FSAE電動賽車前懸架結(jié)構(gòu)設計與分析【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)設計情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫 2000 字左右的文獻綜述：文 獻 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)世界各地大學本科生研究生團隊設想、設計、制造小型方程式賽車的能力。為了給團隊最大的設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計、制造、檢測賽車以及完成賽前準備。在和來自世界其他大學車隊的比較過程中，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)進行設計，并研究懸架的性能以及相關參數(shù)對懸架系統(tǒng)性能的影響。在保證一定平順性的基礎上對其整體系統(tǒng)進行設計，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 軟件對懸架進行虛擬試驗，得出懸架的基本性能。為進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)達國家對車輛懸架運動學的研究起步較早，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整車操縱穩(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: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，可以用來進行操縱穩(wěn)定性的評價 [2]。由阿達姆·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》，介紹了懸架運動學對汽車行駛性能的影響，在懸架運動學對汽車操縱穩(wěn)定性的影響方面進行了較為系統(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)對懸架運動學特性的理論分析作了較為深入的研究。在懸架運動學分析中，將懸架簡化成多連桿機構(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 [5]德國的 M.米奇克在《汽車動力學》卷 C 中詳細介紹了汽車操縱穩(wěn)定性和懸架性能之間的關系，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[7]。吉林大學的林逸教授等人在 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問題的思路和方法 [8]。清華大學張越今博士著的《汽車多體動力學及計算機仿真》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[10]運用 ADAMS/ Car 軟件建立了某車雙橫臂獨立懸架模型，在理論驗證的基礎上揭示了該懸架的運動規(guī)律。實驗結(jié)果證明:適當調(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，該方法可以準確地計算懸架的多種性能參數(shù)。文獻[11]用 ADAMS，建立了某雙橫臂獨立懸架虛擬樣機模型，并進行了運動學仿真分析。在對車輪的側(cè)向滑移進行詳細分析的基礎上看，車輪接地點側(cè)向滑移量可以顯著降低，文獻[12]作者利用空間解析幾何的方法輪胎的磨損，進一步優(yōu)化設計，從優(yōu)化結(jié)果情況將大為改善。對雙橫臂獨立懸架進行運動學分析此方法計算過程中無需進行坐標變換，簡化了運動分析過程，使得計算更加方便程實際應用。由于易于工程實際應用。文獻[13]通過運用 ADAMS 軟件對雙橫臂獨立懸架進行數(shù)學建模、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，從而更好地指導設計。文獻[14-19]等均給出了前輪定位參數(shù)的詳細定義及其對汽車操縱穩(wěn)定性的影響，為汽車懸架設計提供了理論指導。4．懸架的設計流程現(xiàn)代 F1 賽車采用從外到內(nèi)的設計過程，懸架設計流程如下:（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重情況 下的輪胎變形。參考文獻：[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]. 黑龍江工程學院學報,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[M].北京:科學普及出版社，1992[3]阿達姆·措莫托著.黃錫鵬、解春陽譯.汽車行駛性能[M].科學普及出版社，1992[4]安培正人著.陳幸波譯.汽車的運動與操縱[M].機械工業(yè)出版社，1998[5] Matschinsky, Wolfgang. 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Fabrication of zinc oxide nanorods. Journal of Crystal Growth, 2001,233:5～7學術(shù)會議論文集 作者﹒論文題目﹒文集編者姓名﹒學術(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：北京大學出版社，1987﹒101預印本 作者﹒論文題目﹒預印本編號（出版年份）例如：[5]Xiaofeng Guo and Jianwei Qiu﹒The leading power corrections to the structure functions﹒hep—ph/9810548(1998)學位論文 作者﹒論文題目﹒學士(或碩士、博士 )學位論文. 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. 碩士學位論文. 北京：中國科學院, 2002電子文獻 主要責任者. 電子文獻題名﹒電子文獻的出處或可獲地址. 發(fā)表或更新日期例如：[7] 王明亮. 關于中國學術(shù)期刊標準化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工程的進展. 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.一種溫熱外敷藥制備方案. 中國專利：881056073，1989-07-26.