FSAE电动赛车多连杆式后悬架结构设计与分析 姓 名： 学 号： 指导教师： 目 录一、FASE赛车的背景及意义二、多连杆式悬架简述三、总体设计思路四、结构参数的确定五、模型的及有限元分析一、FSAE赛车背景及意义 FSAE是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛。是一项非盈利社会公益性事业，项目的运营和发展整合了优秀高等院校资源、整车和零部件制造商资源。2010年第一届 FSC（FSAE）由中国汽车工程学会、中国 21 所大学汽车院系、易车（BITAUTO）联合发起并成功举办。它有利于提高学生们的设计、制造的能力。二、多连杆式悬架简述 我这次设计的主要内容是悬架，它是汽车上重要的组成部分,它是车架或承载式车身和车桥或车轮之间弹性连接并传递力和力矩的装置的总称。与轮胎一起,吸收和缓冲汽车行驶中由于路面不平所造成的各种制动和冲击,从而保证乘客乘坐舒适和货物的安全。悬架一般由起着缓冲作用的弹性元件、减振作用的减振器、导向作用的导向机构三部分组成。 本次毕业论文所研究的多连杆后独立悬架主要包括上横臂、下前后摆臂、纵向推力杆、减振器、螺旋弹簧等,它们通过橡胶衬套和各种约束连接。赛车悬架应当具备下列条件: 1) 简单，快速，被驾驶员轻易控制； 2) 无论是纵向还是横向的都能承受很大的力； 3) 质量轻； 4) 可以根据路面的要求快速调整； 5) 安全、可靠。三、总体设计思路1.本课题是参照双横臂独立悬架进行设计的，同时根据中北大学FSC赛车的后独立悬架结构形式、进行必要的设计、确定主要定位参数及后悬架的尺寸。2.然后利用 proe 建立 FSAE 赛车后悬架的三维机构模型；将三维模型导入有限元软件中，判断下控制臂的结构和材料是否满足设计要求。 四、结构参数的确定1、后悬架固有频率的选择 F1 方程式赛车的固有频率通常为 5Hz，家用车的固有频率为1-2Hz，考虑到驾驶员的技术水平，一般适当降低些，并参照中北大学赛车，取n=2.8Hz。2、后悬架的刚度为 1）总刚度是指轮胎接地点相对车架或车身单位垂直位移时所受到的垂向力。后悬架乘适刚度由式可得（其中ms为簧载质量）总的刚度中包含轮胎和车架的刚度，还需要减去轮胎的刚度，才能成为我们所求的悬架刚度。（其中为轮胎径向刚度，参考中北大学赛车，确定为kT=350000 N /m ）计算的kw为25741N/m。即悬架刚度为25741N/m.根据悬架刚度选取牌号为20的优质结构钢。 3）横向稳定杆计算 由下公式可推出横向稳定杆直径为（其中E为弹性模量） 后轮距1180mm，初步选取L为800mm，L2为60mm，a 为43mm，b为177mm 所以d=28.6mm 取29mm4）四轮定位参数参考中北大学方程式赛车，确定为FSAE赛车的，外倾角=-1，主销后倾角=0，主销内倾角=0，前束=0。五、模型的建立及有限元分析及有限元分析用proe所建的模型图为：1、0.5g 加速工况0.5g加速工况推杆等效位移图 0.5g加速工况推杆等效应力图对后悬架的推杆进行分析0.5g加速工况分析： 由图可知，最大位移为0.204mm。同时，推杆收到了来自轮胎所传递过来的力矩，最大应力为362.4MPa，而在其他位置，推杆所受的应力均小于362.4MPa。材料的屈服强度445MPa。因此在0.5g加速工况下，推杆满足设计要求。 2、0.95g转向工况： 对后悬架的推杆进行分析0.95g转向工况推杆等效位移图0.95g转向工况推杆等效应力图0.95g转向工况分析：最大位移为0.1984mm。最大应力为361.6MPa。推杆的其余部分，出现小部分的应力作用，局部最大应力值分别为136MPa和336MPa。以上应力均符合设计要求，同时也低于材料的刚度445MPa，推杆设计满足要求。3、共振分析： 共振分析的主要作用就是能够确定设计中所有部件的固有频率和振型，因为只要是机械在运作，就肯定会有动载荷的干扰，如果不进行处理，在行车过程中将会产生共振，引起巨大的噪声，甚至又可能破坏部件的结构。 通过分析下推杆的频率在 500Hz 以上，而由于路面的因素引起车辆共振的频率一般为 180Hz。因此，不会因为路面的因素而使下推杆发生共振现象，所以，推杆设计满足要求。 谢谢观赏请各位老师指导