载重车悬架设计开题报告

杭州电子科技大学

毕业设计(论文)开题报告

一、综述本课题国内外研究动态,说明选题的依据和意义

1.1课题的设计意义:

随着汽车在生活中的越来越广泛的应用,它已经不再只是人们代步的工具,它在社会发展中也起着非常重要的作用。它为人们的生产效率带来了提高。特别是在公路运输中。

作为载人的工具之一,舒适性是不可忽略的一个条件。悬架也就应允而生。现在的小轿车的悬架系统已经发展到非常成熟了,并可以使长途的驾驶者带来更多的舒适性,减轻了驾驶者和乘客的疲劳程度。但是,载货货车却远远达不到这样的效果。同时货车却常常在长途的路途上行走,为驾驶者带大的疲劳程度,也不利于在行车安全。因此货车的悬架系统尽可能地设计到更好的舒适性,减轻架驶者的行车过程中的疲劳程度。

悬架是保证车轮或车桥与汽车承载系统(车架或承载式车身)之间具有弹性联系并能传递载荷,缓和冲击,衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称。并且随着研究的进一步深入,发现悬架的性能还影响着整车的很多性能,包括行驶平顺性,行驶车速,燃油经济性和运营经济性等。特别是在工业中应用较多的运输车辆的悬架系统的设计,对于用车单位十分重要。悬架系统的制造成本要低,要便于维护、保养,并且工作可靠,使用寿命长[1]

1.2悬架国内外研究动态:

半主动悬架的研究工作开始于1973 年,由 D.A.Crosby和 D.C.Karnopp首先提出。半主动悬架以改变悬架的阻尼为主,一般较少考虑改变悬架的刚度。工作原理是:根据簧上质量相对车轮的速度响应、加速度响应等反馈信号, 按照一定的控制规律调节弹簧的阻尼力或者刚度。半主动悬架产生力的方式与被动悬架相似,但其阻尼或刚度系数可根据运行状态调整,这和主动悬架极为相似。有级式半主动悬架是将阻尼分成几级,阻尼级由驾驶员根据 “路感”选择或由传感器信号自动选择; 无级式半主动悬架根据汽车行驶的路面条件和行驶状态,对悬架的阻尼在几毫秒内由最小到最大进行无级调节。由于半主动悬架结构较简单,工作时不需要消耗车辆的动力,而且可取得与主动悬架相近的性能,具有广阔的发展空间[2]

随着道路交通的不断发展,汽车车速有了很大的提高,被动悬架的缺陷逐渐成为提高汽车性能的瓶颈,为此人们开发了能兼顾舒适和操纵稳定的主动悬架。主动悬架的概念是1954年美国通用汽车公司在悬架设计中率先提出的。它在被动悬架的基础上,增加可调节刚度和阻尼的控制装置,使汽车的悬架在任何路面上保持最佳的运行状态。控制装置通常由测量系统、反馈控制系统、能源系统等组成。20世纪80年代,世界各大著名的汽车公司和生产厂家竞相研制开发这种悬架。奔驰、沃尔沃、洛特斯、丰田等在汽车上进行了较为成功的试验。装备主动悬架的汽车,在不良路面高速行驶时,车身非常平稳,轮胎的噪音小,转向和制动时车身保持水平。其特点是乘坐非常舒服,但不同程度存在着结构复杂、能耗高、成本昂贵、可靠性问题[3]

由于种种原因,我国的汽车绝大部分采用被动悬架。在半主动和主动悬架的研究方面起步晚,与国外的差距大。在西方发达国家,半主动悬架在20世纪80年代后期趋于成熟,福特公司和日产公司首先在轿车上应用,取得了较好的效果。主动悬架虽然提出早,但由于控制复杂,并且牵涉到许多学科,一直很难有大的突破。进入20世纪90年代,仍仅应用于排气量大的豪华汽车。未见国内汽车产品采用此技术的报道,只有北京理工大学和同济大学等少数几个研究机构对主动悬架展开研究[4]

1.3悬架的发展趋势:

由于汽车行驶的平顺性和操纵稳定性的要求,具有安全、智能和清洁的绿色智能悬架将是今后汽车悬架发展的趋势。

(1)被动悬架是传统的机械结构,刚度和阻尼都是不可调的,依照随机振动理论, 它只能保证在特定的路况下达到较好效果。但它的理论成熟、结构简单、 性能可靠、 成本相对低廉且不需额外能量, 因而应用最为广泛。在我国现阶段, 仍然有较高的研究价值。被动悬架性能的研究主要集中在三个方面:通过对汽车进行受力分析后,建立数学模型,然后再用计算机仿真技术或有限元法寻找悬架的最优参数;研究可变刚度弹簧和可变阻尼的减振器,使悬架在绝大部分路况上保持良好的运行状态;研究导向机构,使汽车悬架在满足平顺性的前提下,稳定性有较大的提高。

(2)半主动悬架的研究集中在两个方面:执行策略的研究;执行器的研究。阻尼可调减振器主要有两种,一种是通过改变节流孔的大小调节阻尼;一种是通过改变减振液的粘性调节阻尼。节流孔的大小一般通过电磁阀或步进电机进行有级或无级的调节,这种方法成本较高,结构复杂。通过改变减振液的粘性来改变阻尼系数,具有结构简单、成本低、无噪音和冲击等特点,因此是目前发展的主要方向。

(3)主动悬架研究也集中在两个方面:可靠性;执行器。由于主动悬架采用了大量的传感器、单片机、输出输入电路和各种接口,由于元器件较多,降低了悬架的可靠性,所以,加大元件的集成程度,是一个不可逾越的阶段。执行器的研究主要是用电动器件代替液压器件。电气动力系统中的直线伺服电机和永磁直流直线伺服电机具有较多的优点,今后将会取代液压执行机构。运用电磁蓄能原理,结合参数估计自校正控制器,可望设计出高性能低功耗的电磁蓄能式自适应主动悬架,使主动悬架由理论研究转化为实际应用[5]

二、研究的基本内容,拟解决的主要问题

2.1基本研究内容

悬架是现代汽车上的重要总成之一,它把车架(或车身)与车轴(或车轮)弹性地连接起来,并能传递载荷、缓和冲击、衰减震振动以及调节汽车行驶中的称车身位置等,都保证汽车行驶的平顺性。本课题是载重车的悬架系统设计,大多数的载重车悬架类型都是钢板弹簧式非独立悬架如图1,从结构功能上、钢板弹簧式非独立悬架都是有弹性元件、减振装置和到导向机构三部分组成。所以本课题的主要研究内容如下[6]

图1钢板弹簧式非独立悬架示意图

1.钢板弹簧参数确定和钢板弹簧的结构设计

2.减振器的结构设计,减振器参数确定和减振器的安装

3.导向机构(性能曲线)

2.2主要研究问题

1.本课题设计的载重车悬架系统在一方面要满足保持载重车的稳定性同时要起到传递载荷.缓和冲击,衰减振动一级调节汽车行驶中的车身位置

2在满足悬架功能的同时也要保证悬架结构的稳定性,所以要对钢板弹簧和减震器的载重校核,疲劳校核等

3考虑到载重车的制造成本所以对载重车的悬架系统制造成本也要限制

三、设计(研究)的重点与难点,拟采用的途径(研究手段):

3.1设计的重点是确定汽车前后悬架结构形式及各部件的设计参数

1.结构形式的选定;

2.根据已知汽车主要参数确定悬架主要参数(悬架静挠度fc、悬架动挠度fd、悬架侧倾角刚度及其在前后轴的分配);

3.确定弹性元件(钢板弹簧)主要参数①满载弧高fa、②钢板弹簧长度L、③钢板断面尺寸及片数(钢板弹簧断面宽度b、钢板弹簧片厚h、钢板断面形状、钢板弹簧片数n)、④钢板弹簧的刚度验算、⑤钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算、⑥钢板弹簧的强度验算;

4. 根据已知汽车主要参数确定减振器的结构类型和主要参数。设计的难点是:1.使各组成部分的设计相协调以及使局部的设计符合整体性能的要求;2.图纸的绘制;3. 减振器的结构类型和主要参数。

解决的主要途径是:深入了解汽车前悬架构造及工作原理;仔细研究设计原则;参考现有研究成果,并进行学习和分析,借鉴经验;认真学习机械制图原则以及CAD软件绘图;发挥创造性思维并通过试验最终确定方案

3.2钢板弹簧的设计步骤

钢板弹簧参数的确定

 

1.前后悬架的静绕度动绕度的选择

2.钢板弹簧满载弧高的选择

3.钢板弹簧长度的选择

4.悬架主副钢板弹簧的刚度分配

 

钢板弹簧的设计及其校核

 


钢板弹簧总成在自由状态下的弧高和曲率半径计算

图2钢板弹簧的设计流程图

四、设计(研究)进度计划:

五、参考文献

[1]车辆悬架设计及其理论/周长城著.——北京:北京大学出版社,2011.8:167-183

[2]汽车悬架:第二版/(德)赖姆帕尔著;李旭东译.——北京:机械工业出版社,2013.4

[3]王望予.汽车设计[M].北京:机械工业出版社,2003:133-165.

[4]陈家瑞. 汽车构造上﹑下册[M]. 机械工业出版社,2002:下册41-67.

[5]张炳力.汽车设计.合肥工业大学出版社,2010.6:187-223

[6]周长城,赵雷雷,车辆悬架弹性力学解析计算理论.北京:机械工业出版社,2012.2:前言

[7]机械原理/郑文纬.吴克坚编;第七版, 北京:高等教育出版社.2012.12

[8]理论力学.I/哈尔滨工业大学理论力学教研室编.——第七版——北京:高等教育出版社,2009.7

[9]汽车构造.下册/臧杰,阎岩主编.——第二版.——北京:机械工业出版社,2010.8

[10]汽车悬架构件的设计计算/彭莫,刁增祥著.——北京:机械工业出版社,2012.9

[11]DEL J M. Castillo and others,Optimization for Vehicle Suspension:

     Frequency Domain Vehicle system dynamics [J].Vehicle system dynamics,1990,(19).

[12] 曹民,范永法.汽车悬架技术的进展与预测[J].上海汽车,2000,(7).

六、指导教师审核意见:

指导教师签字:               

         

七、系(教研室)评议意见:

系(教研室)主任签字:               

         

八、开题小组评审意见:

开题小组负责人签字:      

                                

九、学院领导审核意见:

1.通过;           2.完善后通过;     3.未通过    

学院领导签字:      

                                

 

第二篇:某型轿车悬架设计开题报告

毕业设计(论文)材料之二(2)

本科毕业设计(论文)开题报告

题目:        某型轿车悬架设计

        Design  of A Automobile’s  Suspension

课 题 类 型: 设计■ 实验研究□ 论文□

学 生 姓 名:               

学       号:      09      

专 业 班 级:       车辆092     

学       院:   机械与汽车工程学院     

指 导 教 师:          

开 题 时 间:       2013/3/7

2013 年3 月 7日

一、       毕业设计(论文)内容及研究意义(价值)

开题报告的内容:

本课题以某款汽车为研究对象,对其后悬架进行研究。首先学习相关知识和国家标准,再对该汽车后悬架结构进行设计、确定其结构方案。再根据汽车悬架的国家标准对其进行力学分析与研究,为该悬架选择适合的材料,并进行力学校核。此基础上,利用三维软件建立该汽车后悬架的三维模型,再进行运动学校核,最后将该悬架的三维模型载入ADAMS分析软件,根据国家标准对其进行分析,如果不满足要求则在进行设计,直到满足要求为止。在取得成果的基础上,撰写毕业论文。

课题研究的意义:

悬架是现代汽车的重要组成部分之一。虽然并非汽车在行进必不可少的装备,但如果没有悬架,将极大的影响汽车的操纵稳定性和平顺性。悬架对整车性能有着重要的影响。在汽车市场竞争日益加剧的今天,人们对汽车的性能的认识更多的靠更为直接的感观感受,而非他们不太懂得的专业术语。

    因此,对汽车操纵稳定性﹑平顺性的提升成为了各大汽车厂商的共识。与此关系密切的悬架系统也被不断改进,主动半主动悬架等具有反馈的电控系统在高端车辆上的应用日趋广泛。无论定位高端市场,还是普通家庭的经济型轿车, 没有哪个厂家敢忽视悬架系统及其在整车中的作用。这一切,都是因为悬架系统对乘员的主观感受密切联系。悬架系统的优劣,乘员在车上可以马上感受到。

 虽然悬架很简单,对轿车的平顺性和操纵稳定性重要。现代车辆,尤其是乘用车对此要求更高,悬架设计的好坏直接关系到乘客的舒适性,尤其是晕车的人,因此直接关系到销量,悬架设计的好坏有着重要意义。

二、       毕业设计(论文)研究现状和发展趋势(文献综述)

研究现状:

随着道路交通的不断发展,汽车车速有了很大的提高,被动悬架的缺陷逐渐成为提高汽车性能的瓶颈,为此人们开发了能兼顾舒适和操纵稳定的主动悬架。主动悬架的概念是1954年美国通用汽车公司在悬架设计中率先提出的。它在被动悬架的基础上,增加可调节刚度和阻尼的控制装置,使汽车的悬架在任何路面上保持最佳的运行状态。控制装置通常由测量系统、反馈控制系统、能源系统等组成。20世纪80年代,世界各大著名的汽车公司和生产厂家竞相研制开发这种

   悬架。奔驰、沃尔沃、洛特斯、丰田等在汽车上进行了较为成功的试验。装备主动悬架的汽车,在不良路面高速行驶时,车身非常平稳,轮胎的噪音小,转向和制动时车身保持水平。其特点是乘坐非常舒服,但不同程度存在着结构复杂、能耗高、成本昂贵、可靠性问题。

由于种种原因,我国的汽车绝大部分采用被动悬架。在半主动和主动悬架的研究方面起步晚,与国外的差距大。在西方发达国家,半主动悬架在20世纪80年代后期趋于成熟,福特公司和日产公司首先在轿车上应用,取得了较好的效果。主动悬架虽然提出早,但由于控制复杂,并且牵涉到许多学科,一直很难有大的突破。进入20世纪90年代,仍仅应用于排气量大的豪华汽车。未见国内汽车产品采用此技术的报道,只有北京理工大学和同济大学等少数几个研究机构对主动悬架展开研究。

发展趋势:

由于汽车行驶的平顺性和操纵稳定性的要求,具有安全、智能和清洁的绿色智能悬架将是今后汽车悬架发展的趋势。

(1)被动悬架是传统的机械结构,刚度和阻尼都是不可调的,依照随机振动理论,它只能保证在特定的路况下达到较好效果。在我国现阶段,仍然有较高的研究价值。

(2)半主动悬架的研究集中在两个方面:执行策略的研究;执行器的研究。阻尼可调减振器主要有两种,一种是通过改变节流孔的大小调节阻尼;一种是通过改变减振液的粘性调节阻尼。

(3)主动悬架研究也集中在两个方面:可靠性;执行器。由于主动悬架采用了大量的传感器、单片机、输出输入电路和各种接口,由于元器件较多,降低了悬架的可靠性,所以,加大元件的集成程度,是一个不可逾越的阶段。执行器的研究主要是用电动器件代替液压器件。电气动力系统中的直线伺服电机和永磁直流直线伺服电机具有较多的优点,今后将会取代液压执行机构。

三、       毕业设计(论文)研究方案及工作计划

本课题首先以某款汽车为对象,研究其对悬架的特殊要求与有关国家标准。根据该悬架的特殊要求与国家标准,利用所学过的理论力学、材料力学、机械原理、以及机械设计等基础知识对该悬架进行结构设计,并确定各零部件的尺寸与材料。在此基础上,利用UG三维建模软件建立该悬架的几何模型。最后,再在ADAMS中建模进行仿真,直到使该悬架达到国家标准的要求为止。

工作计划表

研究重点:悬架的结构设计、各零部件尺寸与材料的确定;

研究难点:对该悬架进行UG建模与ADAMS仿真。

四、主要参考文献

[1] 黄天泽主编著.汽车车身结构与设计[M].北京:机械工业出版社,2011.

[2] 汽车工程手册编辑委员会编.汽车工程手册(设计篇)[M].人民交通出版社,      

    2001.

[3] 王望予主编.汽车设计[M].北京:机械工业出版社,2009.

[4] 陈家瑞主编.汽车构造(下册)[M].北京:机械工业出版社,2009.

[5] 余志生编.汽车理论[M].北京:机械工业出版社,2009.

[6] 肖生发,陶健民等.汽车工程学基础[M].北京:人民交通出版社,2003.

[7] 王慧文,张伟编.汽车悬架控制技术的发展[J].森林工程,1998,(1).

[8] 孙凤英.汽车悬架系统的发展及控制技术研究现状[J].黑龙江工程学院学                                                                                                          

    报,2001,(1).

[9] 陈兵.车辆智能悬架系统发展趋势研究[J].起重运输机械,2005,(6).

[10] 王国权,龚国庆.汽车设计课程设计指导书[M].北京:机械工业出版社,2010.

[11] DEL J M. Castillo and others,Optimization for Vehicle Suspension:

     Frequency Domain Vehicle system dynamics [J].Vehicle system dynamics,1990,(19).

[12] 林弋辉.车辆半主动悬架的控制策略及仿真[J].四川工业学院学报,2004, 

    (23).

[13] 曹民,范永法.汽车悬架技术的进展与预测[J].上海汽车,2000,(7).

[14] 李韶华,杨绍普.振动测试与诊断[J].机械强度,2003,(2).

[15] 李戎,徐勇.载货汽车悬架系统优化设计[J].上海汽车,2001,(5).

[16] 申永军,刘献栋,杨绍普. 基于最优控制的汽车被动悬架参数化设计[J].

     振动测试与诊断.2004,(2).

 

相关推荐