麥弗遜獨立懸架的運動分析和結構設計開題報告

1、.論文開題報告論文題目： 麥弗遜獨立懸架的運動分析和結構設計一、 立論依據(jù)1、研究意義最近這幾年，中國汽車產(chǎn)銷不斷上升，自 2002 年之后，中國汽車行業(yè)開始 進入爆發(fā)式增長階段，特別是隨著私人消費的興起，轎車需求量開始迅速攀升， 并成為推動中國汽車發(fā)展的一股重要力量。與此同時，中國在全球汽車產(chǎn)業(yè)中的 地位也逐漸上升。2007 年，中國汽車需求總量為 879 萬輛，在全球市場占比從 2001 年 4.3%上升到 2007 年的 12.2%。2009年首次超越美國成為全球第一大汽車產(chǎn)銷國后， 2010 年中國再次穩(wěn)坐全球銷量第一的位置。全年銷量超過 1800 萬輛。 目前中國汽車市場自主品牌發(fā)展

2、態(tài)勢良好。自主品牌乘用車的銷售量也是十分可觀的。之所以自主品牌的銷量不斷上升，跟中國汽車品牌在乘用車領域技術不斷學習進步不無關系。 中國汽車工業(yè)這些年逐步建立起有競爭性、不同技術層次的零部件配套體 系。并積極開展節(jié)能、環(huán)保型的汽車研發(fā)，推動技術進步，加快汽車產(chǎn)品的結構 升級。堅持對外開放和自主發(fā)展相結合的原則，努力提高自主研發(fā)能力，培育自主品牌產(chǎn)品。 為了實現(xiàn)由“汽車大國”向“汽車強國”轉(zhuǎn)變，一方面，國家通過宏觀調(diào)控、政策扶持等措施，鼓勵和支持汽車產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級；另一方面，企業(yè)在國家政策的引導下，在組織結構、產(chǎn)品結構、技術結構、市場結構等方面積極實施轉(zhuǎn)型升級戰(zhàn)略，全面、有效提升汽車產(chǎn)業(yè)的國際競

3、爭力。汽車強國就必須要具有完全白主知識產(chǎn)權的汽車。一輛具有自主知識產(chǎn)權的汽車，并不是那么容易就能制造出來的。雖然目前中國已經(jīng)有許多自主品牌的汽車，不但在國內(nèi)銷量不錯，而且有個別車型能夠出口。然而，其實很多自主品牌的汽車，內(nèi)部零部件或多或少也都不是中國自己的技術，沒有自主知識產(chǎn)權，雖然從整車角度看，是中國的自主品牌，其實不然。零部件是組成一輛汽車的基木，而在零部件制造生產(chǎn)上具有自主知識產(chǎn)權，才能使中國的自主品牌汽車真正暢銷巾場，經(jīng)久不衰。2、懸架概述汽車懸架是汽車一個非常重要的部件。汽車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

4、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。另外，懸架系統(tǒng)能配合汽車的運動產(chǎn)生適當?shù)姆磻斊囋诓煌窙r作加速、制動、轉(zhuǎn)向等運動時，能提供足夠的安全性，保證操縱不失控。所以，懸架是汽車底盤中最重要、也是汽車改型設計中經(jīng)常需要進行重新設計的部件，懸架的性能直接影響到汽車的平順性、操縱穩(wěn)定性等整車性能。而且汽車懸架系統(tǒng)是比較復雜的空間機構，車輛的運動工況也是多種多樣，在實際行駛過程中會有各種各樣的外在激勵及內(nèi)在控制，這些都給懸架的運動學與彈性動力學的分析帶來很大的困難。汽車行駛中路面的不平坦、凸起和凹坑使車身在車輪的垂直作用力下起伏波動，產(chǎn)生振動與沖擊；加減速

5、及制動和轉(zhuǎn)彎使車身產(chǎn)生俯仰和側傾振動。這些振動與沖擊會嚴重影響車輛的平順性和操縱穩(wěn)定性等重要性能。懸架作為上述各種力和力矩的傳動裝置，其傳遞特性能的好壞是影響汽車行駛平順性和操縱穩(wěn)定性最重要、最直接的因素。只有當汽車底盤配備了性能優(yōu)良的懸架，才會得到整車性能優(yōu)良的汽車。典型的懸架結構由彈性元件、導向機構以及減震器等組成，個別結構則還有緩沖塊、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。 零件功能：（1）減振器功能: 減振器是產(chǎn)生阻尼力的主要元件,其作用是迅速衰減汽車的振動,改善汽車的行駛平順性,增

6、強車輪和地面的附著力.另外,減振器能夠降低車身部分的動載荷,延長汽車的使用壽命.目前在汽車上廣泛使用的減振器主要是筒式液力減振器,其結構可分為雙筒式,單筒充氣式和雙筒充氣式三種。工作原理：在車輪上下跳過程中，減振器活塞在工作腔內(nèi)往復運動，使減振器液體通過活塞上的節(jié)流孔，由于液體有一定的粘性和液體通過節(jié)流孔時與孔壁間產(chǎn)生摩擦，使動能轉(zhuǎn)化成熱能散發(fā)到空氣中，從而達到衰減振動功能。（2）彈性元件功能：支撐垂直載荷,緩和和抑止不平路面引起的振動和沖擊.彈性元件主要有鋼板彈簧,螺旋彈簧,扭桿彈簧,氣彈簧和橡膠彈簧等。原理：用具有彈性較高材料制成的零件，在車輪受到大的沖擊時，動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能儲存起來，在

7、車輪下跳或回復原行駛狀態(tài)時釋放出來。（3）導向機構功能：傳遞力和力矩,同時兼起導向作用。在汽車的行駛過程當中,能夠控制車輪的運動軌跡。3、懸架的分類和特點懸架按照結構分大體可以分為獨立式懸架和非獨立式懸架。非獨立懸架具有結構簡單、成本低、強度高、保養(yǎng)容易、行車中前輪定位變化小的優(yōu)點，但由于其舒適性及操縱穩(wěn)定性都較差，在現(xiàn)代轎車中基本上已不再使用，多用在貨車和大客車上。獨立懸架是每一側的車輪都是單獨地通過彈性懸架懸掛在車架或車身下面的。其優(yōu)點是：質(zhì)量輕，減少了車身受到的沖擊，并提高了車輪的地面附著力；可用剛度小的較軟彈簧，改善汽車的舒適性；可以使發(fā)動機位置降低，汽車重心也得到降低，從而提高汽車的

8、行駛穩(wěn)定性；左右車輪單獨跳動，互不相干，能減小車身的傾斜和震動。不過，獨立懸架存在著結構復雜、成本高、維修不便的缺點?，F(xiàn)代轎車大都是采用獨立式懸架，按其結構形式的不同，獨立懸架又可分為橫臂式、縱臂式、多連桿式、燭式以及麥弗遜式懸架等。4、麥弗遜懸架的發(fā)展史以及對其運動學研究的發(fā)展史這其中麥弗遜懸架憑借其良好的性能，得到了大多數(shù)生產(chǎn)廠家的親睞。麥弗遜懸架是由一個叫麥弗遜(mcpherson)的人發(fā)明的。他是美國伊利諾斯州人，1891年生。大學畢業(yè)后他曾在歐洲搞了多年的航空發(fā)動機，并于1924年加入通用汽車公司的工程中心。30年代，通用的雪佛蘭公司想設計一種真正的小型汽車，總設計師就是麥弗遜。他對

9、設計小型轎車非常感興趣，目標是將這種四座轎車的質(zhì)量控制在09噸以內(nèi)，軸距控制在274米以內(nèi)，設計的關鍵是懸掛。麥弗遜一改當時盛行的板簧與扭桿彈簧的前懸掛方式，創(chuàng)造性地將減振器和螺旋彈簧組合在一起，裝在前軸上。實踐證明這種懸掛形式構造簡單，占用空間小，而且操縱性很好。后來，麥弗遜跳槽到福特，1950年福特在英國的子公司生產(chǎn)的兩款車，是世界上首次使用麥弗遜懸掛的商品車。麥弗遜懸掛由于構造簡單，性能優(yōu)越的緣故，被行家譽為經(jīng)典的設計。 麥弗遜在汽車前懸掛上的應用之廣是其他懸掛無法比擬的。大到寶馬M3，保時捷911這類高性能車，小到菲亞特STILO，福特FOCUS，甚至國產(chǎn)的哈飛面包車前懸掛都是采用的麥

10、弗遜式設計。在對懸架的運動學研究中，主要是研究在車輪與車身發(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、車輪定位及影響轉(zhuǎn)向運動的一些懸架參數(shù)的運動學特性，所以這一領域的研究稱為懸架的運動學研究。在考慮彈性襯套等連接件對懸架性能影響的情況下，懸架運動學即為懸架彈性運動學，懸架彈性運動學是闡述由于輪胎和路面之間的力和力矩引起的車輪定位等主要懸架參數(shù)的變化特性。懸架運動學的主要研究內(nèi)容是車輪定位參數(shù)(輪距、前束、外傾角、主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角等)與懸架彈簧變形(或車輪跳動量)的關系。車輪定位參數(shù)在行駛過程中會產(chǎn)生運動學變化，這些車輪定位參數(shù)的變化對汽車的操縱穩(wěn)定性會產(chǎn)生很大的影響。因此深入系

11、統(tǒng)地開展懸架運動學的研究，并由此指導現(xiàn)代汽車懸架的開發(fā)設計，提高汽車的操縱穩(wěn)定性，己成為汽車懸架研究開發(fā)中的重大課題。早先的懸架研究是對各種懸架運動學及彈性運動學作了詳細的分析，對車輪定位參數(shù)做了準確的定義，分析了他們的作用及其對操縱穩(wěn)定性的影響。在懸架運動學分析中，描述了彈簧變形過程中車輪定位值的變化過程；在彈性運動學分析中，描述了彈簧各部件及交接處具有彈性，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。接著人們從懸架的理論建模、橡膠支撐的模型出發(fā)對懸架彈性運動學特性的理論作出分析。在懸架運動學分析中，將懸架簡化成多連桿機構，用圖解法來分析

12、輪胎的跳動所引起的懸架變形；在懸架彈性運動學分析中，則對懸架模型作了受力分析，推導出變形與力的關系，并將橡膠襯套鉸接的處理簡化成三根兩兩垂直的彈簧。在現(xiàn)代的工程研究領域，計算機仿真己成為熱門研究課題。借助計算機的快速計算能力，人們不僅可以求出所需要的數(shù)值結果，還可以模擬出工程中的具體情況，以便人們可以直觀的進行分析研究，我們稱為計算機仿真技術。仿真是對現(xiàn)實系統(tǒng)的某一層次抽象屬性的模仿并建立有關模型。人們利用這樣的模型進行試驗，從中得到所需的信息，然后幫助人們對現(xiàn)實世界的某一層次的問題做出決策。隨著計算機技術和控制理論的發(fā)展，車輛懸架系統(tǒng)動力學的研究得到進一步發(fā)展，人們開始應用多體系統(tǒng)動力學軟件

13、(例如：ADAMS，DADS)建立車輛及懸架系統(tǒng)的復雜動力學仿真模型，并通過分析得出了許多有益結論。5、麥弗遜懸架的典型結構麥弗遜式懸架的主要結構即是由螺旋彈簧加上減震器以及A字下擺臂組成。筒式減震器為滑動立柱，減震器的上端通過帶軸承的隔振塊（可看做減震器上的鉸接點）總成與車身相連。減震器的下端與轉(zhuǎn)向節(jié)相連。A字形下擺臂內(nèi)段通過鉸鏈和車身相連，內(nèi)端通過球鉸鏈和轉(zhuǎn)向節(jié)相連。為了保證系統(tǒng)合理地受力，延長減振器的壽命并滿足使用性能要求，在布置上采用主銷和減振器中心線不共線的形式。這一布置形式?jīng)Q定了其運動規(guī)律與其它的懸架系統(tǒng)的不同。一般地，在其它懸架系統(tǒng)結構中，對應于不同的車輪跳動位置，各點至主銷的距

14、離不變。而在三線不共線的麥弗遜式懸架系統(tǒng)中，對應于不同的車輪跳動位置，各點至主銷的距離是變化的。減震器可以避免螺旋彈簧受力時向前、后、左、右偏移的現(xiàn)象，限制彈簧只能作上下方向的振動，并且可以通過對減震器的行程、阻尼以及搭配不同硬度的螺旋彈簧對懸掛性能進行調(diào)校。麥 弗遜懸掛最大的特點就是體積比較小， 有利于對比較緊湊的發(fā)動機艙布局。 車輪鎖受到的側向力通過轉(zhuǎn)向節(jié)大部分由橫擺臂承受，其余部分由減震器活塞和活塞桿承受。因此，這種結構形式可以減少阻尼器的磨損。與雙叉臂以及多連桿懸掛相比，由于減震器和螺旋彈簧都是對車輛上下的晃動起到支撐和緩沖，因此對于側向的力量沒有提供足夠的支撐力度。這樣就使得車輛在轉(zhuǎn)

15、向的時候車身有比較明顯的側傾，并且在剎車的時候有比較明顯的點頭現(xiàn)象。5、麥弗遜懸架的導向機構的設計要求麥弗遜懸架的導向機構由下擺臂、轉(zhuǎn)向節(jié)、減振器支柱和轉(zhuǎn)向橫拉桿構成。導向機構承擔著懸架中除垂向力之外的所有作用力和力矩，并且決定了懸架跳動時車輪的運動軌跡和車輪定位角的變化。所以，在設計獨立懸架的導向機構時，應滿足以下的要求：(1)形成恰當?shù)膫软曋行模?2)各鉸點處受力盡量小，減少橡膠元件的彈性變形，以保證導向精度；(3)保證車輪定位參數(shù)以及其隨車輪跳動的變化能滿足要求；(4)當車輪與車身產(chǎn)生相對運動時，保證輪距變化在一定的范圍之內(nèi)，減少車輪的磨損；(5)具有足夠的疲勞強度和壽命。二 、研究方案

16、1、 本論文研究方法通過查閱相關資料及實到驗室進行實地觀察了解麥弗遜懸架的結構，運用proe建立三維模型運用adams分析麥弗遜懸架的運動。畫出麥弗遜懸架的平面圖。2、預期的論文進展和成果預期進展：2012.2.272012.3.10 收集中外文文獻、確定方案2012.3.112012.3.22 基礎數(shù)據(jù)的收集和處理2012.3.232012.5.8 模型的建立和運動分析2012.5.202012.5.30 繪制設計圖樣，寫說明書。2012.6.12012.6.10 準備答辯預期成果：·運用adams軟件對模型進行運動分析。·學習仿真的一般方法，繪制好懸架的設計圖·

17、;通過畢業(yè)設計答辯。二、 論文大綱摘要前言第一章 麥弗遜懸架的研究意義一、 懸架的功用二、 懸架系統(tǒng)的組成三、 麥弗遜懸架的介紹第二章 匹配車型的選擇第三章 道懸架主要參數(shù)的確定一、 懸架的靜撓度二、 懸架的動撓度第四章 彈性元件的計算一、 彈簧形式、材料的選擇二、 確定彈簧直徑及剛度三、 其他參數(shù)的計算四、 彈簧的校驗第五章 減震器的設計第六章 獨立懸架導向機構的設計一、 導向機構的布置參數(shù)二、 麥弗遜式懸架機構設計第七章 懸架系統(tǒng)的輔助元件第八章 懸架模建立和運動分析第九章 結論參考文獻參考文獻1 廖力成，基于多體系統(tǒng)動力學的麥弗遜懸架運動學仿真與優(yōu)化設計 20092 時陪成等，麥弗遜式獨立懸架運動分析，機械傳動，2008,01,84853 夏長高等，麥弗遜懸架運動學分析與結構參數(shù)優(yōu)化，農(nóng)業(yè)機械學報，2005,124 卞學良，麥弗遜懸架轉(zhuǎn)向機構優(yōu)化設計，中國公路學報，2003,45 鄧兆翔，麥弗遜懸架剛度對汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的影響，Journal Of Chongqing University,2006,116 張俊，麥弗遜前懸架的虛擬設計及優(yōu)化，科