本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告課題名稱：某SUV后懸架設(shè)計年級專業(yè)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：完成日期：一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義1、國內(nèi)外對懸架的研究動態(tài)Suv起源于美國20世紀80年代，SUV是為迎合青年白領(lǐng)階層的愛好而在皮卡的底盤上發(fā)展起來的一種箱體車。SUV的英文含義是sportutilityvechicle意思就是運動型多用途汽車。SUV的懸架，離地間隙大，一定程度上就有轎車的舒適性又有越野車的越野性，提高了此種車存在的價值。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矩，并且緩沖由不平路面?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。其功用在于把路面作用于車輪上的垂直反力、縱向反力和側(cè)向反力以及這些反力所形成的力矩傳遞到車架上,以保證汽車的正常行駛。懸架設(shè)計的好壞是影響車輛操縱穩(wěn)定性和行駛平順性的重要因素,現(xiàn)代轎車的懸架有各種不同的結(jié)構(gòu)形式。本文研究的懸架是應(yīng)用于某商務(wù)車上,前懸架采用扭桿彈簧上置的雙橫臂獨立懸架。雙橫臂獨立懸架性能關(guān)系到汽車的操縱穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向輕便性和輪胎的使用壽命等,常見的雙橫臂獨立懸架是一組空間RSSR四連桿機構(gòu),運動關(guān)系比較復(fù)雜且運動直觀性差,進行性能分析困難較大。典型的懸架結(jié)構(gòu)由彈性元件、導(dǎo)向機構(gòu)以及減震器等組成，個別結(jié)構(gòu)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。汽車懸架按控制力或者所需外部提供能量的多少，可將懸架分為被動懸架、半主動懸架和主動懸架三種類型。被動懸架主要由彈性支承（彈簧裝置）和阻尼器（車輛減震器）組成，無外部能量輸入，其彈簧剛度和減振器阻尼系數(shù)是不可調(diào)節(jié)的，在汽車行駛過程中無法隨外部路面狀況而改變，只能保證在一種特定路面和速度下達到性能最優(yōu)折中，該結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，經(jīng)過不斷改進和發(fā)展，現(xiàn)在技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。但由于平順性和操縱穩(wěn)定性對懸架參數(shù)的要求不一樣，這種傳統(tǒng)的被動懸架已經(jīng)不能滿足汽車工業(yè)的發(fā)展。半主動懸架半主動懸架由可變特性彈簧和減振器組成，目前應(yīng)用較多的是基于阻尼可調(diào)減振器的半主動懸架。其工作原理是根據(jù)簧上質(zhì)量相對車輪的速度響應(yīng)和加速度響應(yīng)等反饋信號，按照一定的控制規(guī)律調(diào)節(jié)可調(diào)減振器的阻尼力。半主動懸架突破了被動懸架系統(tǒng)只能在某種工況下達到最優(yōu)的局限，并可以根據(jù)路面的激勵和車身的響應(yīng)對懸架的阻尼系數(shù)進行自適應(yīng)調(diào)整，以改善懸架的振動特性，從而使車身的振動控制在一定的范圍內(nèi)。其最大優(yōu)點是工作中幾乎不消耗發(fā)動機的功率，不向機械振動系統(tǒng)中附加能源，只是應(yīng)用嚴格的保守（彈簧）或耗能（減振器）元件，結(jié)構(gòu)簡單，造價較低，因此受到車輛工程界的廣泛重視。主動懸架主動懸架由彈性元件和一個力發(fā)生器組成，這種力發(fā)生器一般是由外部油泵供給能量，產(chǎn)生由控制信號確定的力，即根據(jù)車身的速度等反饋信號，按照一定的控制規(guī)律產(chǎn)生力。主動懸架是一種有源控制懸架，可以根據(jù)路況及車輛行駛條件的變化，主動改變懸架的剛度和阻尼系數(shù)，達到汽車乘坐舒適性和行駛安全性同時得到改善的作用。它是在被動懸架的基礎(chǔ)上增加一個作動器，根據(jù)工況的變化輸出相應(yīng)的控制力，達到提高懸架性能的目的，不僅能控制車身運動，如啟動、加速、減速和制動時的俯仰運動，以及轉(zhuǎn)向側(cè)傾等，在高速公路、壞路面等載荷變化時，還能相應(yīng)調(diào)節(jié)車身高度。當(dāng)主動懸架出現(xiàn)故障時，它仍能按被動懸架的方式工作，主動懸架相對于被動懸架，其主要缺點在于消耗能量較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且制造成本也相對比較高。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者對懸架控制方法進行了大量的研究，控制方法幾乎涉及到所有的控制理論的所有分支，許多控制方法如天棚阻尼控制、PID控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制等在懸架系統(tǒng)上得到了應(yīng)用。在理論研究方面，近期內(nèi)的大多數(shù)論文和著作的中心論題主要集中在控制策略以及控制器的設(shè)計上，其根本目的是為了適應(yīng)在車速提高的前提下，如何提高整個系統(tǒng)的響應(yīng)速度，實現(xiàn)最優(yōu)控制，適應(yīng)外部激勵頻率提高的趨勢。韓波等研究了汽車主動懸架的自適應(yīng)和自校正控制的策略和算法，控制器的設(shè)計采用了隨機線性最優(yōu)控制理論，在控制算法上提出了自適應(yīng)算法和自校正算法。賈小平、V.Gavriloski等根據(jù)汽車半主動懸架的基本結(jié)構(gòu)，通過力學(xué)分析建立了系統(tǒng)模型。為了克服實際控制系統(tǒng)的動態(tài)行為的不確定性，重慶大學(xué)李以農(nóng)等，采用自適應(yīng)的控制策略，通過使用模型參數(shù)遞推辨識，以車身垂直加速度及控制信號構(gòu)成的二次型指標，實現(xiàn)了汽車半主動懸架的自適應(yīng)隨機最優(yōu)控制。在控制策略方面，針對不同的問題提出了不同的方法。繆贊等提出了自適應(yīng)的控制策略，劉華等提出了智能控制策略。這些控制策略有效地提高了控制性能和汽車行駛的平順性。周繼銘等人采用了1/4車模型對天棚阻尼器和主動懸架的動力學(xué)特性進行了分析，討論了微分幾何法和反饋線性化法的應(yīng)用。舒紅宇等用一個簡單的二自由度的汽車模型對主動懸架進行數(shù)值分析，通過計算機模擬用頻率和頻譜響應(yīng)的方法對振動性能進行研究。由于阻尼系數(shù)在連續(xù)系統(tǒng)中的變化不如在開關(guān)半主動懸架系統(tǒng)中那么敏感，所以采用連續(xù)半主動懸架能使瞬態(tài)響應(yīng)的穩(wěn)定時間得以改善。2、選題的依據(jù)和意義懸架是汽車幾大系統(tǒng)中主要總成之一，懸架是保證車輪或車橋與汽車承載系統(tǒng)（車架或承載式車身）之間具有彈性聯(lián)系并能傳遞載荷、緩和沖擊、衰減振動以及調(diào)節(jié)汽車行駛中的車身位置等有關(guān)裝置的總稱。懸架最主要的功能是傳遞作用在車輪和車駕（或車身）之間的一切力和力矩，并緩和汽車駛過不平路面時所產(chǎn)生的沖擊，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，以保證汽車的行駛平順性。懸架結(jié)構(gòu)是否合理直接影響到車輛行駛平順性、操縱穩(wěn)定性、乘坐舒適性和運行安全性。該課題是針對某SUV汽車為對象，對其進行后懸架設(shè)計，以該課題為題進行設(shè)計研究，既能鞏固所學(xué)知識，熟悉設(shè)計流程，提高設(shè)計本領(lǐng)，解決實際問題，也為以后走上工作崗位做好鋪墊。設(shè)計參數(shù)，研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題設(shè)計參數(shù)本次設(shè)計選用車型為2015款哈弗H6運動兩驅(qū)1.5T精英，設(shè)計后懸架參考的主要參數(shù)如下表1-1。表1-1參考車型主要參數(shù)車身長/寬/高（mm）4649/1852/1710整車整備質(zhì)量（kg）1554總質(zhì)量（kg）1554+570+200=2104前輪距（mm）1565后輪距（mm）1565前輪胎規(guī)格225/65R17最小離地間隙空載185mm滿載140mmB）研究的基本內(nèi)容：1后懸架設(shè)計1）參數(shù)選擇：固有頻率、剛度、阻尼系數(shù)及缸徑。2）懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計3）穩(wěn)定桿計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計2彈性元件設(shè)計螺旋彈簧的計算3減振器的設(shè)計阻尼系數(shù)確定及缸徑確定4三維模型仿真分析用proE三維軟件對后懸架建立三維模型，并進行仿真分析，優(yōu)化設(shè)計參數(shù)，比如：主銷內(nèi)傾角、主銷偏移距、制動點頭量、加速上仰量、側(cè)傾后傾系數(shù)、側(cè)傾轉(zhuǎn)向、輪距等參數(shù)。C）擬解決的主要問題確定后懸架的結(jié)構(gòu)型式確定和計算后懸架的自振頻率、剛度靜繞度和動繞度等參數(shù)計算和校核后懸架彈性元件計算和校核減震器的相關(guān)參數(shù)分析后續(xù)案件平順性繪制后懸架二維機械總裝配圖和主要零部件圖對后懸架進行建模、仿真和優(yōu)化設(shè)計后懸架型式的選擇、研究步驟、方法及措施后懸架型式的選擇根據(jù)導(dǎo)向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點，汽車懸架可分為非獨立懸架和獨立懸架兩大類。非獨立懸架的鮮明特色是左、右車輪之間由一剛性梁或非斷開式車橋聯(lián)接，當(dāng)單邊車輪駛過凸起時，會直接影響另一側(cè)車輪。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-2（a）所示。獨立懸架中沒有這樣的剛性梁，左右車輪各自“獨立”地與車架或車身相連或構(gòu)成斷開式車橋，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-2（b）所示。圖1-2懸架結(jié)構(gòu)示意圖考慮到結(jié)構(gòu)緊湊、乘坐舒適性，本次設(shè)計優(yōu)選獨立懸架。后懸架設(shè)計主要考慮兩種類型①多桿式懸架多連桿式懸架就是指由三根或三根以上連接拉桿構(gòu)成，并且能提供多個方向的控制力，使輪胎具有更加可靠的行駛軌跡的懸架結(jié)構(gòu)。主要優(yōu)點是，利用多桿控制車輪的空間運動軌跡，以便更好地控制車輪定位參數(shù)變化規(guī)律，得到更為滿意的汽車順從轉(zhuǎn)向特性，最大限度滿足汽車操縱性和平順性要求。缺點是零件數(shù)量多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、要求精度高。多桿式懸架是目前最為先進的懸架結(jié)構(gòu)。②雙橫臂式獨立懸架按其上、下橫臂的長短又分為等長雙橫臂式和不等長雙橫臂式兩種。等長雙橫臂式懸架在其車輪作上、下跳動時，可保持主銷傾角不變，但輪距卻有較大的變化，會使輪胎磨損嚴重，故已很少采用，多為不等長雙橫臂式懸架所取代。后一種形式的懸架在其車輪上、下跳動時，只要適當(dāng)?shù)剡x擇上、下橫臂的長度，并合理布置，即可使輪距及車輪定位參數(shù)的變化量限定在允許的范圍內(nèi)。這種不大的輪距改變，不引起車輪沿路面的側(cè)滑，而為輪胎的彈性變形所補償。因此，不等長雙橫臂獨立懸架能保證汽車有良好的行駛穩(wěn)定性，已為中高級轎車的前懸架所廣泛采用。雙橫臂懸架的突出優(yōu)點在于設(shè)計的靈活性，可以通過合理的選擇空間導(dǎo)向桿系的鉸接點的位置及導(dǎo)向臂的長度，使得懸架具有合適的運動特性，并且形成恰當(dāng)?shù)膫?cè)傾中心和縱傾中心。為了隔離振動和噪聲并補償空間導(dǎo)向機構(gòu)由于上、下橫臂擺動軸線相交帶來的運動干涉，在個鉸接點處一般采用橡膠支承。顯然，各點處受力越小，則橡膠支承的變形越小，車輪的導(dǎo)向和定位也就越精確。分析表明，為了減小鉸接點處的作用力，應(yīng)盡量增大上、下橫臂間的垂直距離。當(dāng)然，上下橫臂各鉸接點位置的確定還要綜合考慮布置是否方便以及懸架的運動特性是否合適，如圖1-3。1，6-下擺臂及上擺臂；2,5-球頭銷；3-半軸等速萬向節(jié)；4-立柱；7，8-緩沖塊圖1-3無主銷前轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋的雙橫臂懸架參照本次設(shè)計車型，綜合考慮懸架優(yōu)缺點、經(jīng)濟性和使用場景，選擇雙橫臂獨立懸架作為本次設(shè)計車型的后懸架。2）研究步驟、方法及措施①首先收集相關(guān)文獻資料認真閱讀，思考suv后懸架主要有哪些類型和各自的運動原理；②以當(dāng)前市場上的SUV后懸架為依據(jù)，參照其設(shè)計思路和懸架布置型式；③借鑒先進SUV的技術(shù)，按照其經(jīng)濟性，實用性，耐用性為原則，在一般車型上進行改進設(shè)計，達到設(shè)計要求目的的同時使其更有創(chuàng)新性；④設(shè)計時按照先確定懸架布置型式，再計算相關(guān)設(shè)計參數(shù)，設(shè)計和校核主要零部件；⑤運用二維軟件進行機械制圖，運用三維軟件進行建模仿真。在設(shè)計后懸架時可參照如下流程進行設(shè)計：調(diào)研、收集資料及總體方案論證調(diào)研、收集資料及總體方案論證分析后懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理確定后懸架的布置型式確定后懸架的布置型式計算相關(guān)設(shè)計參數(shù)設(shè)計和校核主要零部件CAD二維制圖、pro/E三維建模、力學(xué)仿真與優(yōu)化設(shè)計老師檢查審閱撰寫設(shè)計說明書繪制后懸架二維總裝配圖、主要零部件的二維零部件圖Pro/E三維建模后懸架總裝配，運用adams進行仿真、優(yōu)化設(shè)計和改進整理相關(guān)成果、準備畢業(yè)答辯SHAPE四、研究工作進度時間完成內(nèi)容1～4周文獻綜述、外文翻譯、開題報告、開題答辯5～8周選定方案、設(shè)計計算、中期答辯9～11周仿真分析、優(yōu)化設(shè)計參數(shù)12～15周繪制裝配圖、繪制零件圖16～17周撰寫設(shè)計說明書、畢業(yè)答辯五、主要參考文獻[1]劉惟信.汽車設(shè)計.北京：青華大學(xué)出版社.2001[2]張洪欣.汽車設(shè)計.北京：機械出版社.1981[3]陳家瑞.汽車構(gòu)造（下）.北京：機械工業(yè)出版社.2000，10[4]落瑞清.國產(chǎn)轎車使用大全.北京：人民交通出版社.1999，5[5]余志生.汽車理論.北京：機械工業(yè)出版社.2000.10[6]劉惟信.機械最優(yōu)化設(shè)計（第二版）.北京：清華大學(xué)出版社.1994[7]韋福水.夏利汽車的構(gòu)造原理保養(yǎng)與維護.北京：人民郵電出版社.1999，8[8]張玉，劉平.幾何量公差與測量技術(shù).沈陽：東北大學(xué)出版社.2001，7[9]孫志禮，魏延剛.機械設(shè)計.沈陽：東北大學(xué)出版社.2000，9[10]孫恒，陳作模.機械原理.北京：高等教育出版社.2000，3[11]一汽-大眾汽車有限公司.中國轎車叢書——捷達.北京：北京理工大學(xué)出版社.1998，10[12]王炳武.MATLAB5.3實例教程.北京：中國水利出版社.2000，7[13]中國第一汽車集團公司.中國轎車叢書——奧迪.北京：北京理工大學(xué)出版社.1998，10[14]屠衛(wèi)星.汽車底盤構(gòu)造與維修.人民交通出版社.2001，3[15]MATHIASF.BrejchaAuto