析，講述了路面激勵(lì)對(duì)車(chē)架振動(dòng)的影響。對(duì)車(chē)架進(jìn)行扭轉(zhuǎn)、壓力剛度以及強(qiáng)度和對(duì)車(chē)架進(jìn)行模態(tài)分析，使其達(dá)到理想的輕量化6。德國(guó)斯圖加特大學(xué)詳細(xì)的對(duì)大學(xué)生方程式進(jìn)行CAE仿真分析，在輕量化方面做的非常好，而且賽車(chē)性能和加工工藝也較為突出7。三、FSAE賽車(chē)行駛系國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我們國(guó)內(nèi)各高校對(duì)FSAE賽車(chē)研究較晚，但也有幾所高校也有了自己獨(dú)特的研究成果，其發(fā)表的論文也國(guó)內(nèi)的經(jīng)典教材。湖南大學(xué)的張武利用ADAMS/Car對(duì)于賽車(chē)的操縱穩(wěn)定性進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真8；湖南大學(xué)的柴天結(jié)合多年的FSAE賽車(chē)設(shè)計(jì)以及制造經(jīng)驗(yàn)，比較詳細(xì)的介紹了賽車(chē)各個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并且對(duì)湖南大學(xué)3輛FSAE賽車(chē)用ADAMS/Car進(jìn)行了整車(chē)仿真，通過(guò)對(duì)3輛賽車(chē)輪胎特性、偏頻的對(duì)比分析，研究了其對(duì)整車(chē)性能的影響9。湖南大學(xué)劉美燕以2007年湖南大學(xué)方程式賽車(chē)為研究對(duì)象，利用ADAMS/Car對(duì)懸架和整車(chē)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析，對(duì)操縱穩(wěn)定性做了詳細(xì)的介紹10。北京理工大學(xué)的倪俊等對(duì)方程式輪胎模型做了簡(jiǎn)要介紹，在建模過(guò)程以及輪胎使用技巧方面提供了很有用的建議，供國(guó)內(nèi)各個(gè)高校參考使用11。倪俊等人發(fā)表了多篇關(guān)于賽車(chē)各種外界條件下的賽車(chē)操縱穩(wěn)定性仿真分析，利用ADAMS/Car對(duì)賽車(chē)操縱穩(wěn)定性進(jìn)行了仿真，深入分析了有穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)、蛇形繞樁實(shí)驗(yàn)等12；倪俊等人考慮了空氣動(dòng)力學(xué)因素，使模型更加接近實(shí)際，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)、轉(zhuǎn)向盤(pán)角階躍輸入實(shí)驗(yàn)、轉(zhuǎn)向輕便性實(shí)驗(yàn)及回正性試驗(yàn)13。利用ADAMS/Car建立了賽道模型，模擬了賽車(chē)行駛中遇到的典型側(cè)風(fēng)工況，分析了FSAE賽車(chē)遇到側(cè)風(fēng)時(shí)的穩(wěn)定性14。文哈工大的李嫚很詳細(xì)的介紹了他們學(xué)校參加比賽賽車(chē)的設(shè)計(jì)過(guò)程，利用ADAMS/Car對(duì)懸架和整車(chē)進(jìn)行仿真優(yōu)化，用ANSYS對(duì)FSAE賽車(chē)主要受力部件進(jìn)行有限元分析，從其應(yīng)力和應(yīng)變兩方面確定是否滿足結(jié)構(gòu)要求15。2013年哈工大范雪梅除了討論懸架設(shè)計(jì)方法和仿真分析方法以外，并且分析了碳纖維復(fù)合材料在懸架中的應(yīng)用，研究了碳纖維管和金屬膠粘的連接方法與工藝，并做了驗(yàn)證，為碳纖維復(fù)合材料在懸架上的應(yīng)用提供了有力的依據(jù)16。華南理工大學(xué)的吳建瑜很詳細(xì)的介紹了雙叉臂懸架的設(shè)計(jì)和剛度計(jì)算方法，成為了國(guó)內(nèi)FSAE賽車(chē)設(shè)計(jì)必備參考教材17。在車(chē)架方面，國(guó)內(nèi)高校也逐步應(yīng)用了有限元分析法，雖然沒(méi)有國(guó)外早期研究有限元法在FSAE賽車(chē)上應(yīng)用成熟，但經(jīng)過(guò)7個(gè)賽季的發(fā)展，國(guó)內(nèi)各高校也積累了很多經(jīng)驗(yàn)。北京理工大學(xué)在有限元分析這一塊兒，已經(jīng)達(dá)到了較高的水平，他們的FSAE賽車(chē)無(wú)論是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還是輕量化在國(guó)內(nèi)都是做的非常好的。特別他們從2015賽季開(kāi)始，黑鯊VI歷史性的首次使用單體殼承載式車(chē)身，替代了原有的鋼管桁架式車(chē)架，滿足整車(chē)輕量化和高扭轉(zhuǎn)剛度的要求。河北工業(yè)大學(xué)吳亮亮用HyperMesh對(duì)FSAE賽車(chē)車(chē)架進(jìn)行多種工況分析（靜態(tài)彎曲、扭轉(zhuǎn)、滿載加速、滿載轉(zhuǎn)彎、翻車(chē)），得到各種工況下的應(yīng)力和位移云圖，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。還用有限元軟件對(duì)車(chē)架模型進(jìn)行了模態(tài)分析，對(duì)實(shí)車(chē)車(chē)架進(jìn)行了模態(tài)實(shí)驗(yàn)，二者進(jìn)行了對(duì)比分析。文獻(xiàn)中還介紹了一種遠(yuǎn)程在線測(cè)試系統(tǒng)，在車(chē)架薄弱點(diǎn)安裝應(yīng)變片，檢測(cè)賽車(chē)車(chē)架在不同工況下應(yīng)力變化，為輕量化設(shè)計(jì)提供了可驗(yàn)證的數(shù)據(jù)18。南京理工大學(xué)倪曉菊利用ABAOUS對(duì)車(chē)架進(jìn)行不同工況（彎曲、激勵(lì)、扭轉(zhuǎn)、彎扭組合）的力學(xué)分析，計(jì)算車(chē)架的強(qiáng)度和剛度。為了防止共振，利用ABAOUS軟件對(duì)車(chē)架進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，主要是車(chē)架的模態(tài)分析，包括自由模態(tài)和約束模態(tài)的分析，并且根據(jù)分析結(jié)果提出結(jié)論,并用電阻式應(yīng)變儀對(duì)2015年比賽實(shí)車(chē)車(chē)架進(jìn)行靜力試驗(yàn)，把試驗(yàn)結(jié)果和有限元模型靜力分析結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證模型的可靠性19。同濟(jì)大學(xué)余海燕等用了單體殼是一種新型結(jié)構(gòu)技術(shù)，車(chē)架和車(chē)身為一體代替了傳統(tǒng)鋼架結(jié)構(gòu)，比傳統(tǒng)鋼架車(chē)架車(chē)身質(zhì)量減少34%。文中用不同碳纖維和鋁蜂窩板作為車(chē)身主材對(duì)FSAE賽車(chē)進(jìn)行單體殼車(chē)身設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)比，選擇出了合適的碳纖維材料。并用有限元分析方法對(duì)單體殼車(chē)身進(jìn)行了優(yōu)化分析20。中北大學(xué)李越輝詳細(xì)介紹了ANSYS有限元分析在車(chē)架上的應(yīng)用，對(duì)車(chē)架進(jìn)行了五種極限工況下的強(qiáng)度分析、彎曲剛度及扭轉(zhuǎn)剛度分析、模態(tài)分析31。四、課題研究的內(nèi)容及目的為了參加2017年10月中旬在襄陽(yáng)舉辦的第八屆中國(guó)大學(xué)生方程式汽車(chē)大賽，根據(jù)中國(guó)大學(xué)生方程式汽車(chē)大賽賽事規(guī)則和賽車(chē)制造標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)中北大學(xué)“夢(mèng)想4.0號(hào)”賽車(chē)行駛系統(tǒng)進(jìn)行匹配計(jì)算分析，計(jì)算行駛系統(tǒng)及總成各部件的設(shè)計(jì)參數(shù)，完成行駛系統(tǒng)總成的設(shè)計(jì)及優(yōu)化。行駛系統(tǒng)包括車(chē)架、懸架、車(chē)輪、輪胎和車(chē)橋等，在FSAE方程式賽車(chē)設(shè)計(jì)上，我們不說(shuō)車(chē)橋，本文主要研究懸架和車(chē)架，并運(yùn)用多體動(dòng)力學(xué)軟件ADAMS和靜力學(xué)分析軟件ANSYS對(duì)懸架和車(chē)架進(jìn)行仿真分析。結(jié)合前三輛“夢(mèng)想號(hào)”的行駛系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及制造上的不足，并參考其他高校設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)，將“夢(mèng)想4.0號(hào)”賽車(chē)懸架和車(chē)架更好的匹配，分析懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律，為“夢(mèng)想4.0號(hào)”賽車(chē)的調(diào)試提供理論依據(jù)和確保賽車(chē)具有良好的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。方程式賽車(chē)設(shè)計(jì)是傾向于操縱穩(wěn)定性的，并不太多考慮舒適性。借助ANSYS軟件的輔助設(shè)計(jì)，在車(chē)架保持高扭轉(zhuǎn)剛度的同時(shí)，做到輕量化設(shè)計(jì)。懸架的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的要求主要集中在可靠性、調(diào)整簡(jiǎn)便性、結(jié)構(gòu)合理性、輕量化等方面。本文研究目的在于將依照機(jī)械設(shè)計(jì)的原則,在借鑒國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀賽車(chē)的設(shè)計(jì)與制造經(jīng)驗(yàn)的同時(shí),對(duì)中北大學(xué)行知車(chē)隊(duì)前三屆賽車(chē)的懸架機(jī)構(gòu)和車(chē)架的設(shè)計(jì)工作進(jìn)行總結(jié),繼承優(yōu)點(diǎn)并改進(jìn)不足,以求在2017年中國(guó)大學(xué)生方程式汽車(chē)大賽中的設(shè)計(jì)答辯環(huán)節(jié)和分值比重較大的動(dòng)態(tài)項(xiàng)目上取得優(yōu)異成績(jī)。設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告設(shè)計(jì)方案：一、實(shí)踐總結(jié)通過(guò)親身實(shí)踐，參加2016年大學(xué)生方程式汽車(chē)大賽，設(shè)計(jì)并制造了“夢(mèng)想3.0號(hào)”賽車(chē)的懸架系統(tǒng)，以及和各高校車(chē)隊(duì)交流，發(fā)現(xiàn)中北大學(xué)前三屆賽車(chē)在設(shè)計(jì)以及制作上，尚有許多問(wèn)題。針對(duì)目前的情況，下一步的研究重點(diǎn)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面；（1）查閱相關(guān)資料，更全面的了解輪胎力學(xué)，掌握所用輪胎的力學(xué)特性；（2）在整車(chē)仿真分析中懸架的性能表現(xiàn)，通過(guò)調(diào)整懸架參數(shù)，進(jìn)一步提升懸架性能和整車(chē)性能；（3）進(jìn)行減振器彈簧剛度和阻尼匹配研究，探討兩者對(duì)賽車(chē)性能的影響趨勢(shì)，為賽車(chē)調(diào)校提供理論依據(jù)；（4）本文只對(duì)懸架關(guān)鍵受力零部件進(jìn)行靜力學(xué)分析，下一步利用ADAMS應(yīng)對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真分析，以更加接近懸架實(shí)際受力情況,在用ANSYS對(duì)各個(gè)零部件進(jìn)行有限元分析，進(jìn)行拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)懸架輕量化的目的；（5）由于時(shí)間、儀器設(shè)備、場(chǎng)地等條件限制，本賽車(chē)沒(méi)有進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的實(shí)車(chē)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，下一步可考慮通過(guò)實(shí)車(chē)測(cè)試實(shí)驗(yàn)或者K&C試驗(yàn)平臺(tái)來(lái)驗(yàn)證懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真模型的準(zhǔn)確性和調(diào)試賽車(chē)懸架，以獲得更加優(yōu)異的懸架性能和整車(chē)性能。（6）在去年車(chē)架基礎(chǔ)進(jìn)行進(jìn)一步輕量二、設(shè)計(jì)方案確定由于高速賽車(chē)對(duì)操縱穩(wěn)定性的要求較高，基于總布置的空間并參考了國(guó)內(nèi)外賽車(chē)的懸架，采用獨(dú)立懸架。由于雙橫臂獨(dú)立懸架設(shè)計(jì)自由度大，懸架控制臂的長(zhǎng)度可自行設(shè)定，且有較小的非簧載質(zhì)量；為了使賽車(chē)擁有良好的操控穩(wěn)定性，同時(shí)在滿足比賽規(guī)則前提下，F(xiàn)SAE賽車(chē)前后懸架均選用不等長(zhǎng)雙橫臂獨(dú)立懸架。賽車(chē)上的雙橫臂懸架一般有3種設(shè)計(jì)方案：推桿驅(qū)動(dòng)的雙橫臂懸架、拉桿驅(qū)動(dòng)的雙橫臂懸架和叉臂驅(qū)動(dòng)的不等長(zhǎng)雙橫臂懸架19。通過(guò)綜合比較上述3種不等長(zhǎng)雙橫臂獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并綜合考慮整車(chē)的布置方案以及穩(wěn)定桿的安裝等影響因素以及前三輛賽車(chē)均采用推桿驅(qū)動(dòng)不等長(zhǎng)雙橫臂懸架，有了相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)。本課題最終確定前后懸架都采用推桿驅(qū)動(dòng)的不等長(zhǎng)雙橫臂懸架。三、研究?jī)?nèi)容本課題是以中北大學(xué)行知車(chē)隊(duì)“夢(mèng)想4.0”賽車(chē)為研究對(duì)象，主要研究?jī)?nèi)容為：（1）對(duì)賽車(chē)前后懸架進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，包括懸架結(jié)構(gòu)類(lèi)型的選擇、懸架幾何的設(shè)計(jì)、車(chē)輪定位參數(shù)的制定以及懸架偏頻的選擇與懸架剛度阻尼的計(jì)算20等。根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果來(lái)建立賽車(chē)懸架系統(tǒng)的三維模型；(2)懸架運(yùn)動(dòng)干涉校核,如控制臂與輪惘的干涉等；（3）懸架結(jié)構(gòu)校核,如懸架部件在各種工況下應(yīng)力應(yīng)變的校核等；（4）基于Adams/Car模塊仿真平臺(tái)，在分析Adams軟件求解計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，分別建立FSAE賽車(chē)前后懸架的仿真模型，對(duì)前后懸架做運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析，并得到車(chē)輪定位參數(shù)、輪距和側(cè)傾中心高度等重要參數(shù)的變化規(guī)律；（5）從大學(xué)生方程式賽車(chē)規(guī)則、人機(jī)工程、總布置進(jìn)行考慮，用CATIA建立了車(chē)架模，并用ANSYS進(jìn)行剛度和強(qiáng)度校核分析。四、進(jìn)度安排2017年2月13日-3月6日調(diào)研、文獻(xiàn)檢索、制定方案，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告3月7日-5月20日制作中國(guó)大學(xué)生方程式賽車(chē)、撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)5月21日-6月10日準(zhǔn)備和進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)論文答辯嗎參考文獻(xiàn)1中國(guó)大學(xué)生方程式汽車(chē)大賽規(guī)則,2017.2KasprzakE,GentzD.TheformulaSAEtiretestconsortiumtiretestinganddatahandlingJ.SocietyofAutomotiveEngineersPaper，2006：801-808.3MillikenWF，MillikenDL.RacecarvehicledynamicsM.Warrendale，PA:SocietyofAutomotiveEngineersInternational，1995.4JawadBA,BaumannJ.DesignofFormulaSAESuspensionC.SocietyofAutomotiveEngineersConferenceProceedings，2002：267-272.5S.Chepkasov,G.Markin,A.Akulova.SuspensionKinematicsStudyoftheFormulaSAESportsCarJ.InternationalConferenceonIndustrialEngineering,2016：1280-1286.6WilliamB.Riley,AlbertR.George.Design,AnalysisandTestingofFormulaSAECarChassisJ.SAEInternational,2002.7BuchholzK.SoftwaretoolshelppropelFormulaSAEteamsJ.Training,2014,201
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