麦弗逊前悬架参数匹配与运动仿真-开题报告

纸， 明书全套毕业设计均有 毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 系部 汽车与交通工程学院 专业、班级 指导教师姓名 职称 讲师 从事 专业 车辆工程 是否外聘 是 否 题目名称 麦弗逊前悬架参数匹配与运动仿真 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 课题 研究现状 ： 汽车作为极其重要的交通工具 ， 在交通运输领域和人民日常生活中的地位日益突出 ， 用户对汽车安全性、行驶平顺性、操纵稳定性的要求越来越高。汽车悬架系统 是汽车的重要部件， 是影响车辆动态特性 关系 最为 密切 的系统 ， 汽车悬架系统 对汽车的操纵稳定性 、 行驶 平顺性 以及行驶安全 都有很大的影 响。 悬架对车辆操纵稳定性的发挥 至关重要 ，操纵稳定性的好坏也影响着汽车行驶平顺性和安全 。悬架系统起着传递车轮和车身之间的力和力矩、引导与控制汽车车轮与车身的相对运动、缓和路面传递给车身的冲击、衰减系统的振动等作用。悬架的性能反映在当车轮上下跳动时，车轮的定位参数变化量保持在合理的范围内，以保证汽车具有所期望的行驶性能。 汽车悬架有非独立悬架和独立悬架两种基本类型。 麦弗逊式悬架 (独立悬架的一种，于 1947年由 任职 于美国 福特汽车公司的 麦弗 逊 (明。 1950年首次 生产使用麦弗逊悬架汽 车 以后，麦弗逊 悬架以其节约空 间 和成本较低成为最为流行的汽车独立悬架系统之一。根据对日本在 1987到 2000年之间生产的轿车的统计，轿车 前悬架导向机构都是以麦弗逊式为主。 1987年末、 1994年末、 2000年末采用麦弗逊 悬架作为前悬架的车型所占比例分别为：69 6、 61 6、 69 3，麦弗逊 悬架在三个统计年度均占第一位。 在全球范围内来看，前悬架都是麦弗逊式占主导地位， 该悬架的突出优点是增大了两前轮的内侧空间，便于发动机横向布置，因此 这种结构广泛应 用于从微型轿 车到高级轿车的所有轿车中，且不分驱动桥或非驱动桥均 适用。保时捷 911、国产奥迪、桑塔纳、夏利、富康等轿车的前悬架均为麦弗逊 独立悬架。 麦弗逊独立悬架是现代汽车上广泛采用的一种悬架结构形式。 悬架是连接车轮和车身的唯一部件，车轮把复杂的路况等行驶条件通过悬架系统传递给车身，所以悬架的运动特性、动力特性等的好坏直接决定汽车行驶三种性能能否实现。 合理的几何参数能保证悬架具有良好的运动特性 。汽车在各种行驶条件下， 车轮定位参数随车轮的跳动而变化 , 从而影响汽车的操纵稳定性、轮胎的磨损 、安全性 等性能 , 是悬架设计主要考虑 的指标之一 。 所以在设计悬架时就要 充分 考虑这些因素， 进行 合理 设计，尽量满足使用要求。悬架在成品之前首先要 反复进行 试验， 做悬架的运动学分析，以便进一步进行论证、改进设计。 如何更好的 设计悬架催生了对悬架的研究。 汽车悬架运动学 研究方法很多，对它 的研究在国外起步较早。德国的耶尔森赖姆帕尔著的汽车底盘技术 对各种悬架运动 作了详细的分析，对车纸， 明书全套毕业设计均有 轮定位参数做了准确的定义，分析了他们的作用及其对操纵稳定性的影响。阿达姆措莫托著的汽车行驶性能和安培正人著 的汽车的运动与操纵 介绍了悬架运动 对汽车行驶性能的影响 。 近 年来 ，随着 计算机技术的迅猛发展，以及各种 基础理论 研究成果 出现 ， 而且 在现代的工程研究领域，计算机仿真技术己成为热门研究课题。 这都 为汽车动力学研究提供了一个方便快捷的手段。国外各主要汽车生产企业和研究机构，如 产品研发部门 使用了大量的多体系统动力学分析软件，在 设计 研 发中发挥了重要作用。 应用得较多的这方面的 软件有美国国 机械系统动力学仿真分析软件 目前世界范围内使用最广泛的 虚拟样机仿真软件 ，应用它可以方便地建立参数化的实体模型，并进行仿真分析。 块是 整合了世界多家 大型汽车企业在汽车设计、开发方面的经验，能够帮助快速建立精确的 包括 汽车车身、发动机、悬架系统、传动系统、转向机构以及制动系统等 系统在内的参数化虚拟汽车模型。 能扩展模块是 于网页的试验设计与分析模块，能对仿真进行实验设计，可以更精确地对设计进行量化研究， 应用 以很方便地进行一系列的仿真试验，从而精确地预测所设计的复杂的机械系统在各种工作条件下的性能，并对试验结果提供专业化的统计结果。 在这种背景下，人们 开始运用 虚拟样机仿真软件 立车辆及悬架系统的复杂动力学仿真模 型，并通过分析得出了许多有益结论。 悬架的运动学 、 动力学仿真分析在汽车悬架系统的设计和开发中占有重要的地位 。 以机械 拟样机仿真技术为前题 ,提出运用虚拟样机仿真软件 先 ,根据悬架各部件之间的相 对运动关系 和各部件的参数在 再加上路面激励 ,分析悬架参数在汽车行驶中的变化规律 ，对设计参数进行修改和调整以发现其对各种性能参数的影响 , 然后利用 最终提供 较理想的 产品开发解决方案 。 选题 目的 ： 由于悬架系统在汽车行驶中占有重要地位和发挥关键作用，悬架的设计越来越受到广泛的重视。在传统设计方法的基础上，也出现了许多先进设计方法和技术，比如 限元分析、模拟仿真、虚拟设计、优化设 计等等 。 所以悬架系统的研究设计有广阔前景。 在实际当中， 如果悬架结构设计不当 ， 将会大大影响汽车产品的使用性能 (如转向沉重、车轮摆振、轮胎偏磨严重、影响轮胎使用寿命等 )。 本课题研究的目的就在于运用 悬架的虚拟设计。 在试制前的阶段 运用 架结构布置 和 建模 仿真，获得分析车轮垂直跳动、转动与车轮前束角的变化等关系 ，总结规律 。 并且运用 通过对模型某项或是多项性能指标进行优化 ， 通过调节相应的参数来满足设计要求。 初步验证 运用 行汽车悬架建模和仿真的合理性 ， 为生产实践提供必要的理论支纸， 明书全套毕业设计均有 持 。 获得相关数据，在产品制造出之前，就可以发现并更正设计缺陷， 并且提出优化设计的意见，使参数间的匹配达到良好， 从而为汽车悬架的设计提供一种新的可行性方案。 选题 意义 ： 驶系的 重要的组成部分。其主要任务是 弹性连接 车轮与车架 ， 传递 二者 之间的力和力矩，并缓和冲击、衰减振动。对改善车辆的 操纵稳定性、 行驶平顺性、减轻车辆自重 、改善轮胎的磨损状况 以及减少对公路的破坏具有重要 意 义。 悬架 设计一般采用经验设计 法 、数学推导法以及几何作图等方法 , 在 悬架系统设计、试验、试制 整个 过程中必须边试验 、 边改进，从设计到试制、试验、定型，产品开发成本较高， 虽然可以满足设计要求 , 但精度和效率不高 。所以 ， 传统的方法已经很难满足日益加速的设计需求 , 为缩短开发周期 , 降低开发成本 , 有必要采用新的设计方法 。 合虚拟设计和虚拟试验，可以大大简化悬架系统设计开发过程，大幅度缩短产品开发周期，大量减少产品开发费用和成本，提高产品质量和产品的系统性能，获得最优设计产品。 有利于企业抢占市场和发展先机，提高经济效益和社 会效益。 纸， 明书全套毕业设计均有 二、 设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的主要问题 基本内容： 分析 麦弗逊 式悬架的 结构和悬架设计要求， 在 悬架设计中，根据整车的布置要求以及经验数据， 确定悬架的整体空间数据和性能参数 ， 运用 建立三维物理模型，并在 弗逊 悬架的简化物理模型，进行动力学仿真分析， 通过 分析车轮垂直跳动、转动与车轮前束角的变化等关系 获得相关数据 ，优化相关参数 ，建立虚拟麦弗逊 悬架 模型。 主要技术指标 ： 1） 车轮跳动时，轮距变化不超过 4防止 轮胎早期磨损 ； 2） 车轮跳动时，前轮定位角变化特性合理 ； 3） 转弯时，车身在 向加速度作用下，车身侧倾角不大于 3 5，并保证车轮与车身倾斜同向，以增加不足转向效应 ； 4） 制动及加速时，车身应有“抗点头”及“抗后坐”效应 ； 5） 应具有足够的强度，以可靠地承受及传递除垂直力以外的力和力矩。 拟解决 问题 ： 1） 利用 立了麦弗逊式悬架模型 ； 2） 并进行了 左右车轮计算机运动仿真试验，得出前轮各定位参数随车轮跳动的变化关系； 3） 仿真结束后，以前轮定位参数为主要优化目标，运用 块，通过对麦弗逊式悬架结构不断调整，使车轮定位参数得到优化； 4） 另外还要保证悬架具有较好的横向稳定性、强度和刚度。 三、 技术路线（研究方法） N Y 分析悬架结构和设计要求 确定 悬架 整体空间数据和性能参数 进行动力学仿真分析 获得车轮垂直跳动、转动与车轮前束角的变化等关系的相关数据 优化相关参数 运用 建立三维物理模型 在 件平台上建立 麦弗逊悬架 简化物理模型 数据是否满足要求 建立虚拟麦弗逊 悬架 模型 纸， 明书全套毕业设计均有 四、进度安排 （ 1）调研、资料收集、完成开题报告 第 1、 2 周（ 2 月 28 日 3 月 6 日） (2) 根据给 出的相关尺寸参数进行相关部件的参数计算 ，并进行验证 第 3、 4 周（ 3 月 7 日 3 月 20 日） (3) 在 件平台上建立零件的等比例物理模型 ，进行运动学分析 第 5、 6、 7 周（ 3 月21 日 4 月 10 日） （ 4） 利用部件的链接关系建立部件之间的装配 第 8、 9、 10、 11 周（ 4 月 11 日 5 月 8 日） （ 5）设计 字说明书一份，零件图一套（包括 零件图）第 12、 13、 14 周（ 5 月 9日 5 月 29 日） （ 6） 毕业设计审核、修改 第 15、 16 周（ 5 月 30 日 6 月 12 日） （ 7）毕业设计答辩准备及答辩 第 17周（ 6月 13日 6月 19日） 五、 参考文献 （ 1）陈家瑞主编 册 M 械工业出版社， 2000. （ 2）齐志鹏主编 M 民邮电出版社， 2002. （ 3）余志生主编 第四版 M 械工业出版社， 2006. （ 4）刘惟信 M 华大学出版社， 2001. （ 5）曾俊夫 汽车悬挂系统之麦弗逊式独立悬架 J. 当代汽车 ,2007,(7). （ 6）李林果 上 ) 前悬架 J. 汽车与运动 ,2007,(4). （ 7）卫修敬 J. 汽车维护与修理 ,1999,(12). （ 8）丁华 D 苏大学汽车与交通工程学院 （ 9）谷忠雨 ,张光德 ,雷春青 ,张旺 ,李梦 J. 汽车科技 ,2010,(5). （ 10）蒋国平 ,王国林 ,周孔亢 J. 武汉理工大学学报 ,2006,(7). （ 11）廖力成 体系统动力学的麦弗逊悬架运动学仿真与优化设计 D 汉科技大学硕士学位论文， 2009. （ 12）汤靖 D 苏大学硕士学位论文， 2004. （ 13）陈黎清 ， 郑泉 ， 王启瑞 J 肥工业工业大学机械与汽车工程学院， 2004. （ 14）陈德民，槐创锋，张克涛等编著 005/2007 虚拟样机技术 M 学工业出版社， （ 15）汤靖 ,高翔 ,陆丹 . 基于 麦弗逊前悬架优化研 究 J. 计算机辅助工程 ,2004,(1). 纸，