ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОДВЕСКИ БОЛИДА «ФОРМУЛА СТУДЕНТ»
Бражкин А.В.1, Головин Д.В.2
1,2 Студент-магистрант, Пермский национальный исследовательский политехнический университет
ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОДВЕСКИ БОЛИДА «ФОРМУЛА СТУДЕНТ»
Аннотация
В работе представлены результаты по анализу основных параметров подвесок отечественных и зарубежных команд «Формула Студент». На основании анализа произведен выбор параметров колесной базы и колеи, углов установки и размеров колес болида класса «Формула Студент» команды ПНИПУ.
Ключевые слова: FSAE, Формула Студент, подвеска, развал, схождение, кастор, колея, колесная база.
Brazhkin A.V.1, Golovin D.V.2
1,2 Undergraduate, Perm National Research Polytechnic University
SELECTION OF BASIC SUSPENSION PARAMETRS FOR FORMULA STUDENT RACING CAR
Abstract
In the article results of the analysis of the basic parameters of suspension of domestic and foreign teams "Formula Student" are presented. Based on the analysis we made the choice of suspension parameters like wheelbase, halftrack, alignment and size of the wheels for "Formula Student" racing car.
Keywords: FSAE, Formula Student, suspension, camber, toe, castor, halftrack, wheelbase.
При разработке ходовой части болида класса «Формула Студент» необходимо учесть множество факторов, таких как высокие кинематические и динамические показатели, малая масса и стоимость изготовления. Для начала следует изучить все требования, предъявляемые к ходовой части и определиться с ее конструкцией, затем определиться с основными параметрами. К основным параметрам ходовой части относятся: колесная база, колея, колеса, углы установки колес, центр крена и ось крена.
Колесная база влияет на распределение нагрузки между передней и задней осями во время разгона и торможения, определяет вероятность возникновения продольных колебаний, тем самым определяя плавность хода. Исследование распределения продольной нагрузки по осям во время разгона при колесной базе 1525 и 1700мм представлено в работе [3]. Отличие в нагрузке при колесной базе 1525мм и 1700мм незначительны (рисунок 1), поэтому при выборе колесной базы следует обратить внимание на улучшение маневренности автомобиля. Этого можно добиться при использовании наименьшей колесной базы 1525мм., разрешенной регламентом соревнований «Формула Студент».
Рис. 1 – Распределение нагрузки во время ускорения для двух различных колесных баз.
Распределение нагрузки между внешним и внутренним колесом при повороте зависит от колеи. Исследование распределения нагрузки с внешнего на внутреннее колесо было рассмотрено в работе [1]. Нагрузка рассматривается как функция от ширины колеи и поперечного ускорения (рис. 2). Полученные данные сравниваются с данными от производителя шин, показывающими способность шин к сопротивлению воздействия боковых сил (рис. 3).
Рис. 2 – Нагрузка на внутреннее колесо в зависимости от ширины колеи и бокового ускорения
Рис. 3 – График зависимости боковой силы от нагрузки и угла увода.
По результатам графиков можно сделать вывод, что использование колеи 1250 и 1200 мм для передней и задней оси, соответственно, является компромиссом между маневренностью автомобиля и способностью противостоять боковым силам.
При выборе колес решающими факторами оказались доступность и удобство компоновки. Решено использовать колесные диски типоразмером 13х5.5 ET35 по причине их доступности, малой стоимости, в качестве шин планируется использовать типоразмер 20.5х7.0-13.
Для увеличения устойчивости во время движения, легкости управления, умеренного равномерного износа шин служат углы установки колес: схождение, угол развала колес, поперечный и продольный углы наклона осей поворота колес.
Поскольку команда «Формула Студент» ПНИПУ разрабатывает болид данного класса впервые и не имеет опытных данных по определению основных параметров подвески, выбор таких значений как углы развала, поперечного и продольного наклона оси поворота, плечо обката, высота центра крена происходил на основании анализа технических спецификаций (design spec sheet) [2, 3, 4, 5] болидов опытных команд-конкурентов. В таблице 1 приведены параметры углов установки колес передней подвески болидов «Формула Студент» различных команд.
Таблица 1 – Углы установки колес передних подвесок болидов «Формула Студент»
В результате проведенного анализа аналитическим способом были установлены основные параметры подвески болида «Формула Студент» ПНИПУ (таблица 2).
Таблица 2 – Параметры подвески болида «Формула Студент» ПНИПУ
На основании анализа технических спецификаций проведен выбор основных установочных параметров подвески для болида «Формула Студент» команды ПНИПУ. Решенные задачи в дальнейшем позволят провести кинематический анализ и решить следующие задачи в ходе проектирования подвески.
Литература
- Adam Theander Design of a suspension for a Formula Student race car
- FSAE Design Spec Sheet. Instituto Superior Técnico - Projecto FST. – 2006.
- FSAE Design Spec Sheet. Kempten UAS Formula Student Germany 2012
- FSAE Design Spec Sheet. University of Alberta. – 2008.
- FSAE Design Spec Sheet. South Dakota State University. – 2011.
References
- Adam Theander Design of a suspension for a Formula Student race car
- FSAE Design Spec Sheet. Instituto Superior Técnico - Projecto FST. – 2006.
- FSAE Design Spec Sheet. Kempten UAS Formula Student Germany 2012
- FSAE Design Spec Sheet. University of Alberta. – 2008.
- FSAE Design Spec Sheet. South Dakota State University. – 2011.