微型电动汽车悬架系统开题报告.doc

XXXX大学毕业设计（论文）开题报告 题目 微型电动汽车悬架系统 汽车与交通工程学院（系） 车辆工程 专业 091 班学生姓名 XX 学 号 091201015 指导教师 XX 开题日期：2013年3月22日开 题 报 告一、课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述1、题目来源：生产实践 2、国内外发展概况悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力矩，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。汽车悬架是车轮与车身之间一切装置的总称, 其功用在于把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些反力所形成的力矩传递到车架上, 以保证汽车的正常行驶。悬架设计的好坏是影响车辆操纵稳定性和行驶平顺性的重要因素, 现代轿车的悬架有各种不同的结构形式。典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。 悬架是汽车中的一个重要总成，它把车架与车轮弹性地联系起来，关系到汽车的多种使用性能。因为悬架既要满足汽车的舒适性要求，又要满足其操纵稳定性的要求，而这两方面又是互相对立的。比如，为了取得良好的舒适性，需要大大缓冲汽车的震动，这样弹簧就要设计得软些，但弹簧软了却容易使汽车发生刹车“点头”、加速“抬头”以及左右侧倾严重的不良倾向，不利于汽车的转向，容易导致汽车操纵不稳定等。随着电液控制、计算机技术的发展,传感器、微处理器以及电、液控制元件制造技术的提高,使可控悬架在车辆上的应用成为可能。一些能够根据汽车行驶的路面、工况和载荷等情况来控制自身工作状态,使汽车的整体行驶性能达到最佳的可控悬架系统随之出现,并且得到发展。国外在20 世纪50 年代就提出了主动悬架的概念。主动悬架采用有源或无源可控元件组成一个闭环或开环的控制系统,根据车辆系统的运动状态和外部输入的变化做出反应,主动地调整和产生所需的控制力,使悬架始终处于最佳减振状态。主动悬架由控制系统和执行机构组成,执行机构为有源液压系统的主动悬架简称全主动悬架,而无源主动悬架则简称半主动悬架。 可控悬架采用的控制方法对于悬架实现需要的功能有着很大的影响。目前在可控悬架领域应用的主要控制方法有最优控制方法、自适应LMS 算法、模糊控制、神经网络等。传统被动悬架,其弹簧刚度K 和减振器阻尼系数在汽车行驶过程中都不能人为地控制改变,其在结构上只能实现平顺性和操纵稳定性之间的折衷,无法达到悬架控制的理想目标。随着微电子技术和控制理论的发展,出现了半主动悬架和主动悬架。相比较于被动悬架,最大的特点在于在汽车行驶过程中可以根据路况对悬架系统进行实时的调节。（注）开题报告要点：1、毕业设计（论文）题目的来源，理论或实际应用意义。2、题目主要内容及预期达到的目标。3、拟采用哪些方法及手段。4、完成题目所需要的实验或实习条件。5、完成题目的工作计划等。（开题报告不够用时可另附同格式A4纸）1开 题 报 告 xV);LC|1_ 二、题目主要内容和预期达到的目标2.1、主要内容: 1）前悬架系统设计； 2）后悬架系统设计； 3）编程对前后悬架进行平顺性分析；2.2、预期达到的目标:1）通过合理设计悬架的弹性特性及阻尼特性确保汽车具有良好的行驶平顺性，即具有较低的振动频率、较小的振动加速度值和合适的减振性能，并能避免在悬架的压缩或伸张极限点发生硬冲击，同时还要保证轮胎具有足够的接地能力；2）合理的导向机构设计，以确保车轮与车架之间所有力和力矩都能可靠的传递，保证车轮跳动时车轮定位参数变化不大，并能满足汽车具有良好的操纵稳定性；3）满足导向机构的运动和转向杆系的运动协调，避免发生运动干涉；4）侧倾中心及纵倾中心位置恰当，汽车转向时具有抗侧倾能力，汽车制动和加速时能保持车身的稳定，避免发生汽车在制动和加速时的车身纵倾；5）悬架构件的质量要小尤其是非悬挂质量要尽量小；6）所有的零件应有足够的强度和使用寿命。三、方案论证及采用的方法和手段3.1设计方案论证：3.1.1悬架结构形式分析悬架按结构形式可分为非独立悬架和独立悬架。与非独立悬架相比，独立悬架具有以下优点：（1）非悬挂质量小，悬架所受到并传给车身的冲击载荷小，有利于提高汽车的行驶平顺性及轮胎的接地性能；（2）左右车轮的跳动没有直接的相互影响可减少车身的倾斜和振动；（3）占用横向空间小，便于发动机布置，可以降低发动机安装位置，从而降低汽车质心位置，有利于提高汽车的行驶稳定性；（4）易于实现驱动轮转向。本车由于是乘用车，对平顺性及行驶稳定性要求较高，所以采用独立悬架。独立悬架按结构形式又分为双横臂式、单横臂式、双纵臂式、单纵臂式、单斜臂式、麦弗逊式和扭转粱随动臂式等几种类型。根据不同形式悬架的特点，麦弗逊式悬架应用在紧凑性轿车前悬架中具有无可比拟的优势：（1）将导向机构和减振装置集合到一起，将多个零件集成在一个单元里。这样一来，它不仅简化了结构，减小了质量，还节省了空间，降低了制造成本，并且几乎不占用横向空间，有利于车身前部地板的构造和发动机布置；（2）铰接点数目减少；（3）上下铰点之间有较大的距离，下铰点与车轮接地点之间距离减小，这对减少铰点处的受力有利；（4）弹簧行程较大；（5）车轮跳动时，其轮距、前束及出轮外倾角均变化不大，减轻了轮胎的磨损，也使汽车具有良好的行驶稳定性。所以本车前悬架采用麦弗逊式悬架。2开 题 报 告需要转向，因此结构可进一步简化；（2）不用为发动机布置留出中间的空间，下控制臂可以伸出很长，以便减小车轮跳动时轮距及外倾角的变化量；（3）车身后部比前部要高一些，因此允许增大减振器活塞杆长度及弹簧行程。 麦弗逊悬架由多个零件组成，故在悬架机构分析中采用空间机构分析法对其进行分析。在运用此方法进行分析时，将悬架总成中的构件等效成刚体来研究悬架系统的空间运动。图3.1是1/2麦弗逊式悬架的等效机构图，借助图中所示的等效方式，我们可以清楚地看出悬架摆臂和转向节之间的连接通过球副来等效；减振器外套筒和活塞的联接方式被等效成一个移动副；减振器的上支点和车身的联接被等效成一个转动副。这样，麦弗逊式悬架被抽象成一个封闭的空间机构。通过图示的等效方案可以使我们对悬架系统的分析变得简单，且不会在很大程度上影响分析的结果。图3.21麦弗逊悬架的等效机构图综上所述，本车前、后悬架均采用麦弗逊式悬架弹性元件选择螺旋弹簧。多孔聚氨酯是一种高强度和耐磨性能的复合材料，制作成缓冲块还兼有辅助弹性元件的作用，所以本设计选择多孔聚氨酯缓冲块。3.1.2减振器结构方案分析微型轿车的工作工况一般为城市道路工况，总体来说，它所行驶的路面较为平缓。悬架的减振器在这样的路面上工作时，振动的幅值不大，但频率较高。所以，在此设计方案中选用液力式减振器如图3.2所示。使用液力减振器后，当车架与车桥作往复相对运动时，减振器能够通过内部粘性油液的流动，将车身和车架的振动能量转化为热能，最终散到大气中，从而达到使振动迅速衰减的目的。3开 题 报 告图3.2 减振器的三维模型图3.2采用的方法和手段本课题来源于生产实际设计微型轿车的悬架系统。在此设计中需要完成悬架中关键零部件的设计计算和校核、减振器的选型、导向机构的仿真等。另外，设计还需包括悬架系统部分零件的二维零件图、装配图和三维装配图的绘制。本设计从生产实际中来，因此，设计的方法和结果应对生产实际具有一定的指导作用。3.3设计思路 本文的研究对象是微型轿车悬架系统。通过对悬架弹性元件的计算、分析，导向机构的仿真和优化，可以验证悬架中关键零部件的可行性，掌握悬架的适用范围和使用条件，改善整车的行驶平顺性和操纵稳定性。1）根据汽车类型选择悬架的结构形式及前后悬架方案：前后悬架均采用麦弗逊式悬架; 2）确定与悬架有关的操纵稳定性、行驶平顺性等方面的指标，然后选定满足这些性能的悬架结构和参数，并考虑成本及质量等因素；3）根据对汽车平顺性的要求对前后悬架弹性元件的设计计算，并进行疲劳强度校核；4）根据汽车稳定性平顺性和车轮定位等确定独立悬架导向机构的布置方案和参数；5）确定前悬架减振器的结构型式以及减振器阻尼系数等参数； 6）查阅有关悬架结构的资料，运用CATIA软件制图，完成前后悬架各一张装配图；7）运用MATLAB对悬架进行两个自由度的建模和编程。四、完成题目所需要的实验或实习条件1.汽车学院实验中心；2.中国第一汽车集团公司实习；五、完成题目工作计划 3.23.7 毕业实习，调研3.83.14 熟悉课题，收集和整理资料3.153.21 提出研究方案，准备开题3.223.28 开题答辩4开 题 报 告3.294.18 设计计算，校核，编程，绘制草图4.195.9 绘制装配图、中期检查5.106.13 绘制装配图、零件图6.146.20 撰写设计计算说明书6.216.27 准备答辩5查阅资料、文献目录1 中国汽车车型手册 . 中国汽车技术研究中心 ,20032 汽车标准汇编 第四卷 . 中国汽车技术研究中心标准化所3 汽车设计标准资料手册 . 长春：吉林科技出版社，19924 汽车工程手册 . 自动车技术会小林明等 . 北京：机械工业出版社，19845 冯国胜，杨绍普 车辆现代设计方法 第一版北京：科学出版社，2006.66 刘惟信汽车设计北京：清华大学出版社，20017 张金柱. 悬架系统. 北京：化学工业出版社，20058 刘惟信. 论现代汽车设计及其发展趋势.汽车与社会，19969 龚微寒 汽车现代设计制造第1版北京:人民交通出版社，199510 王宝玺汽车拖拉机制造工艺学第2版北京:机械工业出版社，200511 韩宗奇. 现代汽车概论. 沈阳：东北大学出版社，2002年12 吴宗泽机械零件设计手册第1版北京:机械工业出版社，200413 刘雅琴. 上海桑塔纳轿车结构图册. 上海：上海科学技术出版社， 1997年14 Yu F., Crolla D.A., A State Observer Design for an Adaptive Vehicle Suspension, Vehicle Suspension Dynamic, 199815 Griffin，M.J. Evaluation of vibration with respect to human response. Warrendale PA: SAE paper 86004716 韩德恩，郭玉久. 奥迪轿车构造. 北京，机械工业出版社，19996指导教师意见：(对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测)指导教师签字：年 月 日教研室意见：教研室主任签字： 年 月 日7开 题 须 知一、学生要认真填写开题报告。在毕业设计（论文）答辩时学生须向答辩委员会（或答辩小组）提交开题报告，作为答辩评分的参考材料，没有开题报告不能参加答辩。如果丢失要及时办理补交手续。学生毕业后，开题报告与学生毕业设计（论文）一并存档备案。二、毕业设计（论文）题目一经确定，指导教师要给学生下达毕业设计（论文）任务书，学生根据任务书的要求进行开题，一般安排在毕业设计（论文）正式开始的第二周至第三周进行。 三、开题报告的审查由各专业教研室主持，每个学生的报告时间为1015分钟。开题通过后学生才能正式获得毕业设计（论文）的资格。 四、学生要充分理解毕业设计（论文）题目的内容和要求，在指导教师的指导下制定切实可行的工作计划，并且要具备进行毕业设计（论文）所要求的实验或实习（调研）条件。五、学生要按照指导教师所下达的毕业设计（论文）任务书的要求，认真进行文献资料的检索、搜集和查阅，并做好记录。 六、开题审查不合格的学生，必须在一周内重新进行开题。