FSAE赛车悬架系统结构设计

为配合建立中国大学生方程式汽车大赛(FSAE)赛车的虚拟样机模型,根据FSAE赛事规则要求,对赛车悬架系统进行了结构设计。根据设计思路对轮辋、轮距及前后悬架立柱等相关部件进行了选择与设计,在确定采用不等长双横臂式悬架类型的基础上对弹性元件、减振器和导向机构的主要结构尺寸进行了设计计算,并应用软件Pro/E进行了三维建模设计,同时在SolidWorks环境下对前后摇块进行了强度校核。结果表明,前后摇块的最大合位移分别为4.260×10-3,2.838×10-2mm,最大变形均很小,设计的FSAE赛车悬架系统能够满足参赛要求,为进一步的实车研制提供了参考依据。     

FSAE赛车转向系统优化设计

为提高FSAE方程式赛车的过弯速度及操纵稳定性,提出了一种MATLAB与ADAMS联合仿真优化分析方法来设计转向系统。首先运用MATLAB软件建立转向梯形平面运动学模型,进行初步结构设计,再使用ADAMS CAR建立前悬架和转向系统虚拟样机模型,实现动态优化,以转向横拉杆以外点为优化变量,得到转向梯形的最优阿克曼百分比,较好地达到了预期设计目标,并且验证了MATLAB与ADAMS联合仿真优化分析方法的精确性。     

FSAE赛车发动机进排气管分析

运用GT-Power软件建立FSAE赛车发动机系统仿真模型,计算发动机在不同转速下的性能,分析进排气管长度对发动机性能的影响。结果表明,进气管长度对发动机充气效率、扭矩、功率的影响比排气管更显著,合理设计进排气管长度是优化进排气系统的有效方法。     

轮胎动力学特性仿真分析研究

分析了各种常用轮胎模型的特点与应用范围,根据汽车操纵动力学研究的需求,在Matlab环境下运用魔术公式建立了轮胎动力学模型,并对汽车轮胎力与纵向滑移率,纵向力、侧向力及回正力矩与纵向滑移率、侧偏角、外倾角、垂直载荷的关系等轮胎特性进行了仿真分析,实验结果表明,魔术公式轮胎动力学模型可以较好地模拟轮胎的动力学特性,适用于车辆动力学研究领域。     

FSAE赛车前悬架运动学仿真及参数优化

运用Catia软件建立某FSAE赛车前悬架三维模型,并将Catia中的坐标转换成Adams软件中的坐标,建立Adams前悬架模型。针对该FSAE赛车前悬架进行双轮跳动运动学仿真,并对悬架传递比和前轮定位参数进行参数优化。     

FSAE赛车前悬架建模与运动学优化

为提高FSAE赛车设计水平,利用Adams/Car建立赛车双横臂前悬架仿真模型,通过双轮同向跳动仿真试验,对悬架的外倾角、主销后倾角、主销内倾角及前束角等运动学参数进行分析。利用Adams/Insight对悬架的运动学特性进行优化,结果表明,优化后,悬架的整体性能得到较大提高,有助于提高整车操纵稳定性。另外,对悬架在实车装配中涉及到运动学的问题进行说明,对提高FSAE赛车的性能具有一定的实际参考价值。     

基于ANSYS Workbench的FSAE赛车车架有限元仿真及其轻量化

首先利用ANSYS Workbench对根据中国大学生方程式汽车大赛赛规设计的赛车车架进行有限元分析,得到弯曲、转弯、制动、扭转四种不同工况下赛车车架位移、应力的云图分布,然后根据分析结果对赛车车架进行轻量化,并将优化后车架再次进行有限元分析,其强度和刚度均符合赛规要求。结果表明,该设计不仅达到了赛车车架轻量化的目的,将赛车车架的质量由33.555kg降低为28.973kg,并且优化后的车架各项性能均得到了显著提升。     

FSAE赛车进气限流阀的对比仿真分析

本文分析了进气限流阀对赛车性能的影响,并利用Fluent软件对6°、7°、8°扩散器锥角的三种限流阀方案进行分析和比较,根据对比分析结果最终选出最优的限流阀方案,为以后对限流阀扩散器锥角的优选提供了一种参考方法。     

轮胎力学特性仿真高精度有限元建模方法研究

为提高轮胎有限元仿真精度和更好满足高精度虚拟送样要求,提出一种轮胎逆向剖析方法;首先通过3D扫描获得轮胎断面,然后对轮胎进行断面切割,获取一段具有一定厚度的轮胎断面,并将其摆放在3D扫描结果的打印图纸上,使两者的断面轮廓很好贴合,再次扫描得到轮胎材料分布图。接着利用所获得的实际轮廓和从轮胎生产厂家取得的设计轮廓,通过绕轮心旋转获得3D有限元模型,进行静态工况的有限元仿真和实物轮胎试验;最后仿真对比了不同胎压下设计轮廓和实际轮廓的静态力学特性。结果表明：实际轮廓轮胎的径向刚度、侧向刚度和纵向刚度仿真精度分别达到99.2%、97.9%和98.2%,比设计轮廓分别提升了4.3、4.6和7.4百分点,但两种轮廓轮胎的扭转刚度差异很小;不同胎压下设计轮廓的轮胎各向刚度均大于实际轮廓,且两种轮廓轮胎的各向刚度皆随胎压的升高而增大。     

FSAE赛车差速器支撑架可靠性与轻量化协同优化设计

为提高FSAE赛车传动系统差速器支撑架的结构强度并减小其质量,采用协同优化与可靠性分析方法,以安全系数、最大应力和质量作为协同优化目标,选取支撑架的疲劳寿命和最小安全系数为可靠性约束,建立可靠性优化设计模型;基于有限元分析的样本点数据进行求解,对有限元仿真结果进行拓扑优化并设置结构参数变量。结果表明,优化后结构满足工程设计所需强度和安全要求,在最小安全系数仅减小3.61%的情况下支撑架质量减少7.14%,达到了优化目标。     

轮胎侧倾力学特性模型

轮胎的力学特性对汽车的运动与车轮定位参数的合理选择有重要的影响。本在轮胎结构模型的基础上导出轮胎侧倾时的侧向力，回正力矩与滚动阻力特性表达式。讨论了轮胎对汽车运动性能仿真及车轮定位参数匹配的影响等有问题。     

基于Adams的FSAE赛车双横臂前悬架建模与优化

为提高FSAE赛车的操纵稳定性,利用Adams/Car建立FSAE赛车双横臂前悬架仿真模型,通过双轮同向跳动仿真试验,分析影响悬架性能的参数值及其变化情况;利用Adams/Insight对该悬架进行多目标优化设计,根据优化结果修改部分硬点的坐标值;再次进行双轮同向跳动仿真试验,优化前后的结果对比表明:优化后,悬架的整体性能得到较大提高,有助于整车操纵稳定性的改善。     

轮胎对赛车性能的影响

本文以多体系统动力学的理论方法为基础,利用机械系统仿真软件ADAMS/Car,建立了某校2011年FSAE整车虚拟样机,参照中国2011年FSAE大赛规则,进行了整车动力性及操纵稳定性等动力学仿真和评价。本文主要仿真分析了直线加速、常半径转弯等两个试验。分别研究了轮胎气压和直径在直线加速过程中对整车动力性能的影响及在常半径转弯试验中对整车操纵稳定性的影响。通过仿真分析找到了相关规律,为车队购买轮胎和参加实际的比赛提供了理论指导。     

轮胎高速力学特性影响因素研究

为分析轮胎高速力学特性的影响因素,对不同状态(稳态、准稳态、瞬态)、不同试验条件(气压、载荷、滚动速度、加载速率、加载方式)下轮胎的力学特性进行了试验研究,并研究了不同磨耗条件下轮胎力学特性的变化情况,结果表明:准稳态试验方法合理可行;在准稳态试验过程中,应严格控制试验条件;胎面磨损对侧偏刚度和回正刚度影响较大。     

《赛车帝国》第7期：“循迹”赛车力学原理

控制赛车．其实就是控制“重心转移”。说得通俗些,当赛车转弯时．通过合理的刹车、转向、加油、换挡．使车身重量转移到不同的轮胎．使不同轮胎与地面产生不同压强．形成抓地力差．例如前轮抓地力大于后轮．外侧轮抓地力大于内侧轮．从而使赛车进入“循迹”状态．实现顺利转弯。     

轮胎纵滑非稳态特性测量方法研究

为解决轮胎纵滑非稳态特性的高精度测量行业难题，本文结合国际先进测试机构的经验，提出更合理的纵向滑移率正弦扫频测量法。首先，通过物理模型与理论推导，引入纵向松弛长度概念来表征轮胎纵滑非稳态特性。其次，分析现有刚度法、定频法存在的不足，并进行扫频法的原理推导与试验设计。然后，使用MTS Flat Trac CT+高速轮胎六分力试验台进行扫频法的纵向松弛长度测试；同时，以刚度法为参考进行扫频法的精度验证，对比显示两种方法的测量值非常接近，两者偏差在8%以内。最后得出结论：扫频法更加省时省力，可替代刚度法进行轮胎纵滑非稳态特性的合理准确测量。