发布时间 : 星期三 文章f1赛车前悬架设计大学论文更新完毕开始阅读
经初步估算：赛车的轮距在1000mm左右。且查阅往年FSAE车队的资料，前轮距均大于后轮距，有资料表明，这有利于提高赛车的过弯能力和不足转向趋势[13]。初取前轮距1200mm。
2.2.4 四轮定位参数的初定
车轮定位参数是指车轮的外倾角、主销内倾角、主销后倾角和前轮前束角，主要作用是精确定位前轮在底盘上的空间位置。车轮定位参数的作用是保证车辆在在转向时轻便，直线行驶时保持稳定，同时使前轮转向后车轮有自动回正能力。前轮前束和车轮外倾也要合理匹配，才能减小车轮在直线或转向行驶时的磨损。
国内外FSAE赛车车轮定位参数通常按照表2.4所提示的范围内选取。
表2.4 赛车车轮定位参数取值范围概况
定位参数 前悬架 车轮外倾角 -3°～0° 主销内倾角 2°～8° 主销后倾角 0°～5° 前轮前束角 -2°～2° 在赛车的定位参数中，负外倾角搭配负前束角的主要有以下几点原因：
（1）在赛车高速转弯时，负外倾角可以中和横向离心力导致的车轮外倾角往正方向变化的趋势，增强轮胎对地面的附着力，确保赛车过弯流畅。
（2）负前束角可提高赛车的转向响应速度。FSAE赛道弯道比较多，负前束可使赛车入弯更快，减少过弯时间。
（3）负外倾角搭配负前束角，可以保证赛车的直线行驶时的稳定性，减少轮胎的磨损。
赛车的转向轻便性主要由主销内倾角和后倾角决定，同时也受到主销偏置距的影响。为了改善上代车反映出的转向沉重的问题，决定减小主销内倾角以减小回正力矩，提高转向轻便型。
综合各种因素，本设计的车轮定位参数的取值如表2.5所示。
表2.5 云电车队车轮定位参数取值
定位参数 前悬架 车轮外倾角 -1° 主销内倾角 3° 主销后倾角 3° 前轮前束角 -1°
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2.3 悬架模型的建立
2.3.1 悬架几何
悬架几何一般包括悬架的正视几何、侧视几何和空间几何。根据已知的整车数据和车轮定位参数等，可以通过几何作图方法，初步确定外倾变化率、控制臂长度、控制臂角度、控制臂安装位置、主销偏距、传递比等参数。
参照《Race Car Vehicle Dynamics》对赛车A臂端点进行了精确定位[16]。通过查阅国内外相关赛车悬架的设计报告，侧倾中心高度应该适中，因为当侧倾中心位置高时，由于侧倾中心到质心的距离变小，侧倾力矩会变小，从而使车身的侧倾角相应地变小。但是侧倾中心位置太高则会导致车身在倾斜时车轮的轮距变大，将缩减轮胎的使用寿命。
在设计上、下A臂长度时，也要考虑到对轮胎的影响，为了降低轮胎的磨损程度，提高轮胎的使用寿命，当车轮上下跳动时，希望轮距的变化小，此时一般选择上、下A臂长度的比值在0.6左右。相反，为了保证汽车操纵稳定，一般选择上、下A臂长度的比值在1.0左右。为了兼顾轮胎使用寿命和操纵稳定性，本设计选定悬架上、下A臂的比值为0.8。考虑到杆端轴承不能受较大剪切力，A臂上均使用向心关节轴承。A臂采用杆端接头与钢管装配的形式，提高了A臂结构的安全稳定性。
已知条件有车轮定位参数、轴距L=1570mm、前轮距=1200mm、最小离地间隙30mm，设前侧倾中心的离地高度为15mm，主销垂直方向的长度为160mm，上下控制臂长度比为0.8，考虑到车架前隔板与前环的连接，以及轮距的大小，初定上 A臂的长度为270mm，为了提高转向轻便性，同时为了避免转向时控制臂与轮辋干涉，主销偏移距选为50mm；
下面是前悬架的线性三视图：
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图2.3 前悬架几何
图2.4 前悬架几何侧视图
2.3.2 抗反特性的计算
对于电池电机中置后驱的FSAE赛车而言，由于前桥主要受制动力，后桥主要受驱动力，因此既要考虑悬架的制动抗前俯特性，也要考虑其驱动抗后仰特性。抗前俯特性和抗后仰特性对赛车的制动和加速性能有着显著的影响，更影响了车身的振动和赛车的操纵性。
前悬上下A臂的纵向面角度的布置角度设计为6°和0°，如上图所示相关参数：整车质心高度H=250mm；轴距L=1570m；
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2.3.3 弹簧刚度和阻尼的计算 2.3.3.1 悬架偏频的选取
根据查阅相关资料以及FSAE其他车队的经验，可以得出以下结论：
表2.6 悬架偏频比较
偏频高 偏频低 悬架硬 悬架软 操控性好 平顺性好 控制整车重心，稳定性好 缓和路面冲击，接地性增强
悬架刚度直接影响赛车偏频的选取。FSAE赛车悬架偏频一般选取范围在2.0Hz-5.0Hz之间。对于附升力适中的赛车，偏频选取在1.5Hz-3.0Hz，对于附升力较大的赛车，偏频选取在3.0Hz-5.0Hz。
赛车偏频的选取前后悬架不宜一致，主要是为了避免共振。悬架偏频中，前偏频高后偏频低是基于性能的考虑；前偏频低后偏频高是基于平顺性的考虑。综合往年的FSAE经验以及去年的比赛情况，对悬架偏频选取为：前悬：n1=3.0Hz；后悬：
n2=2.6Hz
表2.7 整车参数表
参数名称 整备质量（kg） 簧上质量（kg） 轴距（mm） 前轮距（mm） 质心到前轴的水平距离（mm） 质心到后轴的水平距离（mm） 质心高度（mm） 最小离地间隙（mm） 参数值 290 240 1570 1200 706.5 863.5 250 30
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