[发明专利]一种用于大学生方程式赛车的解耦悬架设计方法

权利要求书

1.一种用于大学生方程式赛车的解耦悬架设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、根据大学生方程式赛车建立解耦悬架模型，依据解耦悬架模型选取解耦悬架参数，用于实现对悬架线刚度和侧倾角刚度的解耦；

步骤2、根据解耦悬架参数进行悬架Adams建模并仿真分析，确定待优化结构；

步骤3、对待优化结构进行参数优化，得到优化后的解耦悬架参数，根据优化后的解耦悬架参数设计解耦悬架。

2.根据权利要求1所述的用于大学生方程式赛车的解耦悬架设计方法，其特征在于：所述的解耦悬架模型包括两侧的车轮(1)，车轮(1)连接有悬架下横臂(2)和悬架上横臂(3)；两侧所述悬架上横臂(3)经推杆(4)分别对应连接有左侧摇臂(5)和右侧摇臂(6)；所述左侧摇臂(5)和右侧摇臂(8)之间设有一根横置的俯仰弹簧(7)以及一根斜置的侧倾弹簧(6)；所述解耦悬架模型通过横置的俯仰弹簧来提供悬架的线刚度，通过斜置的侧倾弹簧提供悬架的侧倾角刚度；当车辆进行加速或制动时，两侧车轮会发生同方向的运动，此时两侧摇臂会同时向内侧或外侧转动，从而引起俯仰弹簧的压缩或拉伸，而侧倾弹簧此时不参与工作；当车辆发生侧倾运动时，两侧车轮发生相反方向的运动，此时侧倾弹簧发生长度变化而俯仰弹簧不工作以此实现对悬架线刚度和侧倾角刚度的解耦。

3.根据权利要求2所述的所述的用于大学生方程式赛车的解耦悬架设计方法，其特征在于：所述解耦悬架参数包括前悬架和后悬架的偏频、乘适刚度、线刚度、侧倾增益、侧倾角刚度、俯仰阻尼系数以及侧倾阻尼系数。

4.根据权利要求2所述的用于大学生方程式赛车的解耦悬架设计方法，其特征在于：步骤2中，所述仿真分析的评价指标包括悬架的解耦度和传递比的变化；

所述解耦度用于评价悬架侧倾角刚度和线刚度相互干涉的程度，当解耦度越高，则代表弹簧及减振器的布置结构越合理，侧倾角刚度和线刚度干涉越小；所述解耦度通过平行轮跳下侧倾弹簧的长度变化以及反向轮跳下俯仰弹簧的长度变化来体现；

所述传递比是轮胎中心的位移与弹簧长度变化量的比值，传递比在悬架跳动的过程中的变化影响悬架刚度，通过仿真分析将传递比保持在合理范围内。

5.根据权利要求2所述的用于大学生方程式赛车的解耦悬架设计方法，其特征在于：所述待优化的结构包括俯仰弹簧优化和侧倾弹簧的优化，优化过程是先设计变量，然后设置目标函数，最后构建约束条件。

6.根据权利要求5所述的用于大学生方程式赛车的解耦悬架设计方法，其特征在于：所述俯仰弹簧的设计变量主要包括两个：摇臂臂长x₁和摇臂内侧与其纵轴的夹角x₂，则得到设计变量为：

所述目标函数为解耦度和传递比的目标函数，目标函数表示如下：

F[X]＝ω₁|Δ₁-Δ_i1|+ω₂|Δ₂-Δ_i2|；

式中：ω₁和ω₂分别为加权系数，Δ₁为俯仰弹簧实际压缩量，Δ_i1为理想的侧倾弹簧变化量，Δ₂为侧倾弹簧实际压缩量，Δ_i2为理想的俯仰弹簧压缩量；

所述约束条件包括摇臂长度的约束和摇臂内侧与其纵轴夹角的约束，约束条件如下：

7.根据权利要求5所述的用于大学生方程式赛车的解耦悬架设计方法，其特征在于：所述侧倾弹簧的设计变量主要包括两个：摇臂臂长x₁和摇臂内侧与其纵轴的夹角x₂，则得到设计变量为：

所述目标函数为解耦度和传递比的目标函数，目标函数表示如下：

F[X]＝ω₁|Δ₁-Δ_i1|+ω₂|Δ₂-Δ_i2|；

式中：ω₁和ω₂分别为加权系数，Δ₁为俯仰弹簧实际压缩量，Δ_i1为理想的侧倾弹簧变化量，Δ₂为侧倾弹簧实际压缩量，Δ_i2为理想的俯仰弹簧压缩量；

所述约束条件包括摇臂长度的约束和摇臂内侧与其纵轴夹角的约束，约束条件如下：