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SY-025-BY-3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 學(xué)生姓名 李圣明 系部 汽車工程系 專業(yè)、班級 車輛工程B05-17班 指導(dǎo)教師姓名 王慧文 職稱 教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 √是□否 題目名稱 基于ADAMS軟件轎車前懸架動態(tài)模擬與仿真 一、課題研究現(xiàn)狀，選題的目的、依據(jù)和意義 目的、依據(jù)和意義: 汽車懸架系統(tǒng)對整車行駛動力學(xué)（如操縱穩(wěn)定性、行駛平順性等）有舉足輕重的影響，是汽車總布置設(shè)計(jì)、運(yùn)動校核的重要內(nèi)容之一，由于汽車懸架系統(tǒng)是比較復(fù)雜的空間機(jī)構(gòu)，這些就給運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)分析帶來較大困難。人們采用不同的途徑或手段對其進(jìn)行分析研究，包括試驗(yàn)、簡化成理想約束條件下的機(jī)構(gòu)分析。過去多用簡化條件下的圖解法和分析計(jì)算法對汽車懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)性能進(jìn)行分析計(jì)算，用多自由度的質(zhì)量—阻尼剛體數(shù)學(xué)模型對汽車行駛狀況進(jìn)行仿真。所得的結(jié)果誤差較大，并且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的長足進(jìn)步，虛擬技術(shù)已經(jīng)成為世界汽車開發(fā)設(shè)計(jì)的應(yīng)用潮流。上世紀(jì)90年代中期以來，數(shù)字化設(shè)計(jì)與虛擬開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用在世界范圍內(nèi)得到大力推廣，這是基于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)仿真分析、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）及虛擬制造、計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)及虛擬實(shí)驗(yàn)等先進(jìn)技術(shù)的全新的汽車設(shè)計(jì)開發(fā)技術(shù)體系和流程。特別二十世紀(jì)八十年代以來這種情況得到了改變，而多體系統(tǒng)動力學(xué)的成熟，使汽車動力學(xué)的建模與仿真產(chǎn)生了巨大飛躍，特別是ADAMS軟件的成功應(yīng)用使虛擬樣機(jī)技術(shù)脫穎而出。基于ADAMS的虛擬樣機(jī)技術(shù)，可把懸架視為是由多個(gè)相互連接、彼此能夠相對運(yùn)動的多體運(yùn)動系統(tǒng)，其運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)仿真比以往通常用兒個(gè)自由度的質(zhì)量一阻尼剛體（振動）數(shù)學(xué)模型計(jì)算描述更加真實(shí)反映懸架特性及其對汽車行駛動力學(xué)影響。 懸架是車輛重要的組成部分。其主要任務(wù)是傳遞車輪與車架之間的力和力矩，并緩和沖擊、衰減振動。對改善車輛的行駛平順性、減輕車輛自重以及減少對公路的破壞具有重要息義。 在傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、試制過程中必須邊試驗(yàn)邊改進(jìn)，從設(shè)計(jì)到試制、試驗(yàn)、定型，產(chǎn)品開發(fā)成本較高，周期長。運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)，結(jié)合虛擬設(shè)計(jì)和虛擬試驗(yàn)，可以大大簡化懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)過程，大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，大量減少產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用和成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品的系統(tǒng)性能，獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)產(chǎn)品。 本課題研究的目的和意義就在于運(yùn)用ADAMS軟件建立車輛麥弗遜式懸架的虛擬設(shè)計(jì)及進(jìn)行動力學(xué)仿真，在試制前的階段進(jìn)行設(shè)計(jì)和試驗(yàn)仿真，并且提出優(yōu)化設(shè)計(jì)的意見，獲得分析車輪垂直跳動與車輪前束角的變化等關(guān)系。獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，在產(chǎn)品制造出之前，就可以發(fā)現(xiàn)并更正設(shè)計(jì)缺陷，完善設(shè)計(jì)方案，縮短開發(fā)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，為生產(chǎn)實(shí)際提供理論支持。具有一定的經(jīng)濟(jì)和社會效益。 研究現(xiàn)狀: 馬車出現(xiàn)的時(shí)候, 為了乘坐更舒適, 人類就開始對馬車的懸架（葉片彈簧）進(jìn)行孜孜不倦的探索。在1776年，馬車用的葉片彈簧取得了專利, 并且一直使用到20世紀(jì)30年代葉片彈簧才逐漸被螺旋彈簧代替。 汽車誕生后,隨著對懸架技術(shù)研究的深入，相繼出現(xiàn)了扭桿彈簧、氣體彈簧、橡膠彈簧、鋼板彈簧等彈性件，1934年世界上出現(xiàn)了第一個(gè)由螺旋彈簧組成的被動懸架。 被動懸架的參數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法確定, 在行駛過程中路況保持不變，很難適應(yīng)各種復(fù)雜路況，減振的效果較差。為了克服這種缺陷，采用了非線性剛度彈簧和車身高度調(diào)節(jié)的方法，該方法雖然有一定成效，但無法根除被動懸架的弊端。被動懸架主要應(yīng)用于中低檔轎車上，現(xiàn)代轎車的前懸架一般采用帶有橫向穩(wěn)定桿的麥弗遜式懸架，比如桑塔納、夏利、賽歐等車，后懸架的選擇較多，主要有復(fù)合式縱擺臂懸架和多連桿懸架。被動懸架是傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，剛度和阻尼都是不可調(diào)的，依照隨機(jī)振動理論，它只能保證在特定的路況下達(dá)到較好效果，但它的理論成熟、結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠，成本相對低廉且不需額外能量，因而應(yīng)用最為廣泛，在我國現(xiàn)階段，仍然有較高的研究價(jià)值對于汽車懸架系統(tǒng)的研究，國內(nèi)采用多剛體系統(tǒng)動力學(xué)進(jìn)行分析和計(jì)算的工作起步較晚。七十年代初，長春汽車研究所和清華大學(xué)同時(shí)發(fā)展了汽車動力學(xué)的研究。研究工作集中在平順性、操縱穩(wěn)定性性能指標(biāo)的評價(jià)方法、試驗(yàn)方法及操縱穩(wěn)定性力學(xué)模型的建立、模型的計(jì)算方法、性能預(yù)測方法和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法等。力學(xué)模型從七十年代研究汽車側(cè)偏和橫擺運(yùn)動的二自由度線性模型，發(fā)展到包括側(cè)傾和轉(zhuǎn)向系在內(nèi)的三至五自由度乃至十三個(gè)自由度的非線性模型，其功能也從對汽車穩(wěn)定性的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)的分析，發(fā)展到汽車轉(zhuǎn)彎制動性能的分析。90年代初人們開始把多柔體系統(tǒng)動力學(xué)理論和方法用于汽車技術(shù)領(lǐng)域，這標(biāo)志著汽車多體系統(tǒng)動力學(xué)向新的層次發(fā)展，許多有益的工作值得借鑒。 清華大學(xué)、吉林大學(xué)、武漢理工大學(xué)、上海交通大學(xué)等高校都運(yùn)用ADAMS軟件建立多體動力學(xué)模型，對懸架系統(tǒng)操縱穩(wěn)定性的影響尤其是麥弗遜獨(dú)立懸架的優(yōu)化設(shè)計(jì)做了深入的研究。也對麥弗遜獨(dú)立懸架模型進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)仿真分析，得出了其車輪外傾角、前輪前束角、主銷后傾角等前輪定位參數(shù)、懸架剛度、側(cè)傾剛度、側(cè)傾中心等參數(shù)在前輪左右輪心上下跳動時(shí)的變化規(guī)律。 二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1、研究的基本內(nèi)容 分析麥弗遜式懸架的結(jié)構(gòu)和懸架設(shè)計(jì)要求，分析減振器、彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算過程，在懸架設(shè)計(jì)中，根據(jù)整車的布置要求以及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定懸架的整體空間數(shù)據(jù)和性能參數(shù)，并在ADAMS軟件平臺上建立麥弗遜懸架的簡化物理模型，進(jìn)行動力學(xué)仿真分析，通過分析車輪垂直跳動與車輪前束角的變化等關(guān)系獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，優(yōu)化相關(guān)參數(shù)，運(yùn)用Pro/E建立虛擬麥弗遜懸架模型。 2、擬解決的主要問題 （1）對麥弗遜懸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算； （2）ADAMS的動力學(xué)分析； （3）優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果。 （4）Pro/E的實(shí)體物理建模； 三、技術(shù)路線（研究方法） 調(diào)查研究 懸架的設(shè)計(jì)計(jì)算 數(shù)據(jù)采集、分析、處理 在ADAMS中進(jìn)行建模、仿真 優(yōu)化設(shè)計(jì) 基于PRO/E的實(shí)體模型的建立 形成研究成果 四、進(jìn)度安排 （1）調(diào)研、資料收集，完成開題報(bào)告 第1、2周 （3月2日～3月15日） （2）麥弗遜懸架的設(shè)計(jì)計(jì) 第3、4、5周 （3月16日～4月5日） （3）應(yīng)用Pro/E建立懸架三維實(shí)體模型 第6、7、8周 （4月6日～4月26日） （4）應(yīng)用ADAMS進(jìn)行懸架的動力學(xué)仿真分析 第9、10、11周 （4月27日～5月17日） （5）優(yōu)化設(shè)計(jì)及運(yùn)用Pro/E進(jìn)行模型的重新建模 第12、13、14周 （5月18日～6月7日） （6）設(shè)計(jì)審核、修改 第15、16周 （6月8日～6月21日） （7）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周 （6月22日～6月28日） 五、參考文獻(xiàn) (1) 張俊,麥弗遜懸架的虛擬設(shè)計(jì)及試驗(yàn)平臺的研究.[D]武漢理工大學(xué),2007,6. 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