麦弗逊前悬架参数匹配与运动仿真-开题报告

选题目的： 由于悬架系统在汽车行驶中占有重要地位和发挥关键作用，悬架的设计越来越受到广泛的重 视。在传统设计方法的基础上，也出现了许多先进设计方法和技术，比如CAD/CAE技术、有限元分 析、模拟仿真、虚拟设计、优化设计等等。所以悬架系统的研究设计有广阔前景。 在实际当中，如果悬架结构设计不当，将会大大影响汽车产品的使用性能(如转向沉重、车轮 摆振、轮胎偏磨严重、影响轮胎使用寿命等)。 本课题研究的目的就在于运用CAD/CAE技术对车辆麦弗逊式前悬架的虚拟设计。在试制前的阶 段运用ADAMS/CAR进行悬架结构布置和建模仿真，获得分析车轮垂直跳动、转动与车轮前束角的变 化等关系，总结规律。并且运用ADAMS/Insight, 通过对模型某项或是多项性能指标进行优化，通 过调节相应的参数来满足设计要求。 初步验证运用 ADAMS /Car 进行汽车悬架建模和仿真的合理性，为生产实践提供必要的理论支
在这种背景下，人们开始运用虚拟样机仿真软件ADAMS等建立车辆及悬架系统的复杂动力学仿 真模型，并通过分析得出了许多有益结论。
悬架的运动学、动力学仿真分析在汽车悬架系统的设计和开发中占有重要的地位。以机械CAD 设计、虚拟样机仿真技术为前题,提出运用虚拟样机仿真软件ADAMS里的CAR模块分析并进行优化汽 车悬架的设计方法。首先,根据悬架各部件之间的相对运动关系和各部件的参数在ADAMS\CAR中建立 某轿车的麦弗逊前悬架的三维CAD模型,再加上路面激励,分析悬架参数在汽车行驶中的变化规律， 对设计参数进行修改和调整以发现其对各种性能参数的影响, 然后利用ADAMS\Insight对建立的悬 架模型进行结构优化，最终提供较理想的产品开发解决方案。
ADAMS中的 Car 模块是ADAMS软件中的一个专业化模块，它整合了世界多家大型汽车企业在汽 车设计、开发方面的经验，能够帮助快速建立精确的包括汽车车身、发动机、悬架系统、传动系统、 转向机构以及制动系统等系统在内的参数化虚拟汽车模型。ADAMS/Insight 功能扩展模块是ADAMS 基于网页的试验设计与分析模块，能对仿真进行实验设计，可以更精确地对设计进行量化研究，应 用ADAMS/Insight，可以很方便地进行一系列的仿真试验，从而精确地预测所设计的复杂的机械系 统在各种工作条件下的性能，并对试验结果提供专业化的统计结果。
毕业设计（论文）开题报告
学生姓名
系部 汽车与交通工程学院 专业、班级
指导教师姓名
职称
讲师
Hale Waihona Puke 从事 专业车辆工程 是否外聘 □是■否
题目名称
麦弗逊前悬架参数匹配与运动仿真
一、课题研究现状、选题目的和意义
课题研究现状： 汽车作为极其重要的交通工具，在交通运输领域和人民日常生活中的地位日益突出，用户对汽 车安全性、行驶平顺性、操纵稳定性的要求越来越高。汽车悬架系统是汽车的重要部件，是影响车 辆动态特性关系最为密切的系统，汽车悬架系统对汽车的操纵稳定性、行驶平顺性以及行驶安全都 有很大的影响。 悬架对车辆操纵稳定性的发挥至关重要，操纵稳定性的好坏也影响着汽车行驶平顺性和安全。 悬架系统起着传递车轮和车身之间的力和力矩、引导与控制汽车车轮与车身的相对运动、缓和路面 传递给车身的冲击、衰减系统的振动等作用。悬架的性能反映在当车轮上下跳动时，车轮的定位参 数变化量保持在合理的范围内，以保证汽车具有所期望的行驶性能。 汽车悬架有非独立悬架和独立悬架两种基本类型。麦弗逊式悬架(McPherson Suspension)是独 立悬架的一种，于1947年由任职于美国福特汽车公司的麦弗逊(EarlS．McPherson)发明。1950年 首次生产使用麦弗逊悬 架汽车以后，麦弗逊悬架以其节约空间和成本较低成为最为流行的汽车独 立悬架系统之一。根据对日本在1987到2000年之间生产的轿车的统计，轿车前悬架导向机构都是以 麦弗逊式为主。1987年末、1994年末、2000年末采用麦弗逊悬架作为前悬架的车型所占比例分别为： 69．6％、61．6％、69．3％，麦弗逊悬架在三个统计年度均占第一位。在全球范围内来看，前悬 架都是麦弗逊式占主导地位，该悬架的突出优点是增大了两前轮的内侧空间，便于发动机横向布置， 因此这种结构广泛应用于从微型轿车到高级轿车的所有轿车中，且不分驱动桥或非驱动桥均适用。 保时捷911、国产奥迪、桑塔纳、夏利、富康等轿车的前悬架均为麦弗逊独立悬架。 麦弗逊独立悬架是现代汽车上广泛采用的一种悬架结构形式。悬架是连接车轮和车身的唯一部 件，车轮把复杂的路况等行驶条件通过悬架系统传递给车身，所以悬架的运动特性、动力特性等的 好坏直接决定汽车行驶三种性能能否实现。合理的几何参数能保证悬架具有良好的运动特性。汽车 在各种行驶条件下，车轮定位参数随车轮的跳动而变化, 从而影响汽车的操纵稳定性、轮胎的磨损、 安全性等性能, 是悬架设计主要考虑的指标之一。 所以在设计悬架时就要充分考虑这些因素，进行合理设计，尽量满足使用要求。悬架在成品之 前首先要反复进行试验，做悬架的运动学分析，以便进一步进行论证、改进设计。 如何更好的设计悬架催生了对悬架的研究。汽车悬架运动学研究方法很多，对它的研究在国外 起步较早。德国的耶尔森·赖姆帕尔著的《汽车底盘技术》对各种悬架运动作了详细的分析，对车
轮定位参数做了准确的定义，分析了他们的作用及其对操纵稳定性的影响。阿达姆·措莫托著的《汽 车行驶性能》和安培正人著的《汽车的运动与操纵》介绍了悬架运动对汽车行驶性能的影响。
近年来，随着计算机技术的迅猛发展，以及各种基础理论研究成果出现，而且在现代的工程研 究领域，计算机仿真技术己成为热门研究课题。这都为汽车动力学研究提供了一个方便快捷的手段。 国外各主要汽车生产企业和研究机构，如Ford、GM、BMW、Audi和Volvo等的产品研发部门使用了大 量的多体系统动力学分析软件，在设计研发中发挥了重要作用。应用得较多的这方面的软件有美国 MSC公司的ADAMS、美国CADSI公司的DADS等。机械系统动力学仿真分析软件ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System）是目前世界范围内使用最广泛的虚拟样机仿真软件， 应用它可以方便地建立参数化的实体模型，并进行仿真分析。