双横臂式前独立悬架的优化设计_本科毕业论文(编辑修改稿)

双横臂式前独立悬架的优化设计_本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

设定，在优化设计完成后可以根据实际需要对优化仿真的结果进行微调，从而方便的确定最终的模型参数。 、(、)新建的对话窗。 创建新对话窗窗口 修改滑动条大小和位置 输入滑动条的取值及其范围 输入命令。 修改主销参数对话窗 修改上横臂参数对话窗 修改下横臂参数对话窗 修改菜单栏 在“menu1 help”. 输入图中命令后就可以打开它们对应的对话窗，以修改悬架的几何参数。 本章小结 在本模型中将悬架的结构几何参数化之后，通过创建对话框的方式，在对话框中直接对悬架的几何参数进行设定。 方便了悬架的调在优化设计完成根据实际需要对优化仿真的结果进行微调，从而方便的确定最终的模型参数。 6 优化前悬架模型 定义目标函数 在模型中，由于我们是要尽量减小轮胎接地点的侧向滑移量，因此选定目标函数的时候，我们选择车轮接地点的侧向滑移量值的绝对值作为分析目标，系统将对此目标进行优化计算，找到最优值。 目标函数的定义方法与其他测量函数的定义方法一样，目标函数通过以下表达式来定义：ABS(.) 系统生成目标函数“object_fun”的曲线窗口，点击仿真按钮，可以看到目标函数的值始终为正数。 目标函数曲线 优化模型 在开始优化模型之前，还需要对优化选项进行设置。 我们的设计目标是要将上述目标函数的最大值尽量减小，然后通过对前面定义的DV_4 、DV_５、DV_７、DV_８不断的进行修改，然后计算此目标函数，使其达到最优。 优化的设计变量为 “.、.、.、.”优化的目标为目标的最小值。 优化设计变量对话窗 察看优化结果 优化完成后系统弹出显示优化结果的信息窗口。 信息窗口 由优化结果可以看出：原来上横臂长度（346mm）、上横臂在汽车横向平面的倾角（11度）、下横臂长度（500mm）、下横臂在汽车横向平面的倾角（）（%）、(+%)、（+%）（%）。 （%），大大地降低了轮胎的磨损情况。 系统总共进行了5次迭代，每次迭代后。 目标函数的优化结果。 优化后的主销内倾角变化曲线 ，变化范围有所增大，但是还是在可以接受的范围之内。 优化后的主销后倾角变化曲线 ，变化范围有所减小，但是还是在可以接受的范围之内。 优化后的前轮外倾角变化曲线 ，变化范围有所增大，但是还是在可以接受的范围之内。 优化后的前轮前束角变化曲线 ，变化范围有所增大，但是还是在可以接受的范围之内。 优化后的车轮接地点的侧向滑移量的变化曲线 ，变化范围大大的减小，提高了汽车的舒适性、平顺性、稳定性以及提高了轮胎的使用寿命。 本章小结 本章建立了目标函数，“object_fun”，并对函数进行了优化分析，最后生产曲线，经过对数据的前后对比，发现优化后车轮的接地点侧向滑移量大大的减小，有效的提高了汽车稳定性、平顺性、舒适性以及防止了轮胎的磨损。 本文总结 本次设计通过给定设计点创建前悬架模型、测试前悬架模型、细化前悬架模型、优化前悬架模型、定制界面等一系列过程，先得到一组测量曲线，通过分析比较这些曲线的数据发现车轮接地点的侧向滑移量变化范围很大，严重了影响了汽车的稳定性、平顺性、舒适性和车轮的轮胎使用寿命，所以把目标函数设定为车轮接地点的侧向滑移量，针对车轮接地点的侧向滑移量进行进一步的优化，设计变量为DV_DV_DV_DV_8。 在后处理模块中将目标函数进一步优化得到使车轮接地点的侧向滑移量最小的一组数据。 结果上横臂长度、上横臂在汽车横向平面的倾角、下横臂长度、。 ，车轮接地点的侧向滑移量大大降低，减小了车轮的磨损，更好的保护了汽车，提高了汽车的乘坐舒适性、稳定性，可靠性。 为汽车悬架的运动学分析提供了有利的帮助。 致 谢经过近半年的学习和设计，我的毕业设计接近尾声，其中的辛苦和付出很多，中间碰到过许多难题，但是有老师、同学、朋友在身边的鼓励和帮助，使我满怀感激与动力，真难以想象没有你们的支持怎样完成，在此感谢你们的帮助。 首先我要感谢的就是我的指导教师梁继辉老师，从论文的选题到最后的定稿，多次询问我的进度和问题，并给我悉心的指导与帮助，帮我开拓研究思路，在整个毕业设计过程中，对我要求很严格，并且时刻监督我，让我没有松懈的心态，对我有很大的帮助。 梁老师严谨求实的态度，诲人不倦的精神，一丝不苟的作风不仅授我以文，也教我做人，这四年中对梁老师充满了感激之情。 第二感谢我的大学老师，你们把知识毫无保留的奉献给我们，为我们的专业打下良好的基础，让我们在以后的工作中受益匪浅。 第三我要感谢一起学习的同学们，大家在一起做毕业设计的时候，遇到问题一起讨论，人多力量大，问题就会迎刃而解。 紧张之余也缓解了心态，气氛也很融洽。 最后感谢的就是答辩组的老师，在期中检查时给我提供的建议，对我以后程序的完善有很大的帮助。 毕业设计的顺利完成对我的意义很重大，影响深远。 是一次能力的培养，知识的扩展，思维的开拓。 为以后的工作和研究打下坚实的基础。 参考文献【1】 陈家瑞. 汽车构造. 第三版. 机械工业出版社【2】 余志生. 汽车理论. 第三版. 机械工业出版社【3】 王望予. 汽车设计. 第三版. 机械工业出版社【4】 李军. 邢俊文. 谭文杰. ADAMS实例教程. 北京理工大学出版社. 2002【5】 刘惟信. 汽车设计. 清华大学出版社【6】 巩云鹏. 田万禄. 张祖立. 机械设计课程设计. 东北大学出版社【7】 孙志礼. 冷兴聚. 魏延刚. 机械设计. 东北大学出版社【8】 吉林工业大学汽车教研室. 汽车设计. 机械工业出版社【9】 汽车工程手册. 人民交通出版社【11】 Mechanical Dynamics Inc. Road Map to ADAMS/View Documentation【12】 Mechanical Dynamics Inc. Road Map to ADAMS/Car Documentation【13】 Mechanical Dynamics Inc. Road Map to ADAMS/Solver Documentation附录A 汉语原文 摘 要 本文主要研究轻型汽车前独立悬架的设计分析方法以及轮胎磨损与悬架运动、前轮定位参数的关系。 首先对双横臂独立悬架的各主要组成部件如减振器的选型设计、横向稳定杆的设计校核、扭杆弹簧设计以及对双横臂式和麦弗逊式独立悬架的运动进行了分析，提出了相应的计算方法，编制了一套具有一定实用价值的前独立悬架设计分析软件。 并且采用前轮定位仪，进行了实验验证。 论文对双横臂独立悬架参数提出以减小轮胎磨损为优化目标，进行了优化设计。 提出了通过优选、调整悬架初始位置状态，以及优化确定转向横拉杆断开点位置的方法，来减小轮胎磨损。 同时采用正交实验的方法分析了双横臂独立悬架各结构参数和安装参数对悬架性能和轮胎磨损的影响，确定出最大的影响因素及次要因素。 然后从轮胎模型入手分析前轮定位参数同轮胎磨损的关系。 以轮胎磨损能量作为评价指标，选取刷子轮胎模型，对轮胎在稳态纵滑状态下、稳态纵滑侧偏状态下和边界条件下的轮胎磨损进行了分析研究，确定了量化模型。 并以轮胎侧偏角为中间变量，建立了前轮定位参数同轮胎磨损之间关系的数学模型，进行了计算机仿真计算。 从而可对悬架进行进一步的优化设计，以减小对轮胎磨损的影响，提高车辆的行驶性能和使用经济性。 关键词：汽车；独立悬架；轮胎磨损；定位参数 悬架系统原理 悬架系统虽不是汽车运行不可或缺的部件，但有了它人们可以获得更佳的驾驶感受。 简单的说，它是车身与路面之见的桥梁。 悬架的行程涉及到悬浮于车轮之上的车架，传动系的相对位置。 就像横跨于旧金山海湾之上的金门大桥，它连接了海湾两侧。 去掉汽车上的悬架就像是你做一次冷水潜泳通过海湾一样，你可以平安的渡过整个秋天，但会疼痛会持续几周之久。 想想滑板吧。 它直接接触路面你可以感受到每一块砖，裂隙及其撞击。 这简直就是一种令人全身都为之震颤的体验。 当轮子滑过路面时，就会在此产生震动，冲击，这种震动的旅程时对你的身体和勇气的检验。 如果你没感到随时都有被掀翻之势，那么你或许会乐在其中吧。 这就是你会在没有悬架的汽车上将会体验到的。 汽车的悬架分为两种基本类型：整体和独立悬架。 整体悬架（也叫刚性梁，刚性轴）是联接车辆上下两部分的一种主要形式。 正如其名，它是用一根金属材料——轴，来连接两侧车轮的。 钢板弹簧在车架之下；在两半轴中间装有差速器，允许两侧的轮子以不同的角速度旋转。 整体式悬架的车辆在行进中，由于两侧的车轮共用一根周因此，当某一侧车轮跳动时另一侧也会随之运动。 它们的反馈结果就像是一个整体。 可以想像的到，这不可能有舒适的驾驶体验的。 虽然可以借助于弹簧来衰减猛烈的震动，但仍然存在较强的震动。 那么，既然如此为什么还要用这种悬架呢。 第一，它很坚固，由于采用了一体化的结构，固定轴式悬架系统具有着其他方式悬架不可替代的承载能力。 它们经常应用于行驶于较差路况的车辆。 你可以在卡车和重载车辆上见到它。 一种由固定轴式悬架变形系统叫做TIB悬架系统（或叫半固定轴式）。 在这种结构中，有两根刚性轴而非一根。 这种设计可兼得较大的刚性和较好的韧性，通常用于轻卡的前悬。 另外一种基本结构是叫做独立悬架的系统。 想它的名字一样，它是由两个独立存在的“桥”分别连接两侧的车轮。 到目前为止，这种结构可以提供最舒适的乘坐环境，多见于乘用车，小型货车和其他的小型车辆。 这是目前较为流行的一种悬架系统。 如果你喜欢较软的悬架，那么独立悬架无疑是最佳选择。 除了轴，车轮，轮胎，今天的悬架系统使用的两个重要部件是弹簧和减震器，以增强车辆的安全和舒适性。 弹簧： 在一辆车上弹簧是悬架系统的主要部件。 有集中不同的弹簧，比如扭杆弹簧，但几乎所有的车辆都采用螺旋弹簧来构成四轮独立悬架系统。 许多卡车也用螺旋弹簧，而重载卡车则使用 弹簧安装于其后悬。 弹簧可以减缓和储存来自路面的振动，冲击等能量。 它通过压缩和伸展来衰减振动。 当一辆车子的某一个轮子遇到一个凸起而向上跳动时，弹簧就会衰减额外的能量。 以此来保证能量传递的连贯性，在此过程中确保车轮始终与路面保持接触。 弹簧压缩或伸展量的大小是由“弹簧刚度”决定的。 弹簧刚度以每英寸的变形量是由多少载荷所引起来表示的。 比如,1 inch/pound,所以200磅的负荷可以产生2 inch的变形量。 弹簧变形量是由很多的因素决定的。 对于螺旋弹簧而言，包括有效圈数，弹簧中径，弹簧钢丝直径。 有效圈数越少，刚度越小。 弹簧的设计影响到车辆的舒适性与操纵稳定性。 由于弹簧衰减了大部分的能量，因而可以提供较好的驾驶环境。 毕竟它可以衰减由于路面产生的能量。 但总会有工程交换的。 这种弹簧会使车辆的重心较高，从而在轮子跳动时导致不稳定工况。 这种工况的产生是由于弹簧的压缩和伸展的量不同而引起的。 车身的“翻滚”大都发生在悬架之上。 这种“翻滚”叫做载荷转移，是由于某一车轮跳动是汽车的重心偏移的离心力所引起的。 载荷转移可能导致某一车轮承受较大的附加载荷，这将会产生有害的拖拽力，不利于操纵稳定性。 减振器： 悬架的另外一个重要部件是减震器。 减震器在悬架系统中扮演着衰减振动最后防线的角色，而这本是弹簧的职责。 减振器可以衰减由于路面致使弹簧上下跳动而产生的振动的影响。 人们不喜欢限程减振器；他们更喜欢阻尼器。 如果不加处理——就是被你，我叫做振动衰减器东西。 减振器工作中有两个行程――压缩和伸张。 压缩行程发生在活塞向下运动，在活塞套筒密闭的内室向下挤压液压油。 伸张行程发生在活塞向上方的套筒顶部运动时，此时被压缩的液体将向上充满套筒。 如果没有减振器，弹簧衰减的能量将会以不可控制的速率释放。 弹簧的惯性将导致它猛烈的弹回和扩张。 这时弹簧还可以再次被压缩，但是又会被压缩过量。 此后，弹簧仍旧会以其自然频率被弹回直至它的能量被摩擦力损耗完。 这种作用十分不利于车辆稳定性。 迷惑了吧? 下面是个模型（来阐释这个概念）。 如果你有一个绷带 ——并且近日又没用它，你可以用它做个试验。 用手拿着它在空中使他压缩。 现在，拿着一端放开另一端，绷带就会衰减由于地心引力而产生的潜在能量。 （就像车上的弹簧衰减路面的振动那样），它会上上下下的持续很长时间。 如果一辆车没有减振器的协作它就会像这样。 你可能听过“支撑杆”这个单词，或者更平常点的麦弗逊—支撑杆。 这个杆通常是作为减震器的主要结构部件。 对于支撑杆，减振器是安装在螺旋弹簧内圈的。 如此也可减少空间，成本也不高。 许多车都用麦弗逊式的结构。 振动和支撑杆可以帮助控制悬架在允许的范围内快速运动。 这对于保持轮胎与地面接触是很重要的。 大多数的减振器在设计时更多的考虑增加弹簧伸展循环的阻力。 这是因为扩张行程决定着汽车弹簧的重量（通常为悬架重量的50％――100%）。 另一方面，压缩行程决定着车辆的非悬架质量（车轮，轮胎，刹车，一半的悬架质量）。 很明显，簧上质量要远大于簧下质量。 所有现代汽车的减振动器都是快速反映类型的――悬架系统运动的越快，则减振器产生的阻尼力越大。 这样就使车辆适应不同的道路状况，且可使在运动行的车辆里不希望发生的运动得以控制。 包括，振动，左右摇摆，制动前倾，和加速后倾。 横向稳定杆 横向稳定杆（也叫作防止滚动杆）是用来协同减振器或支撑杆工作的以保持车辆的持续稳定性。 横向稳定杆是用金属做成的圆杆，横跨车辆中心线，有效的连接在悬架的两边。 当一个车轮上的悬架上下跳动时，横。