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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
設(shè)計(jì)（論文）題目:雙橫臂獨(dú)立懸架參數(shù)匹配與運(yùn)動(dòng)仿真
院 系 名 稱:汽車與交通工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級: 車輛工程07-2
學(xué) 生 姓 名: 侯金龍
導(dǎo) 師 姓 名: 楊兆
開 題 時(shí) 間: 2011年3月11日
指導(dǎo)委員會審查意見：
簽字： 年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
學(xué)生姓名
侯金龍
系部
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級
車輛工程07-2
指導(dǎo)教師姓名
楊兆
職稱
講師
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是□否
題目名稱
雙橫臂獨(dú)立懸架參數(shù)匹配與運(yùn)動(dòng)仿真
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
研究現(xiàn)狀：
懸架是現(xiàn)代汽車上的重要總成之一，它把車架和車身彈性的連接在一起，其性能優(yōu)劣直接影響到汽車行駛平順性、操縱穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向輕便性和輪胎的使用壽命。懸架的功用是把路面作用于車輪上的垂直反力、縱向反力和側(cè)向反力以及這些反力造成的力矩傳遞到車架上，并且緩和由不平等路面?zhèn)鹘o車架的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，以保證汽車平順地行駛。從20世紀(jì)80年代后期開始，為了提高行駛安全性，越來越多的高級轎車懸架采用了雙橫臂結(jié)構(gòu)。雙橫臂式獨(dú)立懸架的兩個(gè)擺臂長度可以相等，也可以不等。車輪上下跳動(dòng)時(shí)，車輪輪軸繞兩個(gè)橫臂轉(zhuǎn)動(dòng)，因而兩個(gè)橫臂也稱擺臂，在上部的稱上擺臂，下部稱下擺臂，由于兩個(gè)擺臂均為橫向布置，所以稱為雙橫臂或雙擺臂?，F(xiàn)代汽車的斷開式前橋系統(tǒng)大多數(shù)采用雙橫臂式獨(dú)立懸架機(jī)構(gòu)，以保證在各種行駛條件下獲得平順性和操縱穩(wěn)定性的最佳匹配。由于懸架性能對整車的平順性和操縱穩(wěn)定性的影響很大，所以采用計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算，提高其設(shè)計(jì)質(zhì)量。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法通常采用平面作圖法或是平面解析法，由于忽略了懸架機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的空間布置形式，很難獲得較好的優(yōu)化結(jié)果。雙橫臂獨(dú)立懸架是目前汽車中使用最廣泛的獨(dú)立懸架之一。雙橫臂獨(dú)立懸架是一種比較復(fù)雜的多環(huán)路空間機(jī)構(gòu)、其運(yùn)動(dòng)直觀性差、參數(shù)確定相當(dāng)復(fù)雜，給運(yùn)動(dòng)分析帶來極大的困難，機(jī)械系統(tǒng)分析軟件ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System）是世界上應(yīng)用廣泛的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件。其中，在汽車工業(yè)中的應(yīng)用最為廣泛，目前已成為世界各主要汽車公司及其零部件供應(yīng)商的主要?jiǎng)恿W(xué)仿真軟件。對于機(jī)械系統(tǒng)的模型的建立，可以不再為機(jī)械系統(tǒng)的復(fù)雜而煩惱，因?yàn)槲覀冞\(yùn)用ADAMS軟件所要做的僅僅是將實(shí)際系統(tǒng)抽象為物理模型，并且將物理模型在ADAMS軟件的平臺上表現(xiàn)出來，剩下的諸如建立數(shù)學(xué)模型，求解都由ADAMS軟件來完成。通過ADAMS對樣車建模，并且仿真分析了在車輪轉(zhuǎn)向和車輪上下跳動(dòng)時(shí)前輪定位參數(shù)等性能參數(shù)的變化情況。對比了優(yōu)化前后的特性曲線，優(yōu)化之后的轉(zhuǎn)向梯形使車輪在轉(zhuǎn)向時(shí)左右車輪轉(zhuǎn)角更加符合理論轉(zhuǎn)角關(guān)系，從而降低了輪胎磨損，提高的行車平順性和安全性。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意義。在懸架系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)學(xué)性能分析過程中，主要反映為車輪受上下跳動(dòng)激勵(lì)時(shí)車輪定位角的變化情況。在車輪行駛過程中正常輪跳行程內(nèi)讓車輪定位參數(shù)在合理的范圍內(nèi)，以保證汽車設(shè)計(jì)所期望達(dá)到的性能。車輪定位參數(shù)主要包括主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、車輪外傾角和車輪前束量等。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。
目的及意義：通過分析研究雙橫臂獨(dú)立懸架的運(yùn)動(dòng)特性以及各組成部件的特性，提出一套實(shí)用的汽車前獨(dú)立懸架設(shè)計(jì)分析方法，運(yùn)用Pro E和ADAMS，對雙橫臂獨(dú)立懸架進(jìn)行建模和運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析，從而為設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供快速、可靠的技術(shù)依據(jù)，達(dá)到大幅度降低設(shè)備研制成本的目的。在試制前的階段進(jìn)行設(shè)計(jì)和試驗(yàn)仿真，并提出優(yōu)化設(shè)計(jì)的意見，獲得分析車輪垂直跳動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)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)的缺陷，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。在實(shí)際設(shè)計(jì)雙橫臂獨(dú)立懸架過程中定位參數(shù)設(shè)定復(fù)雜，通過ADAMS和Pro E參數(shù)匹配有效解決該問題，為懸架設(shè)計(jì)者節(jié)省了時(shí)間和精力。 在此次懸架設(shè)計(jì)中，我將對雙橫臂獨(dú)立懸架有更為細(xì)致的認(rèn)識，把大學(xué)中所學(xué)基礎(chǔ)知識系統(tǒng)的綜合運(yùn)用，這樣可以使我對專業(yè)知識進(jìn)一步的鞏固和提升，懸架設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于個(gè)個(gè)參數(shù)的合理匹配，計(jì)算量相對比較大，需要反復(fù)的修正和匹配參數(shù)，從中我將會真正體會到今后工作中應(yīng)具背的心態(tài)。此外，在設(shè)計(jì)中我需要用到ADAMS軟件，我從未接觸過，需要自己獨(dú)立的進(jìn)行學(xué)習(xí)，這對我是個(gè)考驗(yàn)，也是能力提升的好機(jī)會，為今后的設(shè)計(jì)工作打下了良好的基礎(chǔ)。
二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
基本內(nèi)容：分析雙橫臂獨(dú)立式懸架的結(jié)構(gòu)和懸架設(shè)計(jì)要求，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)，運(yùn)用PRO/E建立三維物理模型，并在ADAMS軟件平臺上建立雙橫臂獨(dú)立懸架的簡化物理模型，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析，通過分析車輪垂直跳動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)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)，建立虛擬雙橫臂獨(dú)立選件模型。
主要技術(shù)要求：
1、車輪跳動(dòng)時(shí)，輪距變化不超過±4mm以防止輪胎早期磨損。
2、車輪跳動(dòng)時(shí)，前輪定位角變化特性合理。
3、轉(zhuǎn)彎時(shí)，車身在0.4g側(cè)向加速度作用下，車身側(cè)傾角不大于3-5°，并保證車輪與車身傾斜同向，以增加不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。
4、制動(dòng)及加速時(shí)，車身應(yīng)有“抗點(diǎn)頭”及“抗后坐”效應(yīng)。
5、應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，以可靠地承受及傳遞除垂直力以外的力和力矩。
解決的問題：
1.ADAMS軟件沒有基礎(chǔ)，需要借助相關(guān)參考書進(jìn)行學(xué)習(xí)，在遇到無法獨(dú)立解決問題是向老師請教，預(yù)計(jì)在一周內(nèi)掌握其基本操作，在設(shè)計(jì)過程中不斷深入了解。
2.雖然現(xiàn)在對懸架基本設(shè)計(jì)有了一定的頭緒，大體有了掌握，但細(xì)節(jié)上還不能完全深入體會，這就需要我多參照相關(guān)懸架設(shè)計(jì)參考書或文獻(xiàn)，不斷完善自己的設(shè)計(jì)。
3.Pro E基本操作需要重新溫習(xí)，達(dá)到熟練掌握，Pro E還需進(jìn)一步深入了解和掌握，在平時(shí)練習(xí)外，還需要虛心向同學(xué)、老師請教。
4.此次設(shè)計(jì)需要?jiǎng)?chuàng)新，這就需要對雙橫臂獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)和參數(shù)之間的匹配有深刻的認(rèn)識，大量閱讀相關(guān)資料必不可少，將自己的理解整理好與導(dǎo)師請教，使自己對雙橫臂獨(dú)立懸架設(shè)計(jì)思想不斷升華。
三、技術(shù)路線（研究方法）
收集資料 完成開題報(bào)告
初步計(jì)算懸架各部件尺寸，校核強(qiáng)度及壽命
采用ADAMS構(gòu)建等比例簡化物理模型、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
根據(jù)最終確定參數(shù)繪制proe實(shí)體模型
Proe零件圖一套，裝配圖
完成說明書 出圖 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)
審核修改
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（2月28日～3月6日）
(2) 根據(jù)給出的相關(guān)尺寸參數(shù)進(jìn)行相關(guān)部件的參數(shù)計(jì)算，并進(jìn)行驗(yàn)證 第 3、4周（3月7日～3月20日）
(3) 在ADAMS軟件平臺上建立零件的等比例物理模型，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 第5、6、7周（3月21～4月10日）
（4）利用部件的鏈接關(guān)系建立部件之間的裝配 第8、9、10、11周（4月11～5月8日）
（5）設(shè)計(jì)1.5萬字說明書一份，零件圖一套（包括PRO/E零件圖）第12、13、14周（5月9日～5月29日）
（6）畢業(yè)設(shè)計(jì)審核、修改 第15、16周（5月30日～6月12日）
（7）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周（6月13日～6月 19日）
五、參考文獻(xiàn)
[1]陳家瑞主編 汽車構(gòu)造 下冊/ 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社[M] 2005
[2]余志生主編 汽車?yán)碚? 第五版 機(jī)械工業(yè)出版社[M] 2009.3
[3]徐灝主編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 第三卷 機(jī)械工業(yè)出版社
[4]劉維信主編 汽車設(shè)計(jì)第一版 清華大學(xué)出版社[M] 2001.7
[5]劉虹 王其東 基于ADAMS雙橫臂獨(dú)立懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析[期刊論文]合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)[J] 2007.1
[6]李靜 初亮 魯和安 雙橫臂獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性[期刊論文] 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)[J] 2002.3
[7]毛務(wù)本 韓銳 獨(dú)立懸架轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)斷開點(diǎn)的優(yōu)化[期刊論文] 江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)[J] 2004.3
[8]楊可楨 程光蘊(yùn) 李仲生主編 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 高等教育出版社[M] 2006.5
[9]王其東 陳無畏 何文輝 吳越俊 基于多體動(dòng)力學(xué)的雙橫臂獨(dú)立懸架線剛度的計(jì) 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) [J] 2004.5
[10]周四新主編 Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 實(shí)例教程 電子工業(yè)出版社[M] 2007.7
[11] 張亮亮 裴永生 吳丹丹 基于ADAMS的雙橫臂獨(dú)立懸架的仿真分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)燕山大學(xué)車輛與能源學(xué)院 [J] 2010
[12]周松鶴 徐烈烜主編 工程力學(xué) 機(jī)械工業(yè)出版社[M] 2007.9
[13]李軍邢俊文譚文潔ADAMS實(shí)例教程[M]2002
[14]Using ADAMS/View Function Builder Version 12.0. MDI,[J]2002
[15]Keiichi Motoyama Ph D. Takashi Yamanaka A Study of Suspension Design Using Optimization Technique and DOE [J] 2000
六、備注
指導(dǎo)教師意見：
簽字： 年 月 日