FSAE電動(dòng)賽車前懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析【雙橫臂式懸架】開題報(bào)告

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開 題 報(bào) 告1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)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(huì))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(duì)設(shè)想、設(shè)計(jì)、制造小型方程式賽車的能力。為了給團(tuán)隊(duì)最大的設(shè)計(jì)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(duì)一般都要花費(fèi)八至十二個(gè)月的時(shí)間去設(shè)計(jì)、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(duì)的比較過程中，賽事本身就給了車隊(duì)證明和展示車隊(duì)創(chuàng)造力和工程技術(shù)能力的機(jī)會(huì)。懸架系統(tǒng)是電動(dòng)賽車的一個(gè)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(dòng)賽車振動(dòng)，設(shè)計(jì)新型懸架系統(tǒng)，將振動(dòng)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(shí)懸架的設(shè)計(jì)也影響著在跳動(dòng)時(shí)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(tái)良好的賽車必須要有一個(gè)性能良好的懸架系統(tǒng)。對于 FSAE 賽車來說，懸架的設(shè)計(jì)是否成功也在很大程度上決定了整個(gè)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(shí)際出發(fā)，對賽車的懸架系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(jì)，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(jì)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(yàn)，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(jì)積累經(jīng)驗(yàn)。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(yùn)動(dòng)學(xué)的研究起步較早，幾乎同步于獨(dú)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(shí)測得到的，可以用來進(jìn)行操縱穩(wěn)定性的評價(jià) 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(yùn)動(dòng)與操縱，介紹了懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)對汽車行駛性能的影響，在懸架運(yùn)動(dòng)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 3,4Wolfgang 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(yùn)動(dòng)學(xué)特性的理論分析作了較為深入的研究。在懸架運(yùn)動(dòng)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(dòng)所引起的懸架變形;在懸架動(dòng)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(dòng)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(shí)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(gè)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(bào)刊發(fā)表文章闡述了橡膠元件的基本性能，著重分析了獨(dú)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(yùn)動(dòng)學(xué)問題的思路和方法 8。清華大學(xué)張?jiān)浇癫┦恐钠嚩囿w動(dòng)力學(xué)及計(jì)算機(jī)仿真一書，重點(diǎn)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(yùn)用 ADAMS/ Car 軟件建立了某車雙橫臂獨(dú)立懸架模型，在理論驗(yàn)證的基礎(chǔ)上揭示了該懸架的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明:適當(dāng)調(diào)整下控制臂與車架前安裝點(diǎn)的位置，可使懸架的抗點(diǎn)/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(jì)算結(jié)果對比表明，該方法可以準(zhǔn)確地計(jì)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(dú)立懸架虛擬樣機(jī)模型，并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)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(diǎn)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(jì)，從優(yōu)化結(jié)果情況將大為改善。對雙橫臂獨(dú)立懸架進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析此方法計(jì)算過程中無需進(jìn)行坐標(biāo)變換，簡化了運(yùn)動(dòng)分析過程，使得計(jì)算更加方便程實(shí)際應(yīng)用。由于易于工程實(shí)際應(yīng)用。文獻(xiàn)13通過運(yùn)用 ADAMS 軟件對雙橫臂獨(dú)立懸架進(jìn)行數(shù)學(xué)建模、仿真，分析該懸架的幾個(gè)定位參數(shù)在車輪上下跳動(dòng)時(shí)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(jì)。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(jì)提供了理論指導(dǎo)。4懸架的設(shè)計(jì)流程現(xiàn)代 F1 賽車采用從外到內(nèi)的設(shè)計(jì)過程，懸架設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)馬力等等。（2)確定懸架系統(tǒng)類型，一般都會(huì)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(jì)簧上質(zhì)量和簧下質(zhì)量的四個(gè)車輪獨(dú)立負(fù)重。(5)根據(jù)上面幾個(gè)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(jì)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(bào),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，19923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，19924安培正人著.陳幸波譯.汽車的運(yùn)動(dòng)與操縱M.機(jī)械工業(yè)出版社，19985 Matschinsky, Wolfgang. Die Radfuhrungen der StrassfahrzeugM. Verlag Tuev Reihland TuevReihland,19876 M.米奇克.汽車動(dòng)力學(xué) C 卷(第二版)M.北京:人民交通出社，19977郭孔輝.汽車操縱動(dòng)力學(xué)M.吉林:吉林科學(xué)技術(shù)出版社，19918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): 11-139張?jiān)浇?汽車多體動(dòng)力學(xué)及計(jì)算機(jī)仿真M.吉林:吉林科學(xué)技術(shù)出版社，199810宋傳學(xué)，蔡章林.基于 ADAMS_ CAR 的雙橫臂獨(dú)立懸架建模與仿J.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)江學(xué)版)，2004, 34(4): 554-55811何耀華，閡斌云.基于 ADAMS 的雙橫臂獨(dú)立懸架的優(yōu)化設(shè)計(jì)J.拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車，2006, 33(6): 73-7412李文君，蔣永林，高樹新等.雙橫臂獨(dú)立懸架空間運(yùn)動(dòng)學(xué)分析J.汽車工程，2006,28(6): 529, 558 一 56013呂振華，常放，楊道華.利用 ADAMS 對雙橫臂獨(dú)立懸架進(jìn)行仿真分析J.汽車科技，2005(5): 7-914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(dòng)力技術(shù)，2001(4): 24-2715趙亦希，黃宏成，劉奮.懸架側(cè)傾特性參數(shù)及動(dòng)力學(xué)仿真J.傳動(dòng)技術(shù)，2001(1):40-4516史建鵬.汽車轉(zhuǎn)向輪前束與車輪外傾角的設(shè)計(jì)匹配J.汽車科技，2005(3): 10-1217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(jì)J.重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2003,26(2): 87 一 8918陳加國.前輪定位參數(shù)及其動(dòng)態(tài)變化對汽車操穩(wěn)性能的影響J.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2004(2): 115 一 11619董恩國，張蕾.基于 ADAMS 的車輪定位參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)J.中國農(nóng)機(jī)化，2006(5):106-108開 題 報(bào) 告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(jì)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(jì)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(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)計(jì)算，以及主要元件設(shè)計(jì)計(jì)算，同時(shí)需要確定主要定位參數(shù)。三.研究手段：1.運(yùn)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(diǎn)。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(jì)。5.繪零件圖及裝配圖。開 題 報(bào) 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(shí)，做到理論與實(shí)踐結(jié)合、與實(shí)習(xí)體會(huì)結(jié)合，有現(xiàn)實(shí)意義，有完成選題的能力和條件，其開題報(bào)告體現(xiàn)了我院培養(yǎng)高級實(shí)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(shí)用價(jià)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(jì)劃基本合理，難度合適，學(xué)生能夠在預(yù)定時(shí)間內(nèi)完成該課題的設(shè)計(jì)。同意參加開題報(bào)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(bào)， 2001, 17(3): 3153242 J.Y.Li, X.L.Chen,H.Li. Fabrication of zinc oxide nanorods. Journal of Crystal Growth, 2001,233:57學(xué)術(shù)會(huì)議論文集 作者論文題目文集編者姓名學(xué)術(shù)會(huì)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(huì)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，1987101預(yù)印本 作者論文題目預(yù)印本編號（出版年份）例如：5Xiaofeng Guo and Jianwei QiuThe leading power corrections to the structure functionshepph/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.