技术干货来源于：ind4.net
之前发了几篇关于FSAE的文章，话不多说，今天就来简要概括下FSAE赛车悬架的设计。
悬架是将车轮和车架相连接的部件，悬架将承受来自地面通过车轮传递各种力和力矩，同时悬架的设计也影响着在跳动时的轮胎姿态，这也极大影响着轮胎与地面的接触特性，决定着轮胎的极限性能能否充分发挥。当然，这是比较官方的说法。
用我的方式来讲悬架的重要性，可以做个对比，没有悬架的汽车就像人直接骑着没有轮胎的自行车—颠簸的很，有了悬架，就像坐在沙发上一样舒适，当然，这只是一个方面的直观对比。换句话说，一台良好的赛车必须要有一个性能良好的悬架系统。
对于FSAE赛车来说，悬架的设计是否成功也在很大程度上决定了整个赛车性能的水平，在悬架的选择上，设计主要考虑悬架性能、零部件复杂程度、和成本。 赛车中常见的悬架形式有：麦弗逊式，双横臂式，及多连杆式。
麦弗逊式独立悬架
双横臂式独立悬架
多连杆式独立悬架
麦弗逊式：基本上是由弹簧和避震装置以及下臂组成及简单结构。减振器的上端与车身连接，下端由A臂支撑，除了零件数量少，质量轻以外，悬架行程能够很好保证，可吸收大范围来自路面的震动。
双横臂式：由于有上下两个A形臂，所以称为双A臂，也成双横臂。随着A臂的形状和位置的不同，其能够比较自由的控制加减速时车辆的姿态和车轮运动时的参数变化，又由于双横臂悬架具有良好的刚度，所以其常常用于重视操纵稳定性的跑车中。同时，也应为零部件多而且结构复杂，需要较大的安装空间。
多连杆悬挂：此种悬架属于双A臂悬架的进化形，不过相对于双A臂悬架的两个安装臂来说，多连杆悬架则需要3-5个安装臂来解决车轴的位置。由于各安装臂相互分离，配置的自由度极高，能够方便更细腻的调校。
综合考虑：麦弗逊式悬挂不能满足赛车的苛刻的性能要求，多连杆式悬架设计难度大，花花费高。双横臂式悬架性能好，造价低，技术要求适中。
另外，由于FSAE赛车悬架常有拉杆式悬架和推杆式悬架，考虑赛车的美观，前悬架采用拉杆式（pull rod），后悬架再用推杆形式(push rod)。
车轮上跳时，拉杆式悬架，拉杆受到拉力，而推杆收到压力。
下面讲一下它的结构设计的几个要点：
1.瞬时转动中心
瞬时转动中心(Instant Center)能够影响车轮跳动时的横向滑移量，当车轮上跳时，瞬时转动中心在地面上方时，车轮向外侧滑移，瞬时转动中心在地平面上时，距离不变车轮不滑移，当在地面以下时，车轮向内滑移。
瞬时转动中心对车轮外倾角的相对轮跳动行程的变化是由影响的，瞬时转动中心距离 IC与车轮中心平面的距离越远，轮胎外倾角的变化率就越小。
2.侧倾中心
左右车轮的瞬时转动中心与相应应车轮的连线的交点就是侧倾中心侧倾中心在垂直方向距离地面的高度成为侧倾中心高度。侧倾中心位置是影响悬架侧向性能的重要参数，当侧向力与作用在侧倾中心时，就没有侧倾力矩，车身就不会转动。 由于侧倾中心的位置是随悬架运动而瞬时变动的，因而侧倾中心高度是瞬时变动的。侧倾中心越高，由侧向力引起的侧倾力矩就越小，反之亦然。
侧倾中心的位置也影响着车辆的侧倾力矩，前后悬侧倾中心的连线为车辆的侧倾轴线，侧倾轴线的位置影响了车辆转弯时的侧倾力矩。车辆质心到侧倾轴线的纵向垂直距离是悬挂质量离心力引起的侧倾力矩的力臂。车辆质心到侧倾轴线的横向有效距离是悬挂质量重力引起的侧倾力矩的力臂。同时也影响非悬挂质量的离心力引起的侧倾力矩。当侧倾中心的高度急剧下降或向弯道内侧移动方向时，侧倾力矩就会急剧增加。对于没有横向稳定杆的车辆来说，如果在设计时忽略了这一点，赛车的侧倾角由于侧倾力矩的突然变大，可能就很难受到控制。
3.偏频
偏频是与车辆的舒适性和安全性密切相关的参数之一， 指汽车前后部分车身的固有频率n1 和 n2（亦称偏频）。 对于乘用车来说，后悬架的偏频一般在 1-1.6Hz，对于舒适性要求低一些的货车来说，悬架偏频一般在1.5-2.2Hz之间。 FSAE 赛车比赛的正常道路为平滑的水泥或柏油路面，赛车在正常驾驶时不会有强烈的震动，同时相比舒适性，由于赛车更加注重操纵稳定性和安全性，因此悬架的偏频易选的高一些， 悬架静挠度直接影响车身振动的偏频。
4.悬架刚度与侧倾角刚度
悬架刚度是在车厢固定的情况下，在轮心处施加的使轮心发生单位垂直位移的垂直力。悬架的侧倾角刚度是指单位车厢转角下悬架系统给车厢的弹性恢复力偶矩。
已知悬架的线刚度，可根据下式算出悬架的侧倾角刚度。
--悬架侧倾角刚度
--悬架线刚度
--轮距
为了既有良好的平顺性，又兼有良好的安全性，乘用车常常加装横向稳定杆，不影响车辆平顺性的基础上，增加车辆的侧倾角刚度，改善车辆的安全性。
在确定上面这些基本参数后，还有一个比较重要的方面—车轮！
设计过程中的下一步是轮胎和车轮选择。因为轮胎对车辆行驶很重要。车辆设计团队应彻底调查可用轮胎尺寸和材料。轮胎尺寸很重要，在这个阶段的设计，因为轮胎的高度可以由已知的悬架几何尺寸来确定。
设计者应该意识到给定的车轮直径，那么轮胎的选择就有一定的限制了。
考虑到轮胎的重要性，轮胎的选型过程应有条不紊。由于轮胎对赛车的行驶过程有很大的影响。在抓地力方面，有时是可以选取使用普遍的轮胎增大牵引力。但是，记住这一点很重要：如果使用加速严格的FSAE赛车发动机，那么要使用宽轮胎增加旋转质量，但是，另一方面这个增加的质量可能很多，不利于整体性能的提高。还有，轮胎宽度不只是增加质量，但它也增加了一定量的橡胶。增加了摩擦时的发热量。所以，轮胎的选择一定要慎重！
您已阅读完文章的50%
下载【IND4汽车人】APP阅读原文