麥弗遜前懸架參數(shù)匹配與運(yùn)動(dòng)仿真[三維PROE][ADAMS]-北京現(xiàn)代IX35 尊貴版
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SY-025-BY-3
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
學(xué)生姓名
張華
系部
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級(jí)
B07-1班
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
麥弗遜前懸架參數(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
課題研究現(xiàn)狀:
汽車作為極其重要的交通工具,在交通運(yùn)輸領(lǐng)域和人民日常生活中的地位日益突出,用戶對(duì)汽車安全性、行駛平順性、操縱穩(wěn)定性的要求越來(lái)越高。汽車懸架系統(tǒng)是汽車的重要部件,是影響車輛動(dòng)態(tài)特性關(guān)系最為密切的系統(tǒng),汽車懸架系統(tǒng)對(duì)汽車的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性以及行駛安全都有很大的影響。
懸架對(duì)車輛操縱穩(wěn)定性的發(fā)揮至關(guān)重要,操縱穩(wěn)定性的好壞也影響著汽車行駛平順性和安全。懸架系統(tǒng)起著傳遞車輪和車身之間的力和力矩、引導(dǎo)與控制汽車車輪與車身的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、緩和路面?zhèn)鬟f給車身的沖擊、衰減系統(tǒng)的振動(dòng)等作用。懸架的性能反映在當(dāng)車輪上下跳動(dòng)時(shí),車輪的定位參數(shù)變化量保持在合理的范圍內(nèi),以保證汽車具有所期望的行駛性能。
汽車懸架有非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架兩種基本類型。麥弗遜式懸架(McPherson Suspension)是獨(dú)立懸架的一種,于1947年由任職于美國(guó)福特汽車公司的麥弗遜(EarlS.McPherson)發(fā)明。1950年首次生產(chǎn)使用麥弗遜懸架汽車以后,麥弗遜懸架以其節(jié)約空間和成本較低成為最為流行的汽車獨(dú)立懸架系統(tǒng)之一。根據(jù)對(duì)日本在1987到2000年之間生產(chǎn)的轎車的統(tǒng)計(jì),轎車前懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)都是以麥弗遜式為主。1987年末、1994年末、2000年末采用麥弗遜懸架作為前懸架的車型所占比例分別為:69.6%、61.6%、69.3%,麥弗遜懸架在三個(gè)統(tǒng)計(jì)年度均占第一位。在全球范圍內(nèi)來(lái)看,前懸架都是麥弗遜式占主導(dǎo)地位,該懸架的突出優(yōu)點(diǎn)是增大了兩前輪的內(nèi)側(cè)空間,便于發(fā)動(dòng)機(jī)橫向布置,因此這種結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于從微型轎車到高級(jí)轎車的所有轎車中,且不分驅(qū)動(dòng)橋或非驅(qū)動(dòng)橋均適用。保時(shí)捷911、國(guó)產(chǎn)奧迪、桑塔納、夏利、富康等轎車的前懸架均為麥弗遜獨(dú)立懸架。
麥弗遜獨(dú)立懸架是現(xiàn)代汽車上廣泛采用的一種懸架結(jié)構(gòu)形式。懸架是連接車輪和車身的唯一部件,車輪把復(fù)雜的路況等行駛條件通過(guò)懸架系統(tǒng)傳遞給車身,所以懸架的運(yùn)動(dòng)特性、動(dòng)力特性等的好壞直接決定汽車行駛?cè)N性能能否實(shí)現(xiàn)。合理的幾何參數(shù)能保證懸架具有良好的運(yùn)動(dòng)特性。汽車在各種行駛條件下,車輪定位參數(shù)隨車輪的跳動(dòng)而變化, 從而影響汽車的操縱穩(wěn)定性、輪胎的磨損、安全性等性能, 是懸架設(shè)計(jì)主要考慮的指標(biāo)之一。
所以在設(shè)計(jì)懸架時(shí)就要充分考慮這些因素,進(jìn)行合理設(shè)計(jì),盡量滿足使用要求。懸架在成品之前首先要反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn),做懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,以便進(jìn)一步進(jìn)行論證、改進(jìn)設(shè)計(jì)。
如何更好的設(shè)計(jì)懸架催生了對(duì)懸架的研究。汽車懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)研究方法很多,對(duì)它的研究在國(guó)外起步較早。德國(guó)的耶爾森·賴姆帕爾著的《汽車底盤技術(shù)》對(duì)各種懸架運(yùn)動(dòng)作了詳細(xì)的分析,對(duì)車輪定位參數(shù)做了準(zhǔn)確的定義,分析了他們的作用及其對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響。阿達(dá)姆·措莫托著的《汽車行駛性能》和安培正人著的《汽車的運(yùn)動(dòng)與操縱》介紹了懸架運(yùn)動(dòng)對(duì)汽車行駛性能的影響。
近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,以及各種基礎(chǔ)理論研究成果出現(xiàn),而且在現(xiàn)代的工程研究領(lǐng)域,計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)己成為熱門研究課題。這都為汽車動(dòng)力學(xué)研究提供了一個(gè)方便快捷的手段。國(guó)外各主要汽車生產(chǎn)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu),如Ford、GM、BMW、Audi和Volvo等的產(chǎn)品研發(fā)部門使用了大量的多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析軟件,在設(shè)計(jì)研發(fā)中發(fā)揮了重要作用。應(yīng)用得較多的這方面的軟件有美國(guó)MSC公司的ADAMS、美國(guó)CADSI公司的DADS等。機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)是目前世界范圍內(nèi)使用最廣泛的虛擬樣機(jī)仿真軟件,應(yīng)用它可以方便地建立參數(shù)化的實(shí)體模型,并進(jìn)行仿真分析。
ADAMS中的 Car 模塊是ADAMS軟件中的一個(gè)專業(yè)化模塊,它整合了世界多家大型汽車企業(yè)在汽車設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)方面的經(jīng)驗(yàn),能夠幫助快速建立精確的包括汽車車身、發(fā)動(dòng)機(jī)、懸架系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)以及制動(dòng)系統(tǒng)等系統(tǒng)在內(nèi)的參數(shù)化虛擬汽車模型。ADAMS/Insight 功能擴(kuò)展模塊是ADAMS 基于網(wǎng)頁(yè)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析模塊,能對(duì)仿真進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),可以更精確地對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行量化研究,應(yīng)用ADAMS/Insight,可以很方便地進(jìn)行一系列的仿真試驗(yàn),從而精確地預(yù)測(cè)所設(shè)計(jì)的復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)在各種工作條件下的性能,并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果提供專業(yè)化的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
在這種背景下,人們開(kāi)始運(yùn)用虛擬樣機(jī)仿真軟件ADAMS等建立車輛及懸架系統(tǒng)的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)仿真模型,并通過(guò)分析得出了許多有益結(jié)論。
懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真分析在汽車懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)中占有重要的地位。以機(jī)械CAD設(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)仿真技術(shù)為前題,提出運(yùn)用虛擬樣機(jī)仿真軟件ADAMS里的CAR模塊分析并進(jìn)行優(yōu)化汽車懸架的設(shè)計(jì)方法。首先,根據(jù)懸架各部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系和各部件的參數(shù)在ADAMS\CAR中建立某轎車的麥弗遜前懸架的三維CAD模型,再加上路面激勵(lì),分析懸架參數(shù)在汽車行駛中的變化規(guī)律,對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行修改和調(diào)整以發(fā)現(xiàn)其對(duì)各種性能參數(shù)的影響, 然后利用ADAMS\Insight對(duì)建立的懸架模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,最終提供較理想的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)解決方案。
選題目的:
由于懸架系統(tǒng)在汽車行駛中占有重要地位和發(fā)揮關(guān)鍵作用,懸架的設(shè)計(jì)越來(lái)越受到廣泛的重視。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上,也出現(xiàn)了許多先進(jìn)設(shè)計(jì)方法和技術(shù),比如CAD/CAE技術(shù)、有限元分析、模擬仿真、虛擬設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)等等。所以懸架系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)有廣闊前景。
在實(shí)際當(dāng)中,如果懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng),將會(huì)大大影響汽車產(chǎn)品的使用性能(如轉(zhuǎn)向沉重、車輪擺振、輪胎偏磨嚴(yán)重、影響輪胎使用壽命等)。
本課題研究的目的就在于運(yùn)用CAD/CAE技術(shù)對(duì)車輛麥弗遜式前懸架的虛擬設(shè)計(jì)。在試制前的階段運(yùn)用ADAMS/CAR進(jìn)行懸架結(jié)構(gòu)布置和建模仿真,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,總結(jié)規(guī)律。并且運(yùn)用ADAMS/Insight, 通過(guò)對(duì)模型某項(xiàng)或是多項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化,通過(guò)調(diào)節(jié)相應(yīng)的參數(shù)來(lái)滿足設(shè)計(jì)要求。
初步驗(yàn)證運(yùn)用ADAMS /Car進(jìn)行汽車懸架建模和仿真的合理性,為生產(chǎn)實(shí)踐提供必要的理論支持。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,并且提出優(yōu)化設(shè)計(jì)的意見(jiàn),使參數(shù)間的匹配達(dá)到良好,從而為汽車懸架的設(shè)計(jì)提供一種新的可行性方案。
選題意義:
⑴.懸架是車輛行駛系的重要的組成部分。其主要任務(wù)是彈性連接車輪與車架,傳遞二者之間的力和力矩,并緩和沖擊、衰減振動(dòng)。對(duì)改善車輛的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性、減輕車輛自重、改善輪胎的磨損狀況以及減少對(duì)公路的破壞具有重要意義。
⑵.傳統(tǒng)的懸架設(shè)計(jì)一般采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、數(shù)學(xué)推導(dǎo)法以及幾何作圖等方法, 在懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、試制整個(gè)過(guò)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(kāi)發(fā)成本較高,雖然可以滿足設(shè)計(jì)要求, 但精度和效率不高。所以,傳統(tǒng)的方法已經(jīng)很難滿足日益加速的設(shè)計(jì)需求, 為縮短開(kāi)發(fā)周期, 降低開(kāi)發(fā)成本, 有必要采用新的設(shè)計(jì)方法。
⑶.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(jiǎn)化懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程,大幅度縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期,大量減少產(chǎn)品開(kāi)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。有利于企業(yè)搶占市場(chǎng)和發(fā)展先機(jī),提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
二、設(shè)計(jì)(論文)的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題
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,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(tái)上建立麥弗遜懸架的簡(jiǎn)化物理模型,進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析,通過(guò)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),建立虛擬麥弗遜懸架模型。
主要技術(shù)指標(biāo):
1)車輪跳動(dòng)時(shí),輪距變化不超過(guò)±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。
擬解決問(wèn)題:
1)利用ADAMS/Car 建立了麥弗遜式懸架模型;2)并進(jìn)行了左右車輪計(jì)算機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真試驗(yàn),得出前輪各定位參數(shù)隨車輪跳動(dòng)的變化關(guān)系;3)仿真結(jié)束后,以前輪定位參數(shù)為主要優(yōu)化目標(biāo),運(yùn)用ADAMS/Insight 模塊,通過(guò)對(duì)麥弗遜式懸架結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整,使車輪定位參數(shù)得到優(yōu)化;4)另外還要保證懸架具有較好的橫向穩(wěn)定性、強(qiáng)度和剛度。
建立虛擬麥弗遜懸架模型
獲得車輪垂直跳動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)與車輪前束角的變化等關(guān)系的相關(guān)數(shù)據(jù)
進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析
在ADAMS軟件平臺(tái)上建立麥弗遜懸架簡(jiǎn)化物理模型
運(yùn)用PRO/E建立三維物理模型
確定懸架整體空間數(shù)據(jù)和性能參數(shù)
分析懸架結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求
三、技術(shù)路線(研究方法)
優(yōu)化相關(guān)參數(shù)
數(shù)據(jù)是否滿足要求
N
Y
四、進(jìn)度安排
(1)調(diào)研、資料收集、完成開(kāi)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(tái)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日~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日~5月8日)
(5)設(shè)計(jì)1.5萬(wàn)字說(shuō)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(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.
(2)齊志鵬主編.汽車懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理與檢修[M].北京:人民郵電出版社,2002.
(3)余志生主編.汽車?yán)碚?第四版[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.
(4)劉惟信.汽車設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2001.
(5)曾俊夫.舒適乘坐的基石——汽車懸掛系統(tǒng)之麥弗遜式獨(dú)立懸架[J]. 當(dāng)代汽車,2007,(7).
(6)李林果.解剖懸架(上)——前懸架[J]. 汽車與運(yùn)動(dòng),2007,(4).
(7)衛(wèi)修敬.轎車懸架結(jié)構(gòu)與車輪定位角[J]. 汽車維護(hù)與修理,1999,(12).
(8)丁華.麥弗遜懸架系統(tǒng)性能研究[D].鎮(zhèn)江:江蘇大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院.2001.
(9)谷忠雨,張光德,雷春青,張旺,李夢(mèng).麥弗遜懸架系統(tǒng)仿真分析應(yīng)用研究[J]. 汽車科技,2010,(5).
(10)蔣國(guó)平,王國(guó)林,周孔亢.麥弗遜懸架運(yùn)動(dòng)特性的靜態(tài)試驗(yàn)研究[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2006,(7).
(11)廖力成.基于多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的麥弗遜懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D].武漢:武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文,2009.
(12)湯靖.麥弗遜懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)與振動(dòng)性能研究[D].鎮(zhèn)江:江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文,2004.
(13)陳黎清,鄭泉,王啟瑞.麥弗遜式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性[J].合肥:合肥工業(yè)工業(yè)大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院,2004.
(14)陳德民,槐創(chuàng)鋒,張克濤等編著.精通ADAMS 2005/2007 虛擬樣機(jī)技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010.2.
(15)湯靖,高翔,陸丹. 基于ADAMS的麥弗遜前懸架優(yōu)化研究[J]. 計(jì)算機(jī)輔助工程,2004,(1).
(16)夏長(zhǎng)高,邵躍華,丁華.麥弗遜懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2005,(12).
(17)BIAN Xue-lian,MA Guo-qin,WANG Zhi-qian.Optimization Design of McPherson Suspension Steering[J]. JOURNAL OF CHINA 0RDNANCE,2010,06(2).
(18) ZHE Li.Virtual Prototyping and Motion Simulation with ADAMS [ J] .Journal of Comutting and Information Science in Engineering,2001 (1 ) : 276 - 279.
(19)王曉峰,于海峰. 基于ADAMS的麥弗遜式獨(dú)立懸架優(yōu)化仿真分析[J]. 天津汽車,2008,(8).
(20)朱天軍,鄭紅艷,王玉昆. ADAMS/CAR在麥弗遜懸架中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào),2005,(4).
六、備注
七、指導(dǎo)教師意見(jiàn):
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