資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 寶馬5系懸架設計及優(yōu)化畢設內(nèi)容l設計寶馬5系的前后懸架l前懸架為雙橫臂式獨立懸架l后懸架為多連桿式獨立懸架l通過查閱資料，計算參數(shù)，尺寸及合理設計懸架的形狀。l通過matlab進行參數(shù)優(yōu)化l使用catia進行3d模型的建立已完成的進度l基本按照開題報告的內(nèi)容進行，查閱資料，計算雙橫臂式獨立前懸架的上下橫臂尺寸，彈簧的選取，彈簧剛度的校核，減震器的參數(shù)以及橫向穩(wěn)定桿設計。l進行matlab參數(shù)優(yōu)化l開始運用catia建模計算數(shù)據(jù)l根據(jù)現(xiàn)代轎車的設計，上橫臂短，下橫臂長，一般取L2/L1=0.6-1.0之間l根據(jù)計算選擇0.65l上橫臂長度L1=212mml下橫臂長度L2=326mml橫臂鉸點間距離200mml簧載質量的確定l已知總質量為1740kg，參照文獻，簧載質量取82%約為1426kg。前置后驅，滿載時前軸質量為685kg，空載時為723kg。l螺旋彈簧的選擇：l計算彈簧直徑為10.82mm，取彈簧直徑d=12mml大徑D取72mml有效圈數(shù)n=4，壓縮圈數(shù)n2=2l總圈數(shù)n=6l減震器的選擇：l采用雙桶式減震器，工作缸直徑D計算得10.6 取標準值20mml基長L=120mml儲油直徑D=44mml吊環(huán)直徑29mml吊環(huán)寬度B=24mml活塞行程取s=280mm用matlab進行參數(shù)優(yōu)化l對舒適性進行優(yōu)化l目標函數(shù)：l設計變量：l約束函數(shù)：l優(yōu)化結果：x1=2.0135227 x2=0.891254l x3=1.142537l與計算結果相差不大Catia建模l能預期完成工作量 本科畢業(yè)論文（設計） 開 題 報 告 論文題目 寶馬5系 2.0L 懸架設計 班 級 姓 名 院（系） 導 師 開題時間 - 1 - 1．課題研究的目的和意義 隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活的日益提高，汽車成為工農(nóng)業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚慕煌üぞ?。隨著汽車的不斷普及，人們對汽車的性能（操縱穩(wěn)定性與平順性）要求日益提高，如何讓兼顧操縱穩(wěn)定性與平順性，如何實現(xiàn)最優(yōu)化成為汽車設計的一個重點。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扭，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。 車輛在上下跳動過程中，車輪定位參數(shù)(輪距、前束、外傾角、主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角等)與輪距會產(chǎn)生運動學上的變化，懸架的運動學特性對汽車操縱穩(wěn)定性起著至關重要的作用。 通過對寶馬5系2.0L汽車進行分析。研究多連桿懸架和雙橫臂式獨立懸架的目的是保證高水平的操縱穩(wěn)定性的前提下，獲得比較好的平順性。 雙橫臂獨立懸架不僅具有獨立懸架的優(yōu)點，而且擺臂不等長的獨立懸架中的兩臂長度如果選擇適當，還可以改變獨立懸架中的車輪與主銷的角度和輪距克服造成輪胎磨損嚴重的缺陷。所以被廣泛應用于轎車、高級輕型客車及高級豪華大客車，以改善整車的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。所謂行駛平順性是保持汽車在行駛過程中產(chǎn)生的振動和沖擊環(huán)境對駕乘人員的舒適性的影響限制在一定范圍之內(nèi)，而對載貨汽車還應當保持貨物的完好性。而汽車的操縱穩(wěn)定性是指在駕駛者不感到疲勞、緊張的條件下，汽車能遵循駕駛者通過轉向系及轉向輪給定的方向行駛，且當遭遇外界干擾時，汽車能抵抗干擾而保持穩(wěn)定性的能力。 多連桿式獨立懸架，這種懸架系統(tǒng)由布置在空間的3-5根連桿將轉向節(jié)與車身連接起來，連桿的外端與轉向節(jié)通過球鉸連接，連桿的內(nèi)端與車身通過橡膠襯套連接。相比傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)，多連桿懸架系統(tǒng)提供了更大的設計自由度，如果各個連桿的位置以及橡膠襯套的剛度能夠巧妙的設計，那么就可以利用純機械的機構，被動且精確地控制主銷軸線和車輪定位角的變化，改善汽車舒適度及操控性能?？梢哉f多連桿懸架特別是五連桿式獨立懸架系統(tǒng)是被動式懸架系統(tǒng)中最先進的技術。因其獨特的優(yōu)點, 多連桿式獨立懸架現(xiàn)今已廣泛用于高檔轎上。 2．國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2.1多連桿懸架運動學研究概況 2.1.1國外研究水平： 懸架運動學的研究在國外起步較早,幾乎是從獨立懸架的誕生起開始的，其研究的主要內(nèi)容為車輪定位參數(shù)：車輪前束角、外傾角、輪距、主銷后傾角（后傾拖距）、主銷內(nèi)傾角（主銷偏移距）等對汽車穩(wěn)態(tài)轉向特性、直線行駛性能、回正性及路感等汽車行駛性能[14]的影響。德國人阿達姆·措莫托所著的《汽車行駛性能》、德國學者Wolfgang Matschinsky 編寫的《車輛懸架》以及日本學者安部正人所著的《汽車的運動與操縱》等著作中都對汽車懸架運動學特性做了深入的討論分析。 近年來，研究多連桿懸架運動特性的方法不斷涌現(xiàn)，在國外：D.M.A. Lee 等人推導出轉向節(jié)的速度方程， 并應用逐步線性化方法來求解位置問題，Mohamed 和Attia 應用剛性連桿和轉向節(jié)之間的約束方程獲得懸架的運動特性，Knapzyk 和Dzierzec提出的拆桿法以及Lee Unkoo 等人的位移矩陣法等。 2.1.2國內(nèi)研究水平： 在國內(nèi)，隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，懸架研究方法不斷涌現(xiàn)，對于雙橫臂式懸架、麥弗遜式懸架等的運動學分析做過大量工作，而對于多連桿懸架系統(tǒng)，清華大學呂振華等利用機械原理中的拆桿法，對五連桿懸架進行了運動分析和受力分析，并應用一種迭代算法分析了考慮橡膠襯套彈性的懸架運動特性，討論了襯套彈性對車輛性能的影響，清華大學宋健等和同濟大學祁宏鐘等分別采用瞬時軸線法和近似數(shù)值方法確定多連桿懸架的主銷軸線，該方法簡單可靠，對多連桿運動學理論分析打下基礎。 近年來，由于計算機的迅速發(fā)展，虛擬樣機技術成為現(xiàn)代汽車設計的一項全新的技術，它基于多體動力學理論，能夠在虛擬環(huán)境下模擬汽車的運動學以及動力學仿真，這種技術不僅能提高產(chǎn)品的設計質量，而且還大大地縮短了設計周期，為企業(yè)節(jié)省了大量成本。 上世紀80 年代起，多剛體系統(tǒng)動力學理論和方法已經(jīng)較廣泛應用于汽車技術領域，一些優(yōu)秀的多體動力學分析的商業(yè)化軟件（如MSC.ADAMS 等）使得汽車懸架系統(tǒng)運動學分析技術日臻成熟和完善。吉林大學楊樹凱在其發(fā)表的《多連桿懸架與雙橫臂懸架運動學和彈性運動學特性分析》中，利用ADAMS/CAR 軟件對兩種懸架系統(tǒng)進行了運動學特性仿真對比分析。孫海林在研究生導師的指導下，根據(jù)某車輛多連桿獨立懸架的設計參數(shù)，用ADAMS/CAR 軟件平臺建立了多連桿式獨立懸架的多體動力學模型，并針對多連桿懸架運動學對整車性能的影響進行了的闡述，總結出多連桿懸架的優(yōu)缺點。同濟大學的梁駿等從剛體系統(tǒng)出發(fā)，在ADAMS平臺下對四連桿懸架進行了運動學分析。 2.2雙橫臂式獨立懸架： 雙橫臂式獨立懸架系統(tǒng)設計的早期研究可追溯到20世紀30年代。傳統(tǒng)的設計方法采用平面作圖法或平面解析法等經(jīng)驗方法。其缺陷是忽略了主銷后傾角及上、下擺臂軸線的空間角度的影響, 所以很難獲得精確的設計結果。同時,設計過程也是相當?shù)姆睆汀? 2.2.1國外研究水平： 20世紀90年代，國外對其數(shù)學建模與分析進行了較多的研究，并取得了一定的成果。1990年Wallaschek提出了非線性數(shù)學模型諧波及統(tǒng)計線性化的方法。1997 年Duym用一種代數(shù)形式的經(jīng)驗公式來描述雙橫臂式獨立懸架系統(tǒng)的非線性特性, 仿真結果與實驗結果基本吻合。1998年Kuti以有限元為工具, 建立了一種客車懸架系統(tǒng)的非線性數(shù)學模型。這些研究表明，建立雙橫臂式獨立懸架系統(tǒng)的簡單而又比較準確的非線性數(shù)學模型，并將其用于乘坐動力學的非線性研究具有重要意義。特別是近幾年來，摒棄了傳統(tǒng)設計方法，比較流行的優(yōu)化設計方法多是基于空間機構運動學原理及多剛體動力學理論，采用計算機輔助設計，獲得了理想的設計結果，并有效地提高了工作效率。雙橫臂式獨立懸架的設計、制造已比較成熟，而且成本低，工作可靠，是當今世界汽車工業(yè)中懸架的主導產(chǎn)品。 2.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀： 雙橫臂式獨立懸架系統(tǒng)的研究在國內(nèi)也有較長的歷史。吉林工業(yè)大學的郭孔輝院士的文章國是較早的論文，隨后的一些學者也對該問題做了研究。近幾年來， 北京理工大學，浙江大學等高校正在開展此方面的研究，并發(fā)表了一些論文。對于雙橫臂式獨立懸架系統(tǒng)的研究，主要是應用線性理論研究汽車乘坐動力學。目前，雙橫臂式獨立懸架產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)國產(chǎn)化。但從總體上來看，國內(nèi)對于雙橫臂式獨立懸架系統(tǒng)的研究相對較少，產(chǎn)品主要是仿造國外，自主開發(fā)能力差，并且缺少具有自主版權的專用軟件。在雙橫臂式獨立懸架系統(tǒng)的研究中，國內(nèi)基于線性理論的建模與仿真仍處于主導地位，而基于非線性理論的非數(shù)學建模與分析也已經(jīng)引起重視，并有了一定的研究成果。 2.3 設計水平： 自20世紀90年代起，各主要發(fā)達國家在汽車產(chǎn)品設計開發(fā)領域中廣泛采用信息技術、計算機技術、CAD/CAE/CAM/PDM技術、KBE (Knowledge Based Engineering)技術等先進手段，使設計水平大為提高，新車型的開發(fā)周期大大降低。以美國為例，在90年代初，轎車新車型的開發(fā)周期大約為5-6年，到90年代末已降為12-18個月，具體到懸架設計方面，仿真分析、虛擬設計、反求工程、AI技術等已經(jīng)獲得推廣應用。根據(jù)國際聯(lián)機檢索可以看出，國外己建立了懸架結構型式和懸架設計參數(shù)的知識庫和專家系統(tǒng)，不同類型懸架的設計計算方法在國外已較為成熟，并有多項專利。值得一提的是，國外在懸架設計領域中的一些研究成果已經(jīng)被某些大型的商品化的機械系統(tǒng)動力學仿真軟件所吸收。例如，由美國著名軟件公司MDI與Audi.BMW. Renault和Volvo等汽車公司合作開發(fā)的轎車設計軟件包ADAMS/Car，其中就包括了懸架模塊，可以預測懸架系統(tǒng)特性、計算懸架載荷時間歷程、進行裝配性能研究等，從而有效地協(xié)助工程師完成設計任務。 長期以來，國內(nèi)汽車行業(yè)，特別是轎車、微型車行業(yè)基本上依靠國外技術生存。雖有眾多專家、學者、業(yè)內(nèi)人士不斷強調(diào)培育本土設計開發(fā)能力的重要性，但在缺乏競爭力的環(huán)境下，相關企業(yè)往往出于短期利益考慮，不愿在此方面進行大規(guī)模投入，致使這項工作難以真正落實到位。當前，國內(nèi)轎車及微型車幾乎都是引進國外技術生產(chǎn)的。需要注意的是，這種“引進技術”實際上只是引進國外現(xiàn)成的產(chǎn)品設計結果，而不是產(chǎn)品設計開發(fā)技術本身。因此，迄今為出，國內(nèi)汽車行業(yè)對包括懸架系統(tǒng)在內(nèi)的汽車底盤系統(tǒng)關鍵產(chǎn)品的設計機理，仍然知之甚少，重復引進到處可見與浪費驚人，而且也往往受制于人。 3. 本課題的研究內(nèi)容及技術方案 結合寶馬5系多連桿獨立懸架和雙橫臂式獨立懸架總體設計參數(shù)，通過設計，CATIA軟件建立三維模型。然后通過Matlab 建立多連桿懸架的數(shù)學模型和雙橫臂式獨立懸架，同時用ADAMS/CAR 軟件平臺建立了多連桿式獨立懸架和雙橫臂式獨立懸架的多體動力學模型，互相驗證模型的正確性，利用迭代法對彈性元件進行分析。并利用多目標遺傳算法該懸架進行了多目標優(yōu)化。 (1)根據(jù)寶馬5系的參數(shù)確定結構參數(shù)。 (2)對懸架結構進行設計。 (3)運用CATIA軟件建立三維實體模型。 (4) 運用MATLAB優(yōu)化工具箱, 對已建立起的數(shù)學模型進行編程優(yōu)化, 分析優(yōu)化得到結果來說明數(shù)學模型建立的可行性和精確性。 (5) 在ADMAS中對懸架進行建模仿真, 模擬出前輪定位等性能特性參數(shù)隨車輪轉向或是輪胎上下跳動而變化的關系曲線, 對比優(yōu)化前后的特性曲線，研究分析主銷及和前輪定位角隨車輪上下跳動時的變化規(guī)律，通過與數(shù)學模型的對比分析，其一致性相互驗證了各模型的正確性。 4. 本設計的特色 在內(nèi)容上通過對實體車型的參數(shù)數(shù)據(jù)進行結構設計，并且通過CATIA建立三維模型和MATLAB建立數(shù)學模型，進行運動學分析以及優(yōu)化分析。 在研究方法上采用迭代法對多連桿式獨立懸架進行分析。對于雙橫臂式獨立懸架，結合多目標遺傳算法，以懸架擺臂長度和初始位置作為優(yōu)化變量，對最大滑移量、外傾角、定位參數(shù)等進行優(yōu)化。 5. 進度安排 第1~2周：搜集資料，寫開題報告； 第3~10周：對前后懸架進行結構設計； 第11~13周：建立前后懸架的三維實體模型 第13~14周：建立MATLAB模型并結合ADAMS進行動力學分析和優(yōu)化。 第16~17周：撰寫說明書； 第18周：準備答辯。 6. 參考文獻 [1] 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)，第24卷第6期，2001年12月 [2] 耶爾森?賴姆帕爾、王瑄譯 《懸架元件及底盤力學》 吉林：吉林科學技術出版社。1992,218-414 [3] 黃志平 《基于ADAMS的五連桿懸架性能研究》，西南交通大學碩士論文，2009,5 [4] 楊樹凱《多連桿懸架與雙橫臂懸架運動學和彈性運動學特性分析》1.吉林大學; 2.第一汽車集團公司技術中心; 3.河北工程大學 [5] 林逸等《滑柱擺臂式懸架空間運動分析汽車技術》，1990(5). 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[13]陳俊，《基于雙橫臂獨立懸架對轎車轉向機構優(yōu)化設計》，合肥工業(yè)大學碩士論文，2007.12 [14] 郭孔輝.《汽車振動與載荷的統(tǒng)計分析及懸架系統(tǒng)參數(shù)的選擇》，汽車技術。1975 (12):78-81 開題報告檢查組意見： 組長（簽字）： 年 月 日 - 6 - 開題報告 寶馬5系懸架設計和優(yōu)化設計目錄n1、參數(shù)n2、懸架介紹n3、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀n4、研究內(nèi)容及技術方案n5、畢設工作進度安排懸架參數(shù)n前懸架類型：雙橫臂式獨立懸架n后懸架類型：多連桿式獨立懸架雙橫臂式獨立懸架n 雙橫臂獨立懸架不僅具有獨立懸架的優(yōu)點，而且擺臂不等長的獨立懸架中的兩臂長度如果選擇適當，還可以改變獨立懸架中的車輪與主銷的角度和輪距克服造成輪胎磨損嚴重的缺陷。所以被廣泛應用于轎車、高級輕型客車及高級豪華大客車，以改善整車的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。n不等臂式上下臂長度不等，上臂比下臂短，當車輪上下運動時，上臂比下臂運動弧度小，將使得車輪上部輕微的內(nèi)外移動，而地步影響很小。有利于減少輪胎磨損，提高行駛平順性和方向穩(wěn)定性。多連桿式獨立懸架n 這種懸架系統(tǒng)由布置在空間的3-5根連桿將轉向節(jié)與車身連接起來，連桿的外端與轉向節(jié)通過球鉸連接，連桿的內(nèi)端與車身通過橡膠襯套連接。相比傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)，多連桿懸架系統(tǒng)提供了更大的設計自由度，如果各個連桿的位置以及橡膠襯套的剛度能夠巧妙的設計，那么就可以利用純機械的機構，被動且精確地控制主銷軸線和車輪定位角的變化，改善汽車舒適度及操控性能。因其獨特的優(yōu)點，多連桿式獨立懸架現(xiàn)今已廣泛用于高檔轎上。n5根連桿分別為主控制臂，前置定位臂，后制定位臂，上臂和下臂，他們分別對各個方向產(chǎn)生作用。課題研究的目的和意義n 雙橫臂獨立懸架不僅具有獨立懸架的優(yōu)點，而且擺臂不等長的獨立懸架中的兩臂長度如果選擇適當，還可以改變獨立懸架中的車輪與主銷的角度和輪距克服造成輪胎磨損嚴重的缺陷。所以被廣泛應用于轎車、高級輕型客車及高級豪華大客車，以改善整車的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。所謂行駛平順性是保持汽車在行駛過程中產(chǎn)生的振動和沖擊環(huán)境對駕乘人員的舒適性的影響限制在一定范圍之內(nèi)，而對載貨汽車還應當保持貨物的完好性。而汽車的操縱穩(wěn)定性是指在駕駛者不感到疲勞、緊張的條件下，汽車能遵循駕駛者通過轉向系及轉向輪給定的方向行駛，且當遭遇外界干擾時，汽車能抵抗干擾而保持穩(wěn)定性的能力。n 多連桿式獨立懸架，這種懸架系統(tǒng)由布置在空間的3-5根連桿將轉向節(jié)與車身連接起來，,連桿的外端與轉向節(jié)通過球鉸連接，連桿的內(nèi)端與車身通過橡膠襯套連接。相比傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)，多連桿懸架系統(tǒng)提供了更大的設計自由度，如果各個連桿的位置以及橡膠襯套的剛度能夠巧妙的設計，那么就可以利用純機械的機構，被動且精確地控制主銷軸線和車輪定位角的變化，改善汽車舒適度及操控性能?？梢哉f多連桿懸架特別是五連桿式獨立懸架系統(tǒng)是被動式懸架系統(tǒng)中最先進的技術。因其獨特的優(yōu)點，多連桿式獨立懸架現(xiàn)今已廣泛用于高檔轎車上。國內(nèi)外研究水平1、雙橫臂式獨立懸架2、多連桿式獨立懸架雙橫臂式獨立懸架n國外研究水平：國外研究水平：n 20世紀90年代,國外對其數(shù)學建模與分析進行了較多的研究，并取得了一定的成果。1990年Wallaschek提出了非線性數(shù)學模型諧波及統(tǒng)計線性化的方法。1997 年Duym 用一種代數(shù)形式的經(jīng)驗公式來描述雙橫臂式獨立懸架系統(tǒng)的非線性特性，仿真結果與實驗結果基本吻合。1998年Kuti 以有限元為工具，建立了一種客車懸架系統(tǒng)的非線性數(shù)學模型。這些研究表明，建立雙橫臂式獨立懸架系統(tǒng)的簡單而又比較準確的非線性數(shù)學模型，并將其用于乘坐動力學的非線性研究具有重要意義。特別是近幾年來，摒棄了傳統(tǒng)設計方法，比較流行的優(yōu)化設計方法多是基于空間機構運動學原理及多剛體動力學理論，采用計算機輔助設計，獲得了理想的設計結果，并有效地提高了工作效率。雙橫臂式獨立懸架的設計、制造已比較成熟,而且成本低，工作可靠，是當今世界汽車工業(yè)中懸架的主導產(chǎn)品。n國內(nèi)研究現(xiàn)狀：國內(nèi)研究現(xiàn)狀：n 雙橫臂式獨立懸架系統(tǒng)的研究在國內(nèi)也有較長的歷史。吉林工業(yè)大學的郭孔輝院士的文章是較早的論文,隨后的一些學者也對該問題做了研究。近幾年來,北京理工大學、浙江大學等高校正在開展此方面的研究,并發(fā)表了一些論文。對于雙橫臂式獨立懸架系統(tǒng)的研究,主要是應用線性理論研究汽車乘坐動力學。n 目前,雙橫臂式獨立懸架產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)國產(chǎn)化。但從總體上來看,國內(nèi)對于雙橫臂式獨立懸架系統(tǒng)的研究相對較少,產(chǎn)品主要是仿造國外,自主開發(fā)能力差,并且缺少具有自主版權的專用軟件。在雙橫臂式獨立懸架系統(tǒng)的研究中,國內(nèi)基于線性理論的建模與仿真仍處于主導地位,而基于非線性理論的非數(shù)學建模與分析也已經(jīng)引起重視,并有了一定的研究成果。本課題的研究內(nèi)容及技術方案n 結合寶馬5系多連桿獨立懸架和雙橫臂式獨立懸架總體設計參數(shù)，通過設計，CATIA軟件建立三維模型。然后通過Matlab 建立多連桿懸架的數(shù)學模型和雙橫臂式獨立懸架，同時用ADAMS/CAR 軟件平臺建立了多連桿式獨立懸架和雙橫臂式獨立懸架的多體動力學模型，互相驗證模型的正確性，利用迭代法對彈性元件進行分析。并利用多目標遺傳算法該懸架進行了多目標優(yōu)化。n(1)根據(jù)寶馬5系的參數(shù)確定結構參數(shù)。n(2)對懸架結構進行設計。n(3)運用CATIA軟件建立三維實體模型。n(4)運用MATLAB優(yōu)化工具箱,對已建立起的數(shù)學模型進行編程優(yōu)化,分析優(yōu)化得到結果來說明數(shù)學模型建立的可行性和精確性。n(5)在ADMAS中對懸架進行建模仿真,模擬出前輪定位等性能特性參數(shù)隨車輪轉向或是輪胎上下跳動而變化的關系曲線,對比優(yōu)化前后的特性曲線，研究分析主銷及和前輪定位角隨車輪上下跳動時的變化規(guī)律，通過與數(shù)學模型的對比分析，其一致性相互驗證了各模型的正確性。進度安排n第12周：搜集資料，寫開題報告；n第310周：對前后懸架進行結構設計；n第1113周：建立前后懸架的三維實體模型n第1314周：建立MATLAB模型并結合ADAMS進行動力學分析和優(yōu)化。n第1617周：撰寫說明書；n第18周：準備答辯。結束寶馬5系懸架設計及仿真分析緒論緒論懸架概述懸架概述懸架設計懸架設計C CATIAATIA建模建模1 12 23 34 4ADAMSADAMS運動學仿真運動學仿真結論結論56寶馬寶馬5 5系懸架設計及仿真分析系懸架設計及仿真分析.背景背景1 1懸架懸架 懸架是現(xiàn)代汽車上重要組成部分之一，它把車架與車軸，或者車身與車輪連接起來，是傳遞車身與輪胎之間力與力矩的連接裝置，并且，懸架可以減緩沖擊，衰減系統(tǒng)的振動，從而保證了良好的平順性；在路面不平的時候擁有理想的運動特性，從而保證了汽車的操縱穩(wěn)定性和較高的行駛能力。懸架包括彈性元件、導向裝置、減振器和橫向穩(wěn)定器等。.計算數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)1 1 1 1L1/L2=0.65；上臂長度L1=326mm；下臂長度L2=212mm；彈簧剛度Cs=37.33N/mm；彈簧中徑Dm=90mm；彈簧外徑D=102mm；總圈數(shù)n=10；彈簧自由高度Ho=228mm；減震器工作缸直徑D=30mm；活塞行程S=180mm；LOGO1 1 1 1.雙橫臂式獨立懸架1 1.多連桿式獨立懸架2 2ADAMS/CAR運動學仿真運動學仿真研究在車輪與車發(fā)生相對運動時，懸架導向機構如何引導和約束車輪的運動，車輪定位以及影響轉向運動的一些懸架參數(shù)的運動學特性,這一領域的研究稱為懸架的運動學研究。主銷后傾角主銷后傾角(caster)變化變化前輪外傾角前輪外傾角(camber)變化變化前輪前束角前輪前束角(toe)的變化的變化車輪跳動產(chǎn)生的轉向角的變化車輪跳動產(chǎn)生的轉向角的變化車輪跳動對輪距的影響車輪跳動對輪距的影響結論這次設計得以順利完成，首先得感謝老師和同學這次設計得以順利完成，首先得感謝老師和同學的大力支持和幫助，特別是周老師的耐心指導，的大力支持和幫助，特別是周老師的耐心指導，更使作者收獲頗豐，在此向他表示衷心的感謝。更使作者收獲頗豐，在此向他表示衷心的感謝。在做畢業(yè)設計的過程中，老師教給我許多解決設在做畢業(yè)設計的過程中，老師教給我許多解決設計問題的思維方法，以及指出了此次畢業(yè)設計中計問題的思維方法，以及指出了此次畢業(yè)設計中的錯誤，這使我認識到自己的不足之處，認真改的錯誤，這使我認識到自己的不足之處，認真改正并得以提高，這也為將來走上工作崗位做好鋪正并得以提高，這也為將來走上工作崗位做好鋪墊。在本次設計中，作者將自己四年來所學的知墊。在本次設計中，作者將自己四年來所學的知識運用在其中，在規(guī)定的時間內(nèi)認真完成此次畢識運用在其中，在規(guī)定的時間內(nèi)認真完成此次畢業(yè)設計。在與老師、同學的探討中，作者清楚地業(yè)設計。在與老師、同學的探討中，作者清楚地認識到虛心求教和團隊合作精神的重要性。認識到虛心求教和團隊合作精神的重要性。致致 謝謝謝謝 謝謝請各位老師批評指正 本科畢業(yè)論文（設計） 翻譯資料 論文題目 寶馬5系懸架設計及仿真分析 班 級 姓 名 院（系） 導 師 - 18 - How Car Suspension Work By William Harris University of Michigan When people thinly of automobile performance, they normally think of horsepower, torque and zero-to-60 acceleration. But all of the power generated by a piston engine is useless if the drier can't control the car. That's why automobile engineers turnd their attention to the suspension system almost as soon as they had mastered the four-Stroke internal combustion engine. Double-wishbone suspension on Honda Accord 2005 Coupe The job of a car suspension is to maximize the friction between the tires and the road surface, to provide steering stability with good handling and to ensure the comfort of the passengers. In this article, we'll explore how car Suspensions work,how they're evolved over the years and where the design of suspensions is headed in the future. 1 .Vehicle Dynamics If a road were perfectly t1at, with no irregularities, suspensions wouldn't be necessary. But roads are far from t1at. Even freshly paved highways have subtle imperfections that can interact with the wheels of a car. It's these imperfections that apply forces to the wheels. According to Newton's laws of motion, all forces have both magnitude and direction. A bump in the road causes the wheel to move up and down perpendicular to the road surface. The magnitude, of course, depends on whether the wheel is Striking a giant bump or a tiny speck. Either way, the ca.r wheel experiences a vertical acceleration as it passes over an imperfection. Without an intervening structure, all of wheel's vertical energy is transferred to the frame, which moves in the Same direction. In such a situation, the wheels can lose contact with the road completely.Then, under the downward force of gravity,wheels can slam back into the road surface. What you need is a system that absorb the energy of the vertically accelerated wheel, allowing the frame and body to ride undisturbed while the wheels follow bumps in the road. The Study of the farces at work an a moving car is called vehicle dynamics, and you need to suspension is necessary of need to understand same of these concepts in order to appreciate why a necessary in the first place. Mast automobile engineers consider the moving car Pram two perspectives: 1) Ride-a car's ability to smooth out a bumpy road 2)Handling-a car's ability to safely accelerate, brake and corner These two characteristics can be further described in three important principles-road isolation, road holding and cornering. The table below describes these principles and how engineers attempt to solve the challenges unique to each.A car's suspension, with its various components, provides all of the Solutions described. 2. The Chassis System The suspension of a car is actually part of the chassis, which comprises all of the important systems located beneath the car's body. figure 2-1 Chassis These systems include: 1) The frame-structural, load-carrying component that supports the car's engine and body, which are in turn supported by the suspension 2)The Suspension system-setup that supports weight, absorbs and dampens shock and helps maintain tire contact 3)The steering system-mechanism that enables the driver to guide and direct the vehicle 4) The tires and wheels-components that make vehicle motion possible by way of grip and/or friction with the road So the suspension is just one of the major systems in any vehicle. With this big-picture overview in mind, it's time to look at the three fundamental components of any suspension: springs, dampers and anti-sway bars. 3 .springs Today's springing systems are based on one of four basic design: 1)Coil spring-This is the mast common type of spring and is, in essence, a heavy-duty torsion bar coiled around an axis. Coil springs compress and expand to absorb the motion of the wheels. 2)Leaf spring-This type of spring consists of several layers of metal (called"leaves") bound together to act as a single unit. Leaf springs were first used on horse-drawn carriages and were found an most American automobiles until 1985.They are still used today on most trucks and heavy-duty vehicles. 3)Torsion bars-Torsion bars use the twisting properties of a steel Gar to provide coil-spring-like performance. This is how they work: One end of a bar is anchored to the vehicle frame. The other end i5 attached to a wishbone, which acts like a lever that mares perpendicular to the torsion bar. When the wheel hits a bump, vertical motion is transferred to the wishbone and then, through the levering action, to the torsion bar.The torsion bar then twists along its axis to provide the spring farce. European caretakers used this system extensively, as did Packard and Chrysler in the United States, through the 1950s and 1960s. 4)Air springs-Air Springs, which consist of a cylindrical chamber of air positioned between the wheel and the car's body, use the compres5ire qualities of air to absorb wheel vibrations. The concept is actually more than a century old and could be found an horse-drawn buggies. Air springs from this era were made from air-filled, leather diaphragms, much like a bellows; they were replaced with molded-rubber air springs in the 1930s. Based on where springs are located on a car-i.e., between the wheels and the frame-engineers often find it convenient to talk about the sprung mass and the unsprung mass. 4 .Sprung and Unsprung Mass The sprung mass is the mass of the vehicle supported an the springs, while the unsprung mass is loosely defined as the mass between the road and the suspension Springs. The stiffness of the springs affects how the sprung mass responds while the car is being driven. Loosely sprung cars, such as luxury cars {think Lincoln Taws Card, can Swallow bumps and provide a super-smooth ride; however, such a car is prune to dive and squat during braking and acceleration and tends to experience body away or roll during cornering. Tightly sprung cars, such as sports cars (think Mazda Miata), are less forgiving on bumpy roads, but they minimize body motion well,which means they can be driven aggressively, even around corners. So, while springs by themselves seem like simple devices, designing and implementing them on a car to balance passenger comfort with handling is a complex task. And to make matters more complex, springs alone can't provide a perfectly smooth ride.W hy? Because Springs are great at absorbing energy, but not so good at dissipating it. Other structures, known as dampers, are required to do this. 5 .Shack Absorbers Unless a dampening structure is present, a car spring will extend and release the energy it absorbs from a bump at an uncontrolled rate. The spring will continue to bounce at its natural frequency until all of the energy originally put into it is used up.A suspension built an springs alone would make for an extremely bouncy ride and,depending an the terrain, an uncontrollable car. Enter the shack absorber, or snubber, a device that controls unwanted spring motion through a process known as dampening. Shock absorbers slow down and reduce the magnitude of vibratory motions by turning the kinetic energy of suspension movement into heat energy that can lie dissipated through hydraulic fluid. To understand how this works, it's best to look inside a shack absorber to see its structure and function. A shock absorber is basically an oil pump placed between the frame of the car and the wheels. The upper mount of the shock connects to the frame (i.e., the sprung weight), while the lower mount connects to the axle, near the wheel (i.e., the unsprung weight). In a twin-tube design, one of the most common types of shock) absorbers, the upper mount is connected to a piston rod, which in turn is connected to a piston,which in turn sits in a tube filled with hydraulic fluid. The inner tube is known as the pressure tube, and the outer tube is known as the reserve tube. The reserve tube stores excess hydraulic fluid. When the car wheel encounters a bump in the road and causes the springy to coil and uncoil, the energy of the spring is transferred to the shock absorber through the upper mount, down through the piston rod and into the piston-Orifices perforate the piston and allow fluid to leak through as the piston moves up and down in the pressure tube. Because the orifices are relatively tiny, only a small amount of fluid,under great pressure, passes through. This slows down the piston, which in turn slows down the spring. Shock absorbers world in two cycles-the compression cycle and the extension cycle. The compression cycle occurs as the piston moves downward, compressing the hydraulic fluid in the chamber below the piston. The extension cycle occurs as the piston moves toward the top of the pressure tube, compressing the fluid in the chamber above the piston. A typical car or light truck will have mare resistance during its extension cycle than its compression cycle. With that in mind,the compression cycle controls the motion of the vehicle's unsprung weight, while extension controls the heavier, sprung weight. All modern shock absorbers are velocity-sensitive the faster the suspension moves, the more resistance the shock absorber provides. This enables shacks to adjust to road conditions and to central all of the unwanted motions that can occur in a moving vehicle, including bounce, sway, brake dive and acceleration squat. 6 .Struts and Anti-sway Bars Another common dampening structure is the strut two jobs-basically a shock absorber mounted inside a coil spring. Struts perform:They pro}ride a dampening function like shack absorbers, and they provide structural support for the vehicle suspension. That means struts deliver a hit more than shock absorbers, which don't support vehicle weight-they only control the speed at which weight is transferred in a car not the weight itself. figure 6-1 Common strut design Because shocks and struts have so much to do with the handling of a car, they can be considered critical safety features. Worn shocks and struts can allow excessive vehicle-weight transfer from side to side and front to back. This reduces the tire's ability to grip the road, as well as handling and braking performance. 7.Anti-sway Bars Anti一sway bars (also known as anti-roll bars) are used slang with shock absorbers or struts to give a moving automobile additional stability. An anti-sway bar is a metal rod that spans the entire axle and effectively joins each side of the suspension together. When the suspension at one wheel maven up and dawn, the anti-sway bar transfers movement to the other wheel. This creates a more level ride and reduces vehicle sway. In particular, it combats the roll of a car on its suspension as it corners.Far this reason, almost all cars today are fitted with anti一sway bars as standard equipment, although if they're not, kits make it easy to install the bars at any time. 8.The Future of Car Suspension While there have been enhancements and improvements to both springs and shock absorbers, the basic deign of car suspensions has not undergone a significant evolution over the years. But all of that's about to change with the introduction of a brand-new suspension design conceived by Bole-the same 13ose known for its innovations in acoustic technologies. Some experts are going so far as to say that the Bole suspension is the biggest advance in automobile suspensions since the introduction of an all-independent design. figure 8-1 Suspension Front Modu1e How does it work? The Base system uses a linear electromagnetic motor (LEMA )at each wheel in lieu of a conventional shock-and一spring setup. Amplifiers provide electricity to the motors in such a way that their power is regenerated with each compression of the system. The main benefit of the motors is that they are not limited by the inertia inherent in conventional fluid-based dampers. As a result, an LE1VI can extend and compress at a much greater speed, virtually eliminating all vibrations in the passenger cabin. The wheel's motion can be so finely controlled that the body of the car remains level regardless of what's happening at the wheel. The LE1VI can also counteract the body motion of the car while accelerating, braking and cornering,giving the driver a greater sense of control. Unfortunately, this paradigm一shifting suspension won't be available until 2009 when it will be offered on one or more high-end luxury cars. Until then, drivers will have to rely on the tried-and-true suspension methods that have smoothed out bumpy rides for centuries. 汽車懸架如何工作 By William Harris University of Michigan 當人們考慮汽車性能的時候，他們通常認為是馬力，扭知和零到60的加速時。但是，如果司機無法控制汽車，由一個活塞發(fā)動機產(chǎn)生的功率都是無用的。這就是為什么汽車的工程師開始將注意力轉向懸掛系統(tǒng)，盡快為他們幾乎已經(jīng)掌握了四沖程內(nèi)燃機。 雙橫臂獨立懸架的本田雅閣轎跑車2005年 汽車懸架的工作是盡量在輪胎和路而之間提供良好的操縱穩(wěn)定性，并確保乘客的舒適度。在這篇文章中，我們將探討汽車懸架如何的工作，他們已經(jīng)逐漸發(fā)展起來，這些年來，那里的懸架設計在未來的發(fā)展方向。 1、車輛動力學 如果道路是完全平坦，沒有違規(guī)行為，就沒有必要停牌。但遠離道路平坦，即使是剛鋪好的公路有細微的缺陷，與汽車的車輪相聯(lián)系的。它的這些缺陷聚焦于車輪。根據(jù)牛頓運動定律，所有部件都大小和方向。一個在路上碰到導致車輪向上和向下移動到垂直路面。當然大小，取決于是否是驚人的一個巨大的車輪碰撞或一點點。無論哪種方式，車輪垂直加速度的經(jīng)驗，因為它傳遞了一個缺陷。 如果沒有中間結構，所有車輪的垂直能量轉移到車架，這在同一方向移動。在這種情況下，車輪與路面可以完全失去聯(lián)系。接著，在向下的重力，車輪可以大滿貫回路面。你需要的是一個系統(tǒng)，將吸收的能量垂直加速輪，使畫面和身體不受干擾，而車輪按照道路顛簸。 對在工作力量上開動的汽車上被稱為車輛動力學研究，你需要了解其中一些概念，以明白為什么暫停把必要擺在首位。大多數(shù)汽車工程師從兩個角度考慮的一個移動的汽車的動態(tài): 1）乘坐一汽車的能力，理順了不平坦的道路 2）處理一汽車的能力，安全地加速，剎車和角落 這兩個特點可以進一步說明在三個重要的原則一道路隔離，進路控股和轉彎。下表描述了這些原則和工程師如何嘗試解決每一個獨特的挑戰(zhàn)。 汽車的懸掛其各個組成部分，提供了解決方案，所有描述。 2、底盤系統(tǒng) 一輛汽車的懸掛，其實就是在底盤，其中包括對汽車底下找到了所有重要系統(tǒng)的一部分。 圖2-1底盤 這些制度包括: 1）框架一結構，承載組件，支持汽車的引擎和身體，這反過來又受到暫停支持。 2）懸掛系統(tǒng)一安裝支持重量，吸收沖擊和削弱，并幫助維持輪胎接觸。 3）轉向系統(tǒng)一底盤，使駕駛者和直接指導的車輛。 4）輪胎和輪子一部件的抓地力，使汽車運動的可能和途徑或與路而摩擦力。 因此，暫停只是在任何車輛的主要系統(tǒng)之一。 考慮到這一大畫面的概述，它的時間來看看三個基本組成部分的任何中止，彈簧，減震器和防搖桿。 3、彈簧 1）線圈彈簧一這是彈簧的最常見的類型，而且在本質上是重型扭桿圍繞一個軸圈。線 圈彈簧壓縮和擴展，吸收了車輪的方案。 2）鋼板彈簧一這個彈簧型的多層次金屬稱為“葉”聯(lián)系在一起，作為一個獨立的單元包括。鋼板彈簧被首次應用于馬車，以及對最符合美國的汽車，直到1985年。他們今大仍在使用的最卡車和重型車輛。 3）扭桿一扭桿使用一種扭鋼筋的性能提供線圈彈簧般的表現(xiàn)。這是他們的工作：一個是最后一個欄固定在車架。另一端是連接到一個叉骨，它就像一個杠桿，移動垂直扭桿行為。當點擊一個車輪撞，垂直運動，是轉移到叉骨，然后通過撬起行動，扭桿。扭桿然后沿其軸線曲折提供彈簧力。歐洲汽車制造商廣泛使用這個系統(tǒng)一樣，在美國惠普和克萊斯勒在20世紀50年代和60年代通過。 4）空氣彈簧一空氣彈簧，其中一間的輪子和汽車的空氣圓柱腔體的位置組成，利用空氣的壓縮品質吸收車輪的震動。這個概念其實有一個多世紀的歷史，可以對馬拉兒童車找到。從這個時代卻是從空氣彈簧充氣，皮革隔膜，就像一個波紋管，他們是在20世紀30年代模壓橡膠空氣彈簧取代。 基于在彈簧位于上車一即車輪之間的框架一工程師常常感到方便談談簧載質量和簧下質量。 4、彈簧和簧下質量 跳躍質量是對彈簧支撐的汽車質量，而簧下質量是松散的之間的道躋和懸架彈簧質量定義。彈簧剛度的影響如何回應，而簧載質量正在駕駛汽車。松散的彈簧汽車，如豪華轎車(認為林肯城市車)，可以吞下振動，并提供一個超級平穩(wěn)，但是，這樣的車很容易潛水和制動和加速并趨于身體晃動轉彎。緊緊彈簧車，如跑車(認為馬自達Miata身上)，在顛簸的道路，但他們盡量減少身體的方案很好，這意味著他們可以更積極推動各地角落。 因此，雖然自己看起來簡單的彈簧裝置，設計和實施他們的汽車乘客舒適度的平衡與處理是一項復雜的任務。而為了讓事情更加復雜，彈簧不能單獨提供一個完美的平穩(wěn)運行。由于彈簧在吸收能量是巨大的，但它不是在散熱良好。其他構筑物，如阻尼器眾所周知，必須這樣做。 5、減震器 除了控制結構是現(xiàn)在用的，汽車彈簧將擴大和失控的速度釋放的能量是從一腫塊吸收。彈簧將繼續(xù)反彈，直到所有的能量在其自然頻率最初投入到IT用完。建立一個單獨的彈簧懸架會使乘坐一個非常有彈性，并根據(jù)地形，難以控制汽車。 輸入減震器和緩沖器，一個裝置，通過控制作為一個過程稱為抑制有害彈簧的方案。減震器慢下來，減少轉化為熱能，可以通過液壓油消退了懸架運動動能的振動運動的幅度。要理解這是如何工作，最好找一個減震器內(nèi)看到它的結構和功能。 一個減震器基本上是安裝在車輪架和車輪之間的油泵。上部安裝的沖擊連接到幀(即彈簧的重量)，而較低的安裝連接到軸，靠近輪(即沒有裝彈簧的重量)。在雙管設計，對減震器，上部安裝連接到活塞桿，而這又是連接到一個活塞，從而在一個充滿液壓油與管坐在最常見的類型之一。內(nèi)管被稱為壓力管，外管，是已知的儲備管。超額準備金管店液壓油。 當汽車車輪在路上遇到碰撞，造成對線圈彈簧的傷害，彈簧的能量轉移到減震器上安裝通過，穿越活塞桿和活塞進入。口穿孔的活塞，使液體泄漏，活塞上下移動，通過在壓力管。由于孔比較小，只有少量的液體承受很大的壓力，經(jīng)過。這將降低活塞，從而減慢彈簧。 減震器工作在兩個周期一壓縮循環(huán)和周期延長。壓縮周期內(nèi)發(fā)生的活塞向下移動，在下面的壓縮腔活塞液壓油。延長周期發(fā)生作為朝著壓力管項部的活塞動作，壓在上面的活塞腔液。一個典型的汽車或輕型卡車將其壓縮比在其循環(huán)周期延長更多的阻力?？紤]到這一點，壓縮周期控制車輛的簧下重量方案，而延長控制重，彈簧的重量。 所有現(xiàn)代的減震器是速度敏感一懸浮移動的速度就越快，越阻力減震器規(guī)定。這使得沖擊，以適應道路條件和控制可能出現(xiàn)不需要的方案在行駛的車輛，包括彈跳，搖擺，剎車和加速。 6、 Struts和防搖桿 另一種常見的阻尼結構是支撐—基本上是一個減震器安裝在一個彈簧。它的執(zhí)行兩項工作：他們提供這樣一個減震器阻尼作用，并為他們提供車輛懸掛的支撐結構。這意味著提供一個減震器，不支持車重一點—他們只控制在哪是在一輛汽車的重量轉移的速度，而不是本身的重量。 圖6-1共同支撐設計 由于沖擊有這么多跟一輛汽車的處理，他們可以被認為是關鍵的安全功能。磨損沖擊可以讓過多的車輛從一側重量轉移到一邊，從前到后。這降低了輪胎的抓地力能力的道路，以及處理和制動性能。 7、防搖桿 防搖桿(也稱為防側傾桿)是用于減震器一起給一個移動的汽車額外的穩(wěn)定。一種防搖桿是一個金屬棒，跨越整個橋和有效地加入每一個暫停方共同努力。當在一個車輪懸架向上和向下移動，防搖桿轉讓轉移到其他車輪。這將創(chuàng)建一個更公平的平順性和減少汽車搖擺。特別是，它斗爭的一項關于暫停其汽車滾裝船，因為它的角落。基于這個原因，今天幾乎所有的汽車都作為標準配置防搖裝置的桿機構，但如果他們沒有，包可以很容易地女裝在任何時候的桿機構。 8、未來的汽車懸架 雖然有增強和改善了彈簧和減震器，但汽車懸架的基本設計經(jīng)過多年來的沒有一個顯著的變化。但是這要改變一個品牌，新的懇掛設計構思的Bose一在相同的Bose聲技術方面的創(chuàng)新而聞名，所有己知的介紹。一些專家甚至說，Bose是懸浮在汽車懸架以來最大的一個全獨立設計推出的進步。 圖8-1前懸架模塊 它是如何工作的，Bose在每個系統(tǒng)使用一個傳統(tǒng)的沖擊和彈簧安裝輪子代替線性電磁與達〔LEM的)。放大器提供電力，在這樣一個權力與每個系統(tǒng)的壓縮再生方式的發(fā)動機。該發(fā)動機的主要好處是，它們不是由傳統(tǒng)的慣性流體的阻尼器同有的限制。作為一個結果，LEM的可擴展和壓縮在一個更大的速度，幾乎消除了所有客艙震動。該輪的議案能夠如此精細的控制，該車體保持水平，不論是什么在方向盤的情況。在LEM的也可以抵消車身議案，而加速，剎車和轉彎，使司機的控制更大的責任感。 不幸的是，這種模式暫停將無法使用，直到2009年，將在一個或多個高檔豪華車提供。在此之前，司機必須依靠可靠的真實的經(jīng)得起百年考驗的懸掛。