方程式赛车悬架几何参数确定方法

本发明涉及方程式赛车悬架，具体的是一种方程式赛车悬架几何参数确定方法。

背景技术：

1、悬架是方程式赛车中非常重要的总成之一，悬架设计的好坏将直接影响到赛车的操控性和稳定性，太硬的悬架，响应快但侧向稳定性差；悬架太软，导致过弯时赛车有严重的车身侧倾，制动和加速时有明显的俯仰运动，使赛车的响应滞后，此外悬架还要能可靠地传递车身和车轮之间的各种力和力矩；缓和路面传给车架(或车身)的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证赛车的行驶平顺性；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性，保证赛车的操纵稳定性，使赛车获得高速行驶能力，赛车制动和加速时能保证车身稳定，减少身转弯时车身侧倾角合适；结构设计需要尽可能紧凑，避免发生运动干涉，保证有足够的强度和使用寿命；且需要便于布置、维修和保养。因此在赛车的悬架是赛车行驶中稳定性的保障。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种方程式赛车悬架几何参数确定方法，实现了方程式赛车悬架几何参数的精准计算确定，以提高赛车整体的操控性及稳定性。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种方程式赛车悬架几何参数确定方法，其特征在于包括悬架刚度匹配：

3、1)偏振选取

4、由公式：

5、

6、

7、其中：mi为簧载质量，kr为双侧车轮适乘刚度刚度；

8、配合整车参数计算单侧乘适刚度kr和静挠度fc；

9、2)悬架轮胎刚度并联

10、轮胎径向刚度kt＝110n/mm，结合公式：

11、

12、计算出前悬架：kw＝20.07n/mm，后悬架：kw＝23.55n/mm；

13、3)弹簧刚度选取

14、初选前悬架弹簧为330lb/inch＝57.8n/mm；后悬架弹簧352lb/inch＝61.6n/mm弹簧提供得轮芯刚度：kw1＝36.92n/mm；kw2＝28.59n/mm

15、乘适刚度：kr1＝27.64n/mm；kr2＝28.59n/mm

16、4)侧倾角刚度

17、侧倾中心高度：前：ho1＝37.6mm；后：ho2＝70.5mm。

18、质心处侧倾中心高度：ho＝55.9mm

19、簧载质量质心高度：hs′＝280mm

20、簧载质量到侧倾轴线的距离：hs＝280-55.9＝224.1mm

21、侧倾增益增值(roll gain)：0.65°/g(0.011345rad/g)

22、由公式：

23、

24、得总侧倾角刚度为939.06n·m/°

25、由公式：

26、

27、得前悬提供的侧倾角刚度：

28、还需要横向稳定杆：

29、横向稳定杆提供的侧倾角刚度：

30、优选的方案中，所述步骤1)中，整车参数包括整备质量m、簧上质量m、轴荷比、前轴载荷m1、后轴载荷m2；

31、其中整备质量m＝255kg、簧上质量m＝205kg、轴荷比为45:55、前轴载荷m1＝114.75kg、后轴载荷m2＝140.25kg。

32、优选的方案中，还包括悬架几何参数的确定，其中前悬参数的确定具体包括：

33、1)将整车参数人工输入至adams car模块中，得到悬架的硬点表格图；

34、2)根据硬点坐标、悬架参数和转向参数、轮胎参数、及稳定杆布置，然后根据前后推拉杆的布置情况改变悬架约束，最后得到悬架的adams模型；

35、3)考虑到悬架仿真中主要有双轮同向激励、单轮激励、双轮反向激励和转向激励仿真，具体的跳动参数由设计的悬架跳动行程确定，仿真结果会以曲线的形式输出；

36、3.1)车轮外倾角变化范围在1°/inch之内，在有效轮跳变化范围(-20,20)内曲线平稳，优化结果比较理想；

37、3.2)后倾角选取3.8°，在有效轮跳变化范围内，曲线基本无变化，对于赛车高速行驶时，转向盘回正力矩变化基本无影响；

38、3.3)主销内倾角选取4.0°，在有效轮跳变化范围内，内倾角变化范围在1°/inch，曲线优化平稳，对于赛车低速行驶会造成转向盘回正力矩轻微变化；

39、3.4)轮距选取1200mm，在有效轮跳变化范围内，轮距变化量为3mm/inch，变化范围相对较小，轮胎磨损相对理想。

40、优选的方案中，还包括后悬参数的确定，后悬参数的确定与前悬参数确定方法相同。

41、优选的方案中，完成悬架几何参数确定后进行悬架试验。

42、优选的方案中，所述悬架试验包括：

43、1)避震器测试

44、进行避震器示功试验，准确测量减震器在高低速时的阻尼系数，确保理论计算所需的阻尼系数与实际值相匹配；

45、2)杆端拉伸试验

46、进行杆端关节轴承拉伸试验，测试数据得出强度满足要求。

47、优选的方案中，所述步骤3)中，弹簧刚度选取依据弹簧参数表确定。

48、优选的方案中，完成所述悬架刚度匹配后，确定以下参数：

49、弹簧选取：前悬架：330磅；后悬架：350磅；

50、线刚度：乘适刚度：前：27.64n/m；后：28.59n/m

51、轮芯刚度：前36.92n/m；后：28.59n/m

52、弹簧刚度：前：330lbs；后350lbs

53、角刚度：前：519.65n·m/°；后：419.41n·m/°。

54、优选的方案中，完成所述悬架几何参数的确定后，确定以下参数：

55、轴距＝1550mm、前轮距＝1200mm、后轮距＝1160mm、主销内倾角＝4°、主销后倾角＝3.8°、前悬抗反＝44％、后悬抗反＝37％、前悬侧倾中心高度＝38mm、后悬侧倾中心高度＝38mm、磨胎半径＝40mm。

56、本发明所提供的一种基于无人驾驶技术的赛车多传感器数据融合实现方法，通过采用上述结构，具有以下有益效果：

57、(1)通过相应的计算公式对悬架几何参数进行计算确定，避免了悬架过软时导致的赛车过弯时稳定性不足的问题，同时避免了悬架过硬时赛车侧向稳定性太差的问题；

58、(2)缓和了路面传给车架(或车身)的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证赛车的行驶平顺性；

59、(3)保证了车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性，保证赛车的操纵稳定性，使赛车获得高速行驶能力，赛车制动和加速时能保证车身稳定，减少身转弯时车身侧倾角合适。

技术特征：

1.一种方程式赛车悬架几何参数确定方法，其特征在于包括悬架刚度匹配：

2.根据权利要求1所述的一种方程式赛车悬架几何参数确定方法，其特征在于：所述步骤1)中，整车参数包括整备质量m、簧上质量m、轴荷比、前轴载荷m1、后轴载荷m2；

3.根据权利要求1所述的一种方程式赛车悬架几何参数确定方法，其特征在于：还包括悬架几何参数的确定，其中前悬参数的确定具体包括：

4.根据权利要求3所述的一种方程式赛车悬架几何参数确定方法，其特征在于：还包括后悬参数的确定，后悬参数的确定与前悬参数确定方法相同。

5.根据权利要求1所述的一种方程式赛车悬架几何参数确定方法，其特征在于：完成悬架几何参数确定后进行悬架试验。

6.根据权利要求5所述的一种方程式赛车悬架几何参数确定方法，其特征在于：所述悬架试验包括：

7.根据权利要求1所述的一种方程式赛车悬架几何参数确定方法，其特征在于：所述步骤3)中，弹簧刚度选取依据弹簧参数表确定。

8.根据权利要求1所述的一种方程式赛车悬架几何参数确定方法，其特征在于：完成所述悬架刚度匹配后，确定以下参数：

9.根据权利要求1所述的一种方程式赛车悬架几何参数确定方法，其特征在于：完成所述悬架几何参数的确定后，确定以下参数：

技术总结
一种方程式赛车悬架几何参数确定方法，通过1)偏振选取；2)悬架轮胎刚度并联；3)弹簧刚度选取；4)侧倾角刚度确定。实现了悬架刚度匹配，并配合前悬后悬的仿真曲线输出，确立了车轮外倾角、后倾角、主销内倾角、轮距的具体选定，经试验后确保了理论计算所需的阻尼系数与实际值的相匹配，以及杆端关节轴承拉伸强度满足设计要求。实现了方程式赛车悬架几何参数的精准计算确定，提高了赛车整体的操控性及稳定性。

技术研发人员：兰建平,肖立,董秀娟,魏小源
受保护的技术使用者：湖北汽车工业学院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29