轻型商用车前轮定位参数的优化设计

毕 业 设 计 任 务 书（理工） 学院 交通与车辆工程学院 学生姓名专业 车辆工程 班级 车辆 1102 学号指导教师 职 称 副教授课题名称 轻型商用车前轮定位参数的优化设计起止日期 自 2015 年 3 月 1 日起至 2015 年 6 月 10 日一、课题来源、目的与要求：在汽车行业迅猛发展的今天,汽车前轮定位参数确定仍然是困扰汽车企业设计的难题。这是因为过去对前轮定位参数设计往往采用类比的方法或通过大量的试验来确定,这不仅要耗费大量的人力、物力,而且产品的设计周期相当长,确定的数值也不够准确,给设计带来一定的盲目性。而前轮定位参数设计是否合理,将直接影响到车辆的很多重要性能,从而影响到整车的优劣。例如主销后倾角和内倾角将直接影响到车辆的回正性、直线行驶稳定性和高速制动时方向稳定性、转向轻便性;前轮的外倾角和前束值的合理匹配将直接影响到前轮的侧滑和异常磨耗,同时也间接地影响车辆的动力性和燃油经济性 ;后倾角和前束值设计得是否合理还将直接影响到前轮的摆振,导致车辆操纵稳定性变坏,增加了有关零部件载荷,从而降低行驶安全性与可靠性,摆振严重时会影响到车辆的平顺性和安全性。利用所掌握的基础理论知识和专业知识，通过资料搜集与分析，全面了解汽车的前轮定位参数。结合所学知识并查阅相关资料，确定所要设计各部件的结构形式。结合所给数据，利用 Pro/Engineer 软件建立三维实体模型，并进运动学和动力学仿真和关键零部件的疲劳寿命分析。利用 ADAMS，建立模型，模拟工作过程。汽车的前轮定位参数设定对汽车的动力学性能,尤其是操纵稳定性有着很重要的影响 。不匹配的前轮定位参数会造成转向沉重、前轮摆振以及轮胎偏磨等不利影响。在计算机模拟技术得到广泛应用之前, 汽车前轮定位参数设置的好坏只能通过实车测试和台车试验测定, 从而使得研发周期长、 研发成本高 。随着计算机模拟技术的发展,计算机模拟在优化设计过程发挥着越来越重要的作用 ,使得设计在初期阶段就能得到验证和改进 ,以此替代实车试验和台车试验,从而大大缩短了研发周期, 降低了研发本。本课题通过查阅大量国内外文献，可以了解前轮定位参数的优化方法。通过本课题的设计，可以锻炼自己提出、分析、解决问题的能力。通过 Pro/Engineer、ANSYS、ADAMS 等计算机软件的应用，可以提高实体建模和仿真分析的能力。2、主要设计内容：1.了解前轮定位参数的组成、设计方法2.了解厂家所提供的前轮定位各参数特点3.结合所学知识并查阅相关资料，确定所要设计的定位参数的角度等数值，完成定位参数的设计4.充分考虑效率和可靠性等问题，利用 Pro/Engineer 软件根据总体参数进行结构设计和几何建模5.将建好的几何模型传入 ANSYS 软件中进行有限元分析，完成强度校核和模态解算6.如果有限元分析结果符合要求，就将模型和与控制系统设计相关的参数交给控制系统设计部门，根据这些参数及总体参数进行控制系统设计。7.将有限元模型及相关刚体模型传输到 ADAMS 中进行多体建模并定义所需变量8.通过 ADAMS 与 MATLAB 的接口，将上述变量传输到 MATLAB 的 SIMULINK 模块中，在这个模块中对控制部门设计的控制方案进行仿真。9.将仿真结果传回 ADAMS 中分析数据结果，如果结果满意，设计过程完毕。3、主要设计技术指标：主销内倾角 主销后倾角 前轮前束 车轮外倾角四、分阶段指导性进度计划：起止日期 工 作 内 容第 1 周 翻译专业资料，完成外文翻译。第 2-3 周收集资料修改翻译，收集大量中外资料，并编写文献综述。第 4-5 周研究设计方案、论证，完成开题报告。第 6-7 周查阅相关资料，确定所要设计的前轮定位各参数的设计方法，完成定位参数的设计。第 8 周 学习 Pro/Engineer 的实体建模部分建立四轮定位三维实体模型。第 9 周 学习 ADAMS 的仿真模拟功能建立四轮定位仿真模型并进行模拟。第 10 周 学习 ADAMS 的仿真模拟功能建立整车仿真模型并进行模拟。第 11 周 学习 ANSYS 的相关功能将 Pro/Engineer 中建立的四轮定位装配模型导入到ANSYS第 12 周 学习 ANSYS 的相关功能利用 ANSYS 进行模态分析。第 13 周 收集所有模拟分析所得数据，并进行分析得出定位参数对效率、可靠性和关键零部件疲劳寿命的具体影响，提出相关措施。第 14 周 根据所得结论提出相应方案对四轮定位系统进行改进与优化。第 15 周 编写设计说明书，完成设计说明书。第 16 周 准备答辩资料答辩。五、主要参考文献资料：1孔明树.解放牌 CA10B 型汽车前轮前束的改进J. 汽车技术，1986， （3）:19-24. 2郑联珠，邓石荣登 .拖拉机前轮定位参数对操纵轻便型和轮胎磨损的影响 J.农业机械学报，1987,18（1）:1-11. 3魏道高，周孔亢等.厢式运输车前轮主销后倾角改进设计.农业机械学报，2004,34 4魏道高，李克强等 .轿车前轮主销后倾角算法 .清华大学学报， 2006,46（5）724-727.5魏道高，李克强等 .前轮主销后倾角对高速转向稳定性的影响 . 农业机械学报.2007,38（7）:19-21. 6魏道高，李克强等.车身侧倾时前轮主销后倾角对转向稳定性的影响 .汽车工程，2009,31（1）:33-36. 7潘海涛，史雷鸣.轻型汽车前轮定位主销后倾角的分析设计 .机械与电子，20098居刚，周福庚等.重型卡车主销后倾角的设计研究.合肥工业大学学报.2009,329陈文.汽车前轮摆振的研究.南京：南京林业大学机械电子工程学院， 2000. 10宋健 .导向轮胎和定位参数对汽车摆振影响的研究及整车横向动力学优化分析D.北京：清华大学汽车工程系，1987. 11林逸，喻凡.汽车系统动力学.北京：机械工业出版社， 2005. 13马涛锋，薛念文等 .虚拟现实技术及其在汽车操纵稳定性研究中的应用现状 .北京汽