微型電動(dòng)汽車懸架系統(tǒng)開(kāi)題報(bào)告.doc

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XXXX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開(kāi)題報(bào)告 題目 微型電動(dòng)汽車懸架系統(tǒng) 汽車與交通工程學(xué)院（系） 車輛工程 專業(yè) 091 班 學(xué)生姓名 XX 學(xué) 號(hào) 091201015 指導(dǎo)教師 XX 開(kāi)題日期：2013年3月22日 開(kāi) 題 報(bào) 告 一、課題來(lái)源、課題研究的主要內(nèi)容及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀綜述 1、題目來(lái)源：生產(chǎn)實(shí)踐 2、國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 懸架是汽車的車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力矩，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的震動(dòng)，以保證汽車能平順地行駛。 汽車懸架是車輪與車身之間一切裝置的總稱, 其功用在于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所形成的力矩傳遞到車架上, 以保證汽車的正常行駛。懸架設(shè)計(jì)的好壞是影響車輛操縱穩(wěn)定性和行駛平順性的重要因素, 現(xiàn)代轎車的懸架有各種不同的結(jié)構(gòu)形式。 典型的懸架結(jié)構(gòu)由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減震器等組成，個(gè)別結(jié)構(gòu)則還有緩沖塊、橫向穩(wěn)定桿等。彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式，而現(xiàn)代轎車懸架多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧，個(gè)別高級(jí)轎車則使用空氣彈簧。 懸架是汽車中的一個(gè)重要總成，它把車架與車輪彈性地聯(lián)系起來(lái)，關(guān)系到汽車的多種使用性能。因?yàn)閼壹芗纫獫M足汽車的舒適性要求，又要滿足其操縱穩(wěn)定性的要求，而這兩方面又是互相對(duì)立的。比如，為了取得良好的舒適性，需要大大緩沖汽車的震動(dòng)，這樣彈簧就要設(shè)計(jì)得軟些，但彈簧軟了卻容易使汽車發(fā)生剎車“點(diǎn)頭”、加速“抬頭”以及左右側(cè)傾嚴(yán)重的不良傾向，不利于汽車的轉(zhuǎn)向，容易導(dǎo)致汽車操縱不穩(wěn)定等。 隨著電液控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,傳感器、微處理器以及電、液控制元件制造技術(shù)的提高,使可控懸架在車輛上的應(yīng)用成為可能。一些能夠根據(jù)汽車行駛的路面、工況和載荷等情況來(lái)控制自身工作狀態(tài),使汽車的整體行駛性能達(dá)到最佳的可控懸架系統(tǒng)隨之出現(xiàn),并且得到發(fā)展。 國(guó)外在20 世紀(jì)50 年代就提出了主動(dòng)懸架的概念。主動(dòng)懸架采用有源或無(wú)源可控元件組成一個(gè)閉環(huán)或開(kāi)環(huán)的控制系統(tǒng),根據(jù)車輛系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和外部輸入的變化做出反應(yīng),主動(dòng)地調(diào)整和產(chǎn)生所需的控制力,使懸架始終處于最佳減振狀態(tài)。主動(dòng)懸架由控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成,執(zhí)行機(jī)構(gòu)為有源液壓系統(tǒng)的主動(dòng)懸架簡(jiǎn)稱全主動(dòng)懸架,而無(wú)源主動(dòng)懸架則簡(jiǎn)稱半主動(dòng)懸架。 可控懸架采用的控制方法對(duì)于懸架實(shí)現(xiàn)需要的功能有著很大的影響。目前在可控懸架領(lǐng)域應(yīng)用的主要控制方法有最優(yōu)控制方法、自適應(yīng)LMS 算法、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。傳統(tǒng)被動(dòng)懸架,其彈簧剛度K 和減振器阻尼系數(shù)δ在汽車行駛過(guò)程中都不能人為地控制改變,其在結(jié)構(gòu)上只能實(shí)現(xiàn)平順性和操縱穩(wěn)定性之間的折衷,無(wú)法達(dá)到懸架控制的理想目標(biāo)。隨著微電子技術(shù)和控制理論的發(fā)展,出現(xiàn)了半主動(dòng)懸架和主動(dòng)懸架。相比較于被動(dòng)懸架,最大的特點(diǎn)在于在汽車行駛過(guò)程中可以根據(jù)路況對(duì)懸架系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)。 （注）開(kāi)題報(bào)告要點(diǎn)：1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目的來(lái)源，理論或?qū)嶋H應(yīng)用意義。2、題目主要內(nèi)容及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)。3、擬采用哪些方法及手段。4、完成題目所需要的實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)條件。5、完成題目的工作計(jì)劃等。 （開(kāi)題報(bào)告不夠用時(shí)可另附同格式A4紙） 1 開(kāi) 題 報(bào) 告 xV`);LC|1_ 二、題目主要內(nèi)容和預(yù)期達(dá)到的目標(biāo) 2.1、主要內(nèi)容: 1）前懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)； 2）后懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)； 3）編程對(duì)前后懸架進(jìn)行平順性分析； 2.2、預(yù)期達(dá)到的目標(biāo): 1）通過(guò)合理設(shè)計(jì)懸架的彈性特性及阻尼特性確保汽車具有良好的行駛平順性，即具有較低的振動(dòng)頻率、較小的振動(dòng)加速度值和合適的減振性能，并能避免在懸架的壓縮或伸張極限點(diǎn)發(fā)生硬沖擊，同時(shí)還要保證輪胎具有足夠的接地能力； 2）合理的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，以確保車輪與車架之間所有力和力矩都能可靠的傳遞，保證車輪跳動(dòng)時(shí)車輪定位參數(shù)變化不大，并能滿足汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性； 3）滿足導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)向桿系的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，避免發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉； 4）側(cè)傾中心及縱傾中心位置恰當(dāng)，汽車轉(zhuǎn)向時(shí)具有抗側(cè)傾能力，汽車制動(dòng)和加速時(shí)能保持車身的穩(wěn)定，避免發(fā)生汽車在制動(dòng)和加速時(shí)的車身縱傾； 5）懸架構(gòu)件的質(zhì)量要小尤其是非懸掛質(zhì)量要盡量小； 6）所有的零件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和使用壽命。 三、方案論證及采用的方法和手段 3.1設(shè)計(jì)方案論證： 3.1.1懸架結(jié)構(gòu)形式分析 懸架按結(jié)構(gòu)形式可分為非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架。與非獨(dú)立懸架相比，獨(dú)立懸架具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）非懸掛質(zhì)量小，懸架所受到并傳給車身的沖擊載荷小，有利于提高汽車的行駛平順性及輪胎的接地性能；（2）左右車輪的跳動(dòng)沒(méi)有直接的相互影響可減少車身的傾斜和振動(dòng)；（3）占用橫向空間小，便于發(fā)動(dòng)機(jī)布置，可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)安裝位置，從而降低汽車質(zhì)心位置，有利于提高汽車的行駛穩(wěn)定性；（4）易于實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)向。 本車由于是乘用車，對(duì)平順性及行駛穩(wěn)定性要求較高，所以采用獨(dú)立懸架。 獨(dú)立懸架按結(jié)構(gòu)形式又分為雙橫臂式、單橫臂式、雙縱臂式、單縱臂式、單斜臂式、麥弗遜式和扭轉(zhuǎn)粱隨動(dòng)臂式等幾種類型。根據(jù)不同形式懸架的特點(diǎn)，麥弗遜式懸架應(yīng)用在緊湊性轎車前懸架中具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)：（1）將導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和減振裝置集合到一起，將多個(gè)零件集成在一個(gè)單元里。這樣一來(lái)，它不僅簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，減小了質(zhì)量，還節(jié)省了空間，降低了制造成本，并且?guī)缀醪徽加脵M向空間，有利于車身前部地板的構(gòu)造和發(fā)動(dòng)機(jī)布置；（2）鉸接點(diǎn)數(shù)目減少；（3）上下鉸點(diǎn)之間有較大的距離，下鉸點(diǎn)與車輪接地點(diǎn)之間距離減小，這對(duì)減少鉸點(diǎn)處的受力有利；（4）彈簧行程較大；（5）車輪跳動(dòng)時(shí)，其輪距、前束及出輪外傾角均變化不大，減輕了輪胎的磨損，也使汽車具有良好的行駛穩(wěn)定性。所以本車前懸架采用麥弗遜式懸架。 2 開(kāi) 題 報(bào) 告 需要轉(zhuǎn)向，因此結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步簡(jiǎn)化；（2）不用為發(fā)動(dòng)機(jī)布置留出中間的空間，下控制臂可以伸出很長(zhǎng)，以便減小車輪跳動(dòng)時(shí)輪距及外傾角的變化量；（3）車身后部比前部要高一些，因此允許增大減振器活塞桿長(zhǎng)度及彈簧行程。 麥弗遜懸架由多個(gè)零件組成，故在懸架機(jī)構(gòu)分析中采用空間機(jī)構(gòu)分析法對(duì)其進(jìn)行分析。在運(yùn)用此方法進(jìn)行分析時(shí)，將懸架總成中的構(gòu)件等效成剛體來(lái)研究懸架系統(tǒng)的空間運(yùn)動(dòng)。圖3.1是1/2麥弗遜式懸架的等效機(jī)構(gòu)圖，借助圖中所示的等效方式，我們可以清楚地看出懸架擺臂和轉(zhuǎn)向節(jié)之間的連接通過(guò)球副來(lái)等效；減振器外套筒和活塞的聯(lián)接方式被等效成一個(gè)移動(dòng)副；減振器的上支點(diǎn)和車身的聯(lián)接被等效成一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。這樣，麥弗遜式懸架被抽象成一個(gè)封閉的空間機(jī)構(gòu)。通過(guò)圖示的等效方案可以使我們對(duì)懸架系統(tǒng)的分析變得簡(jiǎn)單，且不會(huì)在很大程度上影響分析的結(jié)果。 圖3.21麥弗遜懸架的等效機(jī)構(gòu)圖 綜上所述，本車前、后懸架均采用麥弗遜式懸架 彈性元件選擇螺旋彈簧。 多孔聚氨酯是一種高強(qiáng)度和耐磨性能的復(fù)合材料，制作成緩沖塊還兼有輔助彈性元件的作用，所以本設(shè)計(jì)選擇多孔聚氨酯緩沖塊。 3.1.2減振器結(jié)構(gòu)方案分析 微型轎車的工作工況一般為城市道路工況，總體來(lái)說(shuō)，它所行駛的路面較為平緩。懸架的減振器在這樣的路面上工作時(shí)，振動(dòng)的幅值不大，但頻率較高。所以，在此設(shè)計(jì)方案中選用液力式減振器如圖3.2所示。使用液力減振器后，當(dāng)車架與車橋作往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，減振器能夠通過(guò)內(nèi)部粘性油液的流動(dòng)，將車身和車架的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能，最終散到大氣中，從而達(dá)到使振動(dòng)迅速衰減的目的。 3 開(kāi) 題 報(bào) 告 圖3.2 減振器的三維模型圖 3.2采用的方法和手段 本課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際設(shè)計(jì)微型轎車的懸架系統(tǒng)。在此設(shè)計(jì)中需要完成懸架中關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核、減振器的選型、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的仿真等。另外，設(shè)計(jì)還需包括懸架系統(tǒng)部分零件的二維零件圖、裝配圖和三維裝配圖的繪制。本設(shè)計(jì)從生產(chǎn)實(shí)際中來(lái)，因此，設(shè)計(jì)的方法和結(jié)果應(yīng)對(duì)生產(chǎn)實(shí)際具有一定的指導(dǎo)作用。 3.3設(shè)計(jì)思路 本文的研究對(duì)象是微型轎車懸架系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)懸架彈性元件的計(jì)算、分析，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的仿真和優(yōu)化，可以驗(yàn)證懸架中關(guān)鍵零部件的可行性，掌握懸架的適用范圍和使用條件，改善整車的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。 1）根據(jù)汽車類型選擇懸架的結(jié)構(gòu)形式及前后懸架方案：前后懸架均采用麥弗遜式懸架; 2）確定與懸架有關(guān)的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性等方面的指標(biāo)，然后選定滿足這些性能的懸架結(jié)構(gòu)和參數(shù)，并考慮成本及質(zhì)量等因素； 3）根據(jù)對(duì)汽車平順性的要求對(duì)前后懸架彈性元件的設(shè)計(jì)計(jì)算，并進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核； 4）根據(jù)汽車穩(wěn)定性平順性和車輪定位等確定獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置方案和參數(shù)； 5）確定前懸架減振器的結(jié)構(gòu)型式以及減振器阻尼系數(shù)δ等參數(shù)； 6）查閱有關(guān)懸架結(jié)構(gòu)的資料，運(yùn)用CATIA軟件制圖，完成前后懸架各一張裝配圖； 7）運(yùn)用MATLAB對(duì)懸架進(jìn)行兩個(gè)自由度的建模和編程。 四、完成題目所需要的實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)條件 1.汽車學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心； 2.中國(guó)第一汽車集團(tuán)公司實(shí)習(xí)； 五、完成題目工作計(jì)劃 3.2～3.7 畢業(yè)實(shí)習(xí)，調(diào)研 3.8～3.14 熟悉課題，收集和整理資料 3.15～3.21 提出研究方案，準(zhǔn)備開(kāi)題 3.22～3.28 開(kāi)題答辯 4 開(kāi) 題 報(bào) 告 3.29～4.18 設(shè)計(jì)計(jì)算，校核，編程，繪制草圖 4.19～5.9 繪制裝配圖、中期檢查 5.10～6.13 繪制裝配圖、零件圖 6.14～6.20 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 6.21～6.27 準(zhǔn)備答辯 5 查閱資料、文獻(xiàn)目錄 [1] 中國(guó)汽車車型手冊(cè) . 中國(guó)汽車技術(shù)研究中心 ,2003 [2] 汽車標(biāo)準(zhǔn)匯編 第四卷 . 中國(guó)汽車技術(shù)研究中心標(biāo)準(zhǔn)化所 [3] 汽車設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)資料手冊(cè) . 長(zhǎng)春：吉林科技出版社，1992 [4] 汽車工程手冊(cè) . 自動(dòng)車技術(shù)會(huì)小林明等 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1984 [5] 馮國(guó)勝，楊紹普． 車輛現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法． 第一版．北京：科學(xué)出版社，2006.6 [6] 劉惟信．汽車設(shè)計(jì)．北京：清華大學(xué)出版社，2001 [7] 張金柱. 懸架系統(tǒng). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005 [8] 劉惟信. 論現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)及其發(fā)展趨勢(shì).汽車與社會(huì)，1996 [9] 龔微寒． 汽車現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造．第1版．北京:人民交通出版社，1995 [10] 王寶璽．汽車拖拉機(jī)制造工藝學(xué)．第2版．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005 [11] 韓宗奇. 現(xiàn)代汽車概論. 沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2002年 [12] 吳宗澤．機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)．第1版．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [13] 劉雅琴. 上海桑塔納轎車結(jié)構(gòu)圖冊(cè). 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1997年 [14] Yu F., Crolla D.A., A State Observer Design for an Adaptive Vehicle Suspension, Vehicle Suspension Dynamic, 1998 [15] Griffin，M.J. 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