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SY-025-BY-3 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 李圣明 系部 汽車工程系 專業(yè)、班級 車輛工程B05-17班 指導教師姓名 王慧文 職稱 教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 √是□否 題目名稱 基于ADAMS軟件轎車前懸架動態(tài)模擬與仿真 一、課題研究現狀，選題的目的、依據和意義 目的、依據和意義: 汽車懸架系統(tǒng)對整車行駛動力學（如操縱穩(wěn)定性、行駛平順性等）有舉足輕重的影響，是汽車總布置設計、運動校核的重要內容之一，由于汽車懸架系統(tǒng)是比較復雜的空間機構，這些就給運動學、動力學分析帶來較大困難。人們采用不同的途徑或手段對其進行分析研究，包括試驗、簡化成理想約束條件下的機構分析。過去多用簡化條件下的圖解法和分析計算法對汽車懸架和轉向系統(tǒng)的運動學及動力學性能進行分析計算，用多自由度的質量—阻尼剛體數學模型對汽車行駛狀況進行仿真。所得的結果誤差較大，并且費時費力。隨著計算機技術的長足進步，虛擬技術已經成為世界汽車開發(fā)設計的應用潮流。上世紀90年代中期以來，數字化設計與虛擬開發(fā)技術的應用在世界范圍內得到大力推廣，這是基于計算機輔助設計（CAD）、計算機仿真分析、計算機輔助制造（CAM）及虛擬制造、計算機輔助實驗及虛擬實驗等先進技術的全新的汽車設計開發(fā)技術體系和流程。特別二十世紀八十年代以來這種情況得到了改變，而多體系統(tǒng)動力學的成熟，使汽車動力學的建模與仿真產生了巨大飛躍，特別是ADAMS軟件的成功應用使虛擬樣機技術脫穎而出?；贏DAMS的虛擬樣機技術，可把懸架視為是由多個相互連接、彼此能夠相對運動的多體運動系統(tǒng)，其運動學及動力學仿真比以往通常用兒個自由度的質量一阻尼剛體（振動）數學模型計算描述更加真實反映懸架特性及其對汽車行駛動力學影響。 懸架是車輛重要的組成部分。其主要任務是傳遞車輪與車架之間的力和力矩，并緩和沖擊、衰減振動。對改善車輛的行駛平順性、減輕車輛自重以及減少對公路的破壞具有重要息義。 在傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)設計、試驗、試制過程中必須邊試驗邊改進，從設計到試制、試驗、定型，產品開發(fā)成本較高，周期長。運用虛擬樣機技術，結合虛擬設計和虛擬試驗，可以大大簡化懸架系統(tǒng)設計開發(fā)過程，大幅度縮短產品開發(fā)周期，大量減少產品開發(fā)費用和成本，提高產品質量和產品的系統(tǒng)性能，獲得最優(yōu)設計產品。 本課題研究的目的和意義就在于運用ADAMS軟件建立車輛麥弗遜式懸架的虛擬設計及進行動力學仿真，在試制前的階段進行設計和試驗仿真，并且提出優(yōu)化設計的意見，獲得分析車輪垂直跳動與車輪前束角的變化等關系。獲得相關數據，在產品制造出之前，就可以發(fā)現并更正設計缺陷，完善設計方案，縮短開發(fā)周期，提高設計質量和效率，為生產實際提供理論支持。具有一定的經濟和社會效益。 研究現狀: 馬車出現的時候, 為了乘坐更舒適, 人類就開始對馬車的懸架（葉片彈簧）進行孜孜不倦的探索。在1776年，馬車用的葉片彈簧取得了專利, 并且一直使用到20世紀30年代葉片彈簧才逐漸被螺旋彈簧代替。 汽車誕生后,隨著對懸架技術研究的深入，相繼出現了扭桿彈簧、氣體彈簧、橡膠彈簧、鋼板彈簧等彈性件，1934年世界上出現了第一個由螺旋彈簧組成的被動懸架。 被動懸架的參數根據經驗或優(yōu)化設計的方法確定, 在行駛過程中路況保持不變，很難適應各種復雜路況，減振的效果較差。為了克服這種缺陷，采用了非線性剛度彈簧和車身高度調節(jié)的方法，該方法雖然有一定成效，但無法根除被動懸架的弊端。被動懸架主要應用于中低檔轎車上，現代轎車的前懸架一般采用帶有橫向穩(wěn)定桿的麥弗遜式懸架，比如桑塔納、夏利、賽歐等車，后懸架的選擇較多，主要有復合式縱擺臂懸架和多連桿懸架。被動懸架是傳統(tǒng)的機械結構，剛度和阻尼都是不可調的，依照隨機振動理論，它只能保證在特定的路況下達到較好效果，但它的理論成熟、結構簡單、性能可靠，成本相對低廉且不需額外能量，因而應用最為廣泛，在我國現階段，仍然有較高的研究價值對于汽車懸架系統(tǒng)的研究，國內采用多剛體系統(tǒng)動力學進行分析和計算的工作起步較晚。七十年代初，長春汽車研究所和清華大學同時發(fā)展了汽車動力學的研究。研究工作集中在平順性、操縱穩(wěn)定性性能指標的評價方法、試驗方法及操縱穩(wěn)定性力學模型的建立、模型的計算方法、性能預測方法和優(yōu)化設計方法等。力學模型從七十年代研究汽車側偏和橫擺運動的二自由度線性模型，發(fā)展到包括側傾和轉向系在內的三至五自由度乃至十三個自由度的非線性模型，其功能也從對汽車穩(wěn)定性的穩(wěn)態(tài)響應和瞬態(tài)響應的分析，發(fā)展到汽車轉彎制動性能的分析。90年代初人們開始把多柔體系統(tǒng)動力學理論和方法用于汽車技術領域，這標志著汽車多體系統(tǒng)動力學向新的層次發(fā)展，許多有益的工作值得借鑒。 清華大學、吉林大學、武漢理工大學、上海交通大學等高校都運用ADAMS軟件建立多體動力學模型，對懸架系統(tǒng)操縱穩(wěn)定性的影響尤其是麥弗遜獨立懸架的優(yōu)化設計做了深入的研究。也對麥弗遜獨立懸架模型進行了運動學、動力學仿真分析，得出了其車輪外傾角、前輪前束角、主銷后傾角等前輪定位參數、懸架剛度、側傾剛度、側傾中心等參數在前輪左右輪心上下跳動時的變化規(guī)律。 二、設計（論文）的基本內容、擬解決的主要問題 1、研究的基本內容 分析麥弗遜式懸架的結構和懸架設計要求，分析減振器、彈簧的設計計算過程，在懸架設計中，根據整車的布置要求以及經驗數據，確定懸架的整體空間數據和性能參數，并在ADAMS軟件平臺上建立麥弗遜懸架的簡化物理模型，進行動力學仿真分析，通過分析車輪垂直跳動與車輪前束角的變化等關系獲得相關數據，優(yōu)化相關參數，運用Pro/E建立虛擬麥弗遜懸架模型。 2、擬解決的主要問題 （1）對麥弗遜懸系統(tǒng)的結構分析和計算； （2）ADAMS的動力學分析； （3）優(yōu)化設計結果。 （4）Pro/E的實體物理建模； 三、技術路線（研究方法） 調查研究 懸架的設計計算 數據采集、分析、處理 在ADAMS中進行建模、仿真 優(yōu)化設計 基于PRO/E的實體模型的建立 形成研究成果 四、進度安排 （1）調研、資料收集，完成開題報告 第1、2周 （3月2日～3月15日） （2）麥弗遜懸架的設計計 第3、4、5周 （3月16日～4月5日） （3）應用Pro/E建立懸架三維實體模型 第6、7、8周 （4月6日～4月26日） （4）應用ADAMS進行懸架的動力學仿真分析 第9、10、11周 （4月27日～5月17日） （5）優(yōu)化設計及運用Pro/E進行模型的重新建模 第12、13、14周 （5月18日～6月7日） （6）設計審核、修改 第15、16周 （6月8日～6月21日） （7）畢業(yè)設計答辯準備及答辯 第17周 （6月22日～6月28日） 五、參考文獻 (1) 張俊,麥弗遜懸架的虛擬設計及試驗平臺的研究.[D]武漢理工大學,2007,6. (2) 陳家瑞.汽車構造[M].人民教育出版社,2003,7. (3) 曹民,范永法.汽車懸架技術的進展與預測[J].上海汽車,2000,7(3):5-8. (4) 萬鋼,秦明，吳憲.轎車懸架技術及發(fā)展趨勢[J].上海汽車，2004,7(6):656-682. (5) 姚嘉.汽車懸架系統(tǒng)的發(fā)展與控制理論[J].佳木斯大學學報，2004,3(5):431-438. (6) 胡寧,羅素云.麥弗遜懸架運動分析的空間解析法[J].拖拉機與農用運輸車,2007, 34(3):7-10. (7) 夏長高.麥弗遜式獨立懸架運動特性[J].農業(yè)機械學報,2004，35(6):744-760. (8) 周水清.基于虛擬樣機的汽車平順性仿真分析[J].汽車科技,2005,36(4):7-9. (9) 陸丹.基于ADAMS的麥弗遜前懸架優(yōu)化設計[J].中國制造信息化,2004，33(8):106-109. (10) 劉惟信.汽車設計[M].清華大學出版社，2001,7. (11) 李軍.ADAMS實例教程[M].北京理工大學出版社,2002，7. (12) 趙新紅.麥弗遜式懸架在車輪轉向和跳動時的運動分析 [D],湖南大學,2003. (13) 任志華,吳琦.Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 零件設計.中國電力出版社,2007,9. （14）褚志剛，汽車前輪定位參數優(yōu)化設計，重慶大學學報，2003 2 （15）王國強，虛擬樣機技術及其在ADAMS 上的應用，西安西北工業(yè)大學出版社2002 （16）趙亦同，懸架側傾特性參數及動力學仿真，傳動技術，2001 1 （17）丁華，麥弗遜懸架系統(tǒng)性能研究，江蘇大學學報2001 10 （18）孔明樹，解放牌CA10B 型汽車前輪前束的改進，汽車技術1986 3 (19) Daniel A.Mantaras, Pablo Luque and Carlos Vera.Development and validation of a three-dimensional kinematec model for the McPherson steering and suspension meehanisms. Meehanism and Machine Theory, Volume39, Issue6, June 2004, Pages603-619 (20) Jaehyung Lee, D.J.Thompson, Hong Hee Yoo.et al.Vibration analysis of a vehicle body and suspensionInternational Journal of Vehicle system Design a substructure synthesis method.Vol.24, No.4, 2000, Pages471-477 六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日 4