毕业设计（论文）-巴哈赛车悬架系统设计.docx

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1、毕业设计（论文）巴哈赛车悬架系统设计学院（系）：专 业 班 级学生姓名：指导教师：摘要在巴哈赛车的设计过程中，为了应对复杂的越野道路工况，在不降低赛车其他性能的前提下，需要设计一款具有良好的抗侧倾、抗震和耐冲击性能的悬架系统，此悬架系统还应具备足够大的压缩行程以提供赛车足够的通过性。本次毕业设计首先对现有的悬架形式进行了研究并选取了合适的巴哈赛车悬架形式，前悬架采用双横臂式独立悬架，后悬架采用多连杆式独立悬架；其次通过将大学本科所学基础知识与专业知识相结合，以理论为基础，从需求出发对巴哈赛车的前、后悬架系统进行结构和参数设计，并利用CATIA对悬架结构进行三维建模；再次，通过计算机分析软件AN

2、SYS和Adams对设计进行建模和分析，验证了悬架杆件力学性能的可靠性和运动学参数的合理性，最终设计出了一款能够充分满足设计要求的巴哈赛车悬架系统。关键词：双横臂式独立悬架、多连杆式独立悬架、CATIA建模、ANSYS分析、Adams仿真ABSRACTDuring the design of Baja racing off-road vehicle, in order to through the tracks, which arein a complex off-road condition successfully, the design of suspension should poss

3、ess superiorability of anti-rolling, against vibration and shock Otherwise, the suspension system should alsohave enough compression travel to meet the requirement of traffic ability. This graduation designaim to through the analysis of normal type suspension system, then it was designed to use thed

4、ouble-wishbone independent suspension as front suspension, the multi-link independentsuspension as rear suspension. Then through using the combination of basic knowledge andprofessional information to calculate the dimension size and structure. Build the CATIA 3Dmodels of suspension by using the par

5、ameters. Then through the computer assistant softwaresuch as ANSYS and Adams to simulate the working condition and load characteristic. Accordingto the results of analysis and simulation, the reliability of design and the accuracy of hard pointhave been proved. Finally, the design of suspension syst

6、em, which meets all the designrequirement and competition rules, had been completed.Keywords： Double-wishbone independent suspension; Multi-link independentsuspension; CATIA three-dimensional models; ANSYS analysis; Adams Simulation.目录第1章绪论11.1、 巴哈赛车悬架系统概述11.1.1、 研究背景11.1.2、 国内外发展情况和现状11.2、 研究的内容和方法

7、21.3、 哈赛车悬架系统的结构分析42.1、 巴哈赛车悬架作用42.2、 巴哈赛车悬架的组成42.2.1 、悬架系统的结构4222、巴哈赛车常用悬架42.2.3 巴哈赛车悬架选型62.3、 巴哈赛车悬架的要求82.4、 本章小结9第3章前悬架设计103.1、 前悬架设计103.1.1、 设计输入参数103.1.2、 承载特性103.2、 零部件设计123.2.1、 螺旋弹簧设计123.2.2、 减振器设计163.2.3、 导向机构设计183.3、 前悬架CATIA三维建模213.4、 悬架硬点分析223.5、 运动学特性分析243.6、 本章小结27第4章后悬架设计284.1、 悬架布置位置

8、确定284.1.1、 前摇臂车身固定点选择294.1.2、 后拉杆车身固定点选择294.1.3、 减振器车身固定点选择304.2后悬架结构设计314.2.1、 前摇臂设计311.1.2、 后拉杆设计324.3、 减振器参数设计344.4、 后悬架CATIA建模364.5、 本章小结37第5章 巴哈赛车悬架系统分析及仿真385.1、 前悬架静力学分析385.1.1、 巴哈赛车前悬架上横臂静力学分析385.1.2、 巴哈赛车前悬架下横臂静力学分析395.1.3、 巴哈赛车后悬架前摇臂静力学分析405.2、 巴哈赛车前悬架运动学特性分析415.2.1、 Adams 建模思路415.2.2、 Adam

9、s 建模分析425.3、 本章小结44结论451、 研究结论452、设计亮点453、未来展望45致谢47参考文献48第1章绪论1.1、 巴哈赛车悬架系统概述1.1.1 %研究背景巴哈大赛起源于1976年的美国，其名称取自于西班牙语越野车的意思。参赛队伍历时数月自主设计、选型、加工、制造、试验等最终完成一台符合大赛要求的小型越野赛车,根据规定，赛车采用中置后驱的布置形式。本项赛事面向全国各类职业院校及高校低年级学生，旨在培养具有实践性的车辆工程人才。为了测试各车队赛车的综合性能，比赛场地通常选取道路情况极为复杂的路面如坑道、陡坡、水塘等，而在应对此类路面时，赛车悬架需要承受巨大的冲击载荷，因此悬

10、架的设计对于赛车的整体性能发挥起着至关重要的作用。除此之外，由于巴哈赛车的结构特点，以及动力性能要求，其结构较为紧凑，尤其是前悬架布置空间，在与车架匹配的同时,还需要为转向拉杆提供足够的布置空间。同时，在巴哈赛车悬架系统的后悬架设计中，考虑到中置后驱的整车布置形式，后悬架需承担较大的重量，同时与驱动轴相连，所以，它还应当具有使赛车动力性正常发挥的重要作用。因此，巴哈赛车的悬架系统是一个赛车综合性能匹配度极高的设计，同时也具有很大的创新空间。1.1.2 、国内外发展情况和现状巴哈大赛自2015年引进中国以来，很快受到各大工科院校的欢迎，在巴哈大赛中，不仅可以让高校学生学习更多更实际的汽车知识，同

11、时也可以增进各高校之间的友谊，促进学术交流。悬架系统作为巴哈赛车的重要总成之一，在面对恶劣的比赛环境时，对赛车性能有着重大的影响，也是参赛队伍设计、优化的重心。悬架主要分为非独立悬架和独立悬架，非独立悬架虽然在结构和制造成本方面具有一定的优势，但左、右侧车轮在遇到不平路面上下跳动时 会相互牵连，进而降低赛车驾驶的稳定性和乘坐的舒适性，且对于其简单的结构而言，各机构自由度小也会造成驾驶稳定性的下降。在悬架形式方面，由于巴哈小型越野车属于参赛车型，在有效控制成本的情况下，各车队尽可能地选用性能优秀的悬架形式。因此，在巴哈赛车悬架的设计过程中，考虑到前悬架需要承担转向作用，但承载力较小，故大多采用双

12、横臂独立悬架；而对于后悬架，按照巴哈比赛规则要求采用的中置后驱赛车设计，后悬架需要承载很大的重量，故各车队采用了各自创新的以单纵臂为设计基础的单纵臂多连杆式独立悬架，从而使后悬架兼具承载能力强和保证赛车操作稳定性的优点。1.2、 研究的内容和方法图1.1毕业设计整体流程本课题通过对巴哈大赛比赛规则和比赛道路情况的研究，结合悬架系统的基本性能要求和设计思路，运用所学过的力学、机械学等基础知识，对悬架进行结构设计，并确定各零部件的材料和几何尺寸。在参数、材料确定的基础上，利用CATIA三维建模软件建立该悬架的三维模型，并通过ADAMS等软件进行仿真分析，从而获得一套操作稳定性、动力性等各项性能符合

13、大赛要求且具有一定竞争实力的巴哈赛车独立悬架系统。第2章巴哈赛车悬架系统的结构分析2.1、 巴哈赛车悬架作用为应对多变的道路情况，车架与之间需通过悬架进行弹性连接，从而衰减冲击载荷，缓和行驶过程中车辆的剧烈运动，提高整车的可靠性.其次，悬架系统承担着垂直方向上的种种受力，如地面支持力、车身压力等，此外还包括车身扭转等情况带来的纵向反力和侧向反力，从而保证巴哈赛车行驶过程中的稳定性。最后，悬架系统的运动学参数如前束角、车轮内倾角等还会影响赛车转向性能和动力性能的发挥。2.2、 巴哈赛车悬架的组成221、悬架系统的结构悬架根据左右车轮是否关联运动可分为独立悬架和非独立悬架，由于巴哈赛车需具备较高的

14、通过性，即面对复杂多变的道路情况，左右车轮的干涉应尽可能小。同时，相比于非独立悬架，独立悬架的结构设计更为开放，整体质量较轻，因此独立悬架形式势必成为首选。巴哈赛车悬架系统的组成相较于普通乘用车而言相对简单，但元件及结构的基本构成仍然不变主要以摇臂作为导向机构，以螺旋弹簧减振器总成作为弹性、阻尼元件。通常情况下，摇臂采用万向节与立柱相连，从而作用于车轮；在摇臂的内侧则通过钱链与车架相连。222、巴哈赛车常用悬架独立悬架的在分类上可根据其工作特点分为拖曳臂式、单纵臂式、双横臂式、多连杆式等，而在巴哈赛车中，较为常见的是双横臂式独立悬架和多连杆式独立悬架(1)双横臂式独立悬架双横臂式悬架是指有两根

15、横臂的独立悬架系统。双横臂式独立悬架根据上下横臂的长度相等于不相等又可分为等长双横臂式和不等长双横臂式，如表2. 1。表2.1两种双横臂式独立悬架的优缺点等长双横臂不等长双横臂车轮上下跳动时，主销内倾角有轻微变化 在车轮上下跳动时，能保持主销内倾角不变轮距变化较小轮距变化较大，易产生轮胎的磨损巴哈赛车中为了方便比赛过程中的调整，及与其他系统之间的匹配，同时保证轮距不会发生较大变化，以减小轮胎磨损，多选用不等长双横臂式独立悬架。双横臂悬架一般用作轿车的前、后悬架，巴哈赛车由于其工作的复杂道路情况，双横臂悬架的选用可以满足多方位的需求，同时还可以是整个前轴的空间布局更具灵活性，如图2. 1所示。1-压缩罐；2-减振器；3-弹簧；4-后立柱；5-上横臂；6-下横臂图2.1双横臂式独立悬架实体(2)多连杆式独立悬架多连杆式独立悬架的纵臂近乎平行于汽车纵向轴线，特点是结构简