方程式赛车SAE制动和车架的介绍(外文翻译)

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方程式赛车ＳAE制动和车架的介绍

摘要

本文是对方程式SAE（FSAE的)悬架和框架设计上的设计团队在UM的罗拉经验介绍。的基本理论和设计这些系统的方法提出，使新的团队将能为他们的第一FSAE的设计基准。例子我们会根据在ＵM -罗拉的1９96 FSＡE的条目。

简介

方程式SAE是一个学生的竞争,由美国汽车工程师学会（ＳAＥ),其中学生设计,构建和竞争方程式风格的小赛车赞助。本次比赛的基础是一个虚构的公司签订了合同的工程师建造一座小型方程式赛车组。由于汽车是周末越野赛车打算,该公司已经制定了8，５00元的最高成本。比赛规则限制了赛车引擎的610cc与单一入口节流最大位移。其他规则要求的汽车必须有一个最小为50ｍm轮旅行和轴距大于一千五百二十四毫米悬挂系统。这款车还必须符合安全要求,如侧撞保护?比赛分为静态和动态的活动。静态活动包括成本分析,销售演示和工程设计。比赛的动态部分是15.25米直径防滑垫,９1．４４米加速时,越野0.8公里,44公里耐力赛,和燃油经济性。

运行FSＡE比赛的设立是为了提供一个当代大学生的教育经验,是类似的项目类型，他们将面对的工作队伍。参加FSAE的,学生团体与从抽象的设计阶段项目，直到它完成。工程设计,团队合作,项目管理,财务方面都被纳入一级方程式ＳＡE的基本规则。

本文涵盖的悬挂和框架设计的一些基本概念，并强调了UM的罗拉设计时其199６年的暂停和框架的方法。受部分涉及的基本设计参数，并提出具体的例子。框架部分讨论如何实现与ＦＳＡE的设计约束妥协。最后，设计部门提供了一个由UＭ的罗拉用于1９96年赛车的设计方法的简要概述。?１99６年完成队12日在工程设计活动,而整体成绩是7７国参赛车队19了。

１悬挂几何

受几何部分集中的悬架设计的基本领域，并突出一些什么UM的罗拉设计团队19９6年的赛车悬挂几何选择。?FＳAE的悬浮工作在汽车动力主要是由于有限的转弯是由大小管辖的速度在赛道狭窄的领域。因此，FSAE的悬挂设计应侧重于对竞争的限制。例如,车辆轨道宽度和轴距的因素管汽车的操控性能取得成功。这两个方面不仅影响重量转移,但也影响了转弯半径。?几何不仅要考虑为FＳAE的暂停，但部分也必须价格合理的成本分析和销售演示销售。例如，内侧悬挂将会是更为适销对路的设计,而外侧悬挂可能成本更低，更容易制造。

UＭ的罗拉选择使用驱动内侧推杆一四轮独立悬挂系统线圈了冲击。这项决定主要是由于包装的限制。此外,内侧悬挂的出现,既考虑了设计评审和相似性，因为它与现代汽车的销售演示的重要比赛。?虽然这个讨论短期长臂悬挂系统是许多概念只适用于其他类型的悬挂。

轮距

轨道宽度之间的左，右轮是在图１所示中心线的距离。这方面的转弯，因为它是抵抗倾覆力矩，由于在重力的（CG)中心在惯性力和轮胎的侧向力[2］重要的。对于设计师,轨道宽度为重要，因为它是一个组成部分，影响了横向重心转

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移数量[3]。此外，设计师必须知道的轨道宽度的前悬架几何运动分析可以开始了。

图1轮距

（1996年前悬架,前视图）

当选择轨道宽度,前后轮距不一定是相同的。例如，走线宽度通常在前面的更广泛的后轮驱动赛车。这一设计理念是用来增加在角落退出减少车身的侧倾金额,相对于前轮后轮抵制[４]后部牵引。基于对角的速度和马力与重量比FSAＥ的车，这一概念应当考虑的设计师。

轴距

轴距也需要确定。轴距是指之间的前后轴中心线的距离。它也影响重量转移，但在纵向方向。除了防俯冲和反蹲特点，轴距相对于重心位置没有对悬挂系统的运动学很大的影响。但是,应当确定轴距早在设计过程中,因为有一个大的轴距对组件的包装。?对于轨道宽度和轴距出发点，设计者应该研究反对派车的尺寸，作为他们自己的计算基准。在参赛队伍，包括轨道宽度和轴距,FＳAE的汽车规格可在公布的事件由SAＥ的计划。

１996年的设计团队选择了一七二七毫米轴距，一二七零毫米前轮距宽,一121９毫米后轮距。本次评选是根据以前的UM的罗拉车。虽然这是为FSＡE的轴距尺寸课程充分竞争，在ＵM-罗拉设计团队已经决定增加对未来汽车的轴距一千八百五十四点二毫米。这种轴距增加是为了改善在高速进入稳定竞争的角落。

轮胎和车轮

经过轨道宽度和轴距的考虑都已经解决，在设计过程的下一步是轮胎和车轮的选择。由于轮胎是非常重要的车辆的处理，设计团队应该彻底调查轮胎尺寸和化合物可用。轮胎尺寸是重要的，因为在这个高度的轮胎必须知道前悬挂的几何设计阶段才能确定。?例如,对于一个给定的车轮直径轮胎的高度决定了密切合作下，可球在地上,如果包装内的车轮。?轮胎大小- 设计者应该知道,对于一个给定的车轮直径提供轮胎尺寸数量是有限的。因此,考虑到轮胎的重要性,处理,轮胎的选择过程中应有条不紊地进行。由于轮胎在地面上对抓地力金额大的影响,有时需要使用宽轮胎，增加牵引力。然而,重要的是要记住，宽轮胎添加旋转质量必须由有限制ＦSAE的发动机加速。这增加了质量可能更利于比从更广泛的轮胎牵引力提高整体性能。不仅一个更广泛的轮胎加量，但它同时也增加了橡胶的数量必须加热。由于赛车轮胎的设计工作在一个特定的温度范围内最有效，这将可以防止材料达到最佳的温度范围[３]的轮胎。澳门大学罗拉分校研究小组使用了1996年的竞争,被设计为在一个７1o C.最小最有效的轮胎

在挑选过程中,设计者必须考虑如何使轮胎会影响整个包的性能。例如,对于运行FSAE 动态事件的天气条件可能会确定哪些化合物和轮胎轮胎大小应该用于竞争。另一个重要的考虑是轮胎的价格，因为成本可能是一个团队的预算的很大一部分。对于１996年的竞争,ＵM 的罗拉选定６２0 １3前面和后面的车赛车轮胎。由于低质量的车辆,狭窄的轮胎选择，使

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轮胎温度会比以前的UM的罗拉设计更大。这种轮胎的选择增加了竞争的工作温度从4８o 60 °角,天气预计将降温,让球队带来了软硬复合胎套。研究小组选择使用较硬的化合物的耐力，因为天气预测是明确和温暖。?轮选择- 一旦已决定以哪一个轮胎大小来使用，应该是下轮选择。通常情况下,车轮尺寸是固定的,允许少量修改。因此，重要的是有轮子的投资前考虑的一些设计目标。一般来说，正直，制动钳，并放置在转子轮，要求清拆抵消轮。它通常是比较容易设计出悬挂几何如果车轮轮廓是众所周知的。例如，球接头位置限于由车轮配置文件定义的区域。?成本，可用性，螺栓圈，重量:轮选择，包括其他方面的考虑。例如，三片轮辋,虽然价格昂贵，提供了许多具有偏移和，可以在设计过程中改变配置文件的独特优势[３］。UM的罗拉设计从以前的汽车车轮周围的轮廓,然后19９６年收购了悬挂几何一三片轮毂,以满足设计规范。为1996年的所有四个轮子的大小入选6１3。这轮选择轮胎旋转,降低了成本允许的,并且尺寸的轮胎,化合物和制造商的广泛选择。

几何

设计者现在可以设置为悬挂系统的一些需要的参数。这些通常包括曲面增益，辊中心位置,擦洗半径。这些参数的选择应根据车预计如何执行。通过可视化的态度，在一个角落里车,悬挂可以设计成尽可能多的轮胎继续地面越好。例如,车身侧倾和中止旅行的防滑垫确定，在一定程度上得到了多少弯度转弯需要优化。滚量的底盘可以由侧倾刚度而悬挂行程量是重心转移和车轮速度的功能。?一旦已决定对这些基本的参数提出，必须悬挂建模取得预期的效果。造型前可以开始,球关节的位置,内部控制臂支点,并跟踪宽度必须是已知的。最简单的方法模型的几何点的位置,因为可以很容易地对他们的影响，即时检查几何与运动学修改计算机程序。如果一个专门的运动学计算机程序无法使用,则可以使用CＡＤ软件只需重绘悬架的点移动。

在设计的几何形状,重要的是要记住，设计是一个反复的过程，妥协将是不可避免的。举例来说，理想的擦洗半径未必可行的,因为包装的限制。建模时暂停,设计者不应该漫无目的的修改不通过结果的第一点想法。例如，设计者应设想如何将外倾角的车轮相对于底盘时比上A臂下A臂长四倍。一种方法，可用于可视化的结果是该轮相对于底盘瞬心位置。另一种方法是使用弧线球关节的限定相对于底盘。对于如何确定从即时中心位置悬挂点位置的完整说明参考米利肯［4]。?偏置距,主销倾角和连铸- 磨砂半径,或主销偏移,是车轮之间的中心线和由球关节,或转向轴定义的线的交点的距离,飞机与地面即说明了这在图2。被认为是积极的磨砂半径转向轴相交时，地面到车轮的中心线内。擦洗半径的数额应当保持小规模，因为它可以导致过多的转向力［５]。然而，一些积极的磨砂半径是可取的,因为它

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-- -- 会通过方向盘的驱动程序反馈

[5]。?

图2? 主销内倾角（ＫPI ）的被认为是从车

辆前面,与转向轴和轮中心线[４]角度。为了减少擦洗半径,KP Ｉ可以被纳入悬架的设计，如果附近的车轮中心线球接头包装是不可行的。磨砂半径可减少与KPI 的设计转向轴，以便它将相交的地平面更接近车轮中心线。过度K ＰＩ的缺点，然而，就是外面的轮子，打开时，拱积极从而拉动地面的轮胎部分关闭。 ?然而,静态弯曲度或积极连铸机可用于抵消了积极曲面增益K ＰI 的关联。 ? 连铸机是转向轴角观看时,从汽车的一侧，被认为是阳性时,转向轴倾斜朝向车尾[4］。阳性连铸机,在一个角落的车轮将外倾角，从而有助于抵消不利的积极曲面与ＫP Ｉ和相关的车身侧倾。卡斯特也使车轮上升或下降的轮对转向轴斜对面的转移重量机箱[3]旋转。后倾角也有好处,因为它会提供反馈左右转弯力的驱动程序[3］。 UM 的罗拉悬架设计团队选择了半径９.5毫米的小树,零度的K ＰI ，施法者和4度。此设计所需的球关节附近的车轮，这需要在众多的实体建模程序清理检查中心线放置。辊中心 - 一旦基本参数已经确定，对系统的运动就可以解决。运动学分析包括对车轮相对于底盘和机箱相对于如图３所示两套即时地也中心分析。这些点标ＩC 是为车轮相对于底盘的瞬心。其他即时信息中心在图3中,轧辊中心，是点到机箱支点约相对于地面的［６]。该中心前,后辊轴定义一个支点的底盘将转弯时左右。由于上述大多数企业管治赛车辊轴,转弯的惯性力与相关创建了一个关于滚动中心的扭矩。这导致机箱扭矩滚对外面的角落。理想情况下,底盘辊数额很小，这样的弹簧和使用可能是为了增加轮胎遵守低刚度防倾杆[3,4］。然而，对于一个小的倾覆力矩，重心必须接近辊轴。这个位置将表明,轧辊中心将要相对高到附近的重心。不幸的是,如果卷筒中心以上或以下平地机，一,?úｊａｃking,非盟部队将被应用到机箱转弯时［３,4]。例如,如果是地上滚动中心,这,?újacking,使非盟部队停止下降相对于底盘。悬架下垂通常是不可取的,因为不同的悬架设计，它可以产生正向的弯度，可减少地面上的轮胎数量。相反，如果在地下滚中心平面，暂停进入凹凸,或引发相对于底盘，侧向力时，被应用到轮胎。

因此，它是较为理想的轧辊中心,靠近地面，以减少飞机的垂直运动的底盘应付［３］的侧向力。 ?

由于中心是一个即时滚动中心，重要的是要记住,侧倾中心将与中止旅行。因此，设计团队必须检查辊中心的迁移,以确保,?újacking,非盟部队和倾覆力矩遵循一个可预测的处理

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[3]相对线性的道路。例如,如果交叉转弯时侧倾中心以任何理由地平面,然后将提高或降低车轮相对于底盘,可能导致不一致的处理。

图3

轧辊中心地下三十五点六毫米在前面,３5.６毫米以上的为1996年的澳门大学，罗拉车尾部地上。由于以前的ＵM的罗拉车都不低于地面滚中心有,199６年点的选择基本上是一个测试，以了解地下辊中心受影响的处理。因为大滚时刻，团队设计到足以暂停拱增益,以补偿与车身侧倾软弹簧和无防倾杆。这个队很高兴，但处理决定，在未来的汽车,能有一个直接比较两者之间的设计既地上滚中心。?外倾角-曲面是从平面角度和垂直轮被认为是一个负角时,方向盘的顶部是对车辆中心线倾斜。坎伯是调整从纵向倾斜转向通常是通过调整球的位置进行联合轴。由于轮胎在地面上的金额是由外倾角的影响,应该很容易弯度调整，使悬浮可调谐的最大转弯。例如,在曲面量小防滑垫需要的可能不是在耐力事件的快弯相同。

最大转向力，轮胎将发生在能产生一些负面的弯度角[3,４]。然而，弯度角可通过改变中止旅行和轮对转向轴转动轮子移动。由于此更改,悬挂系统的设计必须补偿或补充倾角变化与底盘和车轮运动，以便产生最大的转弯力。对曲面补偿或垂直轮运动增益量，是由控制臂配置。坎伯增益通常由具有不同长度的上,下控制臂。不同长度的控制臂球会导致关节相对于移动底盘不同的弧形。该控制臂的相对角度也会影响彼此的弯度增益量。增益是由于曲面几何的链接功能,增益量并不一定必须既下垂和凹凸相同。例如,悬挂的设计可能需要的车轮外倾角百分之一负两下垂２5毫米与２5毫米，每度凹凸程度。可以添加静态弯度为车身侧倾补偿,但是，添加的弯度可能不利于处理的其他方面。例如，干扰太大拱可以减少轮胎在地面上量，从而影响直线刹车和加速。同样，在中止旅行太多弯度增益可以导致部分轮胎与地面接触松动。

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