kth-fsae懸架設(shè)計外文翻譯--譯文

1、<p>　　瑞典皇家工學院（KTH）</p><p>　　大學生 FSAE 項目 之懸架設(shè)計</p><p>　　Adam Theander</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　2004 年 7 月份瑞典皇家理工學院賽車隊將參加在英國舉行的大學生方程式賽事。該項賽事 是在遵循 FSAE

2、 規(guī)則的前提下，各個院校打造自己的方程式賽車參加 PK。2004 年元月，KTH 的七十多名學生啟動 FSAE 項目。本文的目的是設(shè)計賽車懸掛系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向幾何。設(shè)計應(yīng)滿足 Pk 中不同項目競爭的需要。這里介紹的設(shè)計將納入到參與項目學生設(shè)計的底盤之中。本文 工作的結(jié)果表明最合適的懸架設(shè)計方案是經(jīng)典的不等長雙 A 臂型設(shè)計。這種懸架設(shè)計型式 易于設(shè)計，且滿足所有需求。本文的工作就是為 KTH 將來的 FSAE 項目組設(shè)計懸架和轉(zhuǎn)向 幾何提供指

3、導(dǎo)。</p><p>　　致謝 本碩士論文在瑞典斯德哥爾摩的皇家工學院航空和車輛工程系，車輛動力學部門進行。從 2003 年 12 月至 2004 年 5 月期間寫作完成。</p><p>　　我想對一些人表達我的感激之情。我的導(dǎo)師 AS 教授，是他給我機會來完成這個論文；我的 上司研究工程師 MB，是他熱心參與并花費時間給我無盡的幫助；內(nèi)燃機博士生 FW，他在 KTH 賽車組作為項目負責

4、人，幾乎把所有課余時間都花在了本項目上；還有 KTH FSAE 項 目組的所有同學，沒有你們也不會有 KTH 賽車的今天。最后我想借此機會特別感謝大家成 為“”的學生，是誰誰知道。沒有他們最后幾周的辛勤付出，在 5 月 14 日是永遠不會有這 么一輛車誕生的。</p><p>　　斯德哥爾摩 2004.5</p><p>　　Adam Theander</p><p&

5、gt;<b>　　1 簡介</b></p><p><b>　　1.1 背景</b></p><p>　　2003 年秋天 KTH 一群學生開始此項目。目標是建造一輛符合 FSAE 規(guī)則的賽車，并且參加</p><p>　　2004 年七月在英格蘭萊斯特群 BPG 試驗場舉行的比賽。FSAE 項目涉及三個不同的既定項 目

6、，一個是內(nèi)燃機，一個是先進的機械零件，另一個小項目是機械設(shè)計。很快我們就有了超 過 70 個學生參與，無論是作為志愿者還是三個項目之一的成員。</p><p><b>　　1.2 工作目標</b></p><p>　　本文工作目標是設(shè)計 FSAE 賽車的懸架幾何。設(shè)計應(yīng)滿足賽事要求的不同動態(tài)比賽的要求。 細分如下：</p><p>　　確定相關(guān)

7、設(shè)計參數(shù)； 研究設(shè)計參數(shù)對整車以及其內(nèi)部的相互作用； 與車架組同學確定懸架布置問題；確定不同行駛工況；研究所需調(diào)整等級； 優(yōu)化原始裝配； 規(guī)劃進一步的工作。</p><p>　　參與 KTH2004 賽車項目的學生會用到此項工作的結(jié)果，希望能為以后的項目提供更多的幫 助。</p><p><b>　　1.3 競爭目標</b></p><p>　

8、　比賽的宗旨是讓學生構(gòu)思 設(shè)計 制造他們的小型方程式賽車并參加比賽。車架和發(fā)動機的設(shè) 計會有所限制，是為了讓他們挑戰(zhàn)所學知識 自身創(chuàng)造力和想象力。</p><p>　　1.3.1 車輛設(shè)計目標 為了比賽，學生們假設(shè)一家制造公司聘請他們來為生產(chǎn)項目打造一款原型車用以評價。預(yù)期 市場是非專業(yè)的周末越野車賽。因此該車必須具有較高的加速性能 制動性能和操縱穩(wěn)定性。 也必須成本低 易于維護并且可靠性高。生產(chǎn)效率約為每天四

9、輛的小批量生產(chǎn)，該原型車的 費用成本應(yīng)低于 25000 刀。學生們面臨的挑戰(zhàn)是設(shè)計和建造滿足這些目標的一款原型車。每 輛車都會與其他競爭車輛進行比較判斷誰才是總體最帥的。</p><p>　　1.4 比賽項目和車輛判定 比賽分為靜態(tài)和動態(tài)項目。靜態(tài)項目包括： 商業(yè)報告 工程設(shè)計 成本分析</p><p>　　商業(yè)報告是為假想的制造公司進行的，目的是評價團隊的營銷能力。陳述官會評價其組織 內(nèi)

10、 容和陳述文稿的交付。進行工程設(shè)計是為了評價設(shè)計過程中的工作以及該設(shè)計是否符合市場 需求。成本分析的目的是教會參與的學生成本和預(yù)算都是非常重要的，在工程進行的每一步 都需要考慮。</p><p>　　動態(tài)項目包括： 加速性測試</p><p>　　8 字繞環(huán)測試 高速壁障測試</p><p>　　耐久和燃油經(jīng)濟性 （翻譯參考中國 FSAE 規(guī)則）</p>

11、<p><b>　　1.4.1 加速</b></p><p>　　加速項目的目的是評價車輛在平坦路面直線行駛的加速性能。車輛停在起跑線后 0.3m，越 過起跑線時開始計時。終點放在起跑線 75m 處。每隊有兩個駕駛員，每人跑兩圈，總共四 圈。這是懸架重要性最小的比賽項目，但也不可忽視。</p><p>　　1.4.2 緊急繞障項目 該項目的評價車輛在平

12、坦路面上做定長半徑轉(zhuǎn)彎的能力。其布局包括兩個相距 18.25m 的直 徑為 15.25m 的圓。行駛路徑寬 3m，布局如下圖所示：</p><p>　　比賽程序如下：賽車從進入右圓跑完一圈開始，從第二圈開始計時，并立即進入左圓，跑第 三圈，第四圈開始計時。然后車手可以選擇立即開始第二輪。每隊將有兩個車手，每個車手 可以跑兩輪。懸架和轉(zhuǎn)向幾何的設(shè)計在此會對成績有較大影響。</p><p>　

13、　1.4.3 高速避障項目 高速避障項目意圖是評估車輛在緊湊賽道中的機動性和操縱性。將包括加速、制動和轉(zhuǎn)彎性 能表現(xiàn)。賽道布局是為了不讓車速過高，平均車速應(yīng)該在 40—48km/h 之間。布局如下： 直道：兩頭都有發(fā)夾彎，不超過60米的直道，或盡頭有大彎的不超過45米的直道。 連續(xù)彎：直徑 23 米到 45 米</p><p>　　發(fā)夾彎：最小外徑為 9 米</p><p>　　障礙：錐

14、形標志以 7.62 米到 12.19 米的間隔直線排列。</p><p>　　復(fù)合賽道：減速彎，連續(xù)彎，半徑漸小彎等。賽道最小寬度為 3.5 米。</p><p>　　長度：每圈約為 0.805 公里 每隊有兩名車手參加比賽，每人跑兩個計時圈，最快全速計入預(yù)賽成績。 1.4.4 耐久及燃油經(jīng)濟性</p><p>　　進行耐久項目評價車輛整體性能和可靠性。本項目綜合

15、燃油經(jīng)濟性測試，就是說燃油經(jīng)濟性 將在耐久性測試中測試。單向預(yù)賽總長 22 公里，期間不允許車隊對車輛作什么工作。比賽 中點時車手更換必須在三分鐘內(nèi)完成。耐久賽道布局與避障賽道類似： 直道：兩端為發(fā)夾彎的直道不超過 77 米，(或者)兩端為較寬彎道的直道不長于 61 米。</p><p>　　在一些位置會有超車區(qū)域。 連續(xù)彎道：直徑為 30 米到 54 米。</p><p>　　發(fā)夾彎：彎

16、道最小外徑為 9 米。</p><p>　　障礙：錐筒按 9.0m(29.5 英尺)到 15.0m(49.2 英尺)間隔直線放置。 復(fù)合賽道：減速彎，連續(xù)彎，半徑漸小彎，等。標準賽道最小寬度為 4.5 米。 在此兩個比賽項目中懸架和轉(zhuǎn)向幾何的設(shè)計十分重要。運行良好的設(shè)計能幫助車手發(fā)揮出極 限能力。2003 年賽事中耐久賽道如圖 1.2</p><p>　　1.4.5 車輛評分</p

17、><p>　　2. 懸架設(shè)計方面</p><p>　　設(shè)計懸架的目的是輪胎工作更容易且使其行為可預(yù)測，讓車手能夠控制住車。懸架應(yīng)有助于 保持輪胎和地面之間固定接觸，使得輪胎能夠發(fā)揮出最大作用。設(shè)計懸架時有許多影響懸架 行為的因素，其中許多因素會以這樣那樣的方式對其施加影響。因此需投入大量工作進行折 衷，使車輛能夠在比賽中所有駕駛項目中表現(xiàn)良好。此項工作設(shè)計到的因素如下所述。</p>

18、;<p><b>　　軸距</b></p><p>　　軸距 L 是指前后軸中心之間的距離。軸距對前后軸載荷分配有很大影響。從公式 2.1 和圖</p><p>　　2.1 可以看出，在加速和制動過程中前后軸之間，長軸距會比短軸距有更小的載荷轉(zhuǎn)移。</p><p>　　因此較長的軸距能夠配備較軟的彈簧增加車手的舒適性。另一方面，較

19、短的軸距對相同的轉(zhuǎn) 向輸入來說會有轉(zhuǎn)彎半徑小的優(yōu)勢，見 2.8.3 部分。短軸距的汽車可能會在出彎和直線行駛</p><p>　　中表現(xiàn)緊張。抗反特征也可以加進懸架設(shè)計中，會影響到縱向載荷轉(zhuǎn)移，見 2.7 部分。</p><p><b>　　輪距</b></p><p>　　輪距對車輛的設(shè)計有重大意義。它會影響到車輛轉(zhuǎn)彎行為和側(cè)翻傾向。從公式

20、2.2 顯示后軸 負荷轉(zhuǎn)移來看，輪距越大，轉(zhuǎn)彎時的橫向負荷轉(zhuǎn)移就越小，反之亦然。</p><p>　　大輪距也有劣勢，就是車輛避障時需要更多的橫向運動。根據(jù)規(guī)則，障礙的最小部分可能不 會小于 3m，越野和耐久賽道不會小于 3.5m。需要的橫向負荷轉(zhuǎn)移量決定于車體安裝的輪胎， 見 2.9 部分。假如汽車裝有防傾桿，也會影響到負荷轉(zhuǎn)移。</p><p>　　2.3 主銷和輪胎磨距</p&

21、gt;<p>　　主銷是有 A 臂外端的上球鉸頭 UBJ 和下球鉸頭 LBJ 所決定的。主銷軸不需要必須集中在輪 胎接地痕跡上。從前側(cè)看這個角度成為主銷內(nèi)傾角，輪胎印跡中心到主銷中心接地點之間的 距離成為輪胎磨距或磨距半徑。在主軸高度水平策略的主銷軸到車輪中心平面的距離成為銷 軸長度。圖 2.2 顯示了主銷的幾何形狀。這些因素的值會有許多影響，工作中需要考慮的影</p><p>　　響見 2 3：

22、若銷軸長度正，車輪轉(zhuǎn)動的時候車體會被抬升，結(jié)果是增加轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向時間。主銷內(nèi)傾角 越大車體上升越大，無論車輪怎么轉(zhuǎn)。若沒有后傾角度來防止，結(jié)果就是車輛會左右搖擺。 車體的抬升會對低速轉(zhuǎn)向有自調(diào)整的影響。 主銷內(nèi)傾角會影響轉(zhuǎn)向外傾。車輪轉(zhuǎn)動時，它的頂端會向外探出。若主銷內(nèi)傾角為正，則使 外傾角為正。角度很小，但不可忽視，特別是賽道包括急轉(zhuǎn)彎的時候。 若驅(qū)動或制動力在左右方不一樣大小時，會產(chǎn)生與磨胎半徑成比例的轉(zhuǎn)向扭矩，車手會由轉(zhuǎn) 向盤感知

23、到。</p><p>　　2.4 前束和拖距 從側(cè)視圖看主銷內(nèi)傾稱作后傾角。若主銷軸不通過車輪中心，則會有側(cè)向主銷偏移。主銷軸</p><p>　　到地面輪胎印跡中心之間的距離叫做拖距或后傾偏移。側(cè)視幾何見圖 2.2。后傾角和拖距對 于懸架幾何的設(shè)計是很重要的。工作中需考慮的影響是 2 3。</p><p>　　拖距越大，轉(zhuǎn)向力矩越大。 后傾角會導(dǎo)致車輪隨轉(zhuǎn)向而抬升

24、和下降。其結(jié)果就是左右相反的運動，產(chǎn)生側(cè)傾和載荷轉(zhuǎn)移。 產(chǎn)生過度轉(zhuǎn)向。 后傾角度對轉(zhuǎn)向外傾有積極作用。正的后傾角度會使外側(cè)車輪向負方向外傾，內(nèi)側(cè)車輪向正 方向外傾，導(dǎo)致兩側(cè) 都隨轉(zhuǎn)向而傾斜。 由于內(nèi)傾而產(chǎn)生的拖距尺寸與輪胎的氣曳拖距相比可能不會太大。當輪胎達到側(cè)滑極限時氣 曳拖距會接近于 0。這將導(dǎo)致自心扭矩降低，目前是由于地面上輪胎轉(zhuǎn)動中心和側(cè)向力作用 點之間的杠桿臂而產(chǎn)生的。這會給車手一個輪胎就要脫離的信號。若機械拖距與氣曳拖距相

25、比較大，該信號可能會消失。</p><p>　　2.5 瞬時中心和側(cè)傾中心 瞬時中心是懸架聯(lián)接周圍的幾何中心。隨著懸架運動，瞬時中心也跟懸架幾何的變化而運動。 瞬時中心能通過前視圖和側(cè)視圖來定位。如果從前視圖看瞬時中心，可以從瞬時中心到輪胎 接地印跡中心點來畫一條線，若從兩個方向來畫，兩條線的交點就是車輛簧載質(zhì)量的側(cè)傾中 心。側(cè)傾中心的位置由瞬時中心的位置來決定。高瞬心會導(dǎo)致側(cè)傾中心也高，反之亦然。側(cè) 傾中心會在

26、車輛的簧載質(zhì)量和簧下質(zhì)量間產(chǎn)生力偶合點。車輛轉(zhuǎn)彎時作用在重心的離心力會 轉(zhuǎn)移到側(cè)傾中心，以及下移到輪胎產(chǎn)生相應(yīng)的側(cè)向力。側(cè)傾中心越高則圍繞側(cè)傾中心的側(cè)翻 力矩越小。這種側(cè)翻力矩須由彈簧限制。 另外一個影響因素就是橫向縱向耦合效應(yīng)。如果側(cè)傾中心位于地面以上，輪胎產(chǎn)生的側(cè)向力 會圍繞瞬心產(chǎn)生一個力矩，使得車輪降低抬升簧載質(zhì)量。這種效應(yīng)成為 JACKING。若側(cè)傾 中心位于地面以下，側(cè)向力會使簧載質(zhì)量下移。由于側(cè)傾中心的位置，側(cè)向力會產(chǎn)生垂直

27、偏 轉(zhuǎn)。若汽車側(cè)傾時側(cè)傾中心經(jīng)過水平地面，簧載質(zhì)量的運動方向會發(fā)生改變。</p><p>　　外傾變化率是只是前視搖臂長度的函數(shù)。該長度是從前方看去從車輪中心到瞬心的直線長 度。外傾角度改變量達到行駛距離每 mm。。。如公式 2.3 和圖 2.3 所示</p><p>　　在整個行駛過程中外傾角不是一成不變的，因為瞬心也會隨著車輪移動而改變。</p><p>　　2

28、.6 拉桿位置 轉(zhuǎn)向拉桿的位置也十分重要，其位置須保持懸架變形轉(zhuǎn)向保持在最小限度。就是由于車輪移 動前束角的變化，有較大顛簸轉(zhuǎn)向的車輛在前輪經(jīng)過障礙的時候會有改變運動方向的趨勢。 在不平坦道路上跑的時候這種效應(yīng)會有一定危險。最小化此種效應(yīng)的最簡單的方法就是把轉(zhuǎn) 向拉桿定位在同一平面上，或者上下 A 臂任一。另一個需要牢記的因素就是側(cè)向力下的外 傾順從。若拉桿位置在車輪中心的后上位置或者前下位置，會產(chǎn)生不足轉(zhuǎn)向趨勢。若 A 臂 剛性足夠，

29、該效應(yīng)會較小，因此由于 A 臂上的順應(yīng)性使得過度轉(zhuǎn)向的風險最小化。從拉桿 外端到上球鉸頭之間的杠桿臂長度和轉(zhuǎn)向臂一起決定了轉(zhuǎn)向輪和車輪轉(zhuǎn)向角度之間的比例。</p><p>　　2.7 抗反特征 懸架反特征描述了簧載質(zhì)量和非簧載質(zhì)量間的縱向垂直力耦合。緣起側(cè)視搖臂的角度，反特 征不改變輪胎印跡處的恒定負荷轉(zhuǎn)移，它只存在于加速和制動時。穩(wěn)定加速和制動時候的縱 向質(zhì)量轉(zhuǎn)移是關(guān)于軸距，中心高度和加速制動力的函數(shù)，如圖 2

30、.4 所示。反特征改變經(jīng)過彈 簧的負荷量和車輛的俯仰角。反特征以百分數(shù)來衡量。百分百反俯前軸不會在制動時偏轉(zhuǎn)， 負荷不會轉(zhuǎn)移，0 度反俯仰的前軸會據(jù)彈簧剛度不同而偏轉(zhuǎn)，所有負荷經(jīng)過彈簧轉(zhuǎn)移。也可 能會有負面影響。導(dǎo)致偏轉(zhuǎn)增益。公式 2.4 給出了有輪轂外懸制動器的車輛前部的反俯仰百 分比。</p><p>　　動和驅(qū)動力矩由懸架反應(yīng)的方式會改變反 present 量計算的方式。假如控制臂產(chǎn)生扭矩，無 論是從來自制

31、動或者驅(qū)動力矩，反量有 IC 相對地面接觸點的位置來計算。如果懸架不產(chǎn)生 驅(qū)動或制動力矩，但是只有前或后力，則“反”量由 IC 相對輪心位置來計算。對于后輪驅(qū) 動車來說，有三種不然類型的反特征：</p><p>　　俯仰抑制，減小前進制動過程中的顛簸偏轉(zhuǎn) 抬頭抑制，減小前進制動中下垂移動 后坐抑制，減小前進加速中的顛簸移動量</p><p><b>　　2.8 阿克曼轉(zhuǎn)向<

32、/b></p><p>　　低速轉(zhuǎn)彎時，由于加速而產(chǎn)生的外側(cè)力可以忽略不計，完成半徑 R 的轉(zhuǎn)向所需轉(zhuǎn)向角，稱 為阿克曼轉(zhuǎn)向角，可用公式 2.5 計算。</p><p>　　如果兩個前輪都相切于位于通過后軸一條線上的同一轉(zhuǎn)向中心，那么就說該車符合阿克曼轉(zhuǎn) 向。結(jié)果就是外側(cè)車輪比內(nèi)側(cè)車輪轉(zhuǎn)向角度較小。如果兩個車輪轉(zhuǎn)向角相同，就說平行轉(zhuǎn)向， 如果外側(cè)車輪轉(zhuǎn)向角度的，就說反阿克曼轉(zhuǎn)向。乘用

33、車有介于阿克曼轉(zhuǎn)向和平行轉(zhuǎn)向之間的 一種轉(zhuǎn)向幾何，而賽車通常采用反阿克曼轉(zhuǎn)向。通過使用乘用車的阿克曼轉(zhuǎn)向，或者其他側(cè)</p><p>　　賽車通常具有較高側(cè)向加速度，因此所有輪胎有較大的滑移角度并且彎道時內(nèi)側(cè)車輪上符合 比彎道外側(cè)車輪小的多，因為橫向負荷轉(zhuǎn)移了。低負荷的輪胎需要較小的偏角來達到轉(zhuǎn)彎力 峰值，賽車采用低速轉(zhuǎn)向幾何法會產(chǎn)生彎道內(nèi)側(cè)輪胎以高于所需偏移角被拖曳，這只會導(dǎo)致 輪胎溫度升高，由于滑移角誘導(dǎo)阻力

34、而使車速降低。因此賽車通常采用平行轉(zhuǎn)向甚至反阿克 曼轉(zhuǎn)向。阿克曼轉(zhuǎn)向的不同型式見圖 2.6</p><p>　　外傾角 外傾角是車輪傾斜平面與縱向垂直平面之間的夾角。車輪頂端相對于車體向外傾斜時候定義 為正的外傾角。外傾角對輪胎產(chǎn)生側(cè)向力施加影響。外傾的滾動輪胎在傾斜方向產(chǎn)生側(cè)向力。 在零滑移角時候稱為外傾推力。由于輪胎印跡的變形外傾也會影響回正力矩。這種影響相當 小，隨著滑移角增大時可以忽略。使車輪外傾往往導(dǎo)致

35、車輪轉(zhuǎn)彎時候側(cè)向力的增加。在輪胎 的線性范圍內(nèi)是這樣的。假如超過其線性范圍，外傾的附加影響就會見效，這種效應(yīng)稱為 ROLL-off。因此外傾車輪和不外傾車輪產(chǎn)生的側(cè)向力的區(qū)別較小，最大滑移角時候為大約 5-10%。而在 0 度時差別較大，因為存在外傾推力。使輪胎外傾的效果對斜交輪胎比子午線</p><p>　　輪胎大。對子午線輪胎來說，外傾力在大約 5 度時開始下降，而斜交輪胎在更小角度時外傾 力達到最大。<

36、;/p><p>　　前束 前束可用來克服賽車的操縱困難。后輪后束可用來改善入彎。車輛入彎時，更多負荷轉(zhuǎn)移到 外側(cè)車輪，結(jié)果是過度轉(zhuǎn)向。靜態(tài)前束量決定因素有，例如阿克曼轉(zhuǎn)向幾何，平順和側(cè)傾轉(zhuǎn) 向，順應(yīng)轉(zhuǎn)向和外傾。前束最小量是希望減少側(cè)傾阻力和由于輪胎相互作用引起的不必要的 輪胎起熱和輪胎磨損。</p><p><b>　　3 工作目標</b></p><

37、p>　　2004 年是 KTH 進行 FSAE 項目的第一年，沒有經(jīng)驗。為了粗略估計賽車尺寸和重量，我們 從 2003 年賽事中收集數(shù)據(jù)，分別是軸距、輪距和輪重，見表 3.1</p><p>　　參加 2003 年賽事的大部分車的全部數(shù)據(jù)不能獲得，所以表 3.1 所列的數(shù)據(jù)只來自所有尺寸 和重量可獲得的車輛。</p><p>　　基于文獻調(diào)查，2003 年賽事車輛的認識和在車輛動力

38、學和賽車有良好認知的人之間的討論 基礎(chǔ)之上，賽車指導(dǎo)方針得以建立。該指導(dǎo)方針的目的是為工作確立明確的目標。建立的指 導(dǎo)準則如下：</p><p>　　主銷內(nèi)傾角在 0 和 8 度之間 磨胎半徑在 0 到 10mm 之間 主銷后傾在 3 到 7 度 靜態(tài)外傾角在 0 到-4 度，且可調(diào) 前軸外傾增益在 0.2-0.3 d/r</p><p>　　后軸外傾增益在 0.5-0.8 d/r<

39、/p><p>　　最大側(cè)傾角大約為 2 度 前軸側(cè)傾中心高度在 0 到 50mm，后軸稍高 精確控制且可預(yù)測的側(cè)傾軸運動 最小化顛簸轉(zhuǎn)向</p><p>　　后軸 50-65%的側(cè)傾剛度</p><p>　　主銷內(nèi)傾保持在 8 度以下，因為過大的主銷內(nèi)傾轉(zhuǎn)向時會導(dǎo)致前軸的大量抬升。保持磨胎半 徑較小會使得車輛易于低速操縱，并減少制動過程中前輪牽引力瞬失早成車輛改變方向的

40、危 險，并且減少轉(zhuǎn)向力矩干擾。后傾角在轉(zhuǎn)彎時有積極作用，但是過大的后傾角會造成重量轉(zhuǎn) 移，導(dǎo)致過度轉(zhuǎn)向。在 0 到-4 度且可調(diào)的后傾角在車輛測試中匯十分有益。比賽期間，加 速賽也允許將外傾角設(shè)置在 0 度，以最小化滾動阻力。外傾增益是補償由于轉(zhuǎn)彎過程中側(cè)傾 角造成的外傾角度減少。后軸有較大外傾增益的原因是使轉(zhuǎn)彎中后胎和地面間有盡可能大的 接地印跡。這將允許車手踩更早更大的油門。后軸稍高的側(cè)傾中心有至少倆優(yōu)點，其一是后 軸可以使用較軟彈

41、簧，因為這的側(cè)傾力矩較小，其二就是保持側(cè)傾軸盡可能平行于賽車主慣 性軸。</p><p><b>　　4 方法</b></p><p>　　4.1 輪距和軸距 輪距和軸距對加速和制動項目中前后軸之間的負荷轉(zhuǎn)移量有影響，并且轉(zhuǎn)彎時負荷從彎道內(nèi) 側(cè)輪向外側(cè)輪轉(zhuǎn)移。應(yīng)用 MATLAB 程序來估算縱向載荷轉(zhuǎn)移和軸距之間的相互關(guān)系。此程 序沒有考慮由于瀝青態(tài)度引起的重心高度的

42、交替變化，因為這個影響很小可以忽略。圖 4.1 中表示了此 M 程序輸出的例子，加速中兩種不同軸距分別為 1525 和 1700 的前軸到后軸的 負荷轉(zhuǎn)移。軸距的確定方法主要基于總布置，因為這將決定軸距的大小。軸距應(yīng)盡可能短以 優(yōu)化急速轉(zhuǎn)彎的能力，但不能小于 1525。</p><p>　　其中高速轉(zhuǎn)彎時內(nèi)外側(cè)車輪間的載荷分配是關(guān)于前后輪距的函數(shù)。由于橫向加速度的影響會 有從彎道內(nèi)側(cè)向外側(cè)車輪的載荷轉(zhuǎn)移。圖 4.

43、2 的 M 輸出一個穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)彎仿真。內(nèi)側(cè)車輪上的 載荷可看成是輪胎和橫向加速度的函數(shù)。比較曲線圖和固特異賽車輪胎數(shù)據(jù)表明垂直輪胎載 荷影響輪胎產(chǎn)生側(cè)向力的能力。圖 4.3 表示了從固特異賽車輪胎獲得的輪胎曲線圖。</p><p>　　決定輪胎的另一個因素就是賽道的尺寸。根據(jù)規(guī)則賽道寬度都大于 3.5m，那么最急促的發(fā) 卡彎的直徑也不會小于 9m。避障項目中賽道寬 3m，但此時賽道寬度并不重要。符合阿克 曼轉(zhuǎn)向幾何的

44、車輛轉(zhuǎn)彎半徑低速時候正比于軸距和轉(zhuǎn)向角度。完成外徑 9m 的發(fā)卡彎車輛中 心線的轉(zhuǎn)彎半徑需為 9m 減去道寬一般。結(jié)果就是阿克曼角度為：</p><p>　　較大的輪距的劣勢是使得符合車輪角度的 A 臂角度較窄，導(dǎo)致 A 臂占用更多的縱向力。</p><p>　　4.2 前懸設(shè)計 前懸的設(shè)計主要基于總布置。輪距。車輪尺寸、輪胎尺寸、制動系、減震器等，在決定下球 鉸頭的適當位置時都必須考慮。

45、前懸設(shè)計型式是 SLA 懸架，意思是短長 A 臂，指的是上下 控制臂不等長。</p><p><b>　　輪輞</b></p><p>　　首先要考慮的是采用哪種輪輞。輪輞尺寸與輪輞內(nèi)剎車可用空間一起決定了球鉸接頭的安 置。使用的輪輞是 T 的，前輪 13*6”，后輪 13*8”。輪輞的測量和圖紙繪制在 PD 中進行。 圖 4.4 是 CAD 圖紙。</p>

46、;<p><b>　　剎車</b></p><p>　　特別設(shè)計的剎車盤是根據(jù)總布置條件從 ISR 訂購的。他是高性能摩托車剎車系統(tǒng)獨一無二 的專家公司。有了確定的尺寸，輪輞內(nèi)剩余的空間和下球鉸頭的位置就能估算出來了。下球 鉸的最終定位是據(jù)輪輞的布置來進行。</p><p>　　前視圖幾何 下球鉸的可能位置現(xiàn)在是由安裝剎車系統(tǒng)后剩余的空間來決定的。為了獲

47、得合適的側(cè)傾外傾 特性，用公式 4.2 計算前視搖臂長度。</p><p>　　從接地中心通過所求側(cè)傾中心到處于所需 fvsa 長度的瞬時中心（從接地印跡中心算）畫一 條直線。從瞬時中心到下球鉸畫一條直線，到上球鉸再畫一條直線。 上控制臂的長度應(yīng)盡可能長，但受總布置所限。車手的腿必須放在下控制臂間以便保持中心</p><p>　　高度盡可能低。上控制臂長度將決定外傾曲線曲率。若上下控制臂等

48、長，外傾曲線將是豎直 的直線，若上臂短于下臂，曲線將凹向負傾角方向，這樣是可取的。上臂越短，外傾曲線越 凹陷?？赡茉O(shè)計這樣的幾何，使其上跳時緩慢外傾，下落時迅速減少（凹陷趨勢？）</p><p>　　側(cè)視幾何 側(cè)視幾何的設(shè)計基于所需的反特征之上。對于后驅(qū)車的前懸設(shè)計唯一的反特征就是抗俯仰。 公式 2.4 計算其反特征量度。這給了我們所需的側(cè)視搖臂角度。側(cè)視搖臂長度 SVSA 決定了 過凹凸塊時車輛的縱向跳變量。建

49、立反特征的幾何圖件圖 4.6</p><p><b>　　控制臂樞軸</b></p><p>　　內(nèi)側(cè)球鉸的定位，車架上球鉸的定位也從幾何上來設(shè)計。采用方法就是 RCVD 中所述方法，</p><p>　　用來設(shè)計 SLA 懸架和其他懸架型式的一種投影方法。</p><p>　　看圖 4.7。首先，前視時上控制內(nèi)內(nèi)側(cè)樞軸

50、點記為點 1，上球鉸頭記為點 2。點 2 向縱向平面 投影點記為點 3。下控制臂相應(yīng)點記為點 11，點 12，點 13。然后這些點轉(zhuǎn)移到側(cè)視圖中。 從側(cè)視圖瞬心經(jīng)過點 3 畫一條直線，稍遠一點？任意一點記為點 4。在點 13 進行同樣程序</p><p>　　給出點 14 位置。然后把這些點向前視圖投影。在前視圖和側(cè)視圖中從點 4 通過點 2 并在點</p><p>　　1 以外畫一條直線

51、。然后對下控制臂點 14，點 132，點 11 重復(fù)此過程。內(nèi)側(cè)樞軸點需與車</p><p>　　輛中心線平行。從點 1 畫一條垂直線。前視圖中該線與從點 4 通過點 2 的直線的交點就是所 求點 5 的位置。然后對下控制臂相應(yīng)點 11.，14,12 重復(fù)此過程，求出點 15。然后把點 5 和 15 向側(cè)視圖投影，經(jīng)過點 1 點 5 以及點 11 點 15 畫直線，求出內(nèi)側(cè)樞軸點。只要在直線上， 可以任意安置這些

52、點。</p><p>　　4.2.6 轉(zhuǎn)向拉桿位置和阿克曼幾何 為最小化起伏轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向拉桿的位置很關(guān)鍵。需考慮幾項布置因素。轉(zhuǎn)向齒條的位置決定了 轉(zhuǎn)向拉桿內(nèi)側(cè)樞軸點的高度。由于轉(zhuǎn)向齒條安裝在車架上部，是為了轉(zhuǎn)向拉桿跟上控制臂處 于同一平面之上。理論上如果轉(zhuǎn)向拉桿精確地處于上控制臂平面上的話，該方案沒有起伏轉(zhuǎn) 向的影響。理想的情況想具有可調(diào)的阿克曼幾何來優(yōu)化不同駕駛項目的賽車。所以跨度從 0 到 100%的阿克曼

53、轉(zhuǎn)向幾何就很必要了，如 2.8 部分所述，負阿克曼轉(zhuǎn)向只應(yīng)用在高速賽車 上。鑒于此轉(zhuǎn)向拉桿必須處于上控制臂之前，如圖 4.8 所示。這將導(dǎo)致賽車負方向的運行。 但是如果轉(zhuǎn)向拉桿處于上控制臂之后，會導(dǎo)致阿克曼幾何可調(diào)性的過度喪失。</p><p>　　4.3 后懸設(shè)計 后懸?guī)缀蔚脑O(shè)計與前懸類似?？梢允褂们皯彝瑯拥脑O(shè)計應(yīng)用于后懸，不同之處就是前左換成 右后，右前束順應(yīng)效果亦然。為簡化設(shè)計，前束連桿甚至可與控制臂相連而

54、非車架。因為前 束連接外側(cè)樞軸點與外球鉸同高，所以這是可行的。這種裝置成為不接地前束連接。</p><p>　　5 建立模型 根據(jù)根據(jù)第四章所述設(shè)計時為了評估懸架系統(tǒng)性能，建立模型，使得能夠模擬車輛在不同條 件下的動態(tài)性能。</p><p>　　所有整車仿真放在 Adams 里進行。Adams 是進行機械系統(tǒng)動態(tài)仿真的一個軟件。包括幾個 不同應(yīng)用領(lǐng)域的子模塊。其中之一，Adams/Car

55、 是專為車輛仿真使用而開發(fā)的。在 Car 里汽 車的所有子系統(tǒng)能一次一個的建立起來，然后裝配成整車。這也使得很容易就能從一個前懸 模型轉(zhuǎn)變到到另一個模型，或者在不同輪胎模型中轉(zhuǎn)換。所有仿真都可視化，寫入文件或者 以包括工具欄在內(nèi)的圖形來查看。完整的車輛模型是由子系統(tǒng)組合起來的，包括： 前懸架子系統(tǒng)</p><p>　　后懸架子系統(tǒng) 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 前輪系統(tǒng) 后輪系統(tǒng) 車身系統(tǒng)</p><p>

56、　　若需精細模型，動力系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、防傾桿和差速器等可以加進車輛模型里。Adams 里 包括有預(yù)先建立的子系統(tǒng)，你也可以建立自己的子系統(tǒng)模型。子系統(tǒng)間通過通訊器相互作用。 包括輸入通訊器將信息讀入子系統(tǒng)和輸出通訊器將信息從一個子系統(tǒng)傳給另外一個子系統(tǒng)。 5.1 前懸建模</p><p>　　前懸架采用不等長雙橫臂型式。模型來自開發(fā) Adams 的 MSC 公司，做了修改以適應(yīng)建模需 要。車輪通過輪轂軸承（一個

57、旋轉(zhuǎn)聯(lián)接）與 upright 相連。Upright 之上四個控制臂以球鉸相 連，倆上倆下?？刂票哿硪欢瓮ㄟ^旋轉(zhuǎn)副與車架相接。每個 upright 上也有轉(zhuǎn)向拉桿以球鉸 相連。轉(zhuǎn)向拉桿另一端通過球鉸與轉(zhuǎn)向齒條相接。彈簧和阻尼器通過有球鉸頭的拉桿與 upright 相連。拉桿用萬向節(jié)與搖桿連在一起。搖臂通過旋轉(zhuǎn)副與底盤相連，通過萬向節(jié)與 阻尼器相連。前懸 的通訊器在前懸架和車身、轉(zhuǎn)向機、前防傾桿和前輪之間起作用。</p>&l

58、t;p><b>　　5.2 后懸架建模</b></p><p>　　后懸也采用不等長雙橫臂型式。模型包括 upright，其上以旋轉(zhuǎn)副連接有輪轂，如圖 5.2。控 制臂以球鉸與 upright 相連，以旋轉(zhuǎn)副與車身相連。傳動軸以等速副與 spindle 相連。Spindle 以旋轉(zhuǎn)副與 upright 相連。傳動軸也以等速副與車身相連。拉桿以球鉸與 upright 相連，以萬 向節(jié)與搖

59、桿相連。搖桿以旋轉(zhuǎn)副與車身相連，以萬向節(jié)與阻尼器相連。Toe linkage 以球鉸 與 upright 相連，以萬向節(jié)與下控制臂相連。后懸的通訊器在后懸架和、車身、轉(zhuǎn)向機、后 防傾桿以及后輪間起作用。</p><p><b>　　5.3 轉(zhuǎn)向機建模</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型是齒輪齒條式結(jié)果，如圖 5.3。沒有必要建立完成的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，因為轉(zhuǎn)向輸入 可以

60、通過拉桿直接施加在 upright 上。但是為了以后的仿真需要做準備還是建立了完整的轉(zhuǎn) 向子系統(tǒng)。這就可以對轉(zhuǎn)向輪輸入而不僅僅是拉桿鏈接 upright 的運動。轉(zhuǎn)向齒條以球鉸與 轉(zhuǎn)向拉桿相連。轉(zhuǎn)向齒條與齒條殼以移動副相連，與轉(zhuǎn)向軸以旋轉(zhuǎn)副相連。通訊器在轉(zhuǎn)向系 和前懸、車身之間起作用。</p><p><b>　　5.4 車輪建模</b></p><p>　　車輪模型

61、建立在固特異賽車提供的數(shù)據(jù)之上。固特異有其 13”光頭胎的 Adams 可用數(shù)據(jù)。 報告中采用的是 94 Pacejka 魔術(shù)公式型輪胎。不行的固特異提供的數(shù)據(jù)沒有考慮外傾角。通 訊器在車輪和懸架間作用。</p><p>　　車身 采用的車身子系統(tǒng)只包括重心位置的一個質(zhì)點。通訊器在車身子系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、前懸、后 懸間作用。</p><p><b>　　仿真</b>&l

62、t;/p><p>　　用 Adams 很容易仿真。很多不同類型的預(yù)設(shè)仿真模式可以采用，例如懸架分析可以運行不 同的車輪跳動和轉(zhuǎn)向仿真。也有例如 ISO 移線和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向等整車仿真模式。用 Adams 仿真 時的一個穩(wěn)態(tài)就是定義不明確模型平衡穩(wěn)態(tài)的靈敏性。</p><p>　　6 參數(shù)研究 研究評估系統(tǒng)參數(shù)的不同設(shè)置影響，如主銷內(nèi)傾角、后傾角、側(cè)傾中心高度等。知道了這些 參數(shù)是如何產(chǎn)生影響并相互

63、作用，就能夠改進模型直至滿足設(shè)計目標。參數(shù)研究也反映了參 數(shù)之間的相互作用。用一次一參數(shù)的方法進行試驗則遺漏了這方面的信息。改變一個參數(shù)時 這種信息是非常有用的，因為這能對其他參數(shù)產(chǎn)生不可預(yù)知的影響。</p><p>　　6.1 田口方法 因為影響懸架動態(tài)的參數(shù)有很多，作此分析就很困難且費時。小日本的工程師 G 田口引進 了一種質(zhì)量工程中采用正交試驗的新方法。此方法的好處就是可以獲得參數(shù)之間相互作用的 信息。該信

64、息在用一次一參數(shù)方法時是表現(xiàn)不出來的。 田口方法對評估大型參數(shù)集非常有用。采用正交矩陣的話，試驗的數(shù)量就能減少，同時亦然 產(chǎn)生所需結(jié)果。也可以研究參數(shù)間的相互作用。試驗的精度是關(guān)于試驗數(shù)目的函數(shù)。試驗數(shù)</p><p>　　目少會產(chǎn)生混合作用的結(jié)果，因此使得正確分辨其間相互作用變得困難，而他們有很大影響。 正交矩陣的分辨率可能將其從相互作用中分離出主要影響。正交矩陣的分辨率等級定義如 下： V：所有主要作用都分離

65、出來，兩個相互作用的因素從其他兩個相互作用因素中分離出來。 IV：所有主要影響從兩個相互作用因素中分離出來，但是兩個相互作用因素可以和其他兩 個相互作用因素相混合。</p><p>　　III：主要影響和兩個相互作用因素能混合。 可以獲得確定分辨率的正交矩陣尺寸見表 6.1</p><p>　　正交矩陣應(yīng)低階加負號，高階加正號。然后對正交矩陣每一行的參數(shù)精確設(shè)置進行演算。每 次試算都衡量所

66、求量。所有試算完成后，參數(shù)列乘以結(jié)果列，然后除以正號的數(shù)量。這樣可 以求出參數(shù)的影響。該影響是衡量選定參數(shù)間距和試算量的結(jié)果。表 6.2 顯示了精度為 V 的 L8 矩陣用于大部分研究參數(shù)的情況。 田口方法通常用于每次試算產(chǎn)生一個結(jié)果的測試中。測試中應(yīng)用田口方法也可能每次試算產(chǎn) 生布置一個結(jié)果，例如時間域測試。這就可能研究參數(shù)在制定時間域內(nèi)如何影響所尋變量的。 這種方法在 B 和 A 的論文‘’‘’‘’‘中有所闡述，成為連續(xù)田口方法。應(yīng)

67、用田口方法 可以評估設(shè)計參數(shù)，找尋重要的相互作用和哪些參數(shù)影響到所分析的系統(tǒng)行為。</p><p>　　6.2 有價值的參數(shù) 設(shè)計懸架幾何時很多參數(shù)都很重要。由于時間關(guān)系沒法測試所有有價值的參數(shù)。建模階段發(fā) 現(xiàn)某些參數(shù)比其他參數(shù)更重要，這些參數(shù)就會在參數(shù)研究中用到。此外車輛上可調(diào)的參數(shù)也 會在研究中進行評估。選擇用于評估的參數(shù)是 A 臂與車架的安裝，因為車架設(shè)計允許 A 臂 接頭在車架垂直方向移動。一些重要的參數(shù)

68、例如輪胎特性是不能評估的，因為缺乏相應(yīng)信息。 6.2.1 參數(shù)水平 研究水平的選擇已經(jīng)確定，所以可用于賽車的調(diào)整水平。低水準的符合所需調(diào)整可能的一端， 高水準符合另一端。（什么意思？）如此幾個反復(fù)，直到得到所需的可調(diào)范圍。</p><p>　　6.3 結(jié)果 參數(shù)研究是一個迭代過程。每次迭代后分析結(jié)果，改建所用模型，直到滿足目標要求。圖 6.2 到圖 6.24 所示結(jié)果來自于最終設(shè)計，調(diào)整水平符合所求。每張圖的上

69、部顯示了調(diào)整水平</p><p>　　如何影響所研究的參數(shù)，下部顯示不變的設(shè)計部分。把圖標上部所示結(jié)果添加到同一圖中不 變的設(shè)計部分，就顯示了改變后的結(jié)果特性。</p><p>　　6.3.1 前懸參數(shù)研究 前懸參數(shù)研究的主要目的是分析外傾增益和增加抗俯仰的效果。同時側(cè)傾中心的行為也進行 評估，因為側(cè)傾中心高度和運動會影響車輛的操縱品質(zhì)。這樣來設(shè)計前懸，就是車架上的結(jié) 合點可在 Z 方向

70、變化，使可以改變外傾增益特性和增加抗反特征。改變外傾增益或抗反特 征時候，也會影響其他參數(shù)。研究中所用參數(shù)見圖 6.1 和表 6.3。</p><p>　　表 6.4 中，列出了所選高低水平的參數(shù)。車架上的安裝件在參數(shù)研究中也有高低水平的選擇 之分。</p><p>　　6.3.2 轉(zhuǎn)向幾何的參數(shù)研究</p><p>　　轉(zhuǎn)向幾何的設(shè)計允許轉(zhuǎn)向拉桿外端與 upri

71、ght Y 方向三處不同位置相連，轉(zhuǎn)向齒條在車輛縱 向前后移動。為最小化 Bump steer 轉(zhuǎn)向拉桿要處于由前懸兩個上 A 臂構(gòu)成的平面之上。進 行參數(shù)研究評估阿克曼轉(zhuǎn)向幾何和 bump steer 的可調(diào)性。所用參數(shù)見表 6.5，層次間表 6.6。 進行兩個不同的測試項，一個測試 bump steer 特性，另一個測試阿克曼轉(zhuǎn)向幾何。兩測試的 結(jié)果見圖 6.10 到 6.15。</p><p>　　6.3.

72、3 后懸參數(shù)研究</p><p>　　后懸設(shè)計與前懸設(shè)計相似，車架接頭點可在 Z 方向變化，使能夠改變外傾增益特性并增加 抗反特征。其影響可從圖 6.17 到 6.24 看出。研究中所有參數(shù)見表 6.7 和圖 6.1。表 6.8 顯示 所用參數(shù)層次。</p><p>　　7 討論及設(shè)計結(jié)果</p><p><b>　　7.1 輪距和軸距</b&g

73、t;</p><p>　　載荷轉(zhuǎn)移是關(guān)于軸距的線性函數(shù)。不同的靜態(tài)軸重分布只會影響 Y 方向結(jié)果。如圖 3.1 所示， 規(guī)則允許的最小軸距 1525mm 和 1700mm 軸距的兩車差別很小。長軸距的結(jié)果是縱向載荷 轉(zhuǎn)移小。因此車輛的軸距將由總布置條件決定，但是應(yīng)盡可能小，以便賽車轉(zhuǎn)向響應(yīng)夠快。 這將使軸距保持在 1700mm 左右。軸距短的缺點就是可能導(dǎo)致汽車高速時的不穩(wěn)定。但因 為速度相當?shù)?，平均大約為 45

74、km/h，所以不存在問題。</p><p>　　如圖 3.2 所示，橫向載荷轉(zhuǎn)移是輪距的線性函數(shù)。從公式 7..1 可知，輪距改變時阿克曼角的 影響的評估試驗結(jié)果表明其影響很小，公式中顯示了兩種不同輪距 1250 和 1350mm 的車輛 在過外徑 9m 的發(fā)卡彎時的影響。</p><p>　　1G 轉(zhuǎn)彎時，彎道內(nèi)側(cè)車輪垂直分力變化為輪距 1250mm 為 275N，1350 輪距為 25

75、4N，以重 量計為 28kg 和 26kg。差別可能不大，因為在其他參數(shù)外輪胎產(chǎn)生側(cè)向力的能力是關(guān)于輪胎 載荷的函數(shù)，幾公斤就足以超出輪胎力曲線峰值，輪胎超負荷運轉(zhuǎn)。因為大學生方程式賽車 的重量不大，沒有專門針對這種低重量汽車的輪胎研發(fā)，所以輪胎超載的風險非常小，因為 側(cè)向載荷轉(zhuǎn)移非常之低。其問題是在另一個方面，由于載荷不足，載荷轉(zhuǎn)移可能導(dǎo)致彎道內(nèi) 側(cè)車輪側(cè)向力的喪失。</p><p>　　圖 3.3 可以看出，

76、輪胎負荷從 125lbs 增加到 250lbs，增加了百分之百，結(jié)果是固特異 20x8-13’’ 光頭胎 10 度滑移角時側(cè)向力的 115%增長。之所以要使用較大輪距的原因不是消除輪胎超 載的危險，而是防止輪胎欠負荷的發(fā)生。</p><p>　　輪距選擇為前軸 1250mm，后軸 1200mm。后軸輪距較小的原因是后軸輪胎較寬，前輪胎為 20x6.3-13’’后輪胎為 20x7.2-13’’，相差 1.0’’或者

77、書 25.4mm。前后軸輪距同寬的話會導(dǎo)致后 胎內(nèi)線比前胎更接近彎道內(nèi)側(cè)。這可能導(dǎo)致車手在試圖選擇可能最短的路線時只看到前輪， 而用后輪把錐筒撞倒。 前輪距較大也有優(yōu)點，就是能讓前軸承受較大部分的橫擺力矩。其結(jié)果就是可以在后部使用 較軟的彈簧，優(yōu)化后輪牽引力，并且允許出彎時更早更大的 油門。</p><p><b>　　7.2 前懸架幾何</b></p><p>　　

78、前 upright 的最終設(shè)計建立在于 MME 學生設(shè)計 upright 和車輛動力學學生基于總布置條件設(shè) 計制動系統(tǒng)的合作之上。Upright 接頭位置見于表 7.1，車架接頭位置見表 7.2。圖 7.4 顯示 了標記接頭的模型。</p><p>　　前懸相應(yīng)幾何如表 7.3 所示。</p><p>　　使用調(diào)整等級一些參數(shù)可以在區(qū)間內(nèi)變化，如表 7.4</p><p

79、>　　前懸的最終設(shè)計是性能與工藝之間的折衷。最困難最耗時的零件就是前 upright 的設(shè)計。由 于前輪輞內(nèi)缺乏空間，最終設(shè)計有一點偏離理想的設(shè)計。這主要會影響主銷內(nèi)傾角和磨胎半 徑。需要保持主銷內(nèi)傾在 8 度以下，但是最終設(shè)計為 9.2 度，這導(dǎo)致了磨胎半徑為 4.6mm。</p><p>　　外傾特性 參數(shù)研究表明所有使用的參數(shù)都影響到前懸架的外傾特性，該參數(shù)顯示最大的影響是由側(cè)視 時上 A 臂構(gòu)成的平

80、面角度。另外參數(shù)間的相互作用，加上使用的其他兩個參數(shù)，下 A 臂在 前視和側(cè)視圖中的平面角度，對側(cè)傾時的外傾增益有較大影響。若需要更多的外傾增益，則 側(cè)視時上 A 臂角度和下 A 臂角度的相互作用會產(chǎn)生最大的影響。若需較小外傾增益，最不 利的影響因素是前視時上 A 臂的角度。</p><p><b>　　抗反特征</b></p><p>　　如我們所需，通過將側(cè)視中下

81、 A 臂傾斜，增進前懸掛的抗俯仰特性。該設(shè)計允許車架部分 的兩下 A 臂后部接頭上升 20mm。這樣可增加多于 50%的抗俯仰特性。增加前懸的抗俯仰 也會有其他影響。增加 50%左右的抗俯仰會導(dǎo)致外傾增益減小 0.05 度外傾角/每側(cè)傾度。使</p><p>　　側(cè)傾中心高速降低約 20mm，側(cè)傾中心的橫向運動會增加每度 80mm，側(cè)傾轉(zhuǎn)向增加 0.02 度</p><p><b&g

82、t;　　/每側(cè)傾度。</b></p><p>　　7.2.3 側(cè)傾中心特性 對側(cè)傾中心高度有最大積極影響的參數(shù)，即使側(cè)傾中心離地面距離抬升最大的參數(shù)是前視時 下 A 臂平面角度。增加抗俯仰會使側(cè)傾中心降低。使前視上 A 臂角度較小也會降低側(cè)傾中 心。</p><p>　　增加前視下 A 臂角度，參數(shù) B 數(shù)值大，會使前懸側(cè)傾中心橫向運動增大，同時減小前視上</p>

83、<p>　　A 臂角度會使側(cè)傾中心橫向運動減小。增加抗俯仰也會減小側(cè)傾中心 的橫向運動。</p><p><b>　　轉(zhuǎn)向</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向幾何設(shè)計的目的是最小化 bump steer，使前束角度和阿克曼幾何可調(diào)。可調(diào)式轉(zhuǎn)向拉桿 外接頭使得阿克曼幾何可調(diào)成為可能。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)必須滿足的另一個標準就是車輛必須能過外 徑為 9m 的發(fā)卡彎。表 7.

84、1 和 7.2 列出了轉(zhuǎn)向系接頭的位置以及所求的可調(diào)性。表 7.5 給出了 阿克曼幾何和前束角的可調(diào)級別。</p><p>　　bump steer</p><p>　　設(shè)計目標是最小化 bump steer。通過使轉(zhuǎn)向拉桿與上 A 臂在同一平面內(nèi)，bump steer 最小化 至跳動時 0.03 度/每 10mm 垂直行程，回彈時為-0.01 度。如果轉(zhuǎn)向拉桿與其不在同一平面， 會導(dǎo)致

85、bump steer 很大。參數(shù)研究顯示移動轉(zhuǎn)向拉桿內(nèi)端上移 10mm，會使震動和回彈時 bump steer 增加 0.30 度轉(zhuǎn)向角/每 10mm 車輪位移。這相當于曲線半徑為 425m。</p><p><b>　　阿克曼轉(zhuǎn)向</b></p><p>　　通過調(diào)整轉(zhuǎn)向拉桿外端 Y 向位置，阿克曼的幾何量可以改變。在遠離車輛中心線方向移動 20mm 會使阿克曼每轉(zhuǎn)

86、向角從 0 上升到 65%，相應(yīng)于半徑 11.5m 的曲線。將轉(zhuǎn)向齒條向前移 動，阿克曼幾何可以減小。向前移動 20mm 可導(dǎo)致 11.5m 半徑曲線減少 10%的阿克曼幾何。 移動轉(zhuǎn)向拉桿內(nèi)端向上遠離前視上 A 臂平面不會影響阿克曼。參數(shù)研究還表明，轉(zhuǎn)向齒條 移動 30mm，外側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑為 9180mm，此時阿克曼設(shè)置為下限值，8180mm 時候設(shè)為上限</p><p>　　值。轉(zhuǎn)向齒條移動 35mm 響應(yīng)值為

87、 8040mm 和 6850mm。阿克曼設(shè)為上限值時轉(zhuǎn)彎外徑小的 原因不是阿克曼百分比的改變，而是轉(zhuǎn)向幾何的改變也會改變轉(zhuǎn)向外傾特性，如圖 5.12 5.13 所示。阿克曼設(shè)為下限值轉(zhuǎn)向齒條移動 35mm 時外側(cè)車輪外傾改變?yōu)?1.1 度，阿克曼值更高 時為-1.3 度。對于彎道內(nèi)側(cè)車輪該值為+5.8 度和+7.7 度，彎道內(nèi)側(cè)和外側(cè)車輪都向彎道傾斜， 如圖 7.5 所示。</p><p><b>　　

88、7.4 后懸?guī)缀?lt;/b></p><p>　　后懸 upright 的設(shè)計與前懸不同，因為內(nèi)部要裝剎車。后懸架的運行工況也又稍有不同，因 為此處沒有轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。Upright 上關(guān)節(jié)位置如表 7.6 所示。</p><p>　　車架上關(guān)節(jié)位置口見表 7.7。后懸連桿配置是所謂的地下連桿，與下控制臂相連，而非車架。</p><p>　　后懸相應(yīng)幾何參數(shù)見表

89、7.8，這是未變更的設(shè)計參數(shù)。</p><p>　　正向側(cè)傾外傾增益是接地印跡 0.5 度側(cè)傾角時測量彎道外側(cè)車輪，負向指的是內(nèi)側(cè)車輪。</p><p>　　應(yīng)用表 7.7 中調(diào)整等級一些才參數(shù)可以在表 7.9 所列區(qū)間內(nèi)改變，也給出了靜態(tài)外傾、前束 角和底盤高度的調(diào)整等級。</p><p>　　注意抗后坐和抗抬頭彼此不能獨立改變。車輛運行中參數(shù)特征見 4.4 節(jié)。

90、</p><p><b>　　外傾特性</b></p><p>　　參數(shù)研究表明所有研究參數(shù)都影響外傾特性。其中影響最大的由側(cè)視上 A 臂平面的角度，</p><p>　　與前懸中的一樣。設(shè)置參數(shù)為最高值會降低彎道外側(cè)車輪的外傾增益量，增加內(nèi)側(cè)車輪的外 傾增益量。</p><p><b>　　抗反特征</

91、b></p><p>　　通過傾斜側(cè)視下 A 臂平面，可以增加抗反特征。后懸架可得抗反特征是抗后坐和抗抬頭。 這是彼此耦合的，因為他們都受懸架同一改變的影響。因為內(nèi)側(cè)剎車安裝在后懸架，抗抬頭 的量總是比抗后坐量的兩倍還大。設(shè)計允許車架上兩個下 A 臂后接頭提高 20mm。這樣可以 使抗后坐增加 24%。增加抗后坐量使得外傾增益量減小約 0.08 度/側(cè)傾角，也使靜態(tài)側(cè)傾中 心高度增加 25mm 多。<

92、/p><p>　　7.4.3 側(cè)傾中心特性</p><p>　　對側(cè)傾中心高度積極影響最大，使側(cè)傾中心升高的因素是前視下 A 臂平面的角度。增加抗 反會使側(cè)傾中心高度降低。減小前視上 A 臂角度也會增加側(cè)傾中心高度。側(cè)傾中心高度在 側(cè)傾時的變化很小，在未變更設(shè)計中起豎直方向變化大約為 0.5mm。同一設(shè)計側(cè)傾中心的 橫向運動稍小于 13mm。</p><p>　　8

93、 工作展望 為了進一步開展工作，首先要完整測量已完成方程式賽車。然后用于更新現(xiàn)在所用計算機模 型，用相對應(yīng)真是車輛的模型完成新的仿真，然后可能進一步研發(fā)，這我們可以同時進行兩 個研發(fā)過程，一個在賽車上，另一個在電腦中。也讓我們能夠測試計算機模型與真是賽車是 否吻合。 論文中沒有多談的一個重要因素，就是輪胎。因為輪胎是賽車中對車輛動態(tài)性能有很大影響 的，所以可進行大量工作評估不同的輪胎對賽車操縱品質(zhì)的影響。市場上有不同尺寸、品牌 和橡膠化

94、合物的輪胎種類。對比測試不同的輪胎，找出哪種輪胎更有利于改善懸架設(shè)計。尤 其是因為賽車運行在車輪行程很小，對懸架幾何影響不大的情況下。</p><p>　　若 KTH 決定為 2005 年大學生方程式造一輛新車，那么 2004 年的賽車在工程進行中是非常 有用的一個工具。此車可用于不同測試，進行評估成為開發(fā)新車的平臺。車輛的計算機模型 可更新動力傳動系統(tǒng)和剎車，用來評估賽車的動態(tài)表現(xiàn)。明了 2004 款車不需要的