FSAE赛车转向梯形优化设计及虚拟样机仿真分析 - 图文

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FSAE赛车转向梯形优化设计及虚拟样机仿真分析

作者：陈斌 倪彰 冷冬 朱楷鑫 何宇 来源：《江苏理工学院学报》2016年第02期

摘要：提出一套适用于FSAE方程式赛车转向系统设计的方法，其重点在于FSAE的转向梯形优化设计及虚拟样机仿真分析。以整车的基本参数与设计要求为参照依据，建立转向梯形的数学模型。首先运用MATLAB软件优化平面转向梯形参数，然后运用ADMAS动态仿真分析软件建立转向和前悬架的虚拟样机模型，分析出车轮内外轮转角的关系图、车轮跳动相关参数的变化量，以保证赛车转向行驶过程中的稳定性并且减少轮胎的磨损。优化设计和仿真分析的结果表明设计的转向梯形机构达到了预期的目标，并对FSAE赛车转向系统设计提供了参考。

关键词：FSAE；转向梯形；MATLAB；ADAMS

中图分类号：TN929.53 文献标识码：A 文章编号：2095-7394（2016）02-0037-04 中国大学生方程式汽车大赛始于2010年，至今已成功举办了六届。大学生方程式赛事组织的主要目的在于重点培养学生在赛车设计、加工制作、成本控制和车队成员间协作的能力，为相关企业从中挑选适用人才提供了良好的平台；此外，通过比赛能营造良好的学术竞争氛围，为各大参赛院校间提供广阔的交流平台，进而推动各院校间学术交流。

FSAE赛车转向系统的好坏决定了赛车的转向轻便性和操纵稳定性，本文主要针对FSAE转向梯形利用相关软件分析并优化转向梯形的相关参数，合理设计转向梯形，以保证转向时内外轮做纯滚动时无滑动，并减小轮胎偏磨现象。

在国内外，大多数方程式赛车采用齿轮齿条式转向器与断开式转向梯形机构，国内很多高校在设计转向时都采用构建转向梯形的数学模型，然后利用MATLAB软件优化转向梯形参数。但利用MATLAB软件优化的是平面转向梯形，实际中转向梯形是三维体，此时设计出的转向梯形参数存在一定的误差。本文主要针对今年江苏理工学院参赛的方程式赛车的转向系统进行分析和优化设计。根据今年江苏理工学院赛车的整体布置情况，首先建立了前置转向梯形的平面数学模型，并运用MATLAB软件转向梯形参数进行优化。然后运用ADAMS动态仿真软件建立虚拟样机模型，分析带有百分比阿克曼目标的内外转角关系曲线，悬架杆件和转向杆件运动的干涉对其主要变化量进行分析，从而为大学生方程式赛车转向系统设计提供技术参考。

1 理论阿克曼转向几何关系