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FSAE赛车双横臂式前悬架设计开题报告.doc

FSAE赛车双横臂式前悬架设计【带ADAMS文件】【汽车类】【4张CAD图纸】【优秀】

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FSAE赛车双横臂式前悬架设计说明书.doc---(点击预览)

FSAE赛车双横臂式前悬架设计开题报告.doc---(点击预览)

FSAE赛车双横臂式前悬架装配图.dwg---(点击预览)

ADAMS

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PROE

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关键词：: FSAE赛车双横臂式前悬架设计 adams文件汽车 cad图纸

资源描述：

FSAE赛车双横臂式前悬架设计

83页 23000字数+说明书+任务书+开题报告+ADAMS文件+4张CAD图纸

ADAMS

FSAE赛车双横臂式前悬架装配图.dwg

FSAE赛车双横臂式前悬架设计开题报告.doc

FSAE赛车双横臂式前悬架设计说明书.doc

PROE

上横臂.dwg

下横臂.dwg

任务书.doc

封面.doc

摘要.doc

目录.doc

立柱.dwg

答辩相关材料.doc

过程管理封皮.doc

题目审定表.doc

摘要Ⅰ

AbstractⅡ

第1章绪论1

1.1 FSAE概述1

1.1.1 背景..1

1.1.2 发展与现状2

1.1.3 国内情况2

1.2 研究内容和方法3

第2章独立双横臂悬架结构分析4

2.1 悬架的组成与分类4

2.1.1 悬架组成4

2.1.2 悬架分类4

2.2 独立双横臂悬架6

2.3 本章小结8

第3章独立双横臂悬架设计9

3.1 设计主要依据参数9

3.1.1 影响平顺性参数9

3.1.2簧载质量与非簧载质量10

3.2 螺旋弹簧设计10

3.2.1 螺旋弹簧类型的选择10

3.2.2 弹簧相关计算11

3.3 减振器设计15

3.3.1 减震器形式的选择15

3.3.2相对阻尼系数15

3.3.3 减振器阻尼系数的确定15

3.3.4最大卸荷力的确定16

3.3.5减振器尺寸的确定16

3.4 导向机构的设计17

3.4.1 侧倾中心及横向平面内上、下横臂的布置方案17

3.4.2 纵向平面内上、下横臂的布置方案17

3.4.3 水平面内上、下横臂的布置方案18

3.4.4 上、下横臂长度的确定18

3.5 横向稳定杆设计19

3.5.1稳定杆直径计算19

3.5.2稳定杆校核20

3.6缓冲块20

3.7有限元分析21

3.8 本章小结30

第4章基于ADAMS/View的悬架优化分析31

4.1 仿真软件ADAMS的介绍31

4.1.1 ADAMS的简介31

4.1.2 ADAMS软件的优点32

4.2悬架建模关键点的确定33

4.3在ADAMS/View中创建悬架模型35

4.3.1建模35

4.3.2 定制界面38

4.4测试悬架模型41

4.4.1 添加驱动41

4.4.2 测量数据41

4.4.3对仿真结果进行分析49

4.5悬架参数化50

4.5.1创建设计变量50

4.5.2设计点参数化51

4.5.3实体参数化54

4.6 设计参数的研究分析56

4.6.1 参数化分析方法56

4.6.2 设计研究56

4.6.3优化方案60

4.6.4优化结果62

4.6.5优化结果的评价62

4.7本章小结62

第5章悬架实体建模63

5.1悬架各零件的建模63

5.1.1主销的建模63

5.1.2减震器的创建68

5.1.3上横臂的创建68

5.1.4下横臂的创建69

5.1.5关节轴承的创建69

5.2悬架的装配70

5.2.1 各件的装配70

5.2.2 悬架的总装72

5.3本章小结74

结论75

参考文献76

致　谢78

附录79

本设计结合悬架设计知识，详细分析了悬架结构，对双横臂独立悬架进行了设计计算。在此基础上，应用虚拟样机技术，在ADAMS/View中对双横臂独立悬架进行合理简化并建模，并对模型进行了参数化，定制界面，即改变初始参数就能快速生成不同的悬架模型，提高了仿真分析以及优化设计的效率，使平台具有开放性。分析研究了所需优化的变量（前轮外倾角、车轮侧滑量）及其函数表达式。进行了悬架动力学仿真分析，研究悬架各性能参数在车轮跳动过程中的变化趋势，并指出需要改进的地方。分析每个设计变量的变化对样机性能的影响，提出优化设计的方案。再次进行仿真，对比分析了优化前后的仿真结果，并评价了优化方案。优化后悬架的性能明显提高，验证了优化方案的可行性，并完成虚拟设计及试验。最后运用Pro/E软件对双横臂独立悬架进行实体的建立。

本设计研究的目的和意义为在赛车制造前进行设计和试验仿真，并且提出改进意见，可以发现并更正设计缺陷，完善设计方案，提高设计质量和效率。

关键词：双横臂；独立悬架；虚拟样机技术；优化；ADAMS

ABSTRACT

On the basis of the Suspension design, this paper calculated a detailed requirements for double wishbone independent suspension structure, I simplified and built a model of double wishbone independent suspension system in ADAMS/View, made the model parameters, then the model was open, and prepared the necessary measuring function. I discussed the performance of the front wheel alignment parameters in a front wheel vehicle positioning. The model was a virtual front suspension test platform. This thesis analyzed the change trend of the suspension performance parameters in the process of flopping the wheel. The impacts of its changes in the trend of design variables are also analyzed, make an optimized design of the program, with the comparative analysis to verify the feasibility of the optimization program before and after the optimization, the suspension’s key data was generated, the virtual design and test were finished. Finally I used Pro/E for double wishbone independent suspension a modeling.

The design for the purpose and significance of the study in car manufacturing design and test before simulation, and puts forward Suggestions of improvement can be found and corrected design flaw, perfecting the design scheme, and improve the design quality and efficiency.

Keywords: Double Wishbone; Independent suspension; Virtual Prototyping Technology; Optimize; ADAMS

2.1、悬架组成和分类

悬架是现代汽车上重要总成之一，他把车架（或车身）与车轴（或车轮）弹性的连接起来。其主要任务是传递作用在车轮很车架（或车身）之间的一切力和力矩；缓和路面传给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车的行驶平顺行；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特征，保证汽车的操作稳定性，是汽车获得高速行驶能力。悬架主要由弹性元件，导向装置与减振器等元件组成。

2.1.1、悬架组成

现代汽车的悬架尽管各有不同的结构型式，但一般都是由弹性元件、减振器和导向机构三部分组成。导向机构在轻型汽车中，也是连接车架（或车身）与车桥（或车轮）的结构，除了传递作用力外，还能够使车架（或车身）随车轮按照一定的轨迹运动。这三部分分别起缓冲，减振和力的传递作用。轿车上来讲，弹性元件多采用螺旋弹簧，它只承受垂直载荷，缓和不平路面对车体的冲击，具有占用空间小，质量小，无需润滑的优点，但是没有减振作用。减振器在车架（或车身）与车桥（或车轮）之间作弹性联系，起到承受冲击的作用。采用减振器是为了吸收振动，使汽车车身振动迅速衰弱（振幅迅速减小），使车身达到稳定状态。减振器指液力减振器，是为了加速衰减车身的振动，它是悬架机构中最精密和复杂的机械件。传力装置是指车架的上下摆臂等叉形刚架、转向节等元件，用来传递纵向力，侧向力及力矩，并保证车轮相对于车架（或车身）有确定的相对运动规律。

2.1.2、悬架的分类

根据导向机构的结构特点，汽车悬架可分为非独立悬架和独立悬架

（1）非独立悬架

非独立悬架的左右车轮装在一根整体的刚性轴或非断开式驱动桥的桥壳上，

非独立悬架的优点：结构简单，制造、维修方便，经济性好；工作可靠，使用寿命长；车轮跳动时，车距、前束不变，因而轮胎磨损小；转向是，车身侧倾后轮的外倾角不变，传递侧向力的能力不降低；侧倾中心位置较低，有利于减小转向是车身的侧倾角。缺点：由于车桥与车轮一起跳动，因而需要较大的空间，影响发动机或行李箱的布置；用于驱动桥时，会使得非悬挂质量较大，不利于汽车的行驶平顺性及轮胎的接地性能；当两侧车轮跳动高度不一致时，这跟车桥会倾斜，是左右车轮直接相互影响；在不平路面直线行驶时，由于左右车轮跳动不一致而导致的轴转向会降低直线行驶的稳定性；由于驱动桥时，驱动桥的输入转矩会引起左右车轮负荷转移。非独立悬架广泛应用于载货汽车以及大客车的前后悬架，一些全轮驱动的多用途也采用非独立悬架作为前后悬架。

（2）独立悬架

汽车的每个车轮单独通过一套悬挂安装于车身或者车桥上，车桥采用断开式，中间一段固定于车架或车身上；此种悬挂两边车轮受冲击时互不影响，而且由于非悬挂质量较轻，缓冲与减震能力很强，乘坐舒适，各项指标都优于非独立式悬挂，但该悬挂结构复杂，而且还会使驱动桥、转向系统变得复杂起来。采用此种悬挂的轿车、客车以及载人车辆，可明显提高乘坐的舒适性，并且在高速行驶时提高汽车的行驶稳定性。而越野车辆、军用车辆和矿山车辆，在坏路或无路的情况下，可保证全部车轮与地面的接触，提高汽车的行驶稳定性和附着性，发挥汽车的行驶速度。

与非独立悬架相比，独立悬架具有如下优点：（1）非悬架质量小，悬架所受到并传给车身的冲击载荷小，有利于提高汽车的行驶平顺性及轮胎的接地性能；（2）左右车轮的跳动没有直接的相互影响，可以减少车身的倾斜和振动；（3）占用横向空间小，便于发动机的布置，可以降低发动机的安装位置，从而降低汽车的质心位置，有利于提高汽车的行驶稳定性；（4）易于实现驱动轮的转向[4]。

独立悬架的结构分有横臂式（图2.1a）、纵臂式（图2.1b）、烛式（图2.1c）、麦弗逊式（图2.1d）等多种，其中横臂式又可分为单横臂式和双横臂式[4]。

图2.1 独立悬架的结构

2.2、独立双横臂悬架

双横臂式独立悬架根据上下横臂的长度相等于不相等又可分为等长双横臂式和不等长双横臂式。等长双横臂式悬架在其车轮作上、下跳动时，可以保持主销倾角不变，但轮距却有较大的变化，会使轮胎磨损严重，故已很少使用，多为不等长双横臂式悬架所取代。不等长双横臂悬架在其车轮上、下跳动时，只要适当地选择上、下横臂的长度并合理布置，即可使车轮定位参数的变化量限定在允许的范围内。这种不大的轮距改变，不应引起车轮沿路面的侧滑，而为轮胎的弹性变形所补偿。因此不等长双横臂式独立悬架能保证汽车有良好的行驶稳定行，已为中、高级轿车的前悬架所广泛采用。

当上下横臂长度之比为时车轮平面倾角应不大于。图2.2为不等长双横臂前独立悬架的两种典型结构图[4]。

第3章独立双横臂悬架设计

3.1、设计主要依据参数

本次设计主要是第一届中国大学生方程式汽车大赛的相关参数来设计的，其具体参数如表3.1。

表3-1 设计相关参数

名称数值单位

车长2900mm

车宽1500mm

车高1200mm

轴距1680mm

前轮距1300mm

后轮距1280mm

离地间隙40mm

前后载荷比46:54

整车整备质量280Kg

总质量360Kg

3.1.2、影响平顺性的参数

前后载荷比46:54

汽车的偏频的计算公式如下：

（3.1）

其中g为重力加速度其值取g=9.8 ,、为前悬架刚度，、为前后悬架的簧载质量[4]。

由于赛车比较注重速度，对舒适性要求不要，所以偏频n=2Hz

（1）静挠度计算

FSAE赛车双横臂式前悬架装配图.gif

立柱.gif

下横臂.gif

内容简介：: 毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目:FSAE赛车双横臂式前悬架设计院系名称: 汽车与交通工程学院专业班级: 车辆B07-1 学生姓名: 苏传建导师姓名: 崔宏耀开题时间: 2011.3.14 指导委员会审查意见：签字：年月日毕业设计（论文）开题报告学生姓名苏传建系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆B07-1指导教师姓名崔宏耀职称副教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称FSAE赛车双横臂式前悬架设计一、课题研究现状、选题目的和意义研究现状20世纪80年代以来,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。国内、国际汽车市场的竞争变得空前激烈，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。汽车悬架系统是影响车辆动态特性最为关键的子系统，其中由悬架所决定的汽车车轮定位参数对整车操纵动特性有着直接的影响。悬架是汽车承载系统(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。它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支撑力）、纵向反力(驱动力和制动力)和侧向反力以及这些力所造成的力矩作用到车架(或承载式车身)上。汽车悬架系统与汽车的操纵性能、平顺性能之间有着密切的关系。汽车悬架弹性地连接车轮(或车桥)和车架(或车身)，缓和行驶中车辆受到的由不平路面引起的冲击力；保证货物完好和人员舒适；迅速衰减由于弹性系统引起的振动，使汽车在行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳定性；并且当车轮相对车架跳动时，特别在转向时，车轮运动轨迹要符合一定的要求，因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。理想的悬架不仅能使汽车随路面起伏而上下运动，并能使整个车身在前进过程中尽量保持水平，而且悬架还能随车速、路况、运动方式的变化做出适当的、灵敏的反应，同时，它还能使轮胎与路面随对贴合，并使车轮保持适当的角度，从而使汽车的动力性能、制动性能以及转向性能得以充分体现。因此悬架是具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等的汽车重要部件。汽车的车速越快，对操纵性和平顺性的要求也就越高，因此，现代汽车的悬架系统越来越受到业内人士的重视。汽车悬架运动学的研究在国外起步较早，几乎是随着独立悬架的诞生就开始了。而汽车悬架弹性运动学的研究是在上世纪80年代兴起。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学及弹性运动学作了详细的分析，对车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。在悬架运动学分析中，描述了弹簧变形过程中车轮定位值的变化过程；在弹性运动学分析中，描述了弹簧各部件及交接处具有弹性，由轮胎和路面之间的力和力矩引起的车轮定位值的变化，并且给出了一些典型车型的车轮定位参数的变化曲线，这些变化曲线都是实测得到的，可以用来进行操纵稳定性的评价。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学对汽车行驶性能的影响。德国Matschinsky wolfgang编写的车辆悬架从悬架的理论建模、橡胶支撑的模型出发对悬架弹性运动学特性的理论分析作了较为深入的研究。随着计算机技术和控制理论的发展，车辆悬架系统动力学的研究得到进一步发展，人们开始应用多体系统动力学软件(例如：ADAMS，DADS)建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CAD设计、虚拟样机仿真技术为前题,提出运用虚拟样机仿真软件ADAMS里的CAR模块分析并进行优化汽车悬架的设计方法。首先,根据悬架各部件之间的相对运动关系和各部件的参数在ADAMSCAR中建立某轿车的麦弗逊前悬架的三维CAD模型,再加上路面激励,分析悬架参数在汽车行驶中的变化规律。然后利用ADAMSInsight对建立的悬架模型进行结构优化,得到悬架系统结构的优化解。现代F1赛车的悬架为那些协同工作来达到性能要求的各个部件之间提供关键的连接。悬架是最大限度地发挥了发动机的功率，由尾翼，空气动力学套件和轮胎的抓地力产生的下压力，允许驱动力和下压力有效地结合，变成赛道上的精灵。跟公路赛车不同，驾驶舒适性不在方程式弹簧的考虑范围，阻尼比也非常硬，以确保撞击路面颠簸和路肩的影响尽可能快地缓和。弹簧吸收碰撞产生的能量，减震器在回程行程将能量释放，并阻止振荡力产生。就像是把一个球抓住而不是任由它反弹的情形。随着20世纪90年代禁止使用微机控制的可变悬架，所有的F1赛车的悬挂功能必须在没有电子控制介入的前提下发挥出来。赛车开始使用前后多连杆悬挂，大致相当于一些公路汽车双横臂式布局，使得转弯时可以通过调节悬架底部和顶部长度不等的悬臂来控制车轮外倾角。由于是离心力驱动车身前进，越低的悬臂的有限辐射范围越广，可允许轮胎的底部相对于顶部可以倾斜的更远，这对最大限度地发挥轮胎抓地力至关重要。公路车不同，F1赛车的弹簧不再直接安装在悬臂上，而是直接操纵经由推杆和双臂曲柄，这样就可以使用阻尼比更宽的软弹性装置，当受压更大的时候这样的弹簧可以变得更硬。这对减少非悬架重量（弹簧和路面之间的部件的重量）是很重要的。现代F1悬架是持续可调的。特定赛道的初始化设定会根据天气情况（下雨天悬架要软很多）和过去的经验，初始化会决定基准弹簧和减震器的设定。这些等级可能会根据车手偏好和轮胎表现进行调整，悬架的几何框架也可能因特殊情况而异。设置是根据赛道的空气动力学要求，天气情况和车手偏好（例如习惯转向不足还是转向过度），没有什么比赛车的前轮或后轮失去抓地力的极限更复杂了。目的：运用ADAMS对前悬架的虚拟设计试验仿真，并且提出优化设计的意见，获得分析车轮垂直跳动、转动与车轮前束角的变化等关系。获得相关数据，为以后做车是提供数据依据。通过专业综合训练，综合运用汽车设计课程和其他相关的理论与实际知识，掌握汽车设计的一般规律，学习正确的设计思想，培养分析和解决实际问题能力。意义：汽车悬架和悬挂质量、非悬挂质量构成了一个振动系统，该振动系统的特性很大程度上决定了汽车的行驶平顺性，并进一步影响到汽车的行驶车速、燃油经济性和运营经济性。该振动系统也决定了汽车承载系和行驶系许多零部件的动载，并进而影响到这些零件的使用寿命。此外，悬架对整车操纵稳定性、抗纵倾能力也起着决定性的作用。由于中国有2010年才开始举办FSAE方程式赛车的比赛，加之中国汽车制造业起步晚于发达国家，所以此次悬架设计为中国大学生方程式汽车赛出点微薄之力二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题设计（论文）的基本内容：（1）悬架系统的总体方案设计，包括对悬架系统结构形式设计和系统各零部件的总体布置设计;（2）确定悬架的主要参数，并进行相应的计算和校核（3）运用PRO/E建立三维物理模型（4）在ADAMS软件平台上建立悬架的简化物理模型，进行动力学仿真分析（5）得出优化方案拟解决的主要问题：（1）对悬架主要参数的确定（2）对悬架的主要计算（3）根究计算结果进行三维建模（4）把三维模型导入ADAMS进行运动仿真（5）根究仿真结果得出优化方案三、技术路线（研究方法）调查研究，搜集资料方案得确定，并进行计算ADAMS进行运动仿真是否合理？ N YPor/E建模结论分析撰写设计说明书四、进度安排（1）调研，资料收集，完成开题报告；第12周（2月28日 3月13日）（2）整体方案设计，完成结构示意图（手绘）第3周（3月14日 3月20）（3）结构设计计算，运动分析，第4 8周（3月21日 4月24）（4）绘制设计图第912周（4月25日 5月22）（5）编写设计说明书第13周（5月23日 5月29）（6）毕业设计（论文）审核、修改第1415周（5月30日 6月12）（7）毕业设计（论文）答辩准备及答辩第16周（6月13日 6月19）五、参考文献1刘惟信，汽车设计，清华大学出版社，2001.72余志生，汽车理论，机械工业出版社，20000.103陈家瑞，汽车构造（下册），人民交通出版社，1999,54喻凡. 郭孔辉 ,车辆悬架的最优与自校正控制J . 汽车工程 ,1998 4:193 200.5居小凡，陈关龙，Formula SAE赛车的设计制造及测试，上海交通大学，2009.1.16邵晓序，基于虚拟样机技术的汽车悬架建模及仿真分析，大连理工大学，2008 11 287王其东.赵韩.李岩汽车双横臂式独立悬架机构运动特性分析，合肥工业大学学报(自然科学版)2001.068李军.邢俊文ADAMS实例教程北京：北京理工大学出版社，2002.10-809叶鸣强,王耘,胡树根基于虚拟样机技术的双横臂独立前悬架振动仿真分析及参数优化, 浙江大学机械与能源工程学院, 200510孙丽，何仁，张园园扭杆式双横臂独立悬架改型设计与运动特性分析，江苏大学，淮阴工学院 200912刘虹，王其东，基于ADAMS双横臂独立悬架的运动学仿真分析，合肥工业大学学报（自然科学版） 200713王其东，赵韩，李岩，祝少春，汽车双横臂式独立悬架机构运动特性分析，合肥工业大学学报(自然科学版) 200114Haug E J Concurre

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