麥弗遜前懸架參數(shù)匹配與運動仿真[三維PROE][ADAMS]-北京現(xiàn)代IX35 尊貴版【5張cad圖紙+文檔全套資料】
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SY-025-BY-3畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告學(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)匹配與運動仿真一、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,在交通運輸領(lǐng)域和人民日常生活中的地位日益突出,用戶對汽車安全性、行駛平順性、操縱穩(wěn)定性的要求越來越高。汽車懸架系統(tǒng)是汽車的重要部件,是影響車輛動態(tài)特性關(guān)系最為密切的系統(tǒng),汽車懸架系統(tǒng)對汽車的操縱穩(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運動、緩和路面?zhèn)鬟f給車身的沖擊、衰減系統(tǒng)的振動等作用。懸架的性能反映在當(dāng)車輪上下跳動時,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。汽車懸架有非獨立懸架和獨立懸架兩種基本類型。麥弗遜式懸架(McPherson Suspension)是獨立懸架的一種,于1947年由任職于美國福特汽車公司的麥弗遜(EarlSMcPherson)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立懸架系統(tǒng)之一。根據(jù)對日本在1987到2000年之間生產(chǎn)的轎車的統(tǒng)計,轎車前懸架導(dǎo)向機構(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:696、616、693,麥弗遜懸架在三個統(tǒng)計年度均占第一位。在全球范圍內(nèi)來看,前懸架都是麥弗遜式占主導(dǎo)地位,該懸架的突出優(yōu)點是增大了兩前輪的內(nèi)側(cè)空間,便于發(fā)動機橫向布置,因此這種結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于從微型轎車到高級轎車的所有轎車中,且不分驅(qū)動橋或非驅(qū)動橋均適用。保時捷911、國產(chǎn)奧迪、桑塔納、夏利、富康等轎車的前懸架均為麥弗遜獨立懸架。麥弗遜獨立懸架是現(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懸架系統(tǒng)傳遞給車身,所以懸架的運動特性、動力特性等的好壞直接決定汽車行駛?cè)N性能能否實現(xiàn)。合理的幾何參數(shù)能保證懸架具有良好的運動特性。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)計主要考慮的指標(biāo)之一。所以在設(shè)計懸架時就要充分考慮這些因素,進(jìn)行合理設(shè)計,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,做懸架的運動學(xué)分析,以便進(jìn)一步進(jìn)行論證、改進(jìn)設(shè)計。如何更好的設(shè)計懸架催生了對懸架的研究。汽車懸架運動學(xué)研究方法很多,對它的研究在國外起步較早。德國的耶爾森賴姆帕爾著的汽車底盤技術(shù)對各種懸架運動作了詳細(xì)的分析,對車輪定位參數(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動與操縱介紹了懸架運動對汽車行駛性能的影響。近年來,隨著計算機技術(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,計算機仿真技術(shù)己成為熱門研究課題。這都為汽車動力學(xué)研究提供了一個方便快捷的手段。國外各主要汽車生產(chǎn)企業(yè)和研究機構(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)動力學(xué)分析軟件,在設(shè)計研發(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MSC公司的ADAMS、美國CADSI公司的DADS等。機械系統(tǒng)動力學(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仿真軟件,應(yīng)用它可以方便地建立參數(shù)化的實體模型,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、開發(fā)方面的經(jīng)驗,能夠幫助快速建立精確的包括汽車車身、發(fā)動機、懸架系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)以及制動系統(tǒng)等系統(tǒng)在內(nèi)的參數(shù)化虛擬汽車模型。ADAMS/Insight 功能擴展模塊是ADAMS 基于網(wǎng)頁的試驗設(shè)計與分析模塊,能對仿真進(jìn)行實驗設(shè)計,可以更精確地對設(shè)計進(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,從而精確地預(yù)測所設(shè)計的復(fù)雜的機械系統(tǒng)在各種工作條件下的性能,并對試驗結(jié)果提供專業(yè)化的統(tǒng)計結(jié)果。在這種背景下,人們開始運用虛擬樣機仿真軟件ADAMS等建立車輛及懸架系統(tǒng)的復(fù)雜動力學(xué)仿真模型,并通過分析得出了許多有益結(jié)論。懸架的運動學(xué)、動力學(xué)仿真分析在汽車懸架系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)中占有重要的地位。以機械CAD設(shè)計、虛擬樣機仿真技術(shù)為前題,提出運用虛擬樣機仿真軟件ADAMS里的CAR模塊分析并進(jìn)行優(yōu)化汽車懸架的設(shè)計方法。首先,根據(jù)懸架各部件之間的相對運動關(guān)系和各部件的參數(shù)在ADAMSCAR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,分析懸架參數(shù)在汽車行駛中的變化規(guī)律,對設(shè)計參數(shù)進(jìn)行修改和調(diào)整以發(fā)現(xiàn)其對各種性能參數(shù)的影響, 然后利用ADAMSInsight對建立的懸架模型進(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)計越來越受到廣泛的重視。在傳統(tǒng)設(shè)計方法的基礎(chǔ)上,也出現(xiàn)了許多先進(jìn)設(shè)計方法和技術(shù),比如CAD/CAE技術(shù)、有限元分析、模擬仿真、虛擬設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計等等。所以懸架系統(tǒng)的研究設(shè)計有廣闊前景。在實際當(dāng)中,如果懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng),將會大大影響汽車產(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用CAD/CAE技術(shù)對車輛麥弗遜式前懸架的虛擬設(shè)計。在試制前的階段運用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、轉(zhuǎn)動與車輪前束角的變化等關(guān)系,總結(jié)規(guī)律。并且運用ADAMS/Insight, 通過對模型某項或是多項性能指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化,通過調(diào)節(jié)相應(yīng)的參數(shù)來滿足設(shè)計要求。初步驗證運用ADAMS /Car進(jìn)行汽車懸架建模和仿真的合理性,為生產(chǎn)實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)計缺陷,并且提出優(yōu)化設(shè)計的意見,使參數(shù)間的匹配達(dá)到良好,從而為汽車懸架的設(shè)計提供一種新的可行性方案。 選題意義:.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。對改善車輛的操縱穩(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公路的破壞具有重要意義。.傳統(tǒng)的懸架設(shè)計一般采用經(jīng)驗設(shè)計法、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、試驗、試制整個過程中必須邊試驗、邊改進(jìn),從設(shè)計到試制、試驗、定型,產(chǎn)品開發(fā)成本較高,雖然可以滿足設(shè)計要求, 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)計需求, 為縮短開發(fā)周期, 降低開發(fā)成本, 有必要采用新的設(shè)計方法。.運用虛擬樣機技術(shù),結(jié)合虛擬設(shè)計和虛擬試驗,可以大大簡化懸架系統(tǒng)設(shè)計開發(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)計產(chǎn)品。有利于企業(yè)搶占市場和發(fā)展先機,提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 二、設(shè)計(論文)的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題基本內(nèi)容:分析麥弗遜式懸架的結(jié)構(gòu)和懸架設(shè)計要求,在懸架設(shè)計中,根據(jù)整車的布置要求以及經(jīng)驗數(shù)據(jù),確定懸架的整體空間數(shù)據(jù)和性能參數(shù),運用PRO/E建立三維物理模型,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、轉(zhuǎn)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),建立虛擬麥弗遜懸架模型。主要技術(shù)指標(biāo):1)車輪跳動時,輪距變化不超過4mm以防止輪胎早期磨損;2)車輪跳動時,前輪定位角變化特性合理;3)轉(zhuǎn)彎時,車身在0.4g側(cè)向加速度作用下,車身側(cè)傾角不大于35,并保證車輪與車身傾斜同向,以增加不足轉(zhuǎn)向效應(yīng);4)制動及加速時,車身應(yīng)有“抗點頭”及“抗后坐”效應(yīng);5)應(yīng)具有足夠的強度,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)行了左右車輪計算機運動仿真試驗,得出前輪各定位參數(shù)隨車輪跳動的變化關(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),運用ADAMS/Insight 模塊,通過對麥弗遜式懸架結(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、強度和剛度。建立虛擬麥弗遜懸架模型獲得車輪垂直跳動、轉(zhuǎn)動與車輪前束角的變化等關(guān)系的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行動力學(xué)仿真分析在ADAMS軟件平臺上建立麥弗遜懸架簡化物理模型運用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、完成開題報告 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)計算,并進(jìn)行驗證 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)行運動學(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)計審核、修改 第15、16周(5月30日6月12日)(7)畢業(yè)設(shè)計答辯準(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M.北京:機械工業(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:機械工業(yè)出版社,2006.(4)劉惟信.汽車設(shè)計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. 汽車與運動,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.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)蔣國平,王國林,周孔亢.麥弗遜懸架運動特性的靜態(tài)試驗研究J. 武漢理工大學(xué)學(xué)報,2006,(7).(11)廖力成.基于多體系統(tǒng)動力學(xué)的麥弗遜懸架運動學(xué)仿真與優(yōu)化設(shè)計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.麥弗遜式獨立懸架導(dǎo)向機構(gòu)的運動特性J.合肥:合肥工業(yè)工業(yè)大學(xué)機械與汽車工程學(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. 計算機輔助工程,2004,(1).(16)夏長高,邵躍華,丁華.麥弗遜懸架運動學(xué)分析與結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化J. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報,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 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. 中國工程機械學(xué)報,2005,(4). 六、備注七、指導(dǎo)教師意見:簽字: 年 月 日
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