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畢業(yè)設計（論文）開題報告 設計（論文）題目: 礦用越野車懸架系統(tǒng)的設計 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院 專 業(yè) 班 級: 車輛工程B07-2 學 生 姓 名: 王萌 導 師 姓 名: 王永梅 開 題 時 間: 2011年3月14日 指導委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 王萌 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程B07-2 指導教師姓名 王永梅 職稱 講師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 礦用越野車懸架系統(tǒng)的設計 一、 課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 (一) 礦用越野車現(xiàn)狀 近年來，越野車的越野性和安全性越來越被人們關(guān)注，應用范圍也越來越廣，現(xiàn)在有多種用途的越野車輛，其中礦用越野車就是其中的一種。這類車不僅僅提高了汽車的牽引性和通過性，更重視汽車的轉(zhuǎn)向性、行駛性和制動性。在我國大多數(shù)礦山、煤礦的惡劣路況條件下作業(yè)的專用礦用越野車比較少，很多都是現(xiàn)有的普通二驅(qū)車輛，不僅不能完成惡劣條件下的運輸作業(yè)，而且防爆安全也存在重大的隱患。公司根據(jù)市場需求，研制適用于上述礦區(qū)條件的礦用越野車將會滿足大多數(shù)礦區(qū)作業(yè)需求，填補國內(nèi)同行業(yè)空白。由于井下道路狀況較差，形同越野路面，礦用越野防爆車對于提高井下勞動效率，改善工人的勞動條件和減輕勞動強度顯得尤為重要。我國目前尚未有此類產(chǎn)品，在用礦用越野車均為進口產(chǎn)品，因此設計該款車在替代進口，結(jié)束國外公司的壟斷，研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的礦用越野車等方面具有重要的意義。國內(nèi)礦用井下越野車輛基本為澳大利亞的SMV及德國的PAUS壟斷，購買和維護費用高昂，制約其大量推廣使用，自主開發(fā)一款適合中國國情的，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的礦用越野車顯得迫在眉睫。本論文研究的特種防爆礦用越野車國產(chǎn)化程度高，無論在購買成本和使用成本等方面都將大大低于進口產(chǎn)品，設計針對性較強，在性能上將更加適應我國井下作業(yè)，針對井下作業(yè)車這一細分市場其前景非常看好。 汽車懸架系統(tǒng)是安裝在車橋和車輪之間, 用來吸收汽車在高低不平的路面上行駛所產(chǎn)生的顛簸力。因此, 汽車懸架系統(tǒng)對汽車的操縱穩(wěn)定性、乘坐舒適性都有很大的影響。由于懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)得到不斷改進, 其性能及其控制技術(shù)也得到了迅速的提高。 (二) 國外汽車懸架系統(tǒng)現(xiàn)狀 在國外，汽車懸架運動學的研究起步較早，七十年代工業(yè)發(fā)達國家已經(jīng)開始研究基于振動主動控制的主動、半主動懸架系統(tǒng)。這種懸架系統(tǒng)是典型的非線性機、電、液一體化動力系統(tǒng)。隨著電子技術(shù)、測控技術(shù)、機械動力學等學科的快速發(fā)展，使汽車懸架系統(tǒng)由傳統(tǒng)被動隔振發(fā)展到振動主動控制。特別是信息科學中對最優(yōu)控制、自適應控制、模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡等的研究，不僅在理論上取得令人矚目的成績，同時已開始應用于汽車懸架系統(tǒng)的振動控制，使懸架系統(tǒng)振動控制技術(shù)得以快速發(fā)展。目前，已經(jīng)逐漸成為汽車性能完善的重要技術(shù)之一。，而汽車懸架彈性運動學的研究是在上世紀80年代興起的。[德]耶爾森．賴姆帕爾著的《汽車底盤基礎》對車輪定位參數(shù)做了準確的定義，著重分析了車橋運動學和彈性運動學時軸距、輪距、側(cè)傾軸線和前輪定位參數(shù)的變化對懸架性能的影響以及對整車操縱穩(wěn)定性的影響。阿達姆·措莫托著的《汽車行駛性能》131和安培正人著的《汽車的運動與操縱》介紹了懸架運動學對汽車行駛性能的影響，并對懸架彈性運動學對汽車操縱穩(wěn)定性的影響進行了較為系統(tǒng)的分析。德國Wolfgang Matschinsky編寫的《車輛懸架》從懸架的理論建模、橡膠支撐的模型出發(fā)對懸架彈性運動學特性的理論分析作了較為深入的研究。在懸架運動學分析中，將懸架簡化成多連桿機構(gòu)，用圖解法來分析輪胎的跳動所引起的懸架變形；在懸架彈性運動學分析中，則對懸架模型作了受力分析，推導出變形與力的關(guān)系，并將橡膠襯套鉸接的處理簡化成三根兩兩垂直的彈簧。 (三) 國內(nèi)汽車懸架系統(tǒng)現(xiàn)狀 在國內(nèi)，近幾十年來才逐步開展對汽車懸架運動學的研究。中國工程院院士郭孔輝所著《汽車操縱穩(wěn)定性》對懸架運動學作了最為系統(tǒng)的分析，并且在國內(nèi)首次提出了從側(cè)向力、縱向力轉(zhuǎn)向的角度研究懸架運動學。吉林大學的林逸教授等人在90年代也先后在各報刊發(fā)表文章闡述了橡膠元件的基本性能，著重分析了獨立懸架中橡膠元件對汽車操縱穩(wěn)定性的和平順性的影響，并提出了處理彈性運動學問題的一般思路和方法。吉林大學工學博士楊樹凱發(fā)表博士論文《橡膠襯套對懸架彈性運動與整車轉(zhuǎn)向特性影響的研究》，重點分析了影響懸架彈性運動的因素及本質(zhì)原因(橡膠襯套變形)。在分析懸架橡膠襯套工況特點和傳統(tǒng)襯套模型不足的基礎上，基于有限元與模態(tài)綜合理論建立了面向結(jié)構(gòu)的橡膠襯套柔性體模型，并進行了試驗研究。雖然國內(nèi)學者對普通汽車懸架的設計已經(jīng)進行了大量的研究工作，如多連桿獨立懸架、雙橫臂獨立懸架等。但對一些特種車輛的懸架設計研究很少，如該礦用作業(yè)越野防爆車的多連桿非獨立懸架。如果把普通汽車的懸架設計經(jīng)驗套加在此特種汽車懸架設計的研究上，是不合適的。因此，有必要將其作為特殊對象來加以研究。該特種礦用作業(yè)車是應我國某礦生產(chǎn)現(xiàn)場人員的強烈要求，為提高工作效率、減少安全事故專門開發(fā)的4x4防爆車輛。 (四)選題的目的和意義 礦用越野車在我國應用較廣，其中懸架是礦用越野車的的主要部件，其設計的成功與否決定著車輛的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性、舒適性等多方面的設計要求。設計出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉的懸架系統(tǒng)，能大大降低整車生產(chǎn)的總成本，推動汽車經(jīng)濟的發(fā)展。所以本題設計一款結(jié)構(gòu)優(yōu)良的礦用越野車懸架系統(tǒng)具有一定的實際意義。 二、設計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 本文研究的對象是某礦用越野特種防爆車，其前后懸架都采用多連桿非獨立懸架的結(jié)構(gòu)形式?？紤]到該車載荷較大，且整車縱向長度有限制，在懸架設計時，采用螺旋簧式的多連桿非獨立懸架結(jié)構(gòu)形式。主要參數(shù)如下： 總長x總寬x總高(mm) 5500x1800x2100 軸距(mm) 3300 整車整備質(zhì)量(kg) 4700 滿載質(zhì)量(kg) 7800 空載前橋軸荷(kg) 2320 滿載前橋軸荷(kg) 2380 空載后橋軸荷(kg) 2380 滿載后拼軸荷(kg) 5420 主銷后傾(°) 0 主銷內(nèi)傾(°) 8 車輪外傾(°) 1 前束角 (mm) 3.58 前簧中心距(mm) 770 前輪距(mm) 1575 后簧中心距(mm) 1000 后輪距(mm) 1575 最高車速(km／h) ≤50 滿載質(zhì)心高(mm) 1000 車輪滾動半徑(mm) 498 1.設計的基本內(nèi)容 （1）懸架系統(tǒng)的總體方案設計，包括對懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式設計和系統(tǒng)各零部件的總體布置設計; （2）對懸架的主要參數(shù)進行計算及強度校和; （3）運用AutoCAD軟件做出懸架的裝配圖及零件圖; （4）總結(jié)設計過程，完成設計說明書; 2.擬解決的主要問題 （1）懸架參數(shù)的選擇及對參數(shù)的計算； （2）彈性元件的計算及校核;. （3）導向機構(gòu)的計算及校核; （4）減震器的計算及校核； （5）運用AutoCAD繪出懸架系統(tǒng)的二維裝配圖及零件圖; 三、技術(shù)路線（研究方法） 查閱資料 前懸架總體設計 對主要參數(shù)進行強度校核 懸架總體方案的確定 彈性元件設計 導向機構(gòu)設計 減振器結(jié)構(gòu)設計 完成設計說明書 后懸架總體設計 四、進度安排 （1）調(diào)研、查閱相關(guān)資料、完成開題報告 第1～2周（2月28日～3月13日） （2）確定總體方案 第3～4周（3月14日～3月27日） （3）前懸架設計 第5周 （3月28日～3月3日） （4）后懸架設計 第6周（3月4日～4月10日） （5）零件參數(shù)設計 第7～8周（4月11日～4月24日） （6）懸架主要零件強度校核 第9～10周（4月25日～ 5月15日） （7）書寫設計說明書第11～13周（5月16日～5月29日） （8）設計審核、修改設計說明書第14～16周（5月31日～6月19日） （9）畢業(yè)設計答辯準備及答辯 第17周（6月20日～6月26日） 五、參考文獻 [1]黃天澤，黃金陵．汽車車身結(jié)構(gòu)與設計．機械工業(yè)出版社，2000 [2]孫桓主編.機械設計.機械工業(yè)出版社出版 [3]余志生． 汽車理論[M]，機械工業(yè)出版社，1987 [4]李軍. 汽車主動懸架控制方法的現(xiàn)狀與發(fā)展[J] . 渝州大學學報 ,1999 4 :58 —61. [5]喻凡. 郭孔輝 ,車輛懸架的最優(yōu)與自校正控制[J] . 汽車工程 ,1998 4:193 —200. [6]張求理. 主動懸架的發(fā)展和技術(shù)現(xiàn)狀[J].世界汽車1996,84 —6. [7]陳無畏. 汽車半主動懸架的神經(jīng)網(wǎng)絡自適應控制[J].汽車工程, 1998 （1）195 —200. [8]王望予．汽車設計[M]．北京：機械工業(yè)出版社(第4版)．2005． [9]左曙光，熊偉，趙清理．螺旋彈簧非獨立懸架側(cè)傾角剛度影響因素分析[J]．武漢理工大學學報(交通科學與工程版)．第26卷第6期．2002，12． [10]張元胤，雷雨成，王小瓊．螺旋彈簧懸架安裝傾角分析[J]．機械設計與制造．2004． [11]馬春泉．井下防爆軌道機車的特點和發(fā)展四．煤礦自動化．1998年第3期。 [12]鮑子強．煤礦井下機車的粘著重量與牽引性能分析[J]．煤礦機械．1990年第10期． [13]郝中德．煤礦防爆柴油機車應改進的一些問題[J]．煤．1995年第4卷第2期． [14]楊樹凱．橡膠襯套對懸架彈性運動與整車轉(zhuǎn)向特性影響的研究．吉林大學工學博 士學位論文．2008，06． [15]【德國】約森．賴姆佩爾(德國)．懸架元件及底盤力學．第一版．吉林科學技術(shù)出版社．1992． [16]陳家瑞．汽車構(gòu)造(下冊) [M]．人民交通出版社．2005． 六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日