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SY-025-BY-3 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 學(xué)生姓名 史波 系部 汽車系 專業(yè)、班級(jí) 車輛工程 B08-18 指導(dǎo)教師姓名 王永梅 職稱 講師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 越野車前懸架優(yōu)化設(shè)計(jì) 一、課題研究現(xiàn)狀、選題的目的、依據(jù)和意義 1、研究現(xiàn)狀 現(xiàn)代汽車懸架的發(fā)展十分快，不斷出現(xiàn)嶄新的懸架裝置。懸架技術(shù)的每次跨越，都和相關(guān)學(xué)科的發(fā)展密切相關(guān)計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、先進(jìn)制造技術(shù)、運(yùn)動(dòng)仿真等為懸架的進(jìn)一步發(fā)展提供了有力的保障。懸架的發(fā)展也給相關(guān)學(xué)科提出更高的理論要求，使人類的認(rèn)識(shí)邁向新的、更高的境界。 汽車懸架按導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架兩大類。非獨(dú)立懸架主要用于貨車和客車前、后懸架。隨著高速公路網(wǎng)的快速發(fā)展，促使汽車速度不斷提高，使得非獨(dú)立懸架已不能滿足行駛平順性和操縱穩(wěn)定性等方面提出的要求。因此，獨(dú)立懸架獲得了很大的發(fā)展空間。獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，兩側(cè)的車輪各自獨(dú)立地與車架或車身彈性連接，因而具有很多優(yōu)點(diǎn)。獨(dú)立懸架中尤其是雙橫臂獨(dú)立懸架得到了廣泛的應(yīng)用。 汽車懸架按其振動(dòng)的控制方式分為被動(dòng)、半主動(dòng)和主動(dòng)懸架3種基本類型。20世紀(jì)80年代以來主動(dòng)懸架開始在一部分汽車上應(yīng)用，并且目前還在進(jìn)一步研究和開發(fā)中。我國在半主動(dòng)和主動(dòng)懸架的研究方面起步晚，與國外的差距大在西方發(fā)達(dá)國家，福特公司和日產(chǎn)公司首先在轎車上應(yīng)用，取得了較好的效果主動(dòng)懸架雖然提出早，但由于控制復(fù)雜，并且牽涉到許多學(xué)科，一直很難有大的突破。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，僅應(yīng)用于排氣量大的豪華汽車，未見國內(nèi)汽車產(chǎn)品采用此技術(shù)的報(bào)道，只有北京理工大學(xué)和同濟(jì)大學(xué)等少數(shù)幾個(gè)單位對(duì)主動(dòng)懸架展開研究。研究證明主動(dòng)懸架的平順性能最好。它采用許多新興的控制技術(shù)和使用大量電子器件，可使懸架的穩(wěn)定性得到保證因此，主動(dòng)懸架的平順性和操縱穩(wěn)定性是最好的，是汽車懸架必然的發(fā)展方向。由于種種原因，我國的汽車絕大部分采用被動(dòng)懸架。被動(dòng)式懸架汽車姿態(tài)（狀態(tài)）只能被動(dòng)地取決于路面及行駛狀況和汽車的彈性元件，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減振器這些機(jī)械零件。 1934年世界上出現(xiàn)了第一個(gè)由螺旋彈簧組成的被動(dòng)懸架。被動(dòng)懸架的參數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法確定，在行駛過程中保持不變，它是一系列路況的折中，很難適應(yīng)各種復(fù)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(diào)節(jié)的方法，雖然有一定成效，但無法根除被動(dòng)懸架的弊端。被動(dòng)懸架主要應(yīng)用于中低檔轎車上，現(xiàn)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、等車，后懸架的選擇較多，主要有復(fù)合式縱擺臂懸架和多連桿懸架。被動(dòng)懸架是傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，剛度和阻尼都是不可調(diào)的，依照隨機(jī)振動(dòng)理論，它只能保證在特定的路況下達(dá)到較好效果。但它的理論成熟、結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠，成本相對(duì)低廉且不需額外能量，因而應(yīng)用最為廣泛。在我國現(xiàn)階段，仍然有較高的研究價(jià)值。被動(dòng)懸架性能的研究主要集中在三個(gè)方面:①通過對(duì)汽車進(jìn)行受力分析后，建立數(shù)學(xué)模型，然后再用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)或有限元法尋找懸架的最優(yōu)參數(shù);②研究可變剛度彈簧和可變阻尼的減振器，使懸架在絕大部分路況上保持良好的運(yùn)行狀態(tài);③研究導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，使汽車懸架在滿足平順性的前提下，穩(wěn)定性有大的提高。 近年來隨著計(jì)算機(jī)虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造等新技術(shù)的應(yīng)用和人們對(duì)越野汽車整車性能要求的不斷提高，中重型越野汽車獨(dú)立懸架技術(shù)逐漸被人們所重視。典型代表就是美國奧什科什(OSHKO-SH)公司生產(chǎn)的MTVR系列，其采用雙橫臂獨(dú)立懸架系統(tǒng)，使懸架行程達(dá)到400mm，懸架性能得到了大幅提升，從而為第三代越野汽車的設(shè)計(jì)研究指明方向。我國的獨(dú)立懸架技術(shù)僅在輕型越野車及濟(jì)南汽車廠于20世紀(jì)70年代設(shè)計(jì)制造的JN252 8×8中噸位軍用車上得到了應(yīng)用，目前在重型越野車領(lǐng)域基本上屬于空白。因此國內(nèi)主要越野車研發(fā)單位開始對(duì)中重型越野汽車獨(dú)立懸架技術(shù)進(jìn)行研究，并取得了階段性成果。越野汽車行駛時(shí)由于路面不平引起車輪上下跳動(dòng)，轉(zhuǎn)向輪的定位參數(shù)和輪距也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，且變化量很大。因此在前懸架設(shè)計(jì)之前，可以利用ADAMS專業(yè)模塊建立懸架的虛擬樣機(jī)模型，并對(duì)懸架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)處理，以減少實(shí)際試驗(yàn)研究費(fèi)用和時(shí)間，提高設(shè)計(jì)效率。 2、依據(jù)、目的和意義 汽車懸架是車架（或車身）與車橋（或車輪）之間彈性連接的部件。主要由彈性元件、導(dǎo)向裝置及減震器三個(gè)基本部分組成。此外，還可包括一些特殊功能的部件，如緩沖塊和穩(wěn)定桿等。現(xiàn)代汽車還采用了控制機(jī)構(gòu)，形成可控式懸架。汽車懸架作用如下：緩和、抑制由于不平路面引起的振動(dòng)和沖擊，保證乘員乘坐舒適性和所運(yùn)貨物完好；傳遞汽車垂直力外，傳遞其他各方向的力和力矩，并保證車輪和車身（或車架）之間由確定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，使汽車具有良好的駕駛性能。為了起到上述作用汽車懸架應(yīng)設(shè)計(jì)得比較“柔軟”并能保證“正確的車輪定位”。 在汽車開發(fā)過程中前懸架參數(shù)的選擇十分重要。因?yàn)樗鼈冴P(guān)系到車輛的操縱穩(wěn)定性。如主銷后傾角γ能形成穩(wěn)定回正力矩，但不能過大，不然會(huì)引起轉(zhuǎn)向沉重。主銷內(nèi)傾角β也有回正作用，同時(shí)影響接地面主銷偏置距c的大小，c減小駕駛員加在轉(zhuǎn)向盤上的力減小。但是內(nèi)傾角不能太大，否則轉(zhuǎn)向時(shí)車輪繞主銷偏轉(zhuǎn)的過程中，輪胎與路面間將產(chǎn)生較大的滑動(dòng)，加速輪胎磨損。車輪上下跳動(dòng)過程中，輪胎橫向滑動(dòng)也加速輪胎磨損，這些都與懸架參數(shù)有關(guān)。 汽車懸架的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。其設(shè)計(jì)的成功與否決定著車輛的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性、舒適性等多方面的設(shè)計(jì)要求。這就對(duì)懸架設(shè)計(jì)人員提出較高的要求。在我國傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式中以手工繪圖或采用AutoCAD 繪制二維平面圖，做出成品進(jìn)行試驗(yàn)為主，無法滿足快速設(shè)計(jì)的需求，造成產(chǎn)品開發(fā)周期長、設(shè)計(jì)成本高。利用ADAMS/Insight 從影響前懸架參數(shù)的試驗(yàn)出發(fā)對(duì)前懸架參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠大大提高設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。 二、設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1、 基本內(nèi)容： （1）研究目的意義、技術(shù)現(xiàn)狀、存在問題及發(fā)展趨勢。 （2）前懸架主要參數(shù)確定、彈性元件計(jì)算、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、減振器設(shè)計(jì)。 （3）根據(jù)多剛體動(dòng)力學(xué)原理建立前懸架虛擬樣機(jī)。 （4）在ADAMS/Car 中進(jìn)行懸架試驗(yàn)。 （5）在試驗(yàn)中利用ADAMS/Insight 對(duì)前懸架參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化， 對(duì)比優(yōu)化前后試驗(yàn)結(jié)果，令參數(shù)選擇更加合理。 2、擬解決的主要問題 （1）前懸架設(shè)計(jì) （2）前懸架建模 （3）前懸架優(yōu)化 三、技術(shù)路線（研究方法） 調(diào)研并查閱相關(guān)資料 —————————————————————————————— 彈性元件計(jì)算 確定主要參數(shù) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 減振器設(shè)計(jì) —————————————————————————————— 建立虛擬樣機(jī) 在ADAMS\Car中進(jìn)行試驗(yàn) 在ADAMS\Insignt 中進(jìn)行優(yōu)化 利用AUTOCAD繪圖 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)說明書 四、論文進(jìn)度安排 （1）調(diào)研、查閱相關(guān)資料、完成開題報(bào)告 第1～2周（3月3日～3月16日） （2）確定總體方案 第3～4周（3月17日～3月30日） （3）建立前懸架的三維模型 第5～6周（3月31日～4月13日） （4）進(jìn)行模型驗(yàn)證，可行性分析 第7～8周（4月14日～4月27日） （5）利用ADAMS/Insight 對(duì)前懸架參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，獲得相應(yīng)的試驗(yàn)曲線和圖 第9～10周（4月28日～ 5月11日） （6）懸架cad繪圖 第11～13周（5月12日～6月2日） （7）書寫設(shè)計(jì)說明書 第14～16周（6月3日～6月23日） （8）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周（6月24日～7月1日） 五、參考文獻(xiàn) [1] 王豐,黃志剛,朱慧. 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