F1赛车前悬架设计任务书与开题报告

1、附件一毕业设计任务书设计（论文）题目 学院名称 专业（班级） 姓名（学号） 指导教师 系（教研室）负责人F1赛车前悬架设计机械与汽车工程学院车辆工程毛有强代胜卢剑伟一、毕业设计(论文)的主要容及要求(任务及背景、工具环境、成果形式、着重培养的能力)背景：中国汽车工业已处于大国地位，但还不是强国。从制造业大国迈向产业强国已成为中国汽车人的首要目标，而人才的培养是实现产业强国目标的基础保障之一。F1赛车的设计旨在培养学生的设计、制造能力，通过中国大学生方程式汽车大赛这一平台，可以系统学习汽车产品开发流 程、汽车设计的基本方法，同时培养团队协作的精神。任务：根据中国大学生方程式汽车大赛规则，设计满足

2、所需性能的赛车前悬架系统。具体包括调研国外F1赛车前悬架结构、原理，建立赛车前悬架模型，并进行赛车前悬架主要参数的优化设计， 绘制前悬架总成图，翻译相关外文论文。工具环境：CATIA/UG AutoCAD ADAMS ANSYS HyperWorks Office 办公软件等成果形式：翻译相关外文文献不少于5000字 优化设计说明书一份 赛车前悬架总成图一能力培养：培养和锻炼学生搜集相关资料，综合运用所学汽车设计知识解决实际问题的能力、提高学生软件应用能力、独立完成赛车前悬架优化设计及相关问题的能力，为从事本专业有关工作打下坚实基础。二、应收集的资料及主要参考文献(1) 理光.中国大学生方程式

3、大赛规则(2015), (2) 代胜汽车理论M.:工业大学 2011.10.(3) 余志生.汽车理论(第四版)M.:机械工业，2006.(4) 王望予.汽车设计(第四版)M.:机械工业，2005.(5) 卢剑伟.汽车构造/下M.:工业大学2011.4.(6) 汽车工程手册设计篇.(7) CATIA/UGAutoCAD ADAMS ANSYS HyperWorks Office 办公软件等相关书籍三、毕业设计(论文)进度计划起迄日期工作容备注1月中旬-2月底收集整理资料，外文翻译；3月1日-3月底查阅文献，在分析和理:解基础上，制定出初步设计方案；4月1日-4月底系统建模，计算并进行前悬架优化设

4、计；5月1日-5月底修改并完善设计方案，撰写毕业设计说明书，绘制总成图；6月1日-6月中旬整理毕业设计论文，准备答辩。一、课题意义及国外研究现状综述1设计的背景及意义FASE( Formula SAE)比赛是一项学生方程式赛车赛事， 一般情况下由各个国家的汽 车工程协会举办，各参赛队伍由在校大学本科生和研究生组成。其概念源于一家虚拟制 作工厂，向所有大学生设计团队征集设计制造一辆小型的类似于标准方程式的赛车，要 求在12个月的时间，按照赛事规则进行设计、加工、制造，并使其赛车在加速、制动、 操控性方面都有优异的表现并且足够稳定耐久。该车必须成本低廉、易于维修、可靠性 好。此外，考虑到市场销售的

5、因素，该车需美观、舒适，零部件也需要有通用性。赛事 自创办以来，已经发展 37年，到2015年已经举办大学生方程式大赛的国家有：美国、 加拿大、德国、英国、奥地利、意大利、西班牙、匈牙利、捷克国、巴西、澳大利亚、 日本、印度、中国及泰国。越来越多的国家重视这项赛事，同时越来越多的大学生参与 到这项赛事并从中有所收获。随着汽车工业驱动技术的不断革新，以混合动力、纯电动 汽车为主的大学生方程式赛事同样发展迅猛，势必成为今后的发展趋势。最早的大学生方程式汽车大赛由国际汽车工程师学会 (SAE International)于1978年开 办，第一届比赛于 1979年在美国休斯顿举行，比赛名为SAE迷你

6、印地车赛(SAEMini-lndy)，这也是唯次以此命名的比赛，参赛的13支队伍中有11支完赛。当时的规则是制作一台5马力的木制赛车，在整车设计方面限制很少，以为给车队最大的设计 弹性和自我表达创意和想象力的空间。而这一理念也延续至今。这一赛事挑战了大学生 方程式赛车设计团队在FASE参赛赛车的创新、设计、分析、加工制造、装配、试验等能 力。通过举办赛事将热爱赛车和汽车的大学生们聚在一起，同时这一平台也给大学生们 提供了在创新设计和工程实践方面证明自己的机会，同时这一赛事也为汽车行业及其他 相关行业培养和锻炼了一批又一批在理论和实践上都非常优秀的高科技人才。悬架在赛车操纵稳定性上举足轻重的作用

7、，对于汽车动力学的重要性体现在其运动 特性及其对从轮胎传递到底盘的力和力矩的响应。对于方程式赛车的整体设计，悬架性 能显然是影响整车操纵稳定性和平顺性的重要因素，故悬架系统的设计对整车设计而言 有这举足轻重的地位。采用双横臂独立悬架的车辆具有良好的操纵稳定性和行驶平顺性。 双横臂独立悬架的主要特点是当车轮上下跳动时，可以通过合理选择空间导向杆系的铰接点的位置、控制臂的长度及其布置，使得悬架具有合适的运动特性，并且形成恰当的 侧倾中心和纵倾中心，即可使轮距及车轮定位参数的变化量限定在允许围。基于以上优点，FSAE赛车广泛采用双横臂独立悬架。基于赛车设计的双横臂独立悬架可以为车辆 悬架系统的结构优

8、化和轻量化设计提供参考。2国外发展现状与趋势2.1国外研究现状FSAE赛事起源于美国，赛事开展比较早，所以对FSAE赛车的研究和分析比较早。现在，国外高校的FSAE赛车队已经积累了很多整车系统和零部件的设计优化经验，掌握的相关技术已经比较成熟。而且赛事发展更加丰富，从燃油赛车发展到燃油、混合动力、 燃气和纯电动等多个动力源项目的比赛。因此，在FSAE赛车悬架设计方面也积累了很多经验。 我们可以查询到很多有关方面 的论文材料。尤其是在悬架的几何分析、悬架的空间优化、以及利用各种分析软件对悬 架的强度和刚度进行分析。在FSAE不断的发展过程中，双横臂独立悬架的好处越来越受 到各个车队的认可，同时在

9、能够充分保证赛车的可靠性和经济性的基础上，碳纤维材质 的悬架也应用到赛事中来，有效的达到了轻量化的目的。2.2国研究现状中国大学生方程式汽车大赛(FSC)于2010年中国汽车工程学会联合中国21所大学 院校在举办了首届大赛。由于起步晚，所以在赛车的设计方面的研究相对较少但是仍可 以找到关于赛车悬架设计的资料，其中包括大学、工业大学和华南理工大学及理工大学 在悬架和轮胎的设计及选型方面做出了很多贡献，给国车队的发展提供了很大的参考价 值。二、本文的主要容基于大学生方程式赛车，调研国外赛车前悬架结构原理，按照竞赛规则进行前悬架 的设计建模，并对设计的悬架进行优化分析。主要工作容：(1) 调查大学生

10、方程式赛车前悬架设计和优化软件，重点学习Ansys和Adams软件;(2) 搜集并阅读大学生方程式赛车前悬架设计和优化分析的相关文献资料(重点是英文文献)，并撰写准确全面的文献综述报告；(3) 熟悉并了解大学生方程式赛车前悬架设计相关资料，提出毕业设计方案的技术路 线图；(4) 做好大学生方程式赛车前悬架分析，并与整车系统进行优化匹配，阐述与乘用车 独立悬架设计的相关性。(5) 撰写毕业设计论文，准备答辩三、技术路线图大学生方程式 前悬架设计收集材料及参数轮胎和轮辋的定型悬架参数计算悬架几何模型 的建立系统建模*运动学仿真及优化*不合理应力校核合理结束四、详细工作计划项目执行阶段时间节点执行内

11、容计划用时备注1月16日通过互联网、图书馆等方式收集 及前悬架相关资料F1赛车 5天知识储备期对赛车悬架有个大体的认知5天2月20日在此期间完成文献翻译任务、自学绘图软件，熟悉赛事对悬架的设计要求Catia26天2月21日学习和参考各院校的赛车悬架设计，进行 初步悬架选型，完成开题工作15天开学后应该 每个星期向原始设计阶段3月21日对选型后的悬架进行初步计算10天张老师汇报对悬架的计算结果进行分析和整理5天进度罗列前悬架的组成零件组成及选用材料5天3月22日用Catia绘制前悬架三维模型15天建模分析阶段4月30日学习Adams软件，建立运动学模型仿真 优化10天学习Ansys软件对关键零件

12、进行分析10天5月1日根据仿真和分析结果对三维模型进行调整5天修改完善阶段书写毕业设计说明书10天5月25日通过三维模型建立前悬架的工程图15天答辩准备阶段5月26日对设计说明书和工程制图进行完善工作10天6月10日制作答辩PPT6天答辩6月中旬答辩准备五、参考文献1 理光.中国大学生方程式大赛规则(2015), 2 王望予.汽车设计(第四版)M.:机械工业，2005.3 余志生.汽车理论(第四版)M.:机械工业，2006.4 代胜.汽车理论M.:工业大学2011.10. 卢剑伟.汽车构造/下M.:工业大学2011.4.6 Milliken，William F,Racing Car vehic

13、le Dynamics,Society of Automotive Engineers.7 Jawad, B. and Polega, B., "Desig n of Formula SAE Suspe nsion Comp onen ts," SAE Tech nical Paper2002-01-3308, 2002.8 王军,世明,少杰等.FSAE赛车双横臂独立悬架系统设计J.农业装备与车辆工程,2013,51(8):17-19. DOI:10.3969/j.issn.1673-3142.2013.08.005.9 倪俊.FSAE赛车几款常用轮胎纵向力学特性对比J.汽

14、车工程学报.2013,3(2):145-150.DOI:10.3969/j.iss n.2095-1469.2013.02.11.10 永琛.FSAE赛车双横臂前悬架强度校核J.汽车与配件，2012, (23):44-45.11 军等编.ADAMS实例教程M.理工大学，2002.12 Mihailidis A, Samaras Z, Nerantzis I, et al. The design of a Formula Student race car: a case studyJ. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part D Journal of Automobile En gi neeri ng, 2009, 223(223):805-818.指导教师评语:注意事项等）20指导教师签名：年 月 日（建议填写容：对学生提出的方案给出评语，明确是否同意开题，提出学生完成上述任务序号检查 时间检查 容指导教师阶段检查评语（要指出该阶段存在的问题及解决的方法）指导教师 签 名1