雙橫臂前懸架參數(shù)匹配與運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)【2011款比亞迪F6舒適型2

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 附 錄 Influence of Front Double wishbone Independent Suspension Performance on Front Rubber Bushing Stiffness of Lower Control Arm Liu Xintian，Hung Hu ,Wang Jichang，Zhao Lihui，Gao Hui，WangYansong Abstract--Front double wishbone Independent suspension is built according to hard point parameters of a car. After the rubber bushing stiffness of lower control arm is changed．The suspension performance is analyzed and discussed with multibody dynamic and Suspension Kinematics theory. The conclusion can be drawn as follows：when wheels are hoping, All the stiffness of lower control arm have no effect on camber angle，caster angle and kingpin_incl_angle，and torsion stiffness of rubber bushing has heavy effect on toe angle，but axial，radial stiffness have no effect ,While steering，all the stiffness of lower control arm rubber bushing have no effect on camber angle and toe angle，torsion stiffness has affects on camber angle ,axial stiffness has a little and radial stiffness has heavy , axial and torsion stiffness have none on kingpin_ incl _angle，but radial stiffness has heavy．During the analyze of traction force and brake force ,torsion stiffness of lower control arm rubber bushing has no effect on camber angle, kingpin_ incl_ angle and toe angle , axial stiffness has a little, and radial stiffness heavy , According to the curve of caster angle VS brake force, radial and axial stiffness of rubber bushing have a little affects on caster angle, but torsion stiffness none Keywords-Front Double Wishbone Independent Suspension, rubber bushing, stiffness I. INTRODUCTION Double wishbone independent suspension is widely used on automobile now. Two wishbones have equal length or not. Equal length of double wishbone independent suspension is Not usually used now , Unequal length of double wishbone independent suspension can keep good road ability and reduce the interference between suspension and steer bar ,with reasonable structural parameters and Proper arrangements to make the parameter of wheel spin and wheel location floating in Permissible range. therefore, it is widely used in front suspension of car and small truck. Front double wishbone independent suspension is regard as research object using multi—body dynamics and Suspension Kinematics theory to analyze and discus the influence of suspension performance by axial , torsion , radical stiffness of rubber bushing. II THE MODEL OF THE MULTI—BODY DYNAMICS Multibody dynamics theory is the subject that study on the movement rule of the object in system . It is composed of multi_rigid_body dynamics and multi_fexible_body dynamics: Where q,, are system’s system position,speed,acceleration vector, is langrange multiplier, t R denote the time , M denote inertia matrix of mechanical system, deonte constraint jaclbian matrix, Q denote outside force vector , denote location constraint equation. ; ; Where v(q,t)is speed right side, is accleration right side. Initial condition q(0)= (0)= Putting the initial condition into(2)and (3), the rigid movement can be calculated by above functions III FRONT DOUBLE WISHBONE INDEPENDENT SUSPENSION MODEL Figure 1, front double wishbone independent suspension model According to the suspension key hard point value of a certain car,front double wishbone independent suspension Kinematics model is built as shown Figure 1 .The characteristics of location parameters are analyzed in some operating conditions. During the analysis, axial ,torsion, radical stiffness of rubber bushing is respectively increasing to 5 times of original, and then comparison and analysis with the original. IV THE INFLUENCE OF WHEEL LOCATION PARAMETERS BY LOWER CONTROL ARM FRONT BUSHING STIFFNESS When front rubber bushing stiffness of lower control arm is changed，the influence of wheel location parameters are discussed separately under the conditions of wheel hop, steering, traction force and braking force. A. Wheel hop Camber angle VS wheel travel Caster angle VS wheel travel Kingpin_incl_angle VS Wheel travel Toe angle VS Wheel travel Figure 2.The curve of rubber bushing stiffness of lower control arm, wheel location parameters and wheel travel. In fig 2, the four curves are under the conditions of unchanging lower control arm rubber bushing stiffness and radial，axial，torsion stiffness increasing 5 times(the changes of lower control arm rubber bushing stiffness are also like this in fig.3,4 and 5). In fig.2 while wheels is hoping ,according to the curve of camber angle vs wheel travel , caster angle vs wheel travel and kingpin_incl_angle vs wheel travel ,the conclusion is drawn that radial ,axial and torsion stiffness of rubber bushing has no the toe angle ,Radical stiffness of rubber bushing has heavy on the toe angle, but axial and torision stiffness have a little from the curve of toe angle vs wheel travel. B Steering analyze Camber angle VS Steering angle Caster angle VS Steering angle Kingpin_incl_angle vs steering angle Toe angle vs steering angle Figure 3.The curve of rubber bushing stiffness of lower control arm ,wheel location parameters and Steering angle In fig.3,While steering ,according to the curve of Camber angle VS Steering angle and Toe angle VS Steering angle ,radial ,axial and torsion stiffness of rubber bushing has no effect on camber angle and toe angle .In the curve of caster angle VS Steering angle, torsion stiffness of rubber bushing has no effect on caster angle ,radical stiffness has a little but axial stiffness heavy .Axial and torsion stiffness of rubber bushing has no effect on kingpin_ incl_ angle ,but axial stiffness has heavy by the curve of kingpin_incl_angle VS Steering angle. C brake force analyze Caster angle vs brake force Kingpin_incl_angle vs brake force Toe angle vs brake force Figure 4. The curve of rubber stiffness of lower control arm ,wheel location parameters and brake force In fig.4,when braking ,according to the curve of Camber angle VS Brake force, kingpin_incl_angle VS Brake force and Toe angle VS Brake force，torsion stiffness of rubber bushing has no effect on the camber angle, kingpin_incl_angle and toe angle ,axial stiffness has a little, but radial stiffness heavy .In the curve of caster angle VS Brake angle ,radial and axial stiffness of rubber bushing have a little effect on caster angle ,but torsion stiffness has none. D traction force analyze Camber angle vs traction force Caster angle vs traction force Kingpin_incl_angle vs traction force Toe angle vs traction force Figure 5. The curve of rubber bushing stiffness of lower control arm, wheel location parameters and traction force In fig.5, while braking，according to the curve of Camber angle VS Traction force，kingpin_incl_angle VS Traction force and Toe angle VS traction force ,torsion stiffness of rubber bushing has little effect on the camber angle, kingpin_ incl_ angle and toe angle，axial stiffness has a little，but radial stiffness heavy. In the curve of caster angle VS Traction angle，radial and axial stiffness have a little effect on caster angle, and torsion stiffness has none. V. CONCLUSIONS Using multi-body dynamics and suspension Kinematics theory to analyze the influence of wheels location parameter. when the radial, axial and torsion stiffness of lower control arm front ,rear rubber bushing is changing . when wheels hop，according to the analyze result of radial，axial，torsion stiffness of lower control arm front rubber bushing ,all the stiffness of lower control arm have no effect on camber angle，caster angle ,caster angle and kingpin _incl_ angle ,and torsion stiffness of rubber bushing has heavy effect on toe angle, but axial radial stiffness have no effect .while steering, all the stiffness of lower control arm rubber bushing have no effect on camber angle and toe angle , torsion stiffness has no on caster angle, axial stiffness has little and radial stiffness has heavy ,axial and torsion stiffness have none on kingpin _ incl _ angle, but radial stiffness has heavy. In the analyze of traction force and brake force, torsion stiffness of lower control arm rubber bushing has no effect on camber angle , kingpin_ incl _ angle and toe angle ,axial stiffness has a little, and radial stiffness heavy. According to the curve of caster angle VS brake force, radial and axial stiffness of rubber bushing have a little affects on caster angle ,but torsion stiffness none. 下控制臂橡膠襯套剛度對雙橫臂獨(dú)立懸架影響 摘要-前雙橫臂獨(dú)立懸架的建立是根據(jù)汽車硬點(diǎn)參數(shù)，對性能進(jìn)行了分析，并與多體動(dòng)力學(xué)和懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了理論探討?？梢缘贸鋈缦陆Y(jié)論:當(dāng)車輪需要運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所有的下控制臂的剛度并沒有影響外傾角，后傾角和主銷內(nèi)傾角，橡膠襯套和扭轉(zhuǎn)剛度對前束角產(chǎn)生很大影響，而軸向，徑向剛度沒有任何效果。然而在轉(zhuǎn)向時(shí)，所有的下控制臂襯套并無外傾角和前束角的影響，及扭轉(zhuǎn)剛度對彎度角的影響，軸向剛度，徑向剛度相對較大，軸向和扭轉(zhuǎn)剛度對主銷內(nèi)傾角無影響，但徑向剛度較大影響。在分析牽引力和制動(dòng)力的時(shí)候，下控制臂扭轉(zhuǎn)橡膠襯套剛度沒有對車輪外傾角，主銷內(nèi)傾角和前束角產(chǎn)生影響，對軸向剛度影響的卻很少，徑向剛度大，根據(jù)后傾角與制動(dòng)力曲線，徑向和軸向橡膠襯套剛度對施力者有一個(gè)小角度的影響，但扭轉(zhuǎn)剛度不變。 關(guān)鍵詞--前雙橫臂獨(dú)立懸架，橡膠襯套，剛度 I、簡介 如今，雙橫臂獨(dú)立懸架被廣泛用于汽車行業(yè)中。等長橫臂和不等長橫臂，現(xiàn)在等長的雙橫臂獨(dú)立懸架通常不是很常用，不等長的雙橫臂獨(dú)立懸架可以保持良好的能力和減少道路懸掛之間的干擾，如果能夠設(shè)置合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)和適當(dāng)安排，就可以以使車輪打滑和車輪定位參數(shù)在允許范圍內(nèi)浮動(dòng)。因此，它被廣泛應(yīng)用于汽車和小卡車前懸架等。前雙橫臂獨(dú)立懸架被做為研究對象，運(yùn)用多體動(dòng)力學(xué)和懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)理論來分析懸浮軸，扭轉(zhuǎn)，橡膠襯套剛度性能影響的激勵(lì)方面等內(nèi)容。 II、多體運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 根據(jù)多體運(yùn)動(dòng)學(xué)研究物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律: ； ； 初始條件 q(0)= (0)= III、前雙橫臂獨(dú)立懸架模型 依據(jù)某懸架關(guān)鍵點(diǎn)的重要性，建立前雙橫臂獨(dú)立懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)模型如圖1所示.在某些工況下分析，尋找位置參數(shù)的特點(diǎn)。在分析過程中，軸向，扭轉(zhuǎn)，橡膠襯套剛度分別比原來相比增長了5倍，然后比較，并與原有的數(shù)據(jù)分析。 圖a 前雙橫臂獨(dú)立懸架模型 IV、下橫臂對車輪定位參數(shù)的影響 當(dāng)橡膠襯套控制臂的剛度改變時(shí)，對車輪定位參數(shù)的影響進(jìn)行了車輪下單獨(dú)跳，轉(zhuǎn)向，牽引力和制動(dòng)力的條件等方面的討論。 A. 輪跳 車輪外傾角與車輪跳動(dòng) 主銷后傾角與車輪跳動(dòng) 主銷內(nèi)傾角與車輪跳動(dòng) 車輪前束角與車輪跳動(dòng) 在圖2中，在四條曲線下不變的情況下控制臂襯套剛度橡膠和徑向，軸向，扭轉(zhuǎn)剛度增加5倍（下控制臂襯套剛度也像3，4和 5那樣）。根據(jù)彎度角曲線與車輪跳動(dòng)，圖2所表達(dá)的是主銷的后傾角與車輪跳動(dòng)和主銷內(nèi)傾角與車輪跳動(dòng)曲線關(guān)系，所以得出的結(jié)論是徑向，軸向和扭轉(zhuǎn)橡膠襯套剛度均沒有對前束角產(chǎn)生影響。然而橡膠襯套剛度對前束角影響大，但有軸向和扭轉(zhuǎn)剛度時(shí)車輪前束角與曲線有跳動(dòng)趨勢。 B 轉(zhuǎn)向分析 車輪外傾角與轉(zhuǎn)向角 主銷后傾角與轉(zhuǎn)向角 主銷內(nèi)傾角與轉(zhuǎn)向角 車輪前束角與轉(zhuǎn)向角 圖b曲線車輪定位參數(shù)及轉(zhuǎn)向角剛度 根據(jù)傾角與轉(zhuǎn)向角曲線和前束角與轉(zhuǎn)向角, 轉(zhuǎn)向時(shí), 徑向，軸向和扭轉(zhuǎn)橡膠襯套剛度對外傾角和前束角沒有影響。在后傾角與轉(zhuǎn)向角曲線中，橡膠襯套剛度并連桿機(jī)構(gòu)造成影響，剛度小，但軸向剛度比較大。軸向和扭轉(zhuǎn)橡膠襯套剛度沒對主銷內(nèi)傾角產(chǎn)生影響，而軸向剛度由主銷內(nèi)傾角與轉(zhuǎn)向角曲線共同決定。 C 制動(dòng)力分析 后傾角與剎車力 主銷內(nèi)傾角與制動(dòng)力 車輪前束角與剎車力 圖c下控制臂剛度，車輪定位參數(shù)和剎車力曲線 在圖4，根據(jù)傾角與制動(dòng)力曲線，剎車時(shí)，主銷內(nèi)傾角與制動(dòng)力和前束角與制動(dòng)力，扭轉(zhuǎn)橡膠襯套剛度對外傾角沒有影響，主銷內(nèi)傾角和前束角，軸向剛度小，但徑向剛度較大。徑向和軸向橡膠襯套剛度對傾角影響不大，扭轉(zhuǎn)剛度也影響不大。 D 牽引力分析 主銷內(nèi)傾角與牽引力 后傾角與牽引力 主銷內(nèi)傾角與牽引力 車輪前束角與牽引力 圖d 曲線 下控制臂，車輪定位參數(shù)和牽引力剛度曲線 在圖5中，根據(jù)傾角與牽引力曲線，當(dāng)制動(dòng)時(shí)，主銷內(nèi)傾角與牽引力和前束角與牽引力，對扭轉(zhuǎn)橡膠襯套剛度的傾角影響不大，主銷內(nèi)傾角和前束角，軸向剛度小，但徑向剛度較大。，徑向和軸向剛度的傾角影響不大，對扭轉(zhuǎn)剛度也沒有影響。 V.結(jié)論 使用多體動(dòng)力學(xué)和懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)理論，分析了車輪定位參數(shù)的影響，當(dāng)徑向，軸向和下控制臂扭轉(zhuǎn)剛度在受控制之前，橡膠襯套正在發(fā)生變化。根據(jù)徑向分析結(jié)果，當(dāng)車輪跳動(dòng)時(shí)，下控制臂扭轉(zhuǎn)剛度在橡膠襯套變動(dòng)之前，所有的下控制臂的剛度并沒有產(chǎn)生外傾角的變化，包括后傾角，主銷后傾角和內(nèi)傾角，橡膠襯套剛度扭轉(zhuǎn)效應(yīng)對前束角有明顯影響，但軸向，徑向剛度則對其沒有任何效果。然而當(dāng)轉(zhuǎn)向時(shí)，所有的下控制臂襯套剛度橡膠不會(huì)對外傾角和前束角產(chǎn)生影響，對軸向剛度沒有影響，對徑向剛度影響較小，軸向和扭轉(zhuǎn)剛度對主銷角度無影響，但對徑向剛度影響較大。在分析的牽引力和制動(dòng)力時(shí)，下控制臂扭轉(zhuǎn)橡膠襯套剛度對外傾角沒有影響，對主銷內(nèi)傾角和車輪前束角而言，軸向剛度對其影響較小，但徑向剛度對其影響較大。根據(jù)后傾角與制動(dòng)力曲線，徑向和軸向橡膠襯套剛度對驅(qū)動(dòng)者有一個(gè)小角度的影響，但對扭轉(zhuǎn)剛度沒有影響。 22 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 填表日期 2010年 4 月 20 日 迄今已進(jìn)行 8 周剩余 8 周 學(xué)生姓名 系部 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級 車輛工程07-2班 指導(dǎo)教師姓名 職稱 講師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否 外聘 □是■否 題目名稱 高空作業(yè)車改裝設(shè)計(jì) 學(xué) 生 填 寫 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度 已完成主要內(nèi)容 待完成主要內(nèi)容 1、雙橫臂獨(dú)立懸架零部件布置； 2、各部件的計(jì)算校核； 3、掌握ADAMS軟件使用； 4、使用ADAMS創(chuàng)建懸架物理模型； 1、 進(jìn)行ADAMS運(yùn)動(dòng)分析，根據(jù)生成運(yùn) 動(dòng)曲線，分析需要優(yōu)化的參數(shù)。 2、 將零部件變量參數(shù)化，進(jìn)行參數(shù)化分析，根據(jù)不同數(shù)值對應(yīng)參數(shù)值，合理選取數(shù)值。 3、 根據(jù)優(yōu)化后數(shù)值，創(chuàng)建pro/E實(shí)體模型。 4、 將三維模型轉(zhuǎn)化為二維工程圖。 存在問題及努力方向 　1、ADAMS物理模型各部件約束關(guān)系，需要具體學(xué)習(xí)； 2、pro/E使用需要溫習(xí)和深入的學(xué)習(xí)掌握。 學(xué)生簽字： 指導(dǎo)教師 意 見 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室 意 見 教研室主任簽字： 年 月 日 SY-025-BY-2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)生姓名 系部 汽車與交通工程 學(xué)院 專業(yè)、班級 車輛工程B07-2 指導(dǎo)教師姓名 職稱 講師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 雙橫臂前懸架參數(shù)匹配與運(yùn)動(dòng)仿真 一、設(shè)計(jì)目的、意義 目的：本課題研究的目的就在于運(yùn)用CAD/CAE技術(shù)對車輛雙橫臂式懸架的虛擬設(shè)計(jì)，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(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)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。 意義: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(dòng)。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。 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法） 主要內(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)，建立虛擬麥弗遜選件模型。 主要技術(shù)指標(biāo)： 1）車輪跳動(dòng)時(shí)，輪距變化不超過±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。 三、設(shè)計(jì)完成后應(yīng)提交的成果 （1）設(shè)計(jì)說明書一份，包括設(shè)計(jì)計(jì)算部分內(nèi)容； （2）通過虛擬軟件ADAMS/View 進(jìn)行仿真分析； （3）建立雙橫臂的PRO/E物理模型； （4）物理模型圖一套。 四、設(shè)計(jì)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(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～ 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、主要參考資料 （1）汽車教材：汽車構(gòu)造、 汽車?yán)碚?、汽車設(shè)計(jì)、專用車設(shè)計(jì)等； （2）設(shè)計(jì)手冊類書籍：汽車設(shè)計(jì)手冊、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊等； （3）期刊文獻(xiàn)資料：中國期刊網(wǎng)（學(xué)校圖書館期刊）中雙橫臂懸架的相關(guān)資料（關(guān)鍵詞：雙橫臂前懸架；參數(shù)匹配；運(yùn)動(dòng)仿真；ADAMS；Pro/E ）； （4）新聞及網(wǎng)絡(luò)資料等。 六、備注 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 The Graduation Design for Bachelor's Degree Double wishbone independent suspension parameter matching and motion simulation Candidate：Hou Jinlong Specialty：Vehicle Engineering Class：B07-2 Supervisor：Lecturer. Yang Zhao Heilongjiang Institute of Technology 2011-06·Harbin 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 雙橫臂獨(dú)立懸架參數(shù)匹配 與運(yùn)動(dòng)仿真 系部名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級： 車輛工程B07-2班 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 講師 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二○一一年六月 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: 導(dǎo) 師 姓 名: 開 題 時(shí) 間: 2011年3月11日 指導(dǎo)委員會(huì)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(tái)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(shí)，把大學(xué)中所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)的綜合運(yùn)用，這樣可以使我對專業(yè)知識(shí)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(huì)真正體會(huì)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(huì)，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(tái)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(huì)，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(shí)，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(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21～4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 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