“梦想4.0号”赛车行驶系设计（含UG三维图）
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梦想
赛车
行驶
设计
ug
三维
- 资源描述：
-
摘要
随着2010 年我国开始举办大学生方程式赛车比赛以来，越来越多的高校开始了对
FSAE 赛车的研究、制造与调试。到2017 年，我国大学生方程式汽车大赛由刚开始的20
多支车队发展到了80 多支。为了我校行知车队在2017 年10 月襄阳举办的第八届中国
大学生方程式汽车大赛中取得优异的成绩，本文对新一季的“梦想4.0 号”赛车的行驶
系统进行了设计与优化。根据2017 年方程式大赛规则，结合以往设计经验，对“梦想4.0 号”赛车悬架和
车架进行设计计算。在悬架方面，对悬架类型进行了选型，选定车轮定位参数以进行了
悬架几何设计和刚度与阻尼的计算。在车架方面，基于人机工程学和赛车总布置要求，
对车架进行了设计。然后利用CATIA 软件对悬架总成和车架进行了三维建模。利用
ADAMS/Car 对车轮定位参数以及侧倾中心高度进行了仿真，分析各参数随轮跳的变化规
律，找出其不合理的性能参数，用ADAMS/insight 对其进行多目标优化。并用ADAMS/Car
对车轮中心刚度、乘适刚度、侧倾刚度和传动比进行仿真，仿真结果和理论设计计算进
行对比，验证理论计算的正确性。用ANSYS 软件对悬架关键零部件摇臂进行了有限元仿
真分析，验证其强度是否符合要求。对于车架的分析，本文用ANSYS 对车架进行多种工
况下的强度分析，以及进行了扭转刚度、弯曲刚度的仿真分析与计算，结果表明“梦想
4.0 号”赛车车架符合强度与刚度要求
- 内容简介：
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设计答辩,中北大学“梦想4.0 号”赛车行驶系设计 指导老师 ：,2016赛季成绩回顾,中北大学行知车队总成级44名，并获得“三等奖”，完成耐久太原理工大学晋翔车队总成级58名，耐久DNF,大二加入行知车队，担任16赛季行知车队悬架组组长，设计并制作了“梦想3.0号”赛车悬架系统,总成级比较,2014 2015 2016 2017,太原理工大学,中北大学,222.51,202.0,373.3,231.74,193.03,116.05,？,都为第一年参赛,“梦想4.0号”赛车悬架特点,1、轮辋、轮辐为一体的铸造式铝合10英寸轮辋；更小的簧载质量，车轮转动惯量较小，动力输出和制动响应更好2、“梦想4.0号”赛车轮胎为Hoosier18*7.5-10 ,”梦想3.0号“赛车轮胎为Giti18*6.0-10胎面更宽，接地面积更大；胎质更软，更易融化，抓地力更强；,“梦想4.0号”赛车几何参数设计,推杆不等长双横臂独立悬架 2、,较为传统，技术成熟，沿用“梦想号”前三代优点：1、推杆受轴向压力，材料的抗压强度大于抗拉强度，推杆受力效果好 2、减振器一般外置，这样方便调节阻尼缺点：1、推杆下端直接铰接到下控制臂端点附近，这使得下控制臂承受了较大弯矩；2、摇臂和减震器布置在车架的上部，整车的质心升高3、没有充分利用了车架的内部空间，不利于赛车车身的流线型设计。,利用Adams/car和 Adams/insight 对车轮定位参数以及侧倾中心高度和轮距变化范围进行仿真和优化，在车轮跳动行程内，各项参数变化在 合适范围以内。 （前轮）,刚度和阻尼系数选取,1、为了实现较快的侧倾及俯仰响应， “梦想4.0号”赛车选取了较大的前后偏频 （前 3.8Hz，后3.4Hz）以及侧倾刚度（1375.33Nm/deg）。2、而通过合理的推杆摇臂机构设计，使悬架刚度变化范围合理，方向合理。3、前后横向稳定杆都采用了可调式的设计，不仅保证一定调节范围以满足对车转向特性或总侧倾刚度的不同需求，同时也兼顾了调节的方便性。4、FOX双向可调阻尼减震器，专门为FSAE方程式设计,刚度仿真,1、“梦想4.0号”赛车前悬乘适刚度仿真测试如图所示，仿真值为30.099N/mm，理论计算值为30.142N/mm。而且刚度变化范围和方向合理2、前悬车轮中心刚度即悬架刚度仿真测试如图所示，仿真值为39.7345N/mm，理论计算值为39.809N/mm3、侧倾刚度仿真测试结果如图所示，仿真值为526360Nmm/deg，理论计算值为500250Nmm/deg4、传动比仿真，验证摇臂设计合理,前后悬架装配,前悬装配,后悬装配,悬架叉臂加工,车架设计,1、“梦想4.0号”赛车采用桁架式车架结构，秉承车架的高强度、高刚度、轻量化设计理念，实现了车架与各总成之间的紧密配合。 2、车架管材使用力学性能突出的 4130 合金钢，采用氩弧焊接技术，在铝型材搭建的焊接夹具平台上完成车架焊接，通过各种专用夹具的精确定位，提高了整车的焊接精度。3、利用有限元技术对前期所有车架方案进行扭转刚度，弯曲刚度，以及各种工况仿真分析，综合对比所有车架方案，选出最终设计方案。通过以上分析优化，“梦想4.0号”赛车车架采用了 5种不同型号的钢管，实现了足够刚度下的轻量化设计。最终，车架重量为 29kg，扭转刚度为 2597Nm/deg。,车架设计过程1、熟读规则，模型搭建获取设计基本参数2、使用三维软件进行建模和分析3、定位模具4、焊接,规则对车架的硬性要求,最上一支杆件不属于侧边防撞杆,每一支车队的车架结构中都
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