結構件設計與材料力學：Upright、軸承與緊固件

Upright、接頭、材料與失效模式

懸吊結構件必須承受來自地面與車體的極限載荷，同時符合 2026 安全規範。

Upright1. 設計目標立柱 (Upright) 設計重點

Upright 是輪端的力與幾何匯流點：承接上/下 A 臂、pushrod（若有）、tie-rod、caliper、wheel bearing 與 hub。 的 FSAE 懸吊專題報告指出 uprights、hubs 等為主要懸吊零件，且幾乎任何一項失效都可能造成嚴重後果，設計需以安全可靠為前提。

三個硬目標：

幾何：pickup points 在受載下仍能維持預期 camber/toe/steering axis（彈性變形可控）。 結構：極端組合工況（bump+curb+制動+側向）不屈服、不裂，並考慮疲勞（尤其 rod end 與 bearing seat）。 製造/檢驗：bearing bore、caliper mount、球接頭座面需可加工且可量測（GD&T/基準）。

Bearing seats 與配合（fit）

輪端常見失效是外圈在鋁座內爬行（creep）或過大干涉造成外圈變形、內部游隙異常。 指出干涉配合會讓軸承圈膨脹/壓縮並改變 internal clearance，且干涉量需與負載大小相關以避免 creep。 也提醒鋁 housing 因熱膨脹較大，通常需要比鋼/鑄鐵更緊的配合。

實務建議（非規則）：

• 先判定哪個圈承受載荷分析：考慮 rotatingBump、Curb、Braking load，再決定干涉方向與量級。及 Cornering 的複合受力。
• 鋁軸承安裝 upright(Fit)： 常需更緊外圈干涉並考慮工作溫升後剩餘干涉。
• 輪軸承座與立柱孔位應採用過盈配合 (Interference Fit)，並考慮鋁材與鋼材的熱膨脹係數差異。

組裝避免敲擊跨越滾道；必要時使用加熱/冷凍配合與正確工具。材料選擇：推薦使用 7075-T6 或 6061-T6 鋁合金進行 CNC 加工。

Rod2. ends軸承安裝安全規範 / spherical bearings：承載、捕捉、雙剪

規則要求雙剪或捕捉（(V.3.1.5）。 （亦可見 Aurora 品牌）提供 rod end catalog，解釋 ultimate radial static load 定義並建議以適當安全係數換算操作載荷。

常見失效模式 → 對策：

5)

• 單剪雙剪力 bolt(Double bending：優先雙剪；或縮短懸臂、用襯套定位。Shear)：緊固件穿過兩層支撐結構，軸承夾於中間，受力狀態最穩定。
• misalignment捕捉式設計 過限造成 binding：全行程角度驗證，必要時用 high-misalignment spacers。

捕捉墊片太薄屈曲/剪斷：捕捉件需按結構件設計（厚度、材質、受力路徑）。(Capture)：若受限於空間僅能單面安裝，必須使用大於軸承外徑的鋼製墊圈，確保軸承座體失效時，球頭仍被限制在螺栓上。

材料選擇比較（典型值）3. 材料力學屬性對照表

部件材料	常見材料屈服強度 (MPa)	指標（典型）推薦用途	優點

風險/注意 來源備註 焊接式4130 control arms / 車架連接件鉻鉬鋼管 4130 鉻鉬鋼~460 屈服約懸吊連桿 460 MPa（視熱處理）(A-arms) 可焊、韌性佳、成本較可控 焊接熱影響區與殘留應力需控 易於焊接，疲勞強度佳 CNC/板件式6061-T6 upright / rocker鋁合金 6061-T6 / T651~276 屈服約立柱、搖臂 276 MPa、UTS 約 310 MPa(Rocker) 好加工、耐蝕、取得性佳 強度較 7075 低；bearing seat 變形需評估 成本低，加工性能優 高強度鋁7075-T6 upright / rocker鋁合金 7075-T6~503 屈服約 503 MPa、UTS 約 572 MPa（典型）高受力立柱 高強度、重量優勢 應力腐蝕/成本；螺紋與座孔工藝要求高 強度極高，但不建議焊接

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註：本次請求未指定材料限制；規則亦未直接限制本章重點摘要：安全性設計大於輕量化追求。 upright對應賽規編號：V.3.1.5 材料。但若你採/ customT.8。 wheelTech attachment（V.4.2.2），材料與製程證明會被要求。

查核警告點：禁止對

Critical Fasteners 的落地方式

進行沈頭處理

由於懸吊 fasteners 屬 Critical Fasteners（V.3.1.4），建議建立「螺栓地圖」：每顆螺栓記錄規格、等級、鎖固方式與扭矩。 必做項：(Countersunk)。

Grade 5/8.8 以上；頭型符合 T.8.2；禁止沉頭。 每處有 Positive Locking；Loctite 不可作為唯一鎖固。 螺帽露牙 ≥ 2。

補充圖解：Double Shear / Capture

讀圖重點

雙剪的核心價值在於降低偏心與螺栓彎曲風險。 若某些位置因包絡限制只能單剪，至少要補做 capture，避免球面座失效後直接脫落。 設計 capture 時，不能只看「有沒有墊片」，還要看外徑、厚度、接觸面壓與疲勞。