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汽车麦弗逊悬架结构设计及有限元分析,汽车,麦弗逊,悬架,结构设计,有限元分析
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毕 业 设 计(论 文)任 务 书 设计(论文)题目:汽车麦弗逊悬架结构设计及有限元分析 学生姓名:任务书填写要求1毕业设计(论文)任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写,经学生所在专业的负责人审查、系(院)领导签字后生效。此任务书应在毕业设计(论文)开始前一周内填好并发给学生。2任务书内容必须用黑墨水笔工整书写,不得涂改或潦草书写;或者按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,要求正文小4号宋体,1.5倍行距,禁止打印在其它纸上剪贴。3任务书内填写的内容,必须和学生毕业设计(论文)完成的情况相一致,若有变更,应当经过所在专业及系(院)主管领导审批后方可重新填写。4任务书内有关“学院”、“专业”等名称的填写,应写中文全称,不能写数字代码。学生的“学号”要写全号,不能只写最后2位或1位数字。 5任务书内“主要参考文献”的填写,应按照金陵科技学院本科毕业设计(论文)撰写规范的要求书写。 6有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。如“2002年4月2日”或“2002-04-02”。毕 业 设 计(论 文)任 务 书1本毕业设计(论文)课题应达到的目的: 利用PROE软件建立汽车麦弗逊悬架模型,将模型导入到ANAYS软件中进行有限元分析,对汽车麦弗逊悬架进行有限元静力分析和模态分析。根据分析结果设计出结构优良的麦弗逊悬架,提高设计制造效率,降低研制成本。其目的在于培养学生综合分析和解决相关问题的独立学习和工作能力,拓展学生的基本知识;培养学生收集资料、正确使用参考文献的综合分析能力及正确编写技术文件等方面的工作能力;使学生养成良好的学习态度和工作作风。 2本毕业设计(论文)课题任务的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等): 设计内容:1.运用PROE软件建立汽车麦弗逊悬架模型,要求有详细的步骤。 2.将模型导入到ANAYS软件中进行有限元分析,要求有详细过程。 3.运用ANSYS软件进行有限元静力分析,通过分析结果可知设计麦弗逊悬架存在的问题及结构的薄弱环节,并进行麦弗逊悬架的强度及刚度校核。 设计要求:1.要求在毕业设计过程中,应有严肃认真的科学态度,严谨求实的工作作风; 2.依据课题设计任务,认真进行资料收集、阅读、整理,正确使用工具书和网络、熟练掌握相关计算方法,按时完成开题报告、外文参考资料等相关内容;3.按时参加答辩,答辩前各项规定的资料要完整、齐全。毕 业 设 计(论 文)任 务 书3对本毕业设计(论文)课题成果的要求包括图表、实物等硬件要求:1. 课题从力学的基本理论出发,利用PROE软件建立汽车麦弗逊悬架模型,将模型导入到ANAYS软件中进行有限元分析,对汽车麦弗逊悬架进行有限元静力分析和模态分析。根据分析结果设计出结构优良的传动轴。2. 毕业设计不少于1万字; 3. 外文参考资料译文(附原文)3000字。 4主要参考文献: 1 唐良兵,王伟. 基于ANSYS 的汽车传动轴的有限元分析J汽车工程,2013(01)2 王恩伟.浅析汽车传动轴零件的标准化设计J. 黑龙江科技信息,2011(11)3 钟佩思,王景林,刘梅,刘凤景. 基于有限元的传动轴受扭分析J. 机械传动,2008(12)4吴俊功,王洪民许晶.基于 ANSYS的传动轴强度分析J.橡塑技术与装备,2014(11).5 高耀东,郭喜平. ANSYS 机械工程应用25 例M. 北京:电子工业出版社,2007.6 吕静敏汽车传动轴有限元分析J科技致富向导,2012(08).7 程凯,殷国富. ANSYS中几种建模方法的研究J. 机械工程,2005(06) .8 祝凌云,李斌. Pro/ENGINEER运动仿真和有限元分析M. 北京:人民邮电出版社, 20049 杜荣,贾粮棉,李汝宁.基于Pro/E前处理的有限元分析在机械工程中的应用J. 机械工程师,2005(10)10 傅中裕,杨晓京. ANSYS与Pro/ENGINEER之间模型数据转换的研究J. 机电工程技术,2005(02) 11 濮良贵,纪名刚. 机械设计M北京:高等教育出版社,200512 孙桓,陈作模. 机械原理M北京:高等教育出版社,200513 赵良红.汽车传动轴弯曲振动分析J. 价值工程,2011(17).14 刘惟信. 汽车设计M.北京:清华大学出版社,200115 张波,盛太和. ANSYS有限元数值分析原理与工程应用M北京:清华大学出版社,2005.16 孟刚.汽车传动轴扭矩传递特性分析J. 机械研究与应用,2006(05).17董春兰.汽车传动轴的剑魔与分析J.中国高新技术企业,2013(09). 毕 业 设 计(论 文)任 务 书5本毕业设计(论文)课题工作进度计划: 2015.12.05-2015.12.22 2015.12.23-2016.01.22 2016.01.23-2016.04.15 2016.04.16-2016.05.04 2016.05.05-2016.05.09 2016.05.10-2016.05.16 确定选题,填写审题表;指导教师下发任务书,学生查阅课题相关参考文献、资料,撰写开题报告。提交开题报告、外文参考资料及译文、毕业设计(论文)大纲;开始毕业设计(论文)。具体设计或研究方案实施,提交毕业设计(论文)草稿,填写中期检查表。完成论文或设计说明书、图纸等材料,提交毕业设计(论文)定稿,指导老师审核。提交毕业设计纸质文档,学生准备答辩;评阅教师评阅学生毕业设计(论文)。根据学院统一安排,进行毕业设计(论文)答辩。所在专业审查意见: 通过 负责人: 2016 年 1 月 12 日毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告 设计(论文)题目:汽车麦弗逊悬架结构设计及有限元分析 学生姓名: 开题报告填写要求 1开题报告(含“文献综述”)作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效;2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见;3“文献综述”应按论文的框架成文,并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内,学生写文献综述的参考文献应不少于15篇(不包括辞典、手册);4有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。5、开题报告(文献综述)字体请按宋体、小四号书写,行间距1.5倍。 毕 业 设 计(论文) 开 题 报 告 1结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写不少于1000字左右的文献综述: 一、前言汽车悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称。它是用来缓冲汽车在行驶中因路面颠簸或转向时因离心力作用产生的振动或倾斜的一套避震装置,使汽车在行驶当中获得一定的舒适性和操纵安全性,以保证汽车的正常行驶。悬架的设计被认为是整车研发的核心问题和热点问题。 麦弗逊式独立悬架极常见,多应用在车辆的前轮。它结构简单、质量轻、体积小,有利于对比较紧凑的发动机舱布局。另外,采用麦弗逊悬架也有控制成本的考量。几乎所有B级以下车辆都采用这种方式的前悬挂。总而言之,独立前悬挂,最经济适用、性价比最高的是麦弗逊。因此,研究麦弗逊悬架对汽车行业发展有着重要意义。二、课题研究领域的现状、动态及发展方向随着计算机技术的飞速发展,目前计算机辅助工程(CAE)已经普遍用于各种工程领域。CAE的作用:(1)完成人工难以完成的大量复杂计算;(2)在设计阶段,实体还未制造出来,无法进行实体实验,已经可以进行仿真分析,便于改进设计,并且可以减少用于实体实验的费用;(3)精度较高,接近于实验结果。当前,对麦弗逊悬架进行有限元分析的项目包括: 1)在静力作用下,得出悬架的弯曲变形与应力分布,从而了解悬架承受静载荷的情况,以及所产生的形变是否在可允许范围之内。探讨有限元分析的误差来源,并在运动学分析和有限元分析的基础上对悬架结构提出合理性的建议,为悬架优化设计提供一种参考。3)在重力作用下对悬架进行刚度分析,以确定其弯曲变形是否在允许的范围内。4)对麦弗逊悬架的扭转强度与扭转刚度进行分析,在此基础上对悬架的结构进行优化。5)对悬架控制臂的强度进行有限元分析,在其基础上对控制臂进行优化设计。大量使用有限元方法对汽车传动系部件进行设计与分析,将使部件的设计更加合理、可靠。未来,针对汽车设计的CAE分析将更加精细化,复杂程度也将随之提高,但汽车设计的周期会逐渐缩短,开发成本将会降低。标准化程度将不断提高。三、结语课题首先以某车辆基本参数为依据对其麦弗逊悬架进行结构设计,然后利用ANSYS分析软件对悬架进行有限元分析,运用ANSYS软件进行有限元静力分析和模态分析,通过分析结果可知设计麦弗逊悬挂存在的问题及结构的薄弱环节,并进行麦弗逊悬挂的强度及刚度校核,分析出麦弗逊悬挂的优劣,而后对悬挂进行优化设计。通过分析其数据结果,得出结论,提出优化方案,为传动装置的进一步优化设计提供参考。这样可以大大缩短麦弗逊独立悬架总成的开发周期,提高设计质量,降低开发成本。参考文献: 1 陈家瑞.汽车构造下册M.机械工业出版社,2009. 2 王望予.汽车设计M.机械工业出版社,2004. 3 王国庆,龚国庆.汽车设计课程设计指导书M.机械工业出版社,2009. 4 王霄锋汽车底盘设计M.清华大学出版社,2010. 5 范钦珊,殷雅俊.材料力学 M.清华大学出版社,2008. 6 王登峰,黄博.CATIA V5机械(汽车)产品全精通教程M.人民交通出版社,2007. 7 王新荣,陈永波主编.有限元法基础及ANSYS应用M.北京:科学出版社,2008. 8 高卫民,王宏雁.汽车结构分析有限元法J.汽车研究与开发,2000. 9 鲁建霞,苟惠芳.有限元法的基本思想与发展过程J.机械管理开发,2009. 10曹妍妍,赵登峰.有限元模态分析理论及其应用J.机械工程与自动化,2007. 11曾攀.有限元分析及应用M.清华大学出版社,2004. 12谭继锦,张代胜.汽车结构有限元分析M.清华大学出版社,2009. 13高耀东,郭喜平.ANSYS 机械工程应用M.电子工业出版社,2007. 14程凯,殷国富.ANSYS中几种建模方法的研究J.机械,2005. 15张云杰,胡海龙,乔建军. CATIA V5 R20高级应用M.清华大学出版社,2011. 16朱新涛,许祖敏,徐峰. CATIA V5机械设计M.机械工业出版社,2001. 17艾维全,高世杰,王承,廖芳.麦弗逊式前是架的设计改进及分析M,上海汽车,2004. 18刘守银,周忍.麦弗逊悬架减振器侧向力分析综述M.汽车实用技术,2014. 19宋晓琳,毛开楠,李叶松,刘禹亭.麦弗逊前悬架硬点参数的灵敏度分析和优化M.现代制造工程,2011. 20张俊,何天明.麦弗逊前悬架的虚拟设计及优化M.北京汽车,2006. 毕 业 设 计(论文) 开 题 报 告 2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径): 一、研究问题 以某车辆基本参数为依据对其麦弗逊悬架装置进行结构设计,并进行重力作用下的运用ANSYS软件进行有限元静力分析和模态分析,通过分析结果可知设计麦弗逊悬挂存在的问题及结构的薄弱环节。并运用ANSYS对麦弗逊悬挂横摆臂进行有限元分析以及强度和刚度校核,分析出麦弗逊悬挂的优劣,而后对悬挂进行优化设计。并分析其数据结果,为传动装置的优化设计提供参考。二、研究方法 (1)查阅万悬架装置设计资料,深入了解麦弗逊悬架装置。 (2)熟悉CATIA,Pro/E,ANSYS等软件。 (3)查阅相关期刊、论文了解新的设计、分析方法。 (4)在掌握充分资料的基础上制定毕业设计实施计划。 (5)遇到问题及时与指导老师交流、请教。 毕 业 设 计(论文) 开 题 报 告 指导教师意见:1对“文献综述”的评语:能结合专业特点,针对课题所涉及研究领域的文献进行广泛阅读,且对文献资料归纳及分析比较及深入理解,并能对该领域的研究现状、动态及发展方向等进行综合分析和评述,提出了自己的见解、研究思路及研究问题。语言通顺,表述较精炼,能围绕课题阐述,符合文献综述的要求。 2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测:课题对汽车悬架系统进行设计及有限元分析,对于培养应用型本科生的科研及创新能力具有积极意义,其研究方法具有一定的参考实用价值。所涉及研究内容必须要求在认真学习了相关专业课程后,再经过进一步深入学习有限元分析方法及相关软件之后,才能做好本课题的,工作量适中。该生经过认真充分地学习和准备工作,应当能够保质保量地如期完成毕业设计的。 3.是否同意开题: 同意 不同意 指导教师: 2016 年 03 月 09 日所在专业审查意见:同意 负责人: 2016 年 04 月 07 日毕 业 设 计(论 文)外 文 参 考 资 料 及 译 文译文题目:TheprincipleOfCarSuspensions 汽车悬架的原理 学生姓名:专业:所在学院: 指导教师: 职称:TheprincipleOfCarSuspensionsWhenpeoplethinkofautomobileperformance,theynormallythinkof horsepower,torqueandzero-to-60acceleration.Butallofthepowergeneratedbya pistonengineisuselessifthedrivercantcontrolthecar.Thatswhyautomobile engineersturnedtheirattentiontothesuspensionsystemalmostassoonastheyhad masteredthefour-strokeinternalcombustionengine.Thejobofacarsuspensionistomaximizethefrictionbetweenthetiresandtheroadsurface,toprovidesteeringstabilitywithgoodhandlingandtoensurethe comfortofthepassengers.Inthisarticle,wellexplorehowcarsuspensionswork, howtheyveevolvedovertheyearsandwherethedesignofsuspensionsisheadedin thefuture.1.VehicleDynamicsIfaroadwereperfectlyflat,withnoirregularities,suspensionswouldntbe necessary.Butroadsarefarfromflat.Evenfreshlypavedhighwayshave subtleimperfectionsthatcaninteractwiththewheelsofacar.Itstheseimperfectionsthatapplyforcestothewheels.AccordingtoNewtonslawsofmotion,allforceshave bothmagnitudeanddirection.Abumpintheroadcausesthewheeltomoveupanddownperpendiculartotheroadsurface.Themagnitude,ofcourse,dependsonwhetherthewheelisstrikingagiantbumporatinyspeck.Eitherway, thecarwheelexperiencesaverticalaccelerationasitpassesoveranimperfection. Withoutaninterveningstructure,allofwheelsverticalenergyistransferredtothe frame,whichmovesinthesamedirection.Insuchasituation,thewheelscanlose contactwiththeroadcompletely.Then,underthedownwardforceofgravity,the wheelscanslambackintotheroadsurface.Whatyouneedisasystemthatwill absorbtheenergyoftheverticallyacceleratedwheel,allowingtheframeandbody torideundisturbedwhilethewheelsfollowbumpsintheroad.Thestudyoftheforcesatworkonamovingcariscalledvehicledynamics, andyouneedtounderstandsomeoftheseconceptsinordertoappreciatewhya suspensionis necessary in the first place. Most automobile engineers consider the dynamics of a moving car from two perspectives: 1)Ride - a cars ability to smooth out a bumpy road 2)Handling - a cars ability to safely accelerate, brake and corner These two characteristics can be further described in three important principles- road isolation, road holding and cornering. The table below describes these principles and how engineers attempt to solve the challenges unique to each. A cars suspension, with its various components, provides all of the solutions described.The Chassis SystemThe suspension of a car is actually part of the chassis, which comprises all of the important systems located beneath the cars body. These systems include: 1)The frame - structural, load-carrying component that supports the cars engine and body, which are in turn supported by the suspension 2)The suspension system - setup that supports weight, absorbs and dampens shock and helps maintain tire contact 3)The steering system - mechanism that enables the driver to guide and direct the vehicle 4)The tires and wheels - components that make vehicle motion possible by way of grip and/or friction with the road So the suspension is just one of the major systems in any vehicle. With this big-picture overview in mind, its time to look at the three fundamental components of any suspension: springs, dampers and anti-sway bars.3.Springs Coil springs - This is the most common type of spring and is, in essence, a heavy-duty torsion bar coiled around an axis. Coil springs compress and expand to a the Leafsprings-Thistypeofspringconsistsofseverallayersofmetal(called leaves)boundtogethertoactasasingleunit.Leafspringswerefirstusedon horse-drawncarriagesandwerefoundonmostAmericanautomobilesuntil1985.Theyarestillusedtodayonmosttrucksandheavy-dutyvehicles.Torsionbars-Torsionbarsusethetwistingpropertiesofasteelbartoprovide coil-spring-likeperformance.Thisishowtheywork:Oneendofabaris anchoredtothevehicleframe.Theotherendisattachedtoawishbone,whichactslikealeverthatmovesperpendiculartothetorsionbar.Whenthewheelhitsa bump, verticalmotionistransferredtothewishboneandthen,throughthe levering action,tothetorsionbar.Thetorsionbarthentwistsalongitsaxisto providethe springforce.Europeancarmakersusedthissystemextensively,asdidPackardand ChryslerintheUnitedStates,throughthe1950sand1960s. Airsprings-Airsprings,whichconsistofacylindricalchamberofairpositioned betweenthewheelandthecarsbody,usethecompressivequalitiesofairto absorbwheelvibrations.Theconceptisactuallymorethanacenturyoldand couldbefoundonhorse-drawnbuggies.Airspringsfromthiseraweremade from air-filled, leatherdiaphragms,muchlikeabellows;theywerereplacedwith molded-rubberairspringsinthe1930s.Basedonwherespringsarelocatedonacar-i.e.,betweenthewheelsand the frame-engineersoftenfinditconvenienttotalkaboutthesprungmassandtheunsprungmass.Thesprungmassisthemassofthevehiclesupportedonthesprings,whilethe unsprungmassislooselydefinedasthemassbetweentheroad and the suspension springs.Thestiffnessofthespringsaffectshowthesprungmassrespondswhilethe carisbeingdriven.Looselysprungcars,suchasluxurycars(thinkLincolnTownCar),canswallowbumpsandprovideasuper-smoothride;however,suchacarispronetodiveandsquatduringbrakingandaccelerationandtendstoexperiencebodyswayorrollduringcornering.Tightlysprungcars,suchassportscars(thinkMazdaMiata), arelessforgivingonbumpyroads,buttheyminimizebodymotionwell,whichmeanstheycanbedrivenaggressively,evenaroundcorners.So,whilespringsbythemselvesseemlikesimpledevices,designingand implementingthemonacartobalancepassengercomfortwithhandlingisacomplextask.Andtomakemattersmorecomplex,springsalonecantprovideaperfectly smoothride.Why?Becausespringsaregreatatabsorbingenergy,butnotsogoodat dissipatingit.Otherstructures,knownasdampers,arerequiredtodothis.3.Damper:Shock AbsorbersUnlessadampeningstructureispresent,acarspringwillextendandreleasetheenergyitabsorbsfromabumpatanuncontrolledrate.Thespringwillcontinueto bounceatitsnaturalfrequencyuntilalloftheenergyoriginallyputintoitisusedup.Asuspensionbuiltonspringsalonewouldmakeforanextremelybouncyrideand, dependingontheterrain,anuncontrollablecar.Entertheshockabsorber,orsnubber,adevicethatcontrolsunwantedspring motionthroughaprocessknownasdampening.Shockabsorbersslowdownand reduce themagnitudeofvibratorymotionsbyturningthekineticenergyofsuspensionmovementintoheatenergythatcanbedissipatedthroughhydraulicfluid.Tounderstandhow thisworks,itsbesttolookinsideashockabsorbertoseeitsstructureandfunction.Ashockabsorberisbasicallyanoilpumpplacedbetweentheframeofthecarandthewheels.Theuppermountoftheshockconnectstotheframe(i.e.,thesprung weight),whilethelowermountconnectstotheaxle,nearthewheel(i.e.,theunsprungweight).Inatwin-tubedesign,oneofthemostcommontypesofshockabsorbers,theuppermountisconnectedtoapistonrod,whichinturnisconnectedtoapiston, which inturnsitsinatubefilledwithhydraulicfluid.Theinnertubeisknownasthepressuretube,andtheoutertubeisknownasthereservetube.Thereservetube storesexcess hydraulicfluid.Whenthecarwheelencountersabumpintheroadandcausesthespringtocoilanduncoil,theenergyofthespringistransferredtotheshockabsorberthroughthe uppermount,downthroughthepistonrodandintothepiston.Orificesperforatethe pistonandallowfluidtoleakthroughasthepistonmovesupanddowninthe pressure tube.Becausetheorificesarerelativelytiny,onlyasmallamountoffluid,undergreatpressure,passesthrough.Thisslowsdownthepiston,whichinturnslowsdownthespring.Shockabsorbersworkintwocycles-thecompressioncycleandtheextension cycle.Thecompressioncycleoccursasthepistonmovesdownward,compressingthehydraulicfluidinthechamberbelowthepiston.Theextensioncycleoccursasthepistonmovestowardthetopofthepressuretube,compressingthefluidinthechamber abovethepiston.Atypicalcarorlighttruckwillhavemoreresistanceduring itsextensioncyclethanitscompressioncycle.Withthatinmind, thecompressioncyclecontrolsthemotionofthevehiclesunsprungweight,whileextensioncontrols theheavier,sprungweight.Allmodernshockabsorbersarevelocity-sensitive-thefasterthesuspension moves,themoreresistancetheshockabsorberprovides.Thisenablesshockstoadjusttoroadconditionsandtocontrolalloftheunwantedmotionsthatcanoccurina movingvehicle,includingbounce,sway,brakediveandaccelerationsquat.Anothercommondampeningstructureisthestrut-basicallyashockabsorber mountedinsideacoilspring.Strutsperformtwojobs:Thatmeansstrutsdeliverabitmorethanshockabsorbers,whichdontsupportvehicleweight- theyonlycontrolthespeedatwhichweightistransferredinacar,nottheweightitself.Becauseshocksandstrutshavesomuchtodowiththehandlingofacar,they canbeconsideredcriticalsafetyfeatures.Wornshocksandstrutscanallowexcessivevehicle-weighttransferfromsidetosideandfronttoback.Thisreducesthetires abilitytogriptheroad,aswellashandlingandbrakingperformance.Anti-swaybars(alsoknownasanti-rollbars)areusedalongwithshock absorbersorstrutstogiveamovingautomobileadditionalstability. rodthatspans theentireaxleandeffectivelyjoinseachsideof thesuspensiontogether.Whenthesuspensionatonewheelmovesupanddown,theanti-swaybartransfersmovementtotheotherwheel.Thiscreatesamorelevelrideandreduces vehiclesway.Inparticular,itcombatstherollofacaronitssuspensionasitcorners.Forthisreason,almostallcarstodayarefittedwithanti-swaybarsasstandard equipment,althoughiftheyrenot,kitsmakeiteasytoinstallthebarsatanytime.4.TheFutureofCarSuspensionsWhiletherehavebeenenhancementsandimprovementstobothspringsand shockabsorbers,thebasicdesignofcarsuspensionshasnotundergonea significantevolutionovertheyears.Butallofthatsabouttochangewiththeintroductionof abrand-newsuspensiondesignconceivedbyBose-thesameBoseknownforits innovationsinacoustictechnologies.Someexpertsaregoingsofarastosay thattheBose suspension is the biggestadvanceinautomobilesuspensionssince the introductionofan all-independentdesign.Howdoesitwork?TheBosesystemusesalinearelectromagneticmotor(LEM)ateachwheelinlieuofaconventionalshock-and-springsetup.Amplifiersprovide electricitytothemotorsinsuchawaythattheirpowerisregeneratedwitheach compressionofthesystem.Themainbenefitofthemotorsisthattheyarenotlimitedby the inertiainherentinconventionalfluid-baseddampers.Virtuallyeliminatingallvibrationsinthepassengercabin.Thewheelsmotioncanbesofinelycontrolledthatthebodyofthecarremainslevelregardlessofwhatshappeningatthewheel.TheLEMcanalsocounteractthebodymotionofthe carwhileaccelerating,brakingandcornering,givingthedriveragreatersenseof control.Unfortunately,thisparadigm-shiftingsuspensionwontbeavailableuntil2009, whenitwillbeofferedononeormorehigh-endluxurycars.Untilthen,driverswill havetorelyonthetried-and-truesuspensionmethodsthathavesmoothedoutbumpyridesforcenturies.汽车悬架的原理当人们考虑汽车性能的时候,他们通常会想到汽车的功率,扭矩和0到60的加速时间。但是,如果司机无法控制汽车,由一个活塞发动机产生的功率都是无用的。这就是为什么汽车的工程师在掌握四冲程内燃机开始将注意力转向悬挂系统。汽车悬架的工作是尽量在轮胎和路面之间提供良好的操纵稳定性,并确保乘客的舒适度。在这篇文章中,我们将探讨汽车悬架如何的工作,在这些年中是如何演变的以及未来悬架设计的发展方向在哪里。1.车辆动力性如果道路是完全平坦,那么悬架就没有存在的必要了。但道路是绝对不会平坦的,即使是刚铺好的公路上也有细微的缺陷,与汽车的车轮会与地面相互作用。正是这些路面不平将力传给了车轮。根据牛顿运动定律,所有的力都大小和方向。路面的冲击导致车轮向上和向下垂直移动。力大小,取决于所撞到的障碍物的大小。无论哪种方式,车轮经过路面不平的地方时,就产生一个垂直的加速度。如果没有介于车轮和车架的中间结构,所有车轮的垂直能量将全部转移到车架,而且车轮和车架在同一方向运动。在这种情况下,车轮与路面可能完全失去接触。接着,在向下的重力作用下,车轮会陷到地面以下。这样就需要一种系统,将吸收的车轮垂直加速度的能量,使车轮在遇到不平路面时,车架和车身不受干扰的运行。用来研究行驶中的汽车受力的学科被称为车辆动力学,如果你想要了解其中一些概念,那么必须要把悬架摆在首位。大多数汽车工程师从两个角度考虑汽车的动力学:1) 行驶性汽车平稳通过不平路面的能力;2) 操控性汽车安全加速,制动和转弯的能力;这两个特点可以进一步从三个方面进一步描述,道路隔离性能、着地性能和转向性能。底盘系统 一辆汽车的悬挂,其实就是在底盘的一部分,底盘包含了汽车汽车车身底部所有重要系统。这些系统包括:1) 车架承载组件,用于支持汽车的引擎和车身的架构性部件,它是由悬架来支撑的。2) 悬挂系统用于支持车的重量,吸收并削弱震动,保持车轮与路面接触的装置。3)转向系统驾驶者用于操控车辆的机制。4)轮胎和车轮通过与路面的摩擦,汽车运动成为可能的部件。因此,悬架仅仅是汽车上一个主要部件而已。接下来了解一下悬架最基本的三个部件。2.弹簧现在的弹簧系统主要基于以下四种基本的设计:1)螺旋弹簧这是弹簧中最常见的类型,在本质上是一种受重载的扭杆弹簧绕一轴线的螺旋缠绕。螺旋弹簧通过被压缩和伸长来吸收车轮传递的能量。2)钢板弹簧这个弹簧由很多层次金属(称为“叶片”)联系在一起,作为一个独立的单元。钢板弹簧最先被应用于应用于马车,以及1985年前的美国汽车。它们今天仍被使用在大多数卡车和重载车辆上。3)扭杆弹簧扭杆弹簧利用钢杆的扭转特性来获得和螺旋弹簧一样的性能。他们是这样工作的:扭杆的一段固定在车架上,另一端是连接到一个横臂上。它就像一个杠杆在扭杆弹簧上做垂直运动。当车轮与道路面不平时,垂直的运动被转移到横臂上并进一步通过杠杆的作用被传递到扭杆弹簧上,扭杆弹簧就绕轴线产生扭曲来提供弹性力。在欧洲的汽车厂商广泛的运用这种系统,就像美国的帕卡德和克莱斯勒在十九世纪五六十年代一样。4)空气弹簧空气弹簧包括一个圆柱形的气室,它被安置在车轮和车身之间利用压缩空气的数量来吸收车轮的震动。这个概念早在一个多世纪前就已经产生。最早用在轻便的马车上。那个时代的空气弹簧是由充满气的皮革做成的,就像一个风箱,他们是在19世纪30年代被模制橡胶空气弹簧取代。 基于弹簧的安装位置
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