汽车悬架系统仿真分析与优化开题报告
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1992年，Ych和Tsao首次在车辆上应用模拟控制，使车辆在非常不平的路面上行驶时，悬架质量仍基本保持水平，而且执行器始终工作在允许的范围内。
日本德岛大学芳村敏夫教授把模糊理论应用于车辆悬架控制系统，采用模糊推理构成主动控制规则，进行计算机模拟分析来控制车身的垂直振动和俯仰振动，结果验证了模糊控制方法的有效性。
目前，世界上许多大公司正在加紧研制并推广应用主动悬架技术，对装有主动悬架的许多车辆使用结果表明，主动悬架有着被动悬架无可比拟的优越性，可以预见主动悬架有着巨大的应用场合与前景。
2．国内发展情况
国内汽车动力学的研究分析和计算的工作起步较晚。七十年代初，长春汽车研究所和清华大学同时发展了汽车动力学的研究。研究工作集中在平顺性、操纵稳定性性能指标的评价方法、试验方法及操纵稳定性力学模型的建立、模型的计算方法、性能预测方法和优化设计方法等。首次分析了汽车悬置以上结构弹性体的一阶扭转振动对摆振性能的影响。
对悬架的研究包括控制方法设计和悬架系统设计等方面。显然，采用不同的控制规律和数学模型，所获得的悬架特性是不一样的，因此，采用什么样的模型和控制方法以及如何选择与之对应的悬架结构，是悬架研究的一个重要方面。
国外学者在车辆悬架控制系统的研究方面做了大量的理论研究工作。
1968年，Bender结合预瞄信息，基于两自由度单轮车辆模型，提出了线性最优车辆主动悬架控制系统的设计方案。通过安装于车身的路面位移传感器。测得行驶中的汽车前方几米处的路面位移信号，并且将其结合到主动悬架的控制规律中。
1989年，吉林工业大学的林逸利用R-W方法，建立了对汽车独立悬架中的单横臂及摆柱式悬架进行空间运动分析的通用计算程序[4]。
1991年，第二汽车制造厂的上宫文斌等人，采用自然坐标的概念，利用虚功原理建立汽车转向系统和悬架运动学分析方法。
1992年，清华大学的张海岑采用多刚体动力学中的牛顿．欧拉方法，建立了汽车列车七十四个自由度的非线形数学模型，其中包括多种轮胎模型、悬架系统模型、转向系统模型及带有比例阀、防抱死装置及考虑制动热衰退的制动系统模型，深入研究了汽车列车操纵稳定性和制动性。
尼桑公司在90年的InfiniteQ45轿车上装备了液压悬架系统，此外，保时捷、福特、奔驰等公司均在其高级轿车上装备了各自开发的主动悬架系统。梅赛德斯——奔驰在1996年推出的F200概念车、雪铁龙公司的C5、桑蒂雅等车上都采用了主动悬架系统。
在军用车方面，由于越野和高速行驶的需要，所以使用主动悬架的愿望更为迫切，英国早在70年代，就在“蝎”式轻型坦克上试验了AP液压件公司的液力机械主动悬架。Lotus公司与美国陆军坦克自wk.baidu.com车司令部(TACOM)和Teledyne大陆车辆公司（TCM）联合组成小组，在1992年10月把一种简化的主动悬架装置安装在Hummer“蜂鸟”轮式车辆上，最大限度上提高了在崎岖不平路面上的行驶速度。
设计题目
汽车悬架系统仿真分析与优化
设计（论文）
类型（划“√”）
工程设计
应用研究
开发研究
基础研究
其它
√
一、本课题的研究目的和意义
悬架是汽车上的重要总成之一，它把车身和车轮弹性地连接在一起。悬架的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。不同的悬架设置会使驾驶者有不同驾驶感受。外表看似简单的悬挂系统综合多种作用力，决定着汽车的稳定性、舒适性和安全性，是现代汽车十分关键的部件之一。
针对主动悬架的结构特点和控制规律，奔驰公司开发了主动悬架ABC（Active Body Control）系统。传统的悬架工作方式主要是通过厚重的车身跳动，推压液压油，通过阻尼减震器来抑制车身的振动，而ABC系统则通过感应车轮及车身的动作，在任何大的车身振动之前及时对悬架系统做出调整，保持车身的平衡。该系统能够很好地适应各种路面情况，即使在异常崎岖不平的地方，轿车也能保持优越的操纵性、舒适性及方向稳定性。
1982年Lotus公司首先研制出有源主动悬架系统，在高速塞上装了全主动悬架，同时瑞典Volvo公司在其VOLVO740车上安装了可以提高车身高度的试验性的Lotus电子主动悬架系统。
丰田车辆公司在1986年的Soarer车型采用了能分别对阻尼和刚度进行三级调节的空气悬架。1989年丰田Celica车型上装备了真正意义上的主动油气悬架系统。
利用开发阶段所能获得的悬架系统基本参数，运用ANSYS建立悬架计算机仿真分析模型，仿真分析悬架运动学/弹性运动学特性，悬架多体运动仿真分析模型为整车动力学分析提供了便于装配的子模型，可以方便地对汽车动力学性能进行分析，预测悬架对汽车行驶性能(操纵稳定性、行驶平顺性等)的影响，为汽车悬架系统开发提供一种有效的现代化手段。
3）悬架模型自由度分析。
2.基于ANSYS的动力学仿真分析。
1）麦弗逊前悬架系统仿真分析。
2）车轮同向激振仿真。
3）车轮弹塑性运动运动仿真。
3.对仿真分析进行比较。
1）对结果进行分析。
2）对悬架进行优化。
三、文献综述（国内外研究情况及其发展）
1．国外发展情况
国外汽车动力学的研究经历了由试验研究到理论研究，由开环研究到闭环研究的发展过程。早在80年代初，就有许多通用的软件可以对汽车系统进行分析计算，而且还有各种针对汽车某一类问题的专用多体软件。研究的范围从局部结构到整车系统，涉及汽车系统动力学的方方面面。80年代中期是多体系统动力学在汽车工程上应用发展最快的时期。国外各主要汽车厂家和研究机构在其ＣＡＤ系统中安装了多体系统动力学分析软件，并与有限元、模态分析、优化设计等软件一起构成一个有机的整体，在汽车设计开发中发挥了重要作用。目前市场上占有率最高的是美国MDI公司开发的ADAMS，其在汽车行业中的使用率为43%，该软件在为客户提供通用平台时，还专门提供了用于车辆分析的专门模块（ADAMS/Car），使用起来非常方便。
通过学习研究，我可以对所学相关专业课程知识进行复习总结，能了解悬架建模方法，掌握ANSYS软件使用，通过系统的毕业设计训练，可以使自己将本科期间所学知识进行系统化，对计算机应用技术有所提高。
二、本课题的主要研究内容（提纲）
1.基于ANSYS悬架系统建模。
1）麦弗逊式前独立悬架建模实例。
2）虚拟样机模型的建立。
日本德岛大学芳村敏夫教授把模糊理论应用于车辆悬架控制系统，采用模糊推理构成主动控制规则，进行计算机模拟分析来控制车身的垂直振动和俯仰振动，结果验证了模糊控制方法的有效性。
目前，世界上许多大公司正在加紧研制并推广应用主动悬架技术，对装有主动悬架的许多车辆使用结果表明，主动悬架有着被动悬架无可比拟的优越性，可以预见主动悬架有着巨大的应用场合与前景。
2．国内发展情况
国内汽车动力学的研究分析和计算的工作起步较晚。七十年代初，长春汽车研究所和清华大学同时发展了汽车动力学的研究。研究工作集中在平顺性、操纵稳定性性能指标的评价方法、试验方法及操纵稳定性力学模型的建立、模型的计算方法、性能预测方法和优化设计方法等。首次分析了汽车悬置以上结构弹性体的一阶扭转振动对摆振性能的影响。
对悬架的研究包括控制方法设计和悬架系统设计等方面。显然，采用不同的控制规律和数学模型，所获得的悬架特性是不一样的，因此，采用什么样的模型和控制方法以及如何选择与之对应的悬架结构，是悬架研究的一个重要方面。
国外学者在车辆悬架控制系统的研究方面做了大量的理论研究工作。
1968年，Bender结合预瞄信息，基于两自由度单轮车辆模型，提出了线性最优车辆主动悬架控制系统的设计方案。通过安装于车身的路面位移传感器。测得行驶中的汽车前方几米处的路面位移信号，并且将其结合到主动悬架的控制规律中。
1989年，吉林工业大学的林逸利用R-W方法，建立了对汽车独立悬架中的单横臂及摆柱式悬架进行空间运动分析的通用计算程序[4]。
1991年，第二汽车制造厂的上宫文斌等人，采用自然坐标的概念，利用虚功原理建立汽车转向系统和悬架运动学分析方法。
1992年，清华大学的张海岑采用多刚体动力学中的牛顿．欧拉方法，建立了汽车列车七十四个自由度的非线形数学模型，其中包括多种轮胎模型、悬架系统模型、转向系统模型及带有比例阀、防抱死装置及考虑制动热衰退的制动系统模型，深入研究了汽车列车操纵稳定性和制动性。
尼桑公司在90年的InfiniteQ45轿车上装备了液压悬架系统，此外，保时捷、福特、奔驰等公司均在其高级轿车上装备了各自开发的主动悬架系统。梅赛德斯——奔驰在1996年推出的F200概念车、雪铁龙公司的C5、桑蒂雅等车上都采用了主动悬架系统。
在军用车方面，由于越野和高速行驶的需要，所以使用主动悬架的愿望更为迫切，英国早在70年代，就在“蝎”式轻型坦克上试验了AP液压件公司的液力机械主动悬架。Lotus公司与美国陆军坦克自wk.baidu.com车司令部(TACOM)和Teledyne大陆车辆公司（TCM）联合组成小组，在1992年10月把一种简化的主动悬架装置安装在Hummer“蜂鸟”轮式车辆上，最大限度上提高了在崎岖不平路面上的行驶速度。
设计题目
汽车悬架系统仿真分析与优化
设计（论文）
类型（划“√”）
工程设计
应用研究
开发研究
基础研究
其它
√
一、本课题的研究目的和意义
悬架是汽车上的重要总成之一，它把车身和车轮弹性地连接在一起。悬架的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。不同的悬架设置会使驾驶者有不同驾驶感受。外表看似简单的悬挂系统综合多种作用力，决定着汽车的稳定性、舒适性和安全性，是现代汽车十分关键的部件之一。
针对主动悬架的结构特点和控制规律，奔驰公司开发了主动悬架ABC（Active Body Control）系统。传统的悬架工作方式主要是通过厚重的车身跳动，推压液压油，通过阻尼减震器来抑制车身的振动，而ABC系统则通过感应车轮及车身的动作，在任何大的车身振动之前及时对悬架系统做出调整，保持车身的平衡。该系统能够很好地适应各种路面情况，即使在异常崎岖不平的地方，轿车也能保持优越的操纵性、舒适性及方向稳定性。
1982年Lotus公司首先研制出有源主动悬架系统，在高速塞上装了全主动悬架，同时瑞典Volvo公司在其VOLVO740车上安装了可以提高车身高度的试验性的Lotus电子主动悬架系统。
丰田车辆公司在1986年的Soarer车型采用了能分别对阻尼和刚度进行三级调节的空气悬架。1989年丰田Celica车型上装备了真正意义上的主动油气悬架系统。
利用开发阶段所能获得的悬架系统基本参数，运用ANSYS建立悬架计算机仿真分析模型，仿真分析悬架运动学/弹性运动学特性，悬架多体运动仿真分析模型为整车动力学分析提供了便于装配的子模型，可以方便地对汽车动力学性能进行分析，预测悬架对汽车行驶性能(操纵稳定性、行驶平顺性等)的影响，为汽车悬架系统开发提供一种有效的现代化手段。
3）悬架模型自由度分析。
2.基于ANSYS的动力学仿真分析。
1）麦弗逊前悬架系统仿真分析。
2）车轮同向激振仿真。
3）车轮弹塑性运动运动仿真。
3.对仿真分析进行比较。
1）对结果进行分析。
2）对悬架进行优化。
三、文献综述（国内外研究情况及其发展）
1．国外发展情况
国外汽车动力学的研究经历了由试验研究到理论研究，由开环研究到闭环研究的发展过程。早在80年代初，就有许多通用的软件可以对汽车系统进行分析计算，而且还有各种针对汽车某一类问题的专用多体软件。研究的范围从局部结构到整车系统，涉及汽车系统动力学的方方面面。80年代中期是多体系统动力学在汽车工程上应用发展最快的时期。国外各主要汽车厂家和研究机构在其ＣＡＤ系统中安装了多体系统动力学分析软件，并与有限元、模态分析、优化设计等软件一起构成一个有机的整体，在汽车设计开发中发挥了重要作用。目前市场上占有率最高的是美国MDI公司开发的ADAMS，其在汽车行业中的使用率为43%，该软件在为客户提供通用平台时，还专门提供了用于车辆分析的专门模块（ADAMS/Car），使用起来非常方便。
通过学习研究，我可以对所学相关专业课程知识进行复习总结，能了解悬架建模方法，掌握ANSYS软件使用，通过系统的毕业设计训练，可以使自己将本科期间所学知识进行系统化，对计算机应用技术有所提高。
二、本课题的主要研究内容（提纲）
1.基于ANSYS悬架系统建模。
1）麦弗逊式前独立悬架建模实例。
2）虚拟样机模型的建立。