2014长安大学FSAE猎风车队设计报告悬架系统
设计目标：①选取合适的偏频、侧倾刚度、侧倾增益及前后侧倾刚度的分配比，提高赛车操纵
稳定性；②在满足强度和刚度要求情况下，零部件轻量化设计；③加工装配工艺简单可行，便于阻
尼调节、横向稳定杆的调节
1.悬架导向机构的设计:前后悬均采用不等长双A臂结构，前轮设计外倾角为-1.5度，后轮为
-1度。赛车悬架设定有较大的静态负外倾角和外倾角变化率，保证在补偿侧倾外倾的影响之后轮
胎能有合理的外倾角，使赛车有更大的横向抓地能力。运用ADAMS运动仿真软件对车轮定位参数进
行优化后，使主销内倾角、主销后倾角、车轮外倾角、前束角、轮距的变化曲线趋于理想的变化曲
线，减少轮胎的磨损，同时保证了整车的操纵稳定性
2.Penske7800 型阻尼可调减震器与摇臂设计:采用横向对置减震及推杆结构，使其与车架之间
有良好的力传递，便于调试和装配。悬架使用Penske7800减震器，通过调整减振器阻尼大小可以
快速的衰减悬架的振动，同时改变赛车在加速、制动、入弯时整车的载荷转移率，从而减小车身的
纵倾和侧倾，确保赛车动态稳定
3.横向稳定杆设计：前后悬架均有横向稳定杆，且刚度可调。有效地增加赛车的侧倾角刚度，
使赛车具有良好的行驶稳定性。通过调整前后横向稳定杆的力臂长度来改变前后悬架的侧倾角刚度
之比，从而获得所需的转向特性
4.整车 ADAMS/CAR 仿真分析和悬架摇臂的ANSYS 轻量化设计：使用 ADAMS/CAR 软件对设计
方案进行仿真分析，初步验证赛车的动力性、操稳性、制动性等性能，得到悬架各个安装点在不同
工况下的受力大小，并利用 ANSYS 软件对零件的结构尺寸进行了有限元分析和轻量化设计
转向系统
设计目标：①确保赛车在转弯行驶时，尽量使车轮都围绕同一转向中心点旋转且不发生滑动，
保证赛车在行驶时稳定性；②转向器结构简单，布置紧凑，质量轻，强度够；转向灵敏，操作轻便
1.转向采用前置梯形形式的设计，选用30%阿克曼理论对转向梯形结构进行Matlab的平面优
化和ADAMS的空间优化，并用ADAMS进行悬架与转向的仿真与优化
2.转向器采用自润滑轴承替代直线轴承，在结构上做了些相应的改变，进一步减小转向器壳体
的体积，继而减轻重量
3.对于万向节等影响转向系间隙的关键零部件做了精密的设计和选取，以减小其误差对转向系
的影响
4.横拉杆采用长度可调式以实现与悬架横向稳定杆配合调试而达到最符合车手驾驶的转向性
能
传动系统
设计目标：选择最优传动比，保证低速高扭和加速性能；②在强度和刚度许用范围内，优化
零部件的结构设计，使结构紧凑，质量减轻；③设计过程中兼顾加工、安装方便，节约成本
1.重新设计了CUSCO差速器壳体，具有密封润滑的功能，对壳体进行ANSYS分析，使壳体厚度
达到强度要求，壳体材料选用密度小且强度高的7075铝，能减重约2KG，同时使后桥布置方便紧
凑
2.利用MATLAB软件确定传动比为3，使整车具有良好的启动性能和加速性能，降低车手的换
挡次数，确定合适的换挡时机
3.在保证零件强度的同时尽量优化零件结构、减轻零件质量。将短半轴和内球笼做成一体，采
用高强度的2024铝合金设计差速器悬置，链条传动的张紧机构与差速器悬置设计为一体，安装简
单方便
2014长安大学FSAE猎风车队设计报告制动系统
设计目标：实现制动性能的最优化，保证整车具有可靠的制动性能；降低整车成本与实现
整车轻量化；可以实现赛车前后轮制动力的调节，从而使得赛车在不同的道路条件下都具有稳定
的安全性
1.为了实现轻量化与可靠性，在零部件的选用上，我们结合队伍三年的参赛经验以及兄弟院校
车队的以往经验，采购了性能优异的Wilwood制动主缸、制动卡钳和与之相配合的制动衬块
2.根据赛车性能要求，使用浮动式制动盘，保证了赛车制动性能的稳定性
3.使用了Wilwood平衡杆对制动压力进行合理分配，使得赛车在不同附着系数的道路上，都能
获得最佳的制动效能，保证赛车制动能力
4.前后的Upright采用7075铝为原材料，与以往的Upright相比较，在质量上前轮单边可以
减重约0.6kg，后轮单边可以减重约0.5kg
踏板总成
设计目标：简化踏板结构；制动主缸竖直放置缩减踏板的纵向尺寸；使用铝合金材料，
并进行ANSYS强度分析校核
1.只保留加速踏板和制动踏板，离合踏板布置在方向盘附近，方便驾驶员操作，使踏板结构简
化
2.将制动主缸竖直放置，使制动踏板受力更合理的同时可以减小踏板的纵向尺寸，座舱空间更
大
3.使用铝合金材料制作踏板支架以及踏板体，保证轻量化
发动机
发动机选择型号为GSXr600-k12，其设计特色主要为ECU的使用、发动机GT-Power模型的建立与
分析、进排气系统的稳态与瞬态分析
1.ECU电子控制单元，通过曲轴位置传感器的信号来判断发动机转速，通过节气门位置传感器
的信号来判断节气门开度。ECU根据内部的MAP图中对应的转速信号和节气门开度信号，确定基本
喷油量和点火时刻。然后，进气温度和压力、发动机温度、蓄电池电压等信号对喷油量和点火时刻
进行修正。增减油量一般是用改变电压持续时间的方法，使喷油嘴的电磁阀开启时间不同，从而达
到发挥发动机动力的目的
2.利用发动机原机参数，在GT POWER中建立发动机原机模型，并针对规则要求，对发动机进
排气系统进行改装。采用单一变量方法，优化进排气系统结构参数，得到最优的参数范围。在Fluent
中，进行稳态和瞬态分析，利用Fluent的动网格功能实现进排气系统的运动仿真，通过分析压力分
布云图、流线图以及进、出口数据选择最优的进排气方案
3.除了发动机技术设计特色之外，在加工制造选材方方面也做了改进，发动机散热器采用轻量
化材料，减轻水箱重量。排气系统在排气歧管与消音器之间选择波纹管连接，在原机线束的基础上
重新制作线束
电控系统
设计目标： SDL3的使用：提取并显示档位、发动机转速、发动机冷却水温度、机油压力等
信号；气动换挡的实现
1.使用Motec公司的SDL3进行信号采集、数据处理和仪表显示。显示的数据包括挡位,发动机
2014长安大学FSAE猎风车队设计报告转速, 发动机冷却水温度、机油压力等。使用SDL3采集赛车行驶过程中的数据，可以实现赛车信
息的显示和赛车的行驶数据的记录，根据数据可以对赛车进行调试，提高赛车的性能
2.将气动换挡拨片集成到方向盘上，方便车手实现迅速换挡。车手通过拨动集成式方向盘上的
换挡拨片，给单片机提供电平信号，单片机处理电平信号，输出PWM信号，控制五位三通阀的开闭，
改变气缸内气体的压强，推动气缸活塞移动，从而实现换挡
空气动力学套件
设计目标：在提供大的下压力的前提下减小空气动力学套件的空气阻力；采用可调节翼面
角度设计，能根据不同赛道调节翼面角度；实现空气动力学套件的轻量化
1．利用ANSYS软件对空气动力学套件进行分析，确定了前翼主片攻角为13°中间片与第一片
的夹角为12°，最后一片攻角与第一片夹角为25°，尾翼主片攻角为13°，第二片与主片相对夹
角为42°，保证了空气动力学套件提供较大下压力产生较小的空气阻力，为赛车性能的提升提供
了可能
2．前翼采用三片翼片设计，与两翼片前翼相比在提供相同下压力的前提下能减小前翼的横向
长度，使得赛车的通过性提高
3．空气动力学套件的翼片及端板使用碳纤维制作，翼片中心填充PMI泡沫，能大大减轻空气
动力学套件的重量
分析与测试技术清单
结构优化分析
车架静载强度分析
基于有限元分析的车架结构优化
车架扭转刚度分析
车架模态分析
制动盘热分析
基于有限元分析的踏板结构优化
基于有限元分析的upright结构优化
基于有限元分析的悬架系统零部件结构优化
基于有限元分析的差速器支撑结构优化
流体分析
发动机进排气流体分析
基于流体分析的发动机限流阀尺寸优化
空气动力学套件及整车气动阻力性能流体分析
仿真分析 Adams整车性能分析
测试技术
发动机外特性测试
发动机部分负荷特性测试
2014长安大学FSAE猎风车队设计报告三、赛车三视图及相关附图
正视图：。