双横臂式独立悬架运动仿真设计开题报告

[20] Investigation into Suspension Dynamic Compliance Characteristics Using Direct Measurement and Simulation，2004，1:1065.
[21]Driving simulator with double-wishbone suspension using efficient block-triangularized kinematic equation Thomas Uchida John Mcphee Springer Science+Bisiness Media B.V.2012
由于悬架性能对整车的平顺性和操纵稳定性的影响很大，所以采用计算机辅助计算，提高其设计质量。传统的设计方法通常采用平面作图法或是平面解析法，由于忽略了悬架机构系统的空间布置形式，很难获得较好的优化结果。
双横臂独立悬架是目前汽车中使用最广泛的独立悬架之一。双横臂独立悬架是一种比较复杂的多环路空间机构、其运动直观性差、参数确定相当复杂，给运动分析带来极大的困难，机械系统分析软件ADAMS（Automatic Dynamic Analysis Of Mechanical System）是世界上应用广泛的机械系统动力学仿真分析软件。其中，在汽车工业中的应用最为广泛，目前已成为世界各主要汽车公司及其零部件供应商的主要动力学仿真软件。
[6] 刘维信 汽车设计第一版清华大学出版社[M].2007.1
[7] 陈家瑞 汽车构造（第4版）[M].北京：人民交通出版社，2002.
[8] 周松鹤 徐烈恒 主编 工程力学[M]. 机械工业出版社，2007.9
[9] 肖生发,赵树朋.汽车构造.[M].北京：中国林业出版社，2007
[10] 卞学良.汽车结构与设计.[M].北京：机械工业出版社，2008
[1] 徐灏主编 机械设计手册 第三卷[M]. 机械工业出版社
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[4] 余志生.汽车理论.[M].北京：机械工业出版社，2000.
[5] 王望予.汽车设计.[M].北京：机械工业出版社，2004.
xxx学院本科
本科毕业设计开题报告
题 目双横臂式独立悬架运动仿真设计
学生姓名xxx学号xxxxxx
所在学院机械工程学院
专业班级xxxxxx
指导教师xxx
2015年3月17日
题 目
双横臂式独立悬架运动仿真设计
一、选题的目的及研究意义
悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把车架和车身弹性的连接在一起，其性能优劣直接影响到汽车行驶平顺性、操纵稳定性、转向轻便性和轮胎的使用寿命。悬架的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些反力造成的力矩传递到车架上，并且缓和由不平等路面传给车架的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车平顺地行驶。由于汽车行驶的平顺性和操纵稳定性的要求，具有安全、智能和清洁的绿色智能悬架将是今后汽车悬架发展的趋势。
在悬架系统在运动学性能分析过程中，主要反映为车轮受上下跳动激励时车轮定位角的变化情况。在车轮行驶过程中正常轮跳行程内让车轮定位参数在合理的范围内，以保证汽车设计所期望达到的性能。车轮定位参数主要包括主销内倾角、主销后倾角、车轮外倾角和车轮前束量等。
传统悬架系统设计、试验、试制过程中必须边试验边改进，从设计到试制、试验、定型，产品开发成本较高，周期长。运用虚拟样机技术，结合虚拟设计和虚拟试验，可以大大简化悬架系统设计开发过程，大幅度缩短产品开发周期，大量减少产品开发费用和成本，提高产品质量和产品的系统性能，获得最优设计产品。
[18] 陈黎卿，陈无畏等.双横臂扭杆独立悬架多目标遗传优化设计[J].中国机械工程学报，2007(18):39~40
[19] Jesper. Sttengren. Utilization of ADAMS to Predict Tracked Vehicle Performance. SAE 2000 World Congress Detroit， 2000，3:78~79.
只要适当选择、优化上下横臂的长度，并通过合理的布置，就可以使轮距及前轮定位参数均在可接受的限定范围内，保证汽车具有良好的行驶稳定性。因此，这种悬架具有良好的操作稳定性和舒适性，是比较高级的悬架。
机械系统分析软件ADAMS（Automatic Dynamic Analysis Of Mechanical System）是世界上应用广泛的机械系统动力学仿真分析软件。其中，在汽车工业中的应用最为广泛，目前已成为世界各主要汽车公司及其零部件供应商的主要动力学仿真软件。通过机械系统分析软件ADAMS分析研究双横臂独立悬架的运动特性以及各组成部件的特性， 使双横臂独立式悬架的结构和悬架达到设计要求，提出一套实用的汽车前独立悬架设计分析方法，在悬架设计中，根据整车的布置要求以及经验数据，确定悬架的整体空间数据和性能参数，运用CAD建立三维物理模型，并在ADAMS软件平台上建立双横臂独立悬架的简化物理模型，进行动力学仿真分析，通过分析车轮垂直跳动、转动与车轮前束角的变化等关系获得相关数据，优化相关参数，建立虚拟双横臂独立选件模型。从而为设计和改进提供快速、可靠的技术依据，达到大幅度降低设备研制成本的目的。
二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等
悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把车架和车身弹性的连接在一起，其性能优劣直接影响到汽车行驶平顺性、操纵稳定性、转向轻便性和轮胎的使用寿命。悬架的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些反力造成的力矩传递到车架上，并且缓和由不平等路面传给车架的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车平顺地行驶。
在此次悬架设计中，我将对双横臂独立悬架有更进一步的认识,这样就需要把大学中所学基础知识系统的综合运用，很需要一定的专业基础知识。这样可以使我更好的温习专业知识，能更好地巩固和提升专业知识和技能，使所学的知识达到融会贯通的境地。
此次悬架设计难点在于个个参数的合理匹配，计算量相对比较大，需要反复的修正和匹配参数，我觉得我有这份毅力与决心，从中我将会真正体会到今后工作中应具备的心态。此外，在设计中我需要用到ADAMS软件，我从未接触过，这就需要自己独立的进行学习，不懂的地方我会积极向同学、老师求助，这对我是个考验，也是能力提升的好机会，我相信此次毕业设计定会为今后的设计工作打下良好基础.
4、制动及加速时，车身应有抗点头及抗后坐效应。
5、应具有足够的强度，以可靠地承受及传递除垂直力以外的力和力矩。
解决的主要问题：
1.ADAMS软件没有基础，需要借助相关参考书进行学习，在遇到无法独立解决问题是向老师请教，预计在一周内掌握其基本操作，在设计过程中不断深入了解。
2.虽然现在对悬架基本设计有了一定的头绪，大体有了掌握，但细节上还不能完全深入体会，这就需要我多参照相关悬架设计参考书或文献，不断完善自己的设计。
[11] 李军，邢俊文， 谭文洁 .ADAMS实例教程[M].2002.
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双横臂式独立悬架按上下横臂是否等长，又分为等长双横臂式和不等长双横臂式两种悬架。等长双横臂式悬架在车轮上下跳动时，能保持主销倾角不变，但轮距变化大(与单横臂式相类似)，造成轮胎磨损严重，现已很少用。对于不等长双横臂式悬架，只要适当选择、优化上下横臂的长度，并通过合理的布置、就可以使轮距及前轮定位参数变化均在可接受的限定范围内，保证汽车具有良好的行驶稳定性。目前不等长双横臂式悬架已广泛应用在轿车的前后悬架上，部分运动型轿车及赛车的后轮也采用这一悬架结构。
五、毕业设计进程安排
1、2015年2月底，对相关课题进行调研和资料收集。
2、2015年3月18日前，开题报告撰写阶段，结合题目双横臂式独立悬架运动仿真设计查阅资料按时完成开题报告。
三、对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法（技术路线）或设计（实验）方案进行说明（论文要写出相应的写作提纲）
主要技术要求：
1、车轮跳动时，轮距变化不超过4mm以防止轮胎早期磨损。
2、车轮跳动时，前轮定位角变化特性合理。
3、 车轮转弯时，车身在0.4g侧向加速度作用下，车身侧倾角不大于3-5，并保证车轮与车身倾斜同向，以增加不足转向效应。
在试制前的阶段进行设计和试验仿真，并提出优化设计的意见，获得分析车轮垂直跳动、转动与车轮前束角的变化等关系。获得相关数据，在产品制造出之前，就可以发现并更正设计的缺陷，完善设计方案，缩短开发周期，提高设计质量和效率。在实际设计双横臂独立悬架过程中定位参数设定复杂，通过ADAMS和CAD参数匹配有效解决该问题，为悬架设计者节省了时间和精力。
3.CAD基本操作需要重新温习，争取达到熟练掌握，有不懂的虚心向同学老师请教。
4.此次设计需要创新，需要对双横臂独立悬架结构和参数之间的匹配有深刻的认识，需要大量阅读相关书籍和资料。并将自己的理解整理好与导师请教，使自己对双横臂式独立悬架设计思想不断完善，不断升华。
技术路线（研究方法）：。
对于机械系统的模型的建立，可以不再为机械系统的复杂而烦恼，因为我们运用ADAMS软件所要做的仅仅是将实际系统抽象为物理模型，并且将物理模型在ADAMS软件的平台上表现出来，剩下的诸如建立数学模型，求解都由ADAMS软件来完成。
通过ADAMS对样车建模，并且仿真分析了在车轮转向和车轮上下跳动时前轮定位参数等性能参数的变化情况。对比了优化前后的特性曲线，优化之后的转向梯形使车轮在转向时左右车轮转角更加符合理论转角关系，从而降低了轮胎磨损，提高的行车平顺性和安全性。对改善车辆的行驶平顺性、减轻车辆自重以及减少公路的破坏具有重要意义。