FSAE賽車雙橫臂式前懸架設計【4張CAD圖紙和畢業(yè)論文全套】

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畢業(yè)設計（論文）開題報告 設計（論文）題目:FSAE賽車雙橫臂式前懸架設計 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院 專 業(yè) 班 級: 車輛B07-1 學 生 姓 名: 蘇 傳 建 導 師 姓 名: 崔 宏 耀 開 題 時 間: 2011.3.14 指導委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 蘇傳建 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛B07-1 指導教師姓名 崔宏耀 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 FSAE賽車雙橫臂式前懸架設計 一、課題研究現狀、選題目的和意義 研究現狀 20世紀80年代以來,汽車作為極其重要的交通工具，在交通運輸領域和人民日常生活中的地位日益突出。國內、國際汽車市場的競爭變得空前激烈，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)是影響車輛動態(tài)特性最為關鍵的子系統(tǒng)，其中由懸架所決定的汽車車輪定位參數對整車操縱動特性有著直接的影響。 懸架是汽車承載系統(tǒng)(車架或承載式車身)與車橋（或車輪）之間的一切傳力連接裝置的總稱。它的功用是把路面作用于車輪上的垂直反力（支撐力）、縱向反力(驅動力和制動力)和側向反力以及這些力所造成的力矩作用到車架(或承載式車身)上。汽車懸架系統(tǒng)與汽車的操縱性能、平順性能之間有著密切的關系。汽車懸架彈性地連接車輪(或車橋)和車架(或車身)，緩和行駛中車輛受到的由不平路面引起的沖擊力；保證貨物完好和人員舒適；迅速衰減由于彈性系統(tǒng)引起的振動，使汽車在行駛中保持穩(wěn)定的姿勢，改善操縱穩(wěn)定性；并且當車輪相對車架跳動時，特別在轉向時，車輪運動軌跡要符合一定的要求，因此懸架還起使車輪按一定軌跡相對車身跳動的導向作用。理想的懸架不僅能使汽車隨路面起伏而上下運動，并能使整個車身在前進過程中盡量保持水平，而且懸架還能隨車速、路況、運動方式的變化做出適當的、靈敏的反應，同時，它還能使輪胎與路面隨對貼合，并使車輪保持適當的角度，從而使汽車的動力性能、制動性能以及轉向性能得以充分體現。因此懸架是具有彈性聯(lián)系并能傳遞載荷、緩和沖擊、衰減振動以及調節(jié)汽車行駛中的車身位置等的汽車重要部件。汽車的車速越快，對操縱性和平順性的要求也就越高，因此，現代汽車的懸架系統(tǒng)越來越受到業(yè)內人士的重視。 汽車懸架運動學的研究在國外起步較早，幾乎是隨著獨立懸架的誕生就開始了。而汽車懸架彈性運動學的研究是在上世紀80年代興起。德國的耶爾森·賴姆帕爾著的《汽車底盤技術》對各種懸架運動學及彈性運動學作了詳細的分析，對車輪定位參數做了準確的定義，分析了他們的作用及其對操縱穩(wěn)定性的影響。在懸架運動學分析中，描述了彈簧變形過程中車輪定位值的變化過程；在彈性運動學分析中，描述了彈簧各部件及交接處具有彈性，由輪胎和路面之間的力和力矩引起的車輪定位值的變化，并且給出了一些典型車型的車輪定位參數的變化曲線，這些變化曲線都是實測得到的，可以用來進行操縱穩(wěn)定性的評價。阿達姆·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》介紹了懸架運動學對汽車行駛性能的影響。德國Matschinsky w．olfgang編寫的《車輛懸架》從懸架的理論建模、橡膠支撐的模型出發(fā)對懸架彈性運動學特性的理論分析作了較為深入的研究。 隨著計算機技術和控制理論的發(fā)展，車輛懸架系統(tǒng)動力學的研究得到進一步發(fā)展，人們開始應用多體系統(tǒng)動力學軟件(例如：ADAMS，DADS)建立車輛及懸架系統(tǒng)的復雜動力學仿真模型，并通過分析得出了許多有益結論。 懸架的運動學/動力學仿真分析在汽車懸架系統(tǒng)的設計和開發(fā)中占有重要的地位。 以機械CAD設計、虛擬樣機仿真技術為前題,提出運用虛擬樣機仿真軟件ADAMS里的CAR模塊分析并進行優(yōu)化汽車懸架的設計方法。 首先,根據懸架各部件之間的相對運動關系和各部件的參數在ADAMS\CAR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,分析懸架參數在汽車行駛中的變化規(guī)律。然后利用ADAMS\Insight對建立的懸架模型進行結構優(yōu)化,得到懸架系統(tǒng)結構的優(yōu)化解。 現代F1賽車的懸架為那些協(xié)同工作來達到性能要求的各個部件之間提供關鍵的連接。懸架是最大限度地發(fā)揮了發(fā)動機的功率，由尾翼，空氣動力學套件和輪胎的抓地力產生的下壓力，允許驅動力和下壓力有效地結合，變成賽道上的精靈。 跟公路賽車不同，駕駛舒適性不在方程式彈簧的考慮范圍，阻尼比也非常硬，以確保撞擊路面顛簸和路肩的影響盡可能快地緩和。彈簧吸收碰撞產生的能量，減震器在回程行程將能量釋放，并阻止振蕩力產生。就像是把一個球抓住而不是任由它反彈的情形。 隨著20世紀90年代禁止使用微機控制的可變懸架，所有的F1賽車的懸掛功能必須在沒有電子控制介入的前提下發(fā)揮出來。賽車開始使用前后多連桿懸掛，大致相當于一些公路汽車雙橫臂式布局，使得轉彎時可以通過調節(jié)懸架底部和頂部長度不等的懸臂來控制車輪外傾角。由于是離心力驅動車身前進，越低的懸臂的有限輻射范圍越廣，可允許輪胎的底部相對于頂部可以傾斜的更遠，這對最大限度地發(fā)揮輪胎抓地力至關重要。 公路車不同，F1賽車的彈簧不再直接安裝在懸臂上，而是直接操縱經由推桿和雙臂曲柄，這樣就可以使用阻尼比更寬的軟彈性裝置，當受壓更大的時候這樣的彈簧可以變得更硬。這對減少非懸架重量（彈簧和路面之間的部件的重量）是很重要的。 現代F1懸架是持續(xù)可調的。特定賽道的初始化設定會根據天氣情況（下雨天懸架要軟很多）和過去的經驗，初始化會決定基準彈簧和減震器的設定。這些等級可能會根據車手偏好和輪胎表現進行調整，懸架的幾何框架也可能因特殊情況而異。設置是根據賽道的空氣動力學要求，天氣情況和車手偏好（例如習慣轉向不足還是轉向過度），沒有什么比賽車的前輪或后輪失去抓地力的極限更復雜了。 目的： 運用ADAMS對前懸架的虛擬設計試驗仿真，并且提出優(yōu)化設計的意見，獲得分析車輪垂直跳動、轉動與車輪前束角的變化等關系。獲得相關數據，為以后做車是提供數據依據。通過專業(yè)綜合訓練，綜合運用汽車設計課程和其他相關的理論與實際知識，掌握汽車設計的一般規(guī)律，學習正確的設計思想，培養(yǎng)分析和解決實際問題能力。 意義： 汽車懸架和懸掛質量、非懸掛質量構成了一個振動系統(tǒng)，該振動系統(tǒng)的特性很大程度上決定了汽車的行駛平順性，并進一步影響到汽車的行駛車速、燃油經濟性和運營經濟性。該振動系統(tǒng)也決定了汽車承載系和行駛系許多零部件的動載，并進而影響到這些零件的使用壽命。此外，懸架對整車操縱穩(wěn)定性、抗縱傾能力也起著決定性的作用。由于中國有2010年才開始舉辦FSAE方程式賽車的比賽，加之中國汽車制造業(yè)起步晚于發(fā)達國家，所以此次懸架設計為中國大學生方程式汽車賽出點微薄之力 二、設計（論文）的基本內容、擬解決的主要問題 設計（論文）的基本內容： （1）懸架系統(tǒng)的總體方案設計，包括對懸架系統(tǒng)結構形式設計和系統(tǒng)各零部件的總體布置設計; （2）確定懸架的主要參數，并進行相應的計算和校核 （3）運用PRO/E建立三維物理模型 （4）在ADAMS軟件平臺上建立懸架的簡化物理模型，進行動力學仿真分析 （5）得出優(yōu)化方案 擬解決的主要問題： （1） 對懸架主要參數的確定 （2） 對懸架的主要計算 （3） 根究計算結果進行三維建模 （4） 把三維模型導入ADAMS進行運動仿真 （5） 根究仿真結果得出優(yōu)化方案 三、技術路線（研究方法） 調查研究，搜集資料 方案得確定，并進行計算 ADAMS進行運動仿真 是否合理？ N Y Por/E建模 結論分析 撰寫設計說明書 四、進度安排 （1）調研，資料收集，完成開題報告；　　　　　　第1—2周（2月28日 ～ 3月13日） （2）整體方案設計，完成結構示意圖（手繪） 第3周（3月14日 ～ 3月20） （3）結構設計計算，運動分析， 第4— 8周（3月21日 ～ 4月24） （4）繪制設計圖 第9—12周（4月25日 ～ 5月22） （5）編寫設計說明書 第13周（5月23日 ～ 5月29） （6）畢業(yè)設計（論文）審核、修改 第14—15周（5月30日 ～ 6月12） （7）畢業(yè)設計（論文）答辯準備及答辯 第16周（6月13日～ 6月19） 五、參考文獻 [1]劉惟信，汽車設計，清華大學出版社，2001.7 [2]余志生，汽車理論，機械工業(yè)出版社，20000.10 [3]陳家瑞，汽車構造（下冊），人民交通出版社，1999,5 [4]喻凡. 郭孔輝 ,車輛懸架的最優(yōu)與自校正控制[J] . 汽車工程 ,1998 4:193 —200. [5]居小凡，陳關龍，Formula SAE賽車的設計制造及測試，上海交通大學，2009.1.1 [6]邵曉序，基于虛擬樣機技術的汽車懸架建模及仿真分析，大連理工大學，2008 11 28 [7]王其東.趙韓.李巖汽車雙橫臂式獨立懸架機構運動特性分析，合肥工業(yè)大學學報(自然科學版)2001.06 [8]李軍.邢俊文ADAMS實例教程 北京：北京理工大學出版社，2002.10-80 [9]葉鳴強,王耘,胡樹根 基于虛擬樣機技術的雙橫臂獨立前懸架振動仿真分析及參數優(yōu)化, 浙江大學機械與能源工程學院, 2005 [10]孫麗，何仁，張園園 扭桿式雙橫臂獨立懸架改型設計與運動特性分析，江蘇大學，淮陰工學院 2009 [12]劉虹，王其東， 基于ADAMS雙橫臂獨立懸架的運動學仿真分析，合肥工業(yè)大學學報（自然科學版） 2007 [13]王其東，趙韓，李巖，祝少春，汽車雙橫臂式獨立懸架機構運動特性分析，合肥工業(yè)大學學報(自然科學版) 2001 [14]Haug E J Concurrent engineering tools and technologies for mechanical system design 1993 [15] Milliken, William F./ Milliken, Douglas L. Race Car Vehicle Dynamics Society of Automotive Engineers 2005 6 六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日