方程式赛车SAE制动和车架的介绍(外文翻译)

方程式赛车SAE制动和车架的介绍

摘要

本文是对方程式SAE（FSAE的）悬架和框架设计上的设计团队在UM的罗拉经验介绍。的基本理论和设计这些系统的方法提出，使新的团队将能为他们的第一FSAE的设计基准。例子我们会根据在UM -罗拉的1996 FSAE的条目。

简介

方程式SAE是一个学生的竞争，由美国汽车工程师学会（SAE），其中学生设计，构建和竞争方程式风格的小赛车赞助。本次比赛的基础是一个虚构的公司签订了合同的工程师建造一座小型方程式赛车组。由于汽车是周末越野赛车打算，该公司已经制定了8,500元的最高成本。比赛规则限制了赛车引擎的610cc与单一入口节流最大位移。其他规则要求的汽车必须有一个最小为50mm轮旅行和轴距大于一千五百二十四毫米悬挂系统。这款车还必须符合安全要求，如侧撞保护

比赛分为静态和动态的活动。静态活动包括成本分析，销售演示和工程设计。比赛的动态部分是15.25米直径防滑垫，91.44米加速时，越野0.8公里，44公里耐力赛，和燃油经济性。

运行FSAE比赛的设立是为了提供一个当代大学生的教育经验，是类似的项目类型，他们将面对的工作队伍。参加FSAE的，学生团体与从抽象的设计阶段项目，直到它完成。工程设计，团队合作，项目管理，财务方面都被纳入一级方程式SAE的基本规则。

本文涵盖的悬挂和框架设计的一些基本概念，并强调了UM的罗拉设计时其1996年的暂停和框架的方法。受部分涉及的基本设计参数，并提出具体的例子。框架部分讨论如何实现与FSAE的设计约束妥协。最后，设计部门提供了一个由UM的罗拉用于1996年赛车的设计方法的简要概述。

1996年完成队12日在工程设计活动，而整体成绩是77国参赛车队19了。

1 悬挂几何

受几何部分集中的悬架设计的基本领域，并突出一些什么UM的罗拉设计团队1996年的赛车悬挂几何选择。

FSAE的悬浮工作在汽车动力主要是由于有限的转弯是由大小管辖的速度

在赛道狭窄的领域。因此，FSAE的悬挂设计应侧重于对竞争的限制。例如，车辆轨道宽度和轴距的因素管汽车的操控性能取得成功。这两个方面不仅影响重量转移，但也影响了转弯半径。

几何不仅要考虑为FSAE的暂停，但部分也必须价格合理的成本分析和销售演示销售。例如，内侧悬挂将会是更为适销对路的设计，而外侧悬挂可能成本更低，更容易制造。

UM的罗拉选择使用驱动内侧推杆一四轮独立悬挂系统线圈了冲击。这项决定主要是由于包装的限制。此外，内侧悬挂的出现，既考虑了设计评审和相似性，因为它与现代汽车的销售演示的重要比赛。

虽然这个讨论短期长臂悬挂系统是许多概念只适用于其他类型的悬挂。

轮距

轨道宽度之间的左，右轮是在图1所示中心线的距离。这方面的转弯，因为它是抵抗倾覆力矩，由于在重力的（CG）中心在惯性力和轮胎的侧向力[2]重要的。对于设计师，轨道宽度为重要，因为它是一个组成部分，影响了横向重心转移数量[3]。此外，设计师必须知道的轨道宽度的前悬架几何运动分析可以开始了。

图1 轮距

（1996年前悬架，前视图）

当选择轨道宽度，前后轮距不一定是相同的。例如，走线宽度通常在前面的更广泛的后轮驱动赛车。这一设计理念是用来增加在角落退出减少车身的侧倾金额，相对于前轮后轮抵制[4]后部牵引。基于对角的速度和马力与重量比FSAE 的车，这一概念应当考虑的设计师。

轴距

轴距也需要确定。轴距是指之间的前后轴中心线的距离。它也影响重量转移，但在纵向方向。除了防俯冲和反蹲特点，轴距相对于重心位置没有对悬挂系统的运动学很大的影响。但是，应当确定轴距早在设计过程中，因为有一个大的轴距对组件的包装。

对于轨道宽度和轴距出发点，设计者应该研究反对派车的尺寸，作为他们自己的计算基准。在参赛队伍，包括轨道宽度和轴距，FSAE的汽车规格可在公布的事件由SAE的计划。

1996年的设计团队选择了一七二七毫米轴距，一二七零毫米前轮距宽，一1219毫米后轮距。本次评选是根据以前的UM的罗拉车。虽然这是为FSAE的轴距尺寸课程充分竞争，在UM -罗拉设计团队已经决定增加对未来汽车的轴距一千八百五十四点二毫米。这种轴距增加是为了改善在高速进入稳定竞争的角落。

轮胎和车轮

经过轨道宽度和轴距的考虑都已经解决，在设计过程的下一步是轮胎和车轮的选择。由于轮胎是非常重要的车辆的处理，设计团队应该彻底调查轮胎尺寸和化合物可用。轮胎尺寸是重要的，因为在这个高度的轮胎必须知道前悬挂的几何设计阶段才能确定。

例如，对于一个给定的车轮直径轮胎的高度决定了密切合作下，可球在地上，如果包装内的车轮。

轮胎大小- 设计者应该知道，对于一个给定的车轮直径提供轮胎尺寸数量是有限的。因此，考虑到轮胎的重要性，处理，轮胎的选择过程中应有条不紊地进行。由于轮胎在地面上对抓地力金额大的影响，有时需要使用宽轮胎，增加牵引力。然而，重要的是要记住，宽轮胎添加旋转质量必须由有限制FSAE的发动机加速。这增加了质量可能更利于比从更广泛的轮胎牵引力提高整体性能。不仅一个更广泛的轮胎加量，但它同时也增加了橡胶的数量必须加热。由于赛车轮胎的设计工作在一个特定的温度范围内最有效，这将可以防止材料达到最佳的温度范围[3]的轮胎。澳门大学罗拉分校研究小组使用了1996年的竞争，被设计为在一个71o C.最小最有效的轮胎

在挑选过程中，设计者必须考虑如何使轮胎会影响整个包的性能。例如，对于运行FSAE 动态事件的天气条件可能会确定哪些化合物和轮胎轮胎大小应该用于竞争。另一个重要的考虑是轮胎的价格，因为成本可能是一个团队的预算的很大一部分。对于1996年的竞争，UM 的罗拉选定6 20 13前面和后面的车赛车轮胎。由于低质量的车辆，狭窄的轮胎选择，使轮胎温度会比以前的UM的罗拉设计更大。这种轮胎的选择增加了竞争的工作温度从48o 60 °角，天气预计将降温，让球队带来了软硬复合胎套。研究小组选择使用较硬的化合物的耐力，因为天气预测是明确和温暖。

轮选择- 一旦已决定以哪一个轮胎大小来使用，应该是下轮选择。通常情况下，车轮尺寸是固定的，允许少量修改。因此，重要的是有轮子的投资前考虑的一些设计目标。一般来说，正直，制动钳，并放置在转子轮，要求清拆抵消轮。它通常是比较容易设计出悬挂几何如果车轮轮廓是众所周知的。例如，球接头位置限于由车轮配置文件定义的区域。

成本，可用性，螺栓圈，重量：轮选择，包括其他方面的考虑。例如，三片轮辋，虽然价格昂贵，提供了许多具有偏移和，可以在设计过程中改变配置文件的独特优势[3]。UM的罗拉设计从以前的汽车车轮周围的轮廓，然后1996年收购了悬挂几何一三片轮毂，以满足设计规范。为1996年的所有四个轮子的大小入选613。这轮选择轮胎旋转，降低了成本允许的，并且尺寸的轮胎，化合物和制造商的广泛选择。

几何

设计者现在可以设置为悬挂系统的一些需要的参数。这些通常包括曲面增益，辊中心位置，擦洗半径。这些参数的选择应根据车预计如何执行。通过可视化的态度，在一个角落里车，悬挂可以设计成尽可能多的轮胎继续地面越好。例如，车身侧倾和中止旅行的防滑垫确定，在一定程度上得到了多少弯度转弯需要优化。滚量的底盘可以由侧倾刚度而悬挂行程量是重心转移和车轮速度的功能。

一旦已决定对这些基本的参数提出，必须悬挂建模取得预期的效果。造型前可以开始，球关节的位置，内部控制臂支点，并跟踪宽度必须是已知的。最简单的方法模型的几何点的位置，因为可以很容易地对他们的影响，即时检查几何与运动学修改计算机程序。如果一个专门的运动学计算机程序无法使用，则可以使用CAD软件只需重绘悬架的点移动。

在设计的几何形状，重要的是要记住，设计是一个反复的过程，妥协将是不可避免的。举例来说，理想的擦洗半径未必可行的，因为包装的限制。建模时暂停，设计者不应该漫无目的的修改不通过结果的第一点想法。例如，设计者应设想如何将外倾角的车轮相对于底盘时比上A臂下A臂长四倍。一种方法，可用于可视化的结果是该轮相对于底盘瞬心位置。另一种方法是使用弧线球关节的限定相对于底盘。对于如何确定从即时中心位置悬挂点位置的完整说明参考米利肯[4]。

偏置距，主销倾角和连铸- 磨砂半径，或主销偏移，是车轮之间的中心线和由球关节，或转向轴定义的线的交点的距离，飞机与地面即说明了这在图2。被认为是积极的磨砂半径转向轴相交时，地面到车轮的中心线内。擦洗半径的数额应当保持小规模，因为它可以导致过多的转向力[5]。然而，一些积极的磨砂半径是可取的，因为它会通过方向盘的驱动程序反馈[5]。