FSAE電動賽車前懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析【雙橫臂式懸架】開題報告
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開 題 報 告1.結(jié)合畢業(yè)設(shè)計情況,根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料,撰寫 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述:文 獻(xiàn) 綜 述一.課題研究背景FSAE (Formula SAE)系列賽事由 SAE (Society of Automobile Engineering,美國汽車工程師協(xié)會)主辦,目的在于挑戰(zhàn)世界各地大學(xué)本科生研究生團(tuán)隊設(shè)想、設(shè)計、制造小型方程式賽車的能力。為了給團(tuán)隊最大的設(shè)計靈活性和充分展示他們想象力和創(chuàng)造力的空間,比賽對整車的限制總體來說是比較少的。在參加比賽之前,車隊一般都要花費八至十二個月的時間去設(shè)計、制造、檢測賽車以及完成賽前準(zhǔn)備。在和來自世界其他大學(xué)車隊的比較過程中,賽事本身就給了車隊證明和展示車隊創(chuàng)造力和工程技術(shù)能力的機(jī)會。懸架系統(tǒng)是電動賽車的一個重要組成部分。懸架的性能是影響汽車行駛平順性、操縱穩(wěn)定性和行駛速度的重要因素。因此,研究電動賽車振動,設(shè)計新型懸架系統(tǒng),將振動控制到最低水平是提高現(xiàn)代汽車質(zhì)量的重要措施 [1]。懸架是將車輪和車架相連接的部件,懸架將承受來自地面通過車輪傳遞各種力和力矩,同時懸架的設(shè)計也影響著在跳動時的輪胎姿態(tài),這也極大影響著輪胎與地面的接觸特性,決定著輪胎的極限性能能否充分發(fā)揮。換句話說,一臺良好的賽車必須要有一個性能良好的懸架系統(tǒng)。對于 FSAE 賽車來說,懸架的設(shè)計是否成功也在很大程度上決定了整個賽車性能的水平。二.課題研究的意義基于賽車和普通車輛的差異,本文將從賽車性能要求實際出發(fā),對賽車的懸架系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計,并研究懸架的性能以及相關(guān)參數(shù)對懸架系統(tǒng)性能的影響。在保證一定平順性的基礎(chǔ)上對其整體系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計,力求使賽車具有良好操縱穩(wěn)定性。在初步完成對賽車的懸架設(shè)計結(jié)束后,為了更多更深入地了解賽車的性能,利用 ADAMS 軟件對懸架進(jìn)行虛擬試驗,得出懸架的基本性能。為進(jìn)一步提高賽車操縱穩(wěn)定性性能提供數(shù)據(jù)積累,為此后的賽車設(shè)計積累經(jīng)驗。3.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.國外研究現(xiàn)狀國外發(fā)達(dá)國家對車輛懸架運動學(xué)的研究起步較早,幾乎同步于獨立懸架誕生之日。德國的 Prof . J. Reimell(耶爾森·賴姆帕爾)著的《汽車底盤技術(shù)》對各種懸架運動學(xué)作了詳細(xì)的分析,對車輪定位參數(shù)做了準(zhǔn)確的定義,分析了他們的作用及其對整車操縱穩(wěn)定性的影響。在懸架運動學(xué)分析中,描述了彈簧變形過程中車輪定位值的變化過程:描述了彈簧各部件及鉸接處具有彈性,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(shù)的變化曲線,這些變化曲線都是實測得到的,可以用來進(jìn)行操縱穩(wěn)定性的評價 [2]。由阿達(dá)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(xué)對汽車行駛性能的影響,在懸架運動學(xué)對汽車操縱穩(wěn)定性的影響方面進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析 [3,4]Wolfgang Matschinsky 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)對懸架運動學(xué)特性的理論分析作了較為深入的研究。在懸架運動學(xué)分析中,將懸架簡化成多連桿機(jī)構(gòu),用圖解法來分析輪胎的跳動所引起的懸架變形;在懸架動力學(xué)分析中,則對懸架模型作了受力分析,推導(dǎo)出變形與力的關(guān)系,并將橡膠襯套鉸接的處理簡化成三根兩兩垂直的彈簧 [5]德國的 M.米奇克在《汽車動力學(xué)》卷 C 中詳細(xì)介紹了汽車操縱穩(wěn)定性和懸架性能之間的關(guān)系,并根據(jù)各種不同實車數(shù)據(jù)分析了不同子系統(tǒng)如轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、助力系統(tǒng)及懸架系統(tǒng)的各個參數(shù)對整車操縱穩(wěn)定性的影響 [6]。2.國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國從 80 年代開始逐步開展對汽車懸架運動學(xué)的研究,研究成果則多見于 90年代。其中,中國工程院院士郭孔輝所著的《汽車操縱穩(wěn)定性》對懸架運動學(xué)作了最為系統(tǒng)的分析,并且在國內(nèi)首次提出了從側(cè)向力、縱向力轉(zhuǎn)向的角度研究懸架運動學(xué)[7]。吉林大學(xué)的林逸教授等人在 90 年代也先后在各報刊發(fā)表文章闡述了橡膠元件的基本性能,著重分析了獨立懸架中橡膠元件對汽車操縱穩(wěn)定性的和平順性的影響,并提出了處理運動學(xué)問題的思路和方法 [8]。清華大學(xué)張越今博士著的《汽車多體動力學(xué)及計算機(jī)仿真》一書,重點介紹了整車多體系統(tǒng)彈性模型的建立方法 [9]文獻(xiàn)[10]運用 ADAMS/ Car 軟件建立了某車雙橫臂獨立懸架模型,在理論驗證的基礎(chǔ)上揭示了該懸架的運動規(guī)律。實驗結(jié)果證明:適當(dāng)調(diào)整下控制臂與車架前安裝點的位置,可使懸架的抗點/抬頭性能、懸架剛度和側(cè)傾角剛度得到明顯改善。仿真分析結(jié)果與理論計算結(jié)果對比表明,該方法可以準(zhǔn)確地計算懸架的多種性能參數(shù)。文獻(xiàn)[11]用 ADAMS,建立了某雙橫臂獨立懸架虛擬樣機(jī)模型,并進(jìn)行了運動學(xué)仿真分析。在對車輪的側(cè)向滑移進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上看,車輪接地點側(cè)向滑移量可以顯著降低,文獻(xiàn)[12]作者利用空間解析幾何的方法輪胎的磨損,進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計,從優(yōu)化結(jié)果情況將大為改善。對雙橫臂獨立懸架進(jìn)行運動學(xué)分析此方法計算過程中無需進(jìn)行坐標(biāo)變換,簡化了運動分析過程,使得計算更加方便程實際應(yīng)用。由于易于工程實際應(yīng)用。文獻(xiàn)[13]通過運用 ADAMS 軟件對雙橫臂獨立懸架進(jìn)行數(shù)學(xué)建模、仿真,分析該懸架的幾個定位參數(shù)在車輪上下跳動時的變化,保證了汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性和回正特性,從而更好地指導(dǎo)設(shè)計。文獻(xiàn)[14-19]等均給出了前輪定位參數(shù)的詳細(xì)定義及其對汽車操縱穩(wěn)定性的影響,為汽車懸架設(shè)計提供了理論指導(dǎo)。4.懸架的設(shè)計流程現(xiàn)代 F1 賽車采用從外到內(nèi)的設(shè)計過程,懸架設(shè)計流程如下:(1)首先要確定賽車主要框架參數(shù),包括:外形尺寸、重量、發(fā)動機(jī)馬力等等。(2)確定懸架系統(tǒng)類型,一般都會選用雙橫臂式,主要是決定選用拉桿還是推桿。(3)確定賽車的偏頻和賽車前后偏頻比。(4)估計簧上質(zhì)量和簧下質(zhì)量的四個車輪獨立負(fù)重。(5)根據(jù)上面幾個參數(shù)推算出賽車的懸架剛度和彈簧的彈性系數(shù)。(6)推算出賽車在沒有安裝防側(cè)傾桿之前的懸架剛度初值,并計算車輪在最大負(fù)重情況 下的輪胎變形。參考文獻(xiàn):[1]孫建民,孫鳳英. 汽車懸架系統(tǒng)的發(fā)展及控制技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 黑龍江工程學(xué)院學(xué)報,2001,01:57-61.[2]耶爾森懶姆帕爾著,張洪欣,余卓平譯.汽車底盤基礎(chǔ)[M].北京:科學(xué)普及出版社,1992[3]阿達(dá)姆·措莫托著.黃錫鵬、解春陽譯.汽車行駛性能[M].科學(xué)普及出版社,1992[4]安培正人著.陳幸波譯.汽車的運動與操縱[M].機(jī)械工業(yè)出版社,1998[5] Matschinsky, Wolfgang. Die Radfuhrungen der Strassfahrzeug[M]. Verlag Tuev Reihland TuevReihland,1987[6] M.米奇克.汽車動力學(xué) C 卷(第二版)[M].北京:人民交通出社,1997[7]郭孔輝.汽車操縱動力學(xué)[M].吉林:吉林科學(xué)技術(shù)出版社,1991[8]陳新,林逸,王煥明等.彈性元件對懸架性能的影響[J].汽車術(shù),1996(5): 11-13[9]張越今.汽車多體動力學(xué)及計算機(jī)仿真[M].吉林:吉林科學(xué)技術(shù)出版社,1998[10]宋傳學(xué),蔡章林.基于 ADAMS_ CAR 的雙橫臂獨立懸架建模與仿[J].吉林大學(xué)學(xué)報江學(xué)版),2004, 34(4): 554-558[11]何耀華,閡斌云.基于 ADAMS 的雙橫臂獨立懸架的優(yōu)化設(shè)計[J].拖拉機(jī)與農(nóng)用運輸車,2006, 33(6): 73-74[12]李文君,蔣永林,高樹新等.雙橫臂獨立懸架空間運動學(xué)分析「J}.汽車工程,2006,28(6): 529, 558 一 560[13]呂振華,常放,楊道華.利用 ADAMS 對雙橫臂獨立懸架進(jìn)行仿真分析「J}.汽車科技,2005(5): 7-9[14]李軍,孟紅,張洪康等.汽車懸架參數(shù)對操縱穩(wěn)定性影響的仿真分析研究「J}.車輛與動力技術(shù),2001(4): 24-27[15]趙亦希,黃宏成,劉奮.懸架側(cè)傾特性參數(shù)及動力學(xué)仿真「J}.傳動技術(shù),2001(1):40-45[16]史建鵬.汽車轉(zhuǎn)向輪前束與車輪外傾角的設(shè)計匹配〔J}.汽車科技,2005(3): 10-12[17]褚志剛,鄧兆祥,胡玉梅等.汽車前輪定位參數(shù)優(yōu)化設(shè)計「J}.重慶大學(xué)學(xué)報,2003,26(2): 87 一 89[18]陳加國.前輪定位參數(shù)及其動態(tài)變化對汽車操穩(wěn)性能的影響「J}.機(jī)械設(shè)計與制造,2004(2): 115 一 116[19]董恩國,張蕾.基于 ADAMS 的車輪定位參數(shù)優(yōu)化設(shè)計「J}.中國農(nóng)機(jī)化,2006(5):106-108開 題 報 告2.本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段(途徑):一.本課題的設(shè)計流程:(1)首先要確定賽車主要框架參數(shù)。(2)確定懸架系統(tǒng)類型。(3)對選定的懸架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計分析。二.需解決的問題:參照國外 FSAE 賽車先進(jìn)懸架形式,對中北大學(xué) FSC 賽車的前懸架結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分析,進(jìn)行必要運動學(xué)\動力學(xué)計算,以及主要元件設(shè)計計算,同時需要確定主要定位參數(shù)。三.研究手段:1.運用大學(xué)所學(xué)的基本課程為理論基礎(chǔ),以互聯(lián)網(wǎng)為媒介和載體,了解懸架的結(jié)構(gòu)特點。2.在圖書館和電子閱覽室查閱參考文獻(xiàn)和其他資料,以對這一課題的研究目的與任務(wù)更深入的了解;3.進(jìn)行必要的力學(xué)分析。4.對相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。5.繪零件圖及裝配圖。開 題 報 告指導(dǎo)教師意見:該學(xué)生的選題,緊扣專業(yè)方向、緊扣現(xiàn)實,做到理論與實踐結(jié)合、與實習(xí)體會結(jié)合,有現(xiàn)實意義,有完成選題的能力和條件,其開題報告體現(xiàn)了我院培養(yǎng)高級實用型人才的目標(biāo)的要求。且該生對于所開課題進(jìn)行了較為詳盡的調(diào)研,參考了許多文獻(xiàn),最后確定的課題具有一定的實用價值。本課題是學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識的延續(xù),符合學(xué)生專業(yè)發(fā)展方向,對于提高學(xué)生的基本知識和技能,對于提高學(xué)生的研究能力有益。研究方法和研究計劃基本合理,難度合適,學(xué)生能夠在預(yù)定時間內(nèi)完成該課題的設(shè)計。同意參加開題報告答辯。指導(dǎo)教師: 年 月 日所在系審查意見:系主任: 年 月 日附件:參考文獻(xiàn)格式學(xué)術(shù)期刊 作者﹒論文題目﹒期刊名稱,出版年份,卷(期):頁次如果作者的人數(shù)多于 3 人,則寫前三位作者的名字后面加“等”,作者之間以逗號隔開。例如:[1] 李峰,胡征,景蘇等. 納米粒子的控制生長和自組裝研究進(jìn)展. 無機(jī)化學(xué)學(xué)報, 2001, 17(3): 315~324[2] J.Y.Li, X.L.Chen,H.Li. Fabrication of zinc oxide nanorods. Journal of Crystal Growth, 2001,233:5~7學(xué)術(shù)會議論文集 作者﹒論文題目﹒文集編者姓名﹒學(xué)術(shù)會議文集名稱,出版地:出版者,出版年份:頁次例如:[3] 司宗國,謝去病,王群﹒重子湮沒快度關(guān)聯(lián)的研究﹒見趙維勤,高崇壽編﹒第五屆高能粒子產(chǎn)生和重離子碰撞理論研討會文集,北京:中國高等科學(xué)技術(shù)中心,1996:105圖書 著者﹒書名﹒版本﹒出版地:出版者,出版年﹒頁次如果該書是第一版則可以略去版次。例如:[4]韓其智,孫洪洲﹒群論﹒北京:北京大學(xué)出版社,1987﹒101預(yù)印本 作者﹒論文題目﹒預(yù)印本編號(出版年份)例如:[5]Xiaofeng Guo and Jianwei Qiu﹒The leading power corrections to the structure functions﹒hep—ph/9810548(1998)學(xué)位論文 作者﹒論文題目﹒學(xué)士(或碩士、博士 )學(xué)位論文. 出版地:出版者,出版年份例如:[6] 陳異. 納米粒子形貌控制研究. 碩士學(xué)位論文. 北京:中國科學(xué)院, 2002電子文獻(xiàn) 主要責(zé)任者. 電子文獻(xiàn)題名﹒電子文獻(xiàn)的出處或可獲地址. 發(fā)表或更新日期例如:[7] 王明亮. 關(guān)于中國學(xué)術(shù)期刊標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工程的進(jìn)展. http://www.caycd.edu.cn/pub/wml.txt/980810-2.html, 1998-08-16專利 專利所有者. 專利名稱. 專利國別:專利號,日期.例如:[8] 姜錫洲.一種溫?zé)嵬夥笏幹苽浞桨? 中國專利:881056073,1989-07-26.- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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