文/王德倫 張建峰 顧平林
本文主要是對懸架進行設計和裝配。首先是設計轉向節,然后在設計好轉向節的基礎上對掛耳和耳片造型進行設計,然后由賽車的前輪輪距要求,進行簡單的計算便可以確定橫臂的長短,再將減震器的各部分零件裝配起來,最后將懸架的各部分在CATIA裝配設計里面進行裝配,便得到懸架的裝配圖。
懸架對于車輛而言,是直接影響到其操縱穩定性和平順性的。懸架可以對路面的路況通過彈簧反饋到方向盤上,并且在傳達路況額同時也通過彈簧進行了減震,使其傳達到駕駛者上的震動減小,保障了車輛的行駛穩定性和平順性。由于西方國家汽車產業發展較早,所以對于懸架的研究也要更早。
相對于國外而言,雖然我國的懸架研究起步較晚,但近20多年仍在懸架的探索中取得了巨大的進步。
電動方程式賽車的懸架與普通汽車的懸架在很大程度上是相同的,所以,我們在設計方程式賽車的懸架時,可以參考汽車的懸架來進行設計。
非獨立懸架:非獨立懸架的車輪裝在一根整體車軸的兩端,當一邊車輪跳動時,也影響另一側車輪也作相應的跳動,使整個車身震動或傾斜,汽車的平穩性和舒適性較差。但由于構造較簡單,承載力大,目前仍有部分較車的后懸架采用這種形式。
獨立懸架:獨立懸架的車軸分成兩段,每只車輪用獨立彈簧獨立地安裝在車架下面,當一邊車輪發生跳動時,另一邊車輪不受波及,汽車的平穩性和好?,F代轎車的前后懸架大多采用了獨立懸架,并已經成為一種趨勢。
本賽車采用當今方程式賽車普遍使用的懸架結構,故采用獨立懸架。 獨立懸架有許多形式,基于方程式賽車的特點,使用雙橫臂不等長獨立懸架,采用此種懸架,主要優點是不等長式上下各有一個不等長搖臂,共同吸收橫向力,故橫向剛度較大。并且通過合理的布置,可以使輪距和前輪的定位參數在限定的范圍內進行變化,這就克服了等長式雙橫臂懸架輪胎磨損嚴重的弊端。路面的適應力好,輪胎接地面大,貼地性好。
轉向節對于前輪來說是需要具備轉向的能力的,轉向節的設計便也要表現出這一點。后輪則不需要進行轉向,轉向節在設計時,因為需要將其與橫臂相裝配,所以要考慮到與橫臂連接的耳片,而耳片則又是通過裝箱機來進行固定的,所以在設計轉向節時,在轉向節上下工打四個方形孔,設置掛耳與上下兩個耳片相連接,使其固定,達到與橫臂裝配的目的。并且考慮到與轉向橫拉桿的連接,所以在下角打一個小型方孔,設置掛耳,使其與轉向橫拉桿相連。轉向節尺寸圖和效果圖如圖1和圖2所示:
圖1 尺寸圖
圖2 效果圖
圖3 前懸減震器效果圖
圖4 后懸減震器效果圖
本次所設計的橫臂為了滿足在裝配時的不確定性,所以橫臂設計為類螺栓連接件形式,在一根末端與另一根始端以螺紋相連接,使得在裝配時可以應對數據上的調整。
減震器包括彈簧和搖臂,其中彈簧的尺寸可以通過對懸架的剛度校核計算得出,然后根據彈簧的尺寸,對搖臂進行尺寸上的確定。
前后搖臂都采用三鉸鏈式。搖臂一端通過車架上緊固件與車架相連接;另一端則與兩懸臂之間所掛另一構件相連接,牢固車架與懸架的緊固關系。而由于前后減震器的擺放位置有所不同,所以前后減震器在裝配時需要注意調節。圖3和圖4為裝配完成的前、后懸減震器的效果圖:
對比兩張圖可以很明顯看出在裝配時,需要對搖臂進行一定調整,來達到想要達到的裝配的要求。
將上面各個部件在CATIA中進行裝配設計,最終可得到懸架的完整裝配,如圖5所示。
圖5 前后懸減震器裝配圖
本文首先設計了電動方程式賽車的各個零部件,并用進行一定的優化,然后將懸架的各部分在CATIA裝配設計里面進行裝配,便得到懸架的裝配圖。