FSAE電動(dòng)賽車前懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析【雙橫臂式懸架優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含5張CAD圖紙帶任務(wù)書+開題報(bào)告+中期報(bào)告+答辯ppt+外文翻譯】-clsj24
FSAE電動(dòng)賽車前懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析【雙橫臂式懸架】
摘要：本設(shè)計(jì)對FSAE賽車前懸架的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)進(jìn)行比較，綜合比對選取適合的懸架結(jié)構(gòu)形式，最終確立FSAE電動(dòng)賽車的前懸架采用雙橫臂式懸架結(jié)構(gòu)；根據(jù)賽車參數(shù)，進(jìn)行了大量的計(jì)算，根據(jù)數(shù)據(jù)確立了前懸架的尺寸，材料，以及懸架部件的選取以及參數(shù)，對影響安全性的零件，例如橫向穩(wěn)定桿和緩沖塊都有明確的計(jì)算與設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行ADAMS建模、優(yōu)化，最終確認(rèn)主銷外傾角，主銷內(nèi)傾角，均滿足設(shè)計(jì)要求。隨之選用 proe軟件對FSAE前懸架實(shí)施3D圖形的創(chuàng)造；在建立三維模型的過程中，根據(jù)零件的三維坐標(biāo)，生成三維模型，這樣的精確度高。再后，使用有限元分析軟件ANSYS對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析，在靜態(tài)分析中，均符合設(shè)計(jì)要求，在動(dòng)態(tài)分析中，著重對在0.5g加速狀態(tài)和0.95g轉(zhuǎn)彎狀態(tài)下進(jìn)行有限元分析，前懸架下控制器在這兩種嚴(yán)格的工況下，所產(chǎn)生的應(yīng)力集中問題，和應(yīng)力變形問題，對這兩種問題進(jìn)行分析比對，對應(yīng)力集中現(xiàn)象，都小于材料的屈服極限，說明滿足安全的要求，對應(yīng)力變形問題，也同樣滿足設(shè)計(jì)要求。本次FSAE賽車的前懸架完全符合設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：FSAE賽車；懸架；校核；有限元；
Design and Analysis of Front Suspension Structure
of FSAE Electric Racing
Abstract：This graduation design the structure and characteristics of FSAE car front suspension is used in the comparison, comprehensive than to choose a suitable suspension structure, finally established FSAE electric car front suspension with double wishbone type suspension structure;According to the parameters of car, a large amount of calculation, based on the size of the data to establish the front suspension, materials, and the selection of suspension components and parameters, affecting the safety of spare parts, such as the horizontal stabilizer bar and buffer blocks are clearly calculation and design, then, ADAMS, modeling, optimization and finally confirm the king pin camber Angle, kingpin inclination Angle, meet the design requirements.Then using proe FSAE car front suspension three-dimensional organization simulation model is set up;In the process of establishing three-dimensional model, according to the components of the three-dimensional coordinates, generated 3 d model, the precision is high.Again later, using the finite element analysis software ANSYS static analysis and dynamic analysis was carried out on the whole structure, in static analysis, all comply with the design requirements, in the dynamic analysis, the state of accelerating in 0.5 g and 0.95 g condition in finite element analysis of turning, the front controller in both the strict conditions, the stress concentration problems, and stress deformation problem, the analysis of the two kinds of problems, the stress concentration phenomenon, are less than the yield limit of material, that meet the requirements of safety, the deformation and stress problem, also meet the design requirements.The FSAE car front suspension fully comply with the design requirements.analysis controller.
Key words: FSAE racing; suspension; check; finite element;
目 錄
摘要……………………………………………………………….…………………... I
Abstract…………………………………………………………………...…………II
1.緒論……………………………………………………………….……………..….1
1.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀…………………………………………………….……………….1
1.2國外研究現(xiàn)狀…………………………………………………….…..………...…2
2. FSAE前懸架的建立………………………………………....………………..……3
2.1 FSAE 賽車懸架的選擇…………………………………...…………...…………3
2.2前懸架參數(shù)設(shè)計(jì)……………………………………..………...…………...……..4
2.2.1對平順性影響的各項(xiàng)參數(shù)……………………………………………………...4
2.2.2撓度計(jì)算………………………………………………………………………...5
2.2.3簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量………………………………………………………...5
2.3螺旋彈簧的設(shè)計(jì)……………………....………………….………….………...….6
2.3.1螺旋彈簧類型的選擇…………………………………………………………...6
2.3.2彈簧的關(guān)計(jì)算…………………………………………………………………...7
2.3減振器設(shè)計(jì)……………………………………………………………………….10
2.3.1減振器及其形式的選擇……………………………………………………… .10
2.3.2相對阻尼系數(shù)……………………………….………………………………….11
2.3.3減振器阻尼系數(shù)的確定………………………………………………………..11
2.3.4最大卸荷力的確定………….………………………………………………….11
2.3.5減振器尺寸的確定……………………………………………………………..12
2.4上、下橫臂長度的確定………………………………………………………….12
2.5橫向穩(wěn)定桿設(shè)計(jì)………………………...………………………………………..12
2.5.1穩(wěn)定桿直徑計(jì)算………………………………………………………………..13
2.6緩沖塊…………………………………………………...……………………….14
3. 對FSAE的前懸架進(jìn)行三維建?！?…….……………………15
3.1前懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的分析………………………………………...…..……...…17
4.控制臂的有限元分析………………………………..……..…………...…..….…20
4.1有限元法的介紹…………………………..………………………...…………...20
4.2控制臂有限元模型建立………………………….…………………..……….…20
4.2.1幾何模型……………………………….………………………………………20
4.2.2網(wǎng)格劃分及網(wǎng)格質(zhì)量控制…………………………………………………….21
4.2.3材料屬性定義………………………………………………………………...22
4.2.4慣性釋放及模型的約束與加載……………………………………………...22
4.3典型極限工況控制臂結(jié)構(gòu)有限元分析………………………………………...22
4.3.1 0.5g加速工況………………………………………………………………….22
4.3.2 0.95g轉(zhuǎn)向工況……………………………………………………………...…23
5.總結(jié)與展望…………………………………….….………..……………………..25
5.1總結(jié)…………………………………………….……………………...…………25
5.2展望…………………………………………….…………………………...……26
參考文獻(xiàn)…………………………………………….………………………….……27
致謝…………………………………………………..………………………………28
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FSAE電動(dòng)賽車前懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析.docx
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FSAE電動(dòng)賽車前懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析開題報(bào)告.doc
FSAE電動(dòng)賽車前懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析答辯ppt.pptx
上橫臂A1.dwg
下橫臂A1.dwg
前懸架推桿A2.dwg
雙橫臂前懸架裝配圖A0.dwg
外文翻譯.docx
文件清單.txt
立柱A1.dwg
FSAE電動(dòng)賽車前懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析
學(xué)生姓名： 學(xué)號： 系 別： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 1. 本畢業(yè)設(shè)計(jì)對 綜合比對選取適合的懸架結(jié)構(gòu)形式； 2. 根據(jù)賽車參數(shù) ， 進(jìn)行了大量的計(jì)算 ， 根據(jù)數(shù)據(jù)確立了前懸架的尺寸 ， 材料， 以及懸架部件的選取 ， 優(yōu)化 。 3. 然后利用 立 車前懸架的三維機(jī)構(gòu)仿真模型；將三維模型導(dǎo)入有限元軟件 ， 進(jìn)行靜力學(xué)計(jì)算 ， 對前懸架下控制臂的加速工況， 轉(zhuǎn)彎工況的應(yīng)變和應(yīng)力進(jìn)行分析 。 總體思路； 雙 橫臂懸架在其車輪上、下跳動(dòng)時(shí)，只要適當(dāng)?shù)剡x擇上、下橫臂的長度并合理布置 。能保證汽車有良好的行駛穩(wěn)定行，已為中、高級轎車的前懸架所廣泛采用。雙橫臂懸架的突出優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)計(jì)的靈活性，可以通過合理的選擇空間導(dǎo)向桿系的鉸接點(diǎn)的位置及導(dǎo)向臂的長度，使得懸架具有合適的運(yùn)動(dòng)特性，并且形成恰當(dāng)?shù)膫?cè)傾中心和縱傾中心。 前懸架的選型； 參數(shù)名稱 數(shù)值 賽車長度 /800 賽車高度 /260 軸距 /720 前輪輪距 /240 后輪輪距 /180 賽車質(zhì)量 /30 最高車速 /(km/h) 》 120 平順性參數(shù)； 汽車的偏頻的計(jì)算公式如下： 其中 g=、 11111 π21π21?因?yàn)橘愜噷κ孢m性要求很低，所以計(jì)算的 n= 該車整車整備質(zhì)量為 280因此最大總質(zhì)量為 M=280+80=360。 根據(jù)劉惟信版汽車設(shè)計(jì) ， 可知簧載質(zhì)量占總質(zhì)量的 82%， 非簧載質(zhì)量占 18%。 因此簧載質(zhì)量 60╳ 82%=由于前后懸架載荷比 46:54得沒 簧載質(zhì)量 360╳ 18%=5 簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量 由于賽車高速中受到的沖擊是巨大的 ， 如果彈簧剛度過大 ， 會(huì)導(dǎo)致懸架特性過硬 ， 在設(shè)計(jì)方案中可以采用較小剛度的彈簧 ， 或者利用搖臂盤的聯(lián)接點(diǎn)比例關(guān)系來調(diào)節(jié)彈簧的最大工作載荷 。 取一個(gè)比較小的彈簧 ， 最大承受壓力 3600N,最大變形量 50結(jié)構(gòu)如圖所示 螺旋彈簧類型的選擇； 1. 汽車懸架設(shè)計(jì)時(shí) ， 希望輪距變化更小 ， 以減少輪胎磨損 ， 提高其使用壽命 ， 因此應(yīng)選擇上 、 下橫臂長度之比在 2. 但是為保證汽車具有更好的操縱穩(wěn)定性 ， 希望前輪定位角度的變化更小 ， 這時(shí)應(yīng)選擇上 、 下橫臂長度之比在 3. 綜合考慮 ， 在初選尺寸時(shí)取上 、 下橫臂長度之比為 因此本設(shè)計(jì)初選尺寸下擺臂長度 601=上擺臂長度 50 上、下橫臂長度的確定； 緩沖塊是用來限制懸架行程 ， 以吸收從車輪傳到車身上的沖擊載荷 由于方程式賽車的減震器是安裝在車身上的 ， 所以緩沖塊裝在下橫臂安裝推桿的支承座上來限制車輪的跳動(dòng)為上下 50當(dāng)車輪運(yùn)動(dòng)到極限位置時(shí) ， 下橫臂與水平面的夾角為 下橫臂的運(yùn)動(dòng)夾角的范圍 到 緩沖塊的基本尺寸如圖 ， 緩沖塊； ???? o sa r 等效位移圖 等效應(yīng)力圖 橫臂最前端的地方將會(huì)收到來自車輪傳遞過來的不同方向的力，因此，此位置的應(yīng)力相比于其他地方是最大，大小為 在其他位置，橫臂所受的應(yīng)力較小。此外，大小為 上應(yīng)力均小于材料的屈服強(qiáng)度445桿滿足設(shè)計(jì)要求。 等效位移圖 等效應(yīng)力圖 應(yīng)力結(jié)果分析：數(shù)值顯示，藍(lán)色部位應(yīng)力值最小，紅色部位應(yīng)力值最大。 048896合應(yīng)力最大值為 396論是單個(gè)方向的最大應(yīng)力，還是綜合應(yīng)力值均小于材料的需用應(yīng)力 [σ]=445分滿足強(qiáng)度要求 結(jié)論； 綜述所述，本畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)出來的前懸架，滿足 不發(fā)生疲勞斷裂， 本次設(shè)計(jì)通過 有限元軟件 大縮短了研發(fā)時(shí)間和成本。且計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確。 致謝 我要感謝我的指導(dǎo)教師楊世文。楊老師身負(fù)教學(xué)、科研重任，仍抽出時(shí)間，不時(shí)召集我和同門以督責(zé)課業(yè)，耳提面命，殷殷之情盡在諄諄教誨中。這篇論文更傾注了他的大量心血。從初稿到定稿，楊不厭其煩，一審再審，大到篇章布局的偏頗，小到語句格式的瑕疵，都一一予以指出。同時(shí)，我要感謝四年來帶過我的課的老師，是他們傳授給我方方面面的知識(shí)，拓寬了我的知識(shí)面，培養(yǎng)了我的功底，對論文的完成不無裨益。我還要感謝學(xué)院的各位工作人員，他們細(xì)致的工作使我和同學(xué)們的學(xué)習(xí)和生活井然有序