摘 要

从2015年中国汽车工程学会将巴哈赛事引入我国以来，巴哈赛车吸引了一大批学校和企业参与其中。而悬架作为车辆的重要组成部分肩负着缓冲减震、传力传矩等重要作用，其设计就显得尤为重要。本文以武汉理工大学巴哈赛车为研究对象，设计了它的前悬架系统，并使用ugNX软件对设计的悬架系统进行了建模，最后对建立的悬架系统模型进行了运动仿真分析、对悬架零部件的受力进行了有限元分析。

首先，根据巴哈赛事的规则、整车的结构参数和整车的性能参数，确定了前悬架的形式、车轮定位参数、悬架各硬点位置；绘制了悬架几何图；对螺旋弹簧和阻尼器进行了设计。

其次，根据计算得来的参数信息使用ugNX12.0软件对悬架系统的各零部件进行三维模型的建立，并将得到的零部件的三维模型装配成最终的悬架系统模型。

最后，对于设计的悬架模型需要验证其设计的合理性，主要分为运动的干涉验证和零部件强度的校核。对于运动的干涉验证用到了ug软件中的“运动”模块，对悬架的真实运动状态进行模拟，验证其运动的合理性。对于零部件强度的校核，先对悬架极限工况下的受力状况进行了分析，然后使用了ug软件中的“前/后处理”模块，对悬架的零部件的受力进行了有限元分析。

最终得到了悬架的整体模型，零部件的强度校核均满足要求。

关键词：悬架系统、建模、运动仿真分析、有限元分析

Abstract

Since the China Automotive Engineering Society introduced the Baha Race to China in 2015, Baja Racing has attracted a large number of schools and companies to participate. As an important part of the vehicle, the suspension bears important functions such as cushioning, shock absorption and torque transmission, and its design is particularly important. This article takes the Baja Racing of Wuhan University of Technology as the research object, designs its front suspension system, uses the “ugNX” software to model the designed suspension system, and finally performs the motion simulation analysis on the established suspension system model, Finite element analysis of the stress of suspension components.

First, according to the rules of the Baja race, the structural parameters of the vehicle and the performance parameters of the vehicle, the form of the front suspension, the wheel positioning parameters, and the positions of the hard points of the suspension are determined; the geometry of the suspension is drawn; And the damper were designed.

Secondly, according to the calculated parameter information, the “ugNX12.0” software is used to establish a three-dimensional model of each component of the suspension system, and the obtained three-dimensional model of the component is assembled into the final suspension system model.

Finally, for the designed suspension model, it is necessary to verify the rationality of the design, which is mainly divided into motion interference verification and component strength verification. For the interference verification of the movement, the "motion" module in the “ug” software is used to simulate the real movement state of the suspension to verify the rationality of the movement. For the check of the strength of the components, the stress conditions of the suspension under extreme operating conditions were first analyzed, and then the “pre / post processing” module in the “ug” software was used to perform the stress of the suspension components Finite element analysis.

Finally, the overall model of the suspension is obtained, and the strength of the components is checked to meet the requirements.

Keywords: suspension system, modeling, motion simulation analysis, finite element analysis

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的背景和意义 1

1.2 国内外的研究现状 1

1.2.1国外研究现状 1

1.2.2国内研究现状 2

1.3研究的内容、预期目标、拟采用的技术方案及措施 2

第2章 悬架整体设计 4

2.1前悬架的选型 4

2.2悬架参数的确定 5

2.3 弹簧刚度及悬架侧倾角刚度的计算 9

2.4 弹簧结构参数的设计 10

2.5 减振器参数设计 11

第3章 悬架的受力分析 12

3.1 关于减速入弯时的受力分析 12

3.2 飞坡工况的分析 16

第4章 悬架系统的建模与仿真分析 19

4.1 悬架系统的建模 19

4.1.1 悬架几何 19

4.1.2 上下横臂模型的建立 20

4.1.3 减振器模型的建立 22

4.1.4 主销模型的建立 23

4.1.5 各铰接点模型的建立 24

4.1.6 悬架的装配 25

4.2 悬架的运动仿真与有限元分析 26

4.2.1 悬架的运动仿真 26

4.2.2 悬架主要零部件有限元分析 32

第5章 总结 36

参考文献 37

致 谢 38

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

汽车悬架就是把汽车悬挂质体悬置和架设起来的装置，也可以说是联系汽车悬挂质体和非悬挂质体的所有总成部件（传动轴除外）的总称。悬架主要功能是承载、传力、减震、缓冲和散能等^[1]。“中国汽车工程学会巴哈大赛”是一项由各院校汽车及相关专业在校生组队参加的越野车设计、制造和检测的比赛。该项赛事是“中国大学生方程式汽车大赛”之后，中国汽车工程学会推出的又一个全新的平台培养技术人才。2014年来巴哈赛事成功举办数年，并且一直受到社会各界的关注和参与，各个院校组建车队、自主创造一台巴哈赛车、参加比赛已蔚然成风。

因为巴哈赛车使用规定的统一的发动机并且不可改装，所以要使赛车更加优秀就更需要在结构上进行优化设计^[2]。由于巴哈赛车赛道环境恶劣，比赛中常出现因为不确定因素的出现而影响比赛成绩的事,所以在设计赛车时，必须充分保证巴哈赛车的可靠性和耐久性，通过大赛故障分析,赛车的悬架系统和转向系统故障率最高^[3]。本课题目的是针对本校巴哈赛车的前悬架进行参数计算、三维建模和运动仿真分析，并通过对赛车悬架进行的有限元分析结果提出悬架的优化方案。