微型電動汽車懸架系統(tǒng)開題報告.doc

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XXXX大學 畢業(yè)設計（論文） 開題報告 題目 微型電動汽車懸架系統(tǒng) 汽車與交通工程學院（系） 車輛工程 專業(yè) 091 班 學生姓名 XX 學 號 091201015 指導教師 XX 開題日期：2013年3月22日 開 題 報 告 一、課題來源、課題研究的主要內容及國內外現(xiàn)狀綜述 1、題目來源：生產實踐 2、國內外發(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，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。懸架設計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構形式。 典型的懸架結構由彈性元件、導向機構以及減震器等組成，個別結構則還有緩沖塊、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，個別高級轎車則使用空氣彈簧。 懸架是汽車中的一個重要總成，它把車架與車輪彈性地聯(lián)系起來，關系到汽車的多種使用性能。因為懸架既要滿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，這樣彈簧就要設計得軟些，但彈簧軟了卻容易使汽車發(fā)生剎車“點頭”、加速“抬頭”以及左右側傾嚴重的不良傾向，不利于汽車的轉向，容易導致汽車操縱不穩(wěn)定等。 隨著電液控制、計算機技術的發(fā)展,傳感器、微處理器以及電、液控制元件制造技術的提高,使可控懸架在車輛上的應用成為可能。一些能夠根據(jù)汽車行駛的路面、工況和載荷等情況來控制自身工作狀態(tài),使汽車的整體行駛性能達到最佳的可控懸架系統(tǒng)隨之出現(xiàn),并且得到發(fā)展。 國外在20 世紀50 年代就提出了主動懸架的概念。主動懸架采用有源或無源可控元件組成一個閉環(huán)或開環(huán)的控制系統(tǒng),根據(jù)車輛系統(tǒng)的運動狀態(tài)和外部輸入的變化做出反應,主動地調整和產生所需的控制力,使懸架始終處于最佳減振狀態(tài)。主動懸架由控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構組成,執(zhí)行機構為有源液壓系統(tǒng)的主動懸架簡稱全主動懸架,而無源主動懸架則簡稱半主動懸架。 可控懸架采用的控制方法對于懸架實現(xiàn)需要的功能有著很大的影響。目前在可控懸架領域應用的主要控制方法有最優(yōu)控制方法、自適應LMS 算法、模糊控制、神經網絡等。傳統(tǒng)被動懸架,其彈簧剛度K 和減振器阻尼系數(shù)δ在汽車行駛過程中都不能人為地控制改變,其在結構上只能實現(xiàn)平順性和操縱穩(wěn)定性之間的折衷,無法達到懸架控制的理想目標。隨著微電子技術和控制理論的發(fā)展,出現(xiàn)了半主動懸架和主動懸架。相比較于被動懸架,最大的特點在于在汽車行駛過程中可以根據(jù)路況對懸架系統(tǒng)進行實時的調節(jié)。 （注）開題報告要點：1、畢業(yè)設計（論文）題目的來源，理論或實際應用意義。2、題目主要內容及預期達到的目標。3、擬采用哪些方法及手段。4、完成題目所需要的實驗或實習條件。5、完成題目的工作計劃等。 （開題報告不夠用時可另附同格式A4紙） 1 開 題 報 告 xV`);LC|1_ 二、題目主要內容和預期達到的目標 2.1、主要內容: 1）前懸架系統(tǒng)設計； 2）后懸架系統(tǒng)設計； 3）編程對前后懸架進行平順性分析； 2.2、預期達到的目標: 1）通過合理設計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，即具有較低的振動頻率、較小的振動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發(fā)生硬沖擊，同時還要保證輪胎具有足夠的接地能力； 2）合理的導向機構設計，以確保車輪與車架之間所有力和力矩都能可靠的傳遞，保證車輪跳動時車輪定位參數(shù)變化不大，并能滿足汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性； 3）滿足導向機構的運動和轉向桿系的運動協(xié)調，避免發(fā)生運動干涉； 4）側傾中心及縱傾中心位置恰當，汽車轉向時具有抗側傾能力，汽車制動和加速時能保持車身的穩(wěn)定，避免發(fā)生汽車在制動和加速時的車身縱傾； 5）懸架構件的質量要小尤其是非懸掛質量要盡量?。? 6）所有的零件應有足夠的強度和使用壽命。 三、方案論證及采用的方法和手段 3.1設計方案論證： 3.1.1懸架結構形式分析 懸架按結構形式可分為非獨立懸架和獨立懸架。與非獨立懸架相比，獨立懸架具有以下優(yōu)點：（1）非懸掛質量小，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）左右車輪的跳動沒有直接的相互影響可減少車身的傾斜和振動；（3）占用橫向空間小，便于發(fā)動機布置，可以降低發(fā)動機安裝位置，從而降低汽車質心位置，有利于提高汽車的行駛穩(wěn)定性；（4）易于實現(xiàn)驅動輪轉向。 本車由于是乘用車，對平順性及行駛穩(wěn)定性要求較高，所以采用獨立懸架。 獨立懸架按結構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、麥弗遜式和扭轉粱隨動臂式等幾種類型。根據(jù)不同形式懸架的特點，麥弗遜式懸架應用在緊湊性轎車前懸架中具有無可比擬的優(yōu)勢：（1）將導向機構和減振裝置集合到一起，將多個零件集成在一個單元里。這樣一來，它不僅簡化了結構，減小了質量，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造和發(fā)動機布置；（2）鉸接點數(shù)目減少；（3）上下鉸點之間有較大的距離，下鉸點與車輪接地點之間距離減小，這對減少鉸點處的受力有利；（4）彈簧行程較大；（5）車輪跳動時，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 題 報 告 需要轉向，因此結構可進一步簡化；（2）不用為發(fā)動機布置留出中間的空間，下控制臂可以伸出很長，以便減小車輪跳動時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度及彈簧行程。 麥弗遜懸架由多個零件組成，故在懸架機構分析中采用空間機構分析法對其進行分析。在運用此方法進行分析時，將懸架總成中的構件等效成剛體來研究懸架系統(tǒng)的空間運動。圖3.1是1/2麥弗遜式懸架的等效機構圖，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向節(jié)之間的連接通過球副來等效；減振器外套筒和活塞的聯(lián)接方式被等效成一個移動副；減振器的上支點和車身的聯(lián)接被等效成一個轉動副。這樣，麥弗遜式懸架被抽象成一個封閉的空間機構。通過圖示的等效方案可以使我們對懸架系統(tǒng)的分析變得簡單，且不會在很大程度上影響分析的結果。 圖3.21麥弗遜懸架的等效機構圖 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度和耐磨性能的復合材料，制作成緩沖塊還兼有輔助彈性元件的作用，所以本設計選擇多孔聚氨酯緩沖塊。 3.1.2減振器結構方案分析 微型轎車的工作工況一般為城市道路工況，總體來說，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，振動的幅值不大，但頻率較高。所以，在此設計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，當車架與車橋作往復相對運動時，減振器能夠通過內部粘性油液的流動，將車身和車架的振動能量轉化為熱能，最終散到大氣中，從而達到使振動迅速衰減的目的。 3 開 題 報 告 圖3.2 減振器的三維模型圖 3.2采用的方法和手段 本課題來源于生產實際設計微型轎車的懸架系統(tǒng)。在此設計中需要完成懸架中關鍵零部件的設計計算和校核、減振器的選型、導向機構的仿真等。另外，設計還需包括懸架系統(tǒng)部分零件的二維零件圖、裝配圖和三維裝配圖的繪制。本設計從生產實際中來，因此，設計的方法和結果應對生產實際具有一定的指導作用。 3.3設計思路 本文的研究對象是微型轎車懸架系統(tǒng)。通過對懸架彈性元件的計算、分析，導向機構的仿真和優(yōu)化，可以驗證懸架中關鍵零部件的可行性，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構形式及前后懸架方案：前后懸架均采用麥弗遜式懸架; 2）確定與懸架有關的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性等方面的指標，然后選定滿足這些性能的懸架結構和參數(shù)，并考慮成本及質量等因素； 3）根據(jù)對汽車平順性的要求對前后懸架彈性元件的設計計算，并進行疲勞強度校核； 4）根據(jù)汽車穩(wěn)定性平順性和車輪定位等確定獨立懸架導向機構的布置方案和參數(shù)； 5）確定前懸架減振器的結構型式以及減振器阻尼系數(shù)δ等參數(shù)； 6）查閱有關懸架結構的資料，運用CATIA軟件制圖，完成前后懸架各一張裝配圖； 7）運用MATLAB對懸架進行兩個自由度的建模和編程。 四、完成題目所需要的實驗或實習條件 1.汽車學院實驗中心； 2.中國第一汽車集團公司實習； 五、完成題目工作計劃 3.2～3.7 畢業(yè)實習，調研 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，準備開題 3.22～3.28 開題答辯 4 開 題 報 告 3.29～4.18 設計計算，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 撰寫設計計算說明書 6.21～6.27 準備答辯 5 查閱資料、文獻目錄 [1] 中國汽車車型手冊 . 中國汽車技術研究中心 ,2003 [2] 汽車標準匯編 第四卷 . 中國汽車技術研究中心標準化所 [3] 汽車設計標準資料手冊 . 長春：吉林科技出版社，1992 [4] 汽車工程手冊 . 自動車技術會小林明等 . 北京：機械工業(yè)出版社，1984 [5] 馮國勝，楊紹普． 車輛現(xiàn)代設計方法． 第一版．北京：科學出版社，2006.6 [6] 劉惟信．汽車設計．北京：清華大學出版社，2001 [7] 張金柱. 懸架系統(tǒng). 北京：化學工業(yè)出版社，2005 [8] 劉惟信. 論現(xiàn)代汽車設計及其發(fā)展趨勢.汽車與社會，1996 [9] 龔微寒． 汽車現(xiàn)代設計制造．第1版．北京:人民交通出版社，1995 [10] 王寶璽．汽車拖拉機制造工藝學．第2版．北京:機械工業(yè)出版社，2005 [11] 韓宗奇. 現(xiàn)代汽車概論. 沈陽：東北大學出版社，2002年 [12] 吳宗澤．機械零件設計手冊．第1版．北京:機械工業(yè)出版社，2004 [13] 劉雅琴. 上海桑塔納轎車結構圖冊. 上海：上?？茖W技術出版社， 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. Evaluation of vibration with respect to human response. Warrendale PA: SAE paper 860047 [16] 韓德恩，郭玉久. 奧迪轎車構造. 北京，機械工業(yè)出版社，1999 6 指導教師意見： (對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計結果的預測) 指導教師簽字： 年 月 日 教研室意見： 教研室主任簽字： 年 月 日 7 開 題 須 知 一、學生要認真填寫開題報告。在畢業(yè)設計（論文）答辯時學生須向答辯委員會（或答辯小組）提交開題報告，作為答辯評分的參考材料，沒有開題報告不能參加答辯。如果丟失要及時辦理補交手續(xù)。學生畢業(yè)后，開題報告與學生畢業(yè)設計（論文）一并存檔備案。 二、畢業(yè)設計（論文）題目一經確定，指導教師要給學生下達畢業(yè)設計（論文）任務書，學生根據(jù)任務書的要求進行開題，一般安排在畢業(yè)設計（論文）正式開始的第二周至第三周進行。 三、開題報告的審查由各專業(yè)教研室主持，每個學生的報告時間為10—15分鐘。開題通過后學生才能正式獲得畢業(yè)設計（論文）的資格。 四、學生要充分理解畢業(yè)設計（論文）題目的內容和要求，在指導教師的指導下制定切實可行的工作計劃，并且要具備進行畢業(yè)設計（論文）所要求的實驗或實習（調研）條件。 五、學生要按照指導教師所下達的畢業(yè)設計（論文）任務書的要求，認真進行文獻資料的檢索、搜集和查閱，并做好記錄。 六、開題審查不合格的學生，必須在一周內重新進行開題。