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XXXX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)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(xué)院（系） 車輛工程 專業(yè) 091 班 學(xué)生姓名 XX 學(xué) 號 091201015 指導(dǎo)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(nèi)容及國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述 1、題目來源：生產(chǎn)實踐 2、國內(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，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)向機構(gòu)以及減震器等組成，個別結(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(guān)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(shè)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(cè)傾嚴重的不良傾向，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、計算機技術(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(yīng),主動地調(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)。主動懸架由控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)組成,執(zhí)行機構(gòu)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(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(jié)構(gòu)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(shù)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(diào)節(jié)。 （注）開題報告要點：1、畢業(yè)設(shè)計（論文）題目的來源，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?qū)嵙?xí)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(nèi)容和預(yù)期達到的目標 2.1、主要內(nèi)容: 1）前懸架系統(tǒng)設(shè)計； 2）后懸架系統(tǒng)設(shè)計； 3）編程對前后懸架進行平順性分析； 2.2、預(yù)期達到的目標: 1）通過合理設(shè)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(dǎo)向機構(gòu)設(shè)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(dǎo)向機構(gòu)的運動和轉(zhuǎn)向桿系的運動協(xié)調(diào)，避免發(fā)生運動干涉； 4）側(cè)傾中心及縱傾中心位置恰當(dāng)，汽車轉(zhuǎn)向時具有抗側(cè)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(gòu)件的質(zhì)量要小尤其是非懸掛質(zhì)量要盡量?。? 6）所有的零件應(yīng)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(shè)計方案論證： 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(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(zhì)心位置，有利于提高汽車的行駛穩(wěn)定性；（4）易于實現(xiàn)驅(qū)動輪轉(zhuǎn)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(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(yīng)用在緊湊性轎車前懸架中具有無可比擬的優(yōu)勢：（1）將導(dǎo)向機構(gòu)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(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(zhuǎn)向，因此結(jié)構(gòu)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(gòu)分析中采用空間機構(gòu)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(gòu)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(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(zhuǎn)動副。這樣，麥弗遜式懸架被抽象成一個封閉的空間機構(gòu)。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(jié)果。 圖3.21麥弗遜懸架的等效機構(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(shè)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(dāng)車架與車橋作往復(fù)相對運動時，減振器能夠通過內(nèi)部粘性油液的流動，將車身和車架的振動能量轉(zhuǎn)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(chǎn)實際設(shè)計微型轎車的懸架系統(tǒng)。在此設(shè)計中需要完成懸架中關(guān)鍵零部件的設(shè)計計算和校核、減振器的選型、導(dǎo)向機構(gòu)的仿真等。另外，設(shè)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(shè)計從生產(chǎn)實際中來，因此，設(shè)計的方法和結(jié)果應(yīng)對生產(chǎn)實際具有一定的指導(dǎo)作用。 3.3設(shè)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(dǎo)向機構(gòu)的仿真和優(yōu)化，可以驗證懸架中關(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，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)對汽車平順性的要求對前后懸架彈性元件的設(shè)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(dǎo)向機構(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?qū)嵙?xí)條件 1.汽車學(xué)院實驗中心； 2.中國第一汽車集團公司實習(xí)； 五、完成題目工作計劃 3.2～3.7 畢業(yè)實習(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，準備開題 3.22～3.28 開題答辯 4 開 題 報 告 3.29～4.18 設(shè)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(shè)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(shù)研究中心 ,2003 [2] 汽車標準匯編 第四卷 . 中國汽車技術(shù)研究中心標準化所 [3] 汽車設(shè)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(shù)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(shè)計方法． 第一版．北京：科學(xué)出版社，2006.6 [6] 劉惟信．汽車設(shè)計．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)計及其發(fā)展趨勢.汽車與社會，1996 [9] 龔微寒． 汽車現(xiàn)代設(shè)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(xué)．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(xué)出版社，2002年 [12] 吳宗澤．機械零件設(shè)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(jié)構(gòu)圖冊. 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. 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(gòu)造. 北京，機械工業(yè)出版社，1999 6 指導(dǎo)教師意見： (對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計結(jié)果的預(yù)測) 指導(dǎo)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(xué)生要認真填寫開題報告。在畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯時學(xué)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(xué)生畢業(yè)后，開題報告與學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）一并存檔備案。 二、畢業(yè)設(shè)計（論文）題目一經(jīng)確定，指導(dǎo)教師要給學(xué)生下達畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書，學(xué)生根據(jù)任務(wù)書的要求進行開題，一般安排在畢業(yè)設(shè)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(xué)生的報告時間為10—15分鐘。開題通過后學(xué)生才能正式獲得畢業(yè)設(shè)計（論文）的資格。 四、學(xué)生要充分理解畢業(yè)設(shè)計（論文）題目的內(nèi)容和要求，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下制定切實可行的工作計劃，并且要具備進行畢業(yè)設(shè)計（論文）所要求的實驗或?qū)嵙?xí)（調(diào)研）條件。 五、學(xué)生要按照指導(dǎo)教師所下達的畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)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(xué)生，必須在一周內(nèi)重新進行開題。