,,,,,,,,,,,,中的公式计算的几何尺寸，见表。表齿轮的几何尺寸名称符号计算公式四行星太阳轮行星轮内齿圈齿数模数齿顶高系数顶隙系数齿形角变位系数齿宽理论中心距啮合角中心距变动系数实际中心距续齿面接触强度校核计算计算接触应力分度圆直径节圆直径齿顶圆直径齿根圆直径优化前后主销后倾角变化曲线比较图优化前后前轮前束角变化曲线比较图优化前后侧倾中心高度变化曲线比较表优化前后比较由上可知主销外倾变化量由之前的减小到，减小了，优化效果明显。并且变化趋势正确，基本满足设计要求。主销内倾变化量由之前的减小到，减小了，优化效果较好。并且变化趋势正确，基本满足设计要求。主销后倾变化量由之前的增加到，增加了了这么良好的学习环境,参考文献，李理光中国大学生方程式大赛规则，张武赛车操纵稳定性的仿真研究长沙湖南大学，李嫚赛车悬架的优化设计及分析哈尔滨哈尔滨工业大学，范学梅赛车复合材料悬架的设计与研究哈尔滨工业大学，吴健瑜大学生方程式赛车悬架设计及优化研究华南理工大学，倪俊赛车动力学仿真中轮胎模型应用汽车工程学报李军等编实例教程北京理工大学出版社，徐彬，倪俊，朱丽君面向赛车侧风稳定性的悬架结构优化北京理工大学学报，卢剑伟汽车构造下合肥合肥工业大学出版社，王望予汽车设计第四版北京机械工业出版社，余志生汽车理论第四版北京机械工业出版社，张代胜汽车理论合肥合肥工业大学出版社倪俊赛车几款常用轮胎纵向力学特性对比汽车工程学报，，秦玉英，孙明浩，侯志国，等赛车前悬架建模与运动学优化汽车工程师，，倪俊，徐彬赛车双臂前悬架运动学仿真及优化车辆与动力技术曹观波汽车前悬架系统建模仿真与分析吉林大学，蒋永琛赛车双臂前悬架强度校核汽车与配件王军，赵世明，陈少杰等赛车双臂独立悬架系统设计农业装备与车辆工程邹玉东，张铁柱，赵红，等赛车双臂悬架受力与有限元分析青岛大学学报工程技术版，优化结果合理，变化趋势正确，能够起到补偿赛车制动和加速时的后倾变化的作用。前轮前束变化量由之前的增加到，增加了，增幅不明显，变化趋势合理且能够与车轮外倾相匹配。侧倾中心的垂直变化变小所以，前悬架在优化后有其参数有了定的改善，对提高赛车的操稳有定帮助作用。关键部件力学分析立柱的受力分析本设计的立柱采用铝合金材料，采用可调式耳片设计，可以根据不同的比赛项目调节车轮的倾角。立柱上用螺栓连接转向耳片，方便后期调整转向梯形角。立柱作为赛车悬架中重要的零部件之，其结构强度及刚度对赛车的性能和可靠性有着直接的影响。前立柱在转向和制动时的工况最为恶劣，所以我们以此工况来检验前立柱的可靠性。由于时间财力物力等因素的限制，所以我们选择用软件进行分析，并进行优化。并根据往年经验保证其强度和轻量化。参数车轮外倾主销内倾主销后倾前轮前束初始值优化前变量优化后变量设置材料库参数。我们的立柱所用材料为铝合金，在材料库中没有找到与之致的型号，所以需要自己对材料属性进行修改。图材料参数输入导入模型到模块并进行几何清理，立柱模型是用建立的，而分析需要用，模型不能直接导入，所以需要先转成合适的格式，在这里我们先转成格式。文献和文献导入后的模型没有发生破损的情况，但是有些圆柱面变成了两半圆柱面组成的，所以需要进行几何清理，将两半圆柱面合成个圆柱面。图网格划分在模块中进行网格划分并优化网格质量模型导入成功后，我们就要在中进行网格的划分。在有限元分析中，划分网格的步骤十分关键。网格质量的好坏直接决定了分析精度的高低，因此，如何根据模型的受力情况和本身的几何特征利用软件的各种命令来提高质量网格具有很重要的意义。该立柱模型形状相对来说不是很规整，所以不适合采用六面体单元体。由于模型局部的几何形状的复杂程度以及所受到的约束和载荷不同，我们会针对分析的重点部位进行局部的加密。在和模块中添加约束和载荷并运算根据零件的工作状况，在这步要在模块中对零件的约束情况和加载情况进行设定。约束主要来自于上下两个硬点对其的固定。载荷则分别是赛车的重力的分量约转向时的侧向力，转向硬点的拉力以及制动卡钳安装处的约束反力乘安全系数以后共。图添加约束和载荷分析完成后，利用云图显示可以看出形变量和应力在安全的范围内，所以立柱是合适的。后期轻量化还待解决。图云图显示结果总结选题以合肥工业大学云电车队的赛车为研究对象，对前悬架的结构及材料进行选型。并通过几何建模理论分析及计算对悬架的参数和臂及导向机构进行初步设计。然后，在中建立前悬架运动学模型，对前悬架进行运动学仿真，在模块中进行合理优化。最后，利用软件对立柱进行应力分析。本文研究结论如下通过对比独立悬架与非独立悬架及各种独立悬架的比较，选题确定布置形式采用推杆式不等长双臂独立悬架。通过对碳纤维管件和钢管的比较，臂的材质选用钢管材料。通过悬架几何初步确定了车轮定位参数，并通过对悬架刚度和减震器阻尼的计算，获得了适应于赛车的悬架参数。并利用绘制了前悬架的零件图和装配图，设计结果满足大赛规则要求。在软件中对前悬架进行前轮双轮平行跳动的仿真，由运动仿真结果可知，车轮定位参数需要进步优化。对优化后的模型进行仿真，仿真后可以得到性能大幅提升的目标参数，优化结果比较成功。利用软件对前立柱进行力学分析，并详细讲述了图于软件进行分析的过程。由变量分布图可以看出，前悬架立柱应力变形很小，满足设计要求，而且还有很大的优化空间。在理论上为车队的分析优化提供了参考依据。本文的主要内容是方程式赛车前悬架设计，对赛车前悬架进行了系统的基础性研究，希望能够为我校方程式赛车的设计分析提供参考。但由于时间和能力有限，设计仍然有很多不足的地方对赛车缺乏整车分析能力，接下来将在前悬架的运动学模型的基础上建立出整车的仿真模型，优化赛车的操纵稳定性。在力学分析方面，下步将对关键零部件进行动态分析，以期更加接近悬架的实际受力情况。致谢选题是在张代胜教授和合肥工业大学云电车队队员的帮助和指导下完成的，在此对张老师和的谆谆教诲和耐心的讲解表示诚心的感谢，对车队的配合和帮助表示衷心的感谢，是你们的帮助才使得设计的完成。张代胜老师有着阻尼系数指回弹相对阻尼系数。压缩行程的前减震器的阻尼伸张行程的前减震器的阻尼悬架三维建模根据前面选定和计算的参数，利用软件建立前悬架的三维模型零件图和总装图如下图前悬立柱图前悬摇臂图前悬架总装配图前悬架优化和分析悬架建模利用模块进行建模，参考，建立双横臂独立悬架的运动学模型。如图所示，前悬架模型中包含上下臂，推杆，避震器，车轮和立柱等。将臂端与立柱进行球铰连接另端与车架进行转动铰链车轮与立柱进行转动铰链。在车架与地面固定铰连接的前提下，建立了前悬架运动学模型。图前悬模型前悬架仿真首先设定所需的参数，然后设置轮胎上下跳动行程为，执行前轮双轮平行跳动仿真从而得到车轮定位参数随车轮跳动过程的变化曲线图。图参数输入从中调出车轮参数的变化曲线下面五图为车轮定位参数和侧倾中心随前轮双轮平行跳动时的变化曲线车轮跳动时，主销内倾角变化图主销内倾角变化曲线车轮跳动时，主销后倾角变化图主销后倾角变化曲线车轮跳动时，车轮外倾角变化图车轮外倾角变化曲线车轮跳动时，车轮前束变化图车轮前束变化曲线车轮跳动时，侧倾中心变化图车轮侧倾中心曲线由上图列如下表格表各参数随前轮双轮平行跳动的变化参数主销内倾主销后倾车轮外倾前轮前束侧倾中心静态值变化量由图和表可知，主销内倾车轮外倾和侧倾中心需要着重优化。前悬架优化利用模块分析出各点坐标对定位参数的影响灵敏度。设置目标函数式中是优化目标，是输入变量是优化目标的个数是优化方程。由仿真结果确定目标函数主要考虑主销内倾车轮外倾以及侧倾中心的优化，同时观察主销后倾和前轮前束的变化范围。设计变量影响车轮定位参数的变量有很多，如控制臂内外点坐标，转向横拉杆内外点坐标，弹簧刚度，减振器阻尼比等。对于弹簧刚度减振器阻尼比防侧倾杆刚度个变量，基于技术调整难度和尽量简化优化设计过程的考虑，排除在设计变量之外。综合考虑，将上下控制臂前后点的坐标和横拉杆内点的坐标共个参数定为前悬架的设计变量。增加约束条件和优化结果分析为了防止优化后的结果产生悬架和转向的干涉，同时受到车架的空间约束，将赛车的实际尺寸考虑在内，需要限定个设计变量基于初始值的变化量范围，本设计将变量限定在范围内。为了能够更好地优化，我们对每个定位参数的最大值和最小值均作为设计目标，据此掌握各个定位参数的变化范围。图至图分别展示了个设计变量对个设计目标的影响程度敏感程度。图对主销后倾的影响图对前轮外倾的影响图对主销内倾的影响图对前轮前束的影响图中看出，上控制臂前后点坐标，下控制臂前后点坐标和转向横拉杆内点坐标个变量对主销内倾，车轮外倾和前轮前束这个设计目标的影响比较大。而所有设计变量对主销后倾的影响都不大。图中，设计变量影响程度为正值的表示设计变量和设计目标是正相关关系，而负值表示负相关关系。这样就知道了设计目标受哪些设计变量的影响及与变量的相关性，就可以在里对定位参数进行优化分析，求出设计变量值使目标函数取得最小值。表前悬架优化变量的比较设计变量坐标初始值坐标优化值上控制臂前点坐标上控制臂后点坐标下控制臂前点坐标下控制臂后点坐标横拉杆内点坐标根据前面得到的优化结果，修改前悬架模型相应的硬点坐标，设置相同的仿真参数，再次进行前轮双轮平行跳动仿真试验。将悬架优化前后的运动学性能进行比较，以验证多目标优化分析结果的正确性。下面为优化前后各参数的比较图优化前后车轮外倾角变化曲线比较图优化前后主销内倾角变化曲线比较图