[发明专利]一种用于FSAE赛车半轴长度确定及跳动校核的方法

权利要求书

1.一种用于FSAE赛车半轴长度确定的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：建立整车三维坐标系：后轴在地面上的铅垂方向与赛车纵向中心平面的交点为坐标原点；赛车纵向中心平面上过原点的平行于水平面的直线为X轴，X轴的正方向为从后轴指向前轴；过原点的赛车纵向中心平面的垂线为Y轴，以赛车驾驶员为参考，Y轴的正方向为从赛车右侧指向赛车左侧；过原点垂直于水平面的直线为Z轴，Z轴的正方向从下向上；

步骤二：计算后轮不动时半轴工作区间长度，后轮上跳至最高位置时的半轴工作区间长度，后轮下跳至最低位置时的半轴工作区间长度：

步骤2.1：计算后轮的自由半径r和静力半径r_g，得到后轮轮心不动时的坐标分别为：(0，B₂/2，r_g/2)；其中，静力半径r_g＝(0.995～0.997)*r，r表示后轮的自由半径，r＝(H*B*2+in*25.4)/2，H表示轮胎截面宽，B表示轮胎截面高宽比，即扁平率，in表示轮辋的直径尺寸，单位为英寸；B₂表示后轮距；

步骤2.2：设后轮上跳动到最高位置时后轮轮心坐标为(0，y_a1，z_a1)，后轮下跳动到最低位置时后轮轮心坐标为(0，y_a2，z_a2)，后轮不动、后轮上跳动到最高位置和后轮下跳动到最低位置时后轮与Z轴之间的内倾角分别为α₀,α₁,α₂，根据车辆总布置数据和所选用的内外球笼规格，通过测量得出后轮中心点到外球笼滚道最内面中心点的距离均为L，并经过测量确定内球笼滚道最内面中心点坐标(x₁，y₁，z₁)，该坐标点不随车轮上下跳动而改变；

步骤2.3：计算得到后轮不动、后轮上跳动到最高位置和后轮下跳动到最低位置时的外球笼滚道最内面中心点坐标分别为：

(0,B₂/2-L×cosα₀,r_g/2-L×sinα₀)，(0,y_a1-L×cosα₁,z_a1-L×sinα₁)，

(0,y_a2-L×cosα₂,z_a2-L×sinα₂)；

步骤2.4：内球笼的三球销和外球笼的三球销在球笼滚道内滑动时，内球笼的三球销和外球笼的三球销内端面距离内球笼最内面的最小间隙均为h，内球笼三球销在球笼滚道内的设计自由行程为m，外球笼三球销在球笼滚道内的设计自由行程为n，

则内球笼三球销在内球笼滚道内的运动范围为：内球笼三球销内端面距离内球笼最内面h至h+m的范围内；

外球笼三球销在外球笼滚道内的运动范围为：外球笼三球销内端面距离外球笼最内面h至h+n的范围内，

则半轴的的工作区间为：

内球笼三球销运动到内球笼滚道最内面时内球笼三球销内端面中心点的坐标为D：(x₁，y₁+h，z₁)；

内球笼三球销运动到内球笼滚道最外面时内球笼三球销内端面中心点的坐标为d：(x₁，y₁+h+m，z₁)；

后轮上跳动到最高位置时外球笼三球销运动到外球笼滚道最内面时外球笼三球销内端面中心点的坐标为A：(0,y_a1-L×cosα₁-h,z_a1-L×sinα₁)；

后轮静止不动时外球笼三球销运动到外球笼滚道最内面时外球笼三球销内端面中心点的坐标为B：(0,B₂/2-L×cosα₀-h,r_g/2-L×sinα₀)；

后轮下跳动到最低位置时外球笼三球销运动到外球笼滚道最内面时外球笼三球销内端面中心点的坐标为C：(0,y_a2-L×cosα₂-h,z_a2-L×sinα₂)；

后轮上跳动到最高位置时外球笼三球销运动到外球笼滚道最外面时外球笼三球销内端面中心点的坐标为a：(0,y_a1-L×cosα₁-h-n,z_a1-L×sinα₁)；

后轮静止不动时外球笼三球销运动到外球笼滚道最外面时外球笼三球销内端面中心点的坐标为b：(0,B₂/2-L×cosα₀-h-n,r_g/2-L×sinα₀)；

后轮下跳动到最低位置时外球笼三球销运动到外球笼滚道最外面时外球笼三球销内端面中心点的坐标为c：(0,y_a2-L×cosα₂-h-n,z_a2-L×sinα₂)；

后轮上跳至最高位置半轴的最大长度为DA，后轮静止不动半轴的最大长度为DB，后轮下跳至最低位置半轴的最大长度为DC；后轮上跳至最高位置半轴的最小长度为da，后轮静止不动半轴的最小长度为db，后轮下跳至最低位置半轴的最小长度为dc；

步骤三：根据步骤二的工作区间长度，确定半轴的长度：

取后轮上跳至最高位置时半轴的最大长度DA、后轮静止不动时半轴的最大长度DB和后轮下跳至最低位置时半轴的最大长度DC中的最小值作为x，即x＝min(DA、DB、DC)；取后轮上跳至最高位置时半轴的最小长度da、后轮静止不动时半轴的最小长度db和后轮下跳至最低位置时半轴的最小长度dc中的最大值作为y，即y＝max(da、db、dc)，得到半轴的长度为(x+y)/2。

2.一种用于FSAE赛车半轴跳动校核的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：建立整车三维坐标系：后轴在地面上的铅垂方向与赛车纵向中心平面的交点为坐标原点；赛车纵向中心平面上过原点的平行于水平面的直线为X轴，X轴的正方向为从后轴指向前轴；过原点的赛车纵向中心平面的垂线为Y轴，以赛车驾驶员为参考，Y轴的正方向为从赛车右侧指向赛车左侧；过原点垂直于水平面的直线为Z轴，Z轴的正方向从下向上；

步骤二：计算后轮不动时半轴工作区间长度，后轮上跳至最高位置时的半轴工作区间长度，后轮下跳至最低位置时的半轴工作区间长度：

步骤2.1：计算后轮的自由半径r和静力半径r_g，得到后轮轮心不动时的坐标分别为：(0，B₂/2，r_g/2)；其中，静力半径r_g＝(0.995～0.997)*r，r表示后轮的自由半径，r＝(H*B*2+in*25.4)/2，H表示轮胎截面宽，B表示轮胎截面高宽比，即扁平率，in表示轮辋的直径尺寸，单位为英寸；B₂表示后轮距；

步骤2.2：设后轮上跳动到最高位置时后轮轮心坐标为(0，y_a1，z_a1)，后轮下跳动到最低位置时后轮轮心坐标为(0，y_a2，z_a2)，后轮不动、后轮上跳动到最高位置和后轮下跳动到最低位置时后轮与Z轴之间的内倾角分别为α₀,α₁,α₂，根据车辆总布置数据和所选用的内外球笼规格，通过测量得出后轮中心点到外球笼滚道最内面中心点的距离均为L，并经过测量确定内球笼滚道最内面中心点坐标(x₁，y₁，z₁)，该坐标点不随车轮上下跳动而改变；

步骤2.3：计算得到后轮不动、后轮上跳动到最高位置和后轮下跳动到最低位置时的外球笼滚道最内面中心点坐标分别为：

(0,B₂/2-L×cosα₀,r_g/2-L×sinα₀)，(0,y_a1-L×cosα₁,z_a1-L×sinα₁)，

(0,y_a2-L×cosα₂,z_a2-L×sinα₂)；

步骤2.4：内球笼的三球销和外球笼的三球销在球笼滚道内滑动时，内球笼的三球销和外球笼的三球销内端面距离内球笼最内面的最小间隙均为h，内球笼三球销在球笼滚道内的设计自由行程为m，外球笼三球销在球笼滚道内的设计自由行程为n，

则内球笼三球销在内球笼滚道内的运动范围为：内球笼三球销内端面距离内球笼最内面h至h+m的范围内；

外球笼三球销在外球笼滚道内的运动范围为：外球笼三球销内端面距离外球笼最内面h至h+n的范围内，如图3所示，则半轴的的工作区间为：

内球笼三球销运动到内球笼滚道最内面时内球笼三球销内端面中心点的坐标为D：(x₁，y₁+h，z₁)；

内球笼三球销运动到内球笼滚道最外面时内球笼三球销内端面中心点的坐标为d：(x₁，y₁+h+m，z₁)；

后轮上跳动到最高位置时外球笼三球销运动到外球笼滚道最内面时外球笼三球销内端面中心点的坐标为A：(0,y_a1-L×cosα₁-h,z_a1-L×sinα₁)；

后轮静止不动时外球笼三球销运动到外球笼滚道最内面时外球笼三球销内端面中心点的坐标为B：(0,B₂/2-L×cosα₀-h,r_g/2-L×sinα₀)；

后轮下跳动到最低位置时外球笼三球销运动到外球笼滚道最内面时外球笼三球销内端面中心点的坐标为C：(0,y_a2-L×cosα₂-h,z_a2-L×sinα₂)；

后轮上跳动到最高位置时外球笼三球销运动到外球笼滚道最外面时外球笼三球销内端面中心点的坐标为a：(0,y_a1-L×cosα₁-h-n,z_a1-L×sinα₁)；

后轮静止不动时外球笼三球销运动到外球笼滚道最外面时外球笼三球销内端面中心点的坐标为b：(0,B₂/2-L×cosα₀-h-n,r_g/2-L×sinα₀)；

后轮下跳动到最低位置时外球笼三球销运动到外球笼滚道最外面时外球笼三球销内端面中心点的坐标为c：(0,y_a2-L×cosα₂-h-n,z_a2-L×sinα₂)；

后轮上跳至最高位置半轴的最大长度为DA，后轮静止不动半轴的最大长度为DB，后轮下跳至最低位置半轴的最大长度为DC；后轮上跳至最高位置半轴的最小长度为da，后轮静止不动半轴的最小长度为db，后轮下跳至最低位置半轴的最小长度为dc；

步骤三：根据步骤二的工作区间长度，确定半轴的长度：

取后轮上跳至最高位置时半轴的最大长度DA、后轮静止不动时半轴的最大长度DB和后轮下跳至最低位置时半轴的最大长度DC中的最小值作为x，即x＝min(DA、DB、DC)；取后轮上跳至最高位置时半轴的最小长度da、后轮静止不动时半轴的最小长度db和后轮下跳至最低位置时半轴的最小长度dc中的最大值作为y，即y＝max(da、db、dc)，得到半轴的长度为(x+y)/2；

后轮上跳至最高位置半轴取最小长度时，半轴与坐标轴Y轴的夹角为Φ₁，后轮静止不动半轴取最小长度时，半轴与坐标轴Y轴的夹角为0°，后轮下跳至最低位置半轴取最小长度时，半轴与坐标轴Y轴的夹角为Φ₂，半轴的工作区间角度为：(Φ₁，0°，Φ₂)；

步骤四：半轴随车轮跳动时，三销轴滚道允许的半轴跳动最大倾角为α，其中α等于外球笼滚道允许的最大半轴倾角和内球笼滚道允许的最大半轴倾角中较小的一个；半轴随车轮一起上跳动到最高位置和下跳动到最低位置时半轴倾角的最大值为β，即β＝max(Φ₁，0°，Φ₂)；

比较α与β的大小，若α<β，表明设计不合理；若α>β，表明设计合理。