麦弗逊前悬架参数匹配与运动仿真【含CAD图纸+三维模型】
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麦弗逊前
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麦弗逊前悬架参数匹配与运动仿真【含CAD图纸+三维模型】,麦弗逊前,悬架,参数,匹配,运动,仿真,CAD,图纸,三维,模型
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SY-025-BY-3毕业设计（论文）开题报告学生姓名张华系部汽车与交通工程学院专业、班级B07-1班指导教师姓名杨兆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(McPherson Suspension)是独立悬架的一种，于1947年由任职于美国福特汽车公司的麦弗逊(EarlSMcPherson)发明。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：696、616、693，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Ford、GM、BMW、Audi和Volvo等的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MSC公司的ADAMS、美国CADSI公司的DADS等。机械系统动力学仿真分析软件ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System）是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。ADAMS中的 Car 模块是ADAMS软件中的一个专业化模块，它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。ADAMS/Insight 功能扩展模块是ADAMS 基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ADAMS/Insight，可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ADAMS等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，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ADAMSInsight对建立的悬架模型进行结构优化，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CAD/CAE技术、有限元分析、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CAD/CAE技术对车辆麦弗逊式前悬架的虚拟设计。在试制前的阶段运用ADAMS/CAR进行悬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ADAMS/Insight, 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ADAMS /Car进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：.悬架是车辆行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。.传统的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。.运用虚拟样机技术，结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。 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PRO/E建立三维物理模型，并在ADAMS软件平台上建立麦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4mm以防止轮胎早期磨损；2）车轮跳动时，前轮定位角变化特性合理；3）转弯时，车身在0.4g侧向加速度作用下，车身侧倾角不大于35，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ADAMS/Car 建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ADAMS/Insight 模块，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。建立虚拟麦弗逊悬架模型获得车轮垂直跳动、转动与车轮前束角的变化等关系的相关数据进行动力学仿真分析在ADAMS软件平台上建立麦弗逊悬架简化物理模型运用PRO/E建立三维物理模型确定悬架整体空间数据和性能参数分析悬架结构和设计要求三、技术路线（研究方法）优化相关参数数据是否满足要求 N Y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ADAMS软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1.5万字说明书一份，零件图一套（包括PRO/E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.汽车构造：下册M.北京：机械工业出版社，2000. （2）齐志鹏主编.汽车悬架和转向系统的结构原理与检修M.北京：人民邮电出版社，2002.（3）余志生主编.汽车理论.第四版M.北京：机械工业出版社，2006.（4）刘惟信.汽车设计M.北京：清华大学出版社，2001. （5）曾俊夫.舒适乘坐的基石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.解剖悬架(上)前悬架J. 汽车与运动,2007,(4).（7）卫修敬.轿车悬架结构与车轮定位角J. 汽车维护与修理,1999,(12).（8）丁华.麦弗逊悬架系统性能研究D.镇江：江苏大学汽车与交通工程学院.2001.（9）谷忠雨,张光德,雷春青,张旺,李梦.麦弗逊悬架系统仿真分析应用研究J. 汽车科技,2010,(5).（10）蒋国平,王国林,周孔亢.麦弗逊悬架运动特性的静态试验研究J. 武汉理工大学学报,2006,(7).（11）廖力成.基于多体系统动力学的麦弗逊悬架运动学仿真与优化设计D.武汉：武汉科技大学硕士学位论文，2009.（12）汤靖.麦弗逊悬架结构参数与振动性能研究D.镇江：江苏大学硕士学位论文，2004.（13）陈黎清，郑泉，王启瑞.麦弗逊式独立悬架导向机构的运动特性J.合肥：合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.精通ADAMS 2005/2007 虚拟样机技术M.北京：化学工业出版社，2010.2.（15）汤靖,高翔,陆丹. 基于ADAMS的麦弗逊前悬架优化研究J. 计算机辅助工程,2004,(1).（16）夏长高,邵跃华,丁华.麦弗逊悬架运动学分析与结构参数优化J. 农业机械学报,2005,(12).（17）BIAN Xue-lian，MA Guo-qin，WANG Zhi-qianOptimization Design of McPherson Suspension SteeringJ. JOURNAL OF CHINA 0RDNANCE，2010，06(2).（18） ZHE LiVirtual P
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