FSAE悬架几何设计

ＦＳＡＥ悬架几何设计总结

一、赛车基本参数的确定

1.轮距与轴距的确定

轮距与轴距目前并无确定的方法精确计算，比较常见的是参考国外所给出的一个经验公式：

B=

KL

式中，B为轮距，L为轴距，K为经验系数，查相关资料得知K一般取0.656~0.806。

以下为各个参数值影响与限制条件：

1)轮距：

①在合理的情况下，轮距应当尽可能大，轮距越大，转向时横向负载转移越小，有利于提高车子的稳定性，但太大则需要提供很大的转向力。

②由于驱动轮轮距窄有利于车子出弯提速，故后轮轮距一般比前轮轮距小。

④⑤⑥⑦

2)轴距：

①长轴距会比短轴距有更小的载荷转移，对于车子稳定性、受力情况较好。

②轴距越大，整车的质量也就越大，并且还需考虑车子上各个部件的安装问题，一般要考虑人机工程学、发动机的大小与布置，轮胎宽度与悬架上下A臂的安装要求。

参考往年学校车队与其他车队的数据，综合考虑以上因素，轴距定为1600mm，前后轮距分别为1250/1200mm。

2.其他参数的确定

对于质心高度与轴荷比，由于这和各个部件的安装设计和后期的装配有关，此处参考去年数据确定。

二、前悬架设计

1，正视图几何

在正视图几何中设计参数的确定如下面所述：

1)车轮外倾角(wheel-camber-angle)

前轮外倾角的影响：

①一定的角度能够产生回正力矩。

②太大会使转向困难。

③参考R.C.V.D，当外倾角在 5

-时具有最大的侧向力。

④一般取正值，以补偿因车重而下压使得外倾角向负值变化的趋势，应使得车子在行驶过程中轮胎能够与地面更多的均匀的接触，减少个别地方磨损严重的现象。

⑤负的外倾角能够增加车子过弯时的稳定性，此处与轮胎的磨损相制约，与进行

相应的取舍。

查看相关论文，得知前轮外倾角一般为 2-到 4，此处初定为 2，后期会设计调整装置，对前轮的外倾角进行调节。 2)底盘侧倾角(chassis-roll-angle)

此处尚缺少理论依据，查阅相关资料，初定为 3 3)等效摆臂长度（fvsa ）

参考R.C.V .D ，fvsa 由以下公式计算：

rollcamber

t

fvsa -=

12

angle

roll chassis angle

camber wheel rollcamber ----=

式中：

trackwidth t =，为轮距，前轮为1250mm ，后轮为1200mm 。 求得fvsa=1875mm 。 4)侧倾中心高度

侧倾中心高度的影响：

①侧倾中心过高，则轮距变化大。 ②后轮侧倾中心高度一般比前轮高。 ③侧倾中心接近地面时，当有侧向力作用时，可以降低底盘在垂直方向上的跳动。 ④侧倾中心位于地面上，过弯时对底盘的顶推力会使悬架向底盘弯曲。 查看相关论文，得知前悬架侧倾中心高度30到40mm ，此定为40mm 。 后悬架的一般为50到60mm ，定位50mm 。

5)上下摆臂（正视图上投影，以下均为投影长度值）的长度 上下摆臂长度的影响：

①上下摆臂都长，则轮距变化小。

②增加上摆臂长度或则缩小下摆臂长度，有利于提高抗侧倾能力。 ③摆臂长如果是上长下短，则跳动时轮胎外倾角变大，不利于过弯。 由此摆臂长定为上短下长，上下摆臂比为0.9

考虑前方三个踏板的放置要求，上摆臂长定为320mm ，下摆臂长度为360mm 。 6)主销内倾角、主销偏置距和磨胎半径 这三个参数存在相互制约的情况，需要根据各自的作用做相应的取舍，各个参数的影响：

①正的主销内倾角有回正作用。

②主销偏置距越小越好，最好为0，但由于轮辋，刹车盘等的布置问题，尽量取小值。

③磨胎半径越小越好，太大容易导致过度转向。 ④磨胎半径一般为正值，能够提供转向回正。

综合考虑，经计算定主销内倾角为 2，主销偏置距为21mm ，磨胎半径为5mm. 由上面的参数可以画出前悬架几何的主视图几何：

2.侧视图几何 1)抗点头率

抗点头率的计算公式如下：

h

d L

e d 11βη=

式中，h 为质心高度，L 为轴距，β为制动力分配系数，d 1为前悬架瞬心到前轴中心的水平距离，e 1为前悬架瞬心到地面的距离。

根据相关资料和以往FSAE 的参数，抗点头率一般取0，即e 1为0，故前轮侧视图瞬心在地面上。 2)等效摆臂长度(svsa)

瞬心定在后轮附近，由此确定svsa 。 3)后倾角

后倾角的影响：

①后倾角会产生转向的回正。 ②过大会使转向困难。 由此初定后倾角为 3。

由上面参数则可以画出侧视图几何：

3.水平视图几何

水平视图中仅有一个参数需要确定，即为水平平面中上A臂两点连线与下A臂两点连线的夹角，一般为 0。

由此可以确定前悬架的空间位置与长度。

以下为前悬架8个硬点的位置坐标：

坐标原点为车子纵向平面与前轮中心处的横向平面在地面上的交点（原点在地面上）

下图为空间坐标系的建立示意图：