汽車懸架系統(tǒng)仿真分析與優(yōu)化開題報(bào)告

汽車懸架系統(tǒng)仿真分析與優(yōu)化開題報(bào)告

：國外在汽車懸架系統(tǒng)仿真分析方面已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，利用各種軟件和技術(shù)進(jìn)行模擬和優(yōu)化，不斷提高汽車的性能和安全性。2．國內(nèi)發(fā)展情況：國內(nèi)在汽車懸架系統(tǒng)仿真分析方面的研究相對(duì)較少，還有很大的發(fā)展空間。目前主要集中在懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究上，缺乏系統(tǒng)的仿真分析研究。四、研究方案和進(jìn)度安排1．研究方案：本研究將以ANSYS軟件為工具，建立汽車懸架系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真模型，通過對(duì)不同懸架系統(tǒng)的仿真分析和比較，優(yōu)化懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提高汽車的性能和安全性。2．進(jìn)度安排：第一階段，完成懸架系統(tǒng)建模和自由度分析；第二階段，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析；第三階段，對(duì)仿真分析結(jié)果進(jìn)行比較和優(yōu)化；第四階段，完成論文撰寫和答辯準(zhǔn)備。五、預(yù)期成果和應(yīng)用價(jià)值1．預(yù)期成果：完成汽車懸架系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真分析，獲得不同懸架系統(tǒng)的性能和安全性數(shù)據(jù)，提出優(yōu)化方案，撰寫畢業(yè)論文并通過答辯。2．應(yīng)用價(jià)值：本研究成果可為汽車懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供參考，提高汽車的性能和安全性，為汽車制造業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。同時(shí)，本研究也可為相關(guān)專業(yè)學(xué)生提供學(xué)習(xí)和研究的參考資料。汽車動(dòng)力學(xué)研究經(jīng)歷了從試驗(yàn)到理論、從開環(huán)到閉環(huán)的發(fā)展過程。早在80年代初，通用的軟件已經(jīng)能夠?qū)ζ囅到y(tǒng)進(jìn)行分析計(jì)算，而專用多體軟件則針對(duì)汽車某一類問題進(jìn)行研究。研究范圍從局部結(jié)構(gòu)到整車系統(tǒng)，涉及汽車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的各個(gè)方面。80年代中期，多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在汽車工程上應(yīng)用發(fā)展最快。國外各主要汽車廠家和研究機(jī)構(gòu)在其ＣＡＤ系統(tǒng)中安裝了多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析軟件，并與有限元、模態(tài)分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)等軟件一起構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，在汽車設(shè)計(jì)開發(fā)中發(fā)揮了重要作用。目前市場上占有率最高的是美國MDI公司開發(fā)的ADAMS，其在汽車行業(yè)中的使用率為43%，該軟件在為客戶提供通用平臺(tái)時(shí)，還專門提供了用于車輛分析的專門模塊（ADAMS/Car），使用起來非常方便。懸架的研究包括控制方法設(shè)計(jì)和懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面。采用不同的控制規(guī)律和數(shù)學(xué)模型，所獲得的懸架特性是不一樣的，因此，采用什么樣的模型和控制方法以及如何選擇與之對(duì)應(yīng)的懸架結(jié)構(gòu)，是懸架研究的一個(gè)重要方面。國外學(xué)者在車輛懸架控制系統(tǒng)的研究方面做了大量的理論研究工作。Bender在1968年提出了線性最優(yōu)車輛主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，基于兩自由度單輪車輛模型，結(jié)合預(yù)瞄信息，通過安裝于車身的路面位移傳感器，測得行駛中的汽車前方幾米處的路面位移信號(hào)，并將其結(jié)合到主動(dòng)懸架的控制規(guī)律中。1992年，Ych和Tsao首次在車輛上應(yīng)用模擬控制，使車輛在非常不平的路面上行駛時(shí)，懸架質(zhì)量仍基本保持水平，而且執(zhí)行器始終工作在允許的范圍內(nèi)。日本德島大學(xué)芳村敏夫教授將模糊理論應(yīng)用于車輛懸架控制系統(tǒng)，采用模糊推理構(gòu)成主動(dòng)控制規(guī)則，進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬分析，以控制車身的垂直振動(dòng)和俯仰振動(dòng)，結(jié)果驗(yàn)證了模糊控制方法的有效性。1982年，Lotus公司首先研制出有源主動(dòng)懸架系統(tǒng)，在高速塞上裝了全主動(dòng)懸架，同時(shí)瑞典Volvo公司在其VOLVO740車上安裝了可以提高車身高度的試驗(yàn)性的Lotus電子主動(dòng)懸架系統(tǒng)。豐田車輛公司在1986年的Soarer車型采用了能分別對(duì)阻尼和剛度進(jìn)行三級(jí)調(diào)節(jié)的空氣懸架。1989年，豐田Celica車型上裝備了真正意義上的主動(dòng)油氣懸架系統(tǒng)。1992年，張海岑在清華大學(xué)采用多剛體動(dòng)力學(xué)中的牛頓-歐拉方法，建立了汽車列車的非線性數(shù)學(xué)模型，包括多種輪胎模型、懸架系統(tǒng)模型、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型和制動(dòng)系統(tǒng)模型，深入研究了汽車列車的操縱穩(wěn)定性和制動(dòng)性能。1997年，張今越在清華大學(xué)采用多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論方法，應(yīng)用ADAMS軟件進(jìn)行了汽車前后懸架系統(tǒng)和整車動(dòng)力學(xué)性能仿真及優(yōu)化研究，分析了汽車中柔性元素對(duì)動(dòng)力學(xué)性能的影響。鮑衛(wèi)寧在武漢理工大學(xué)利用ADAMS/View軟件，建立了麥弗遜式懸架的某轎車前懸架的多體動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)車輪跳動(dòng)和轉(zhuǎn)向時(shí)，懸架的各種參數(shù)的變化進(jìn)行了分析。王其東博士在合肥工業(yè)大學(xué)進(jìn)行了不同形式的動(dòng)力學(xué)方程所描述的多體系統(tǒng)響應(yīng)的靈敏度分析，建立了汽車主要總成的多體動(dòng)力學(xué)模型，并整合整車的多體模型，建立了道路輸入模型，進(jìn)行整車的動(dòng)力學(xué)仿真。提出了基于動(dòng)力學(xué)仿真的汽車懸架CAD的思路，進(jìn)行了鋼板彈簧的結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)，將改進(jìn)后的鋼板彈簧裝車進(jìn)行了平順性和操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)。并將遺傳算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)模糊控制策略應(yīng)用到汽車半主動(dòng)懸架的控制中。趙亦希、黃宏成、劉奮在上海交通大學(xué)利用ADAMS/Car模塊，進(jìn)行了雙輪反向激振動(dòng)力學(xué)仿真，分析了S型轎車側(cè)傾特性參數(shù)，為設(shè)計(jì)和優(yōu)化懸架系統(tǒng)提供了實(shí)用高效的方法。湯靖、高翔、陸丹在江蘇大學(xué)以多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論為基礎(chǔ)，應(yīng)用ADAMS/Car專業(yè)模塊建立某皮卡車麥弗遜式前懸架多體系統(tǒng)模型，并采用ADAMS/Insight模塊進(jìn)行性能分析，找出磨損嚴(yán)重的原因，同時(shí)進(jìn)一步進(jìn)行懸架布置優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終得出優(yōu)化的懸架布置方案，較好地解決了輪胎磨損的問題。喬明俠在合肥工業(yè)大學(xué)針對(duì)江淮汽車股份有限公司的瑞風(fēng)商務(wù)車，利用ADAMS建立了整車多體模型，開發(fā)了隨機(jī)路面生成軟件和平順性評(píng)價(jià)程序，實(shí)現(xiàn)了懸架偏頻的仿真測量和不同等級(jí)路面、不同車速下隨機(jī)路面輸入的平順性仿真。樂升彬以某車的前雙橫臂獨(dú)立懸架為研究對(duì)象，利用ADAMS/Car軟件建立了該車的前懸架子系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系子系統(tǒng)組成的懸架系統(tǒng)模型，運(yùn)用該模型對(duì)該車前獨(dú)立懸架模型進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真分析，得出了其前輪定位參數(shù)、懸架剛度、側(cè)傾剛度、側(cè)傾中心等參數(shù)在前輪左右輪心上下跳動(dòng)時(shí)的變化規(guī)律。對(duì)這些特性曲線進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)原懸架存在不合理的地方，并針對(duì)存在的問題提出相應(yīng)的解決方案。虛擬樣機(jī)技術(shù)基于ADAMS的成功應(yīng)用，可以把懸架視為是由多個(gè)相互聯(lián)結(jié)、彼此能夠相對(duì)運(yùn)動(dòng)的多體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，其運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)仿真比以往通常用幾個(gè)自由度的質(zhì)量——阻尼剛體數(shù)學(xué)模型計(jì)算描述更加真實(shí)反映懸架特性及其對(duì)汽車行駛動(dòng)力學(xué)影響。運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)，可以大大簡化懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)過程，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，減少產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用和成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能，獲得最優(yōu)和創(chuàng)新的設(shè)計(jì)產(chǎn)品。本研究的關(guān)鍵問題包括懸架模型的建立和利用ANSYS仿真分析懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)/彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，對(duì)汽車動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)懸架進(jìn)行優(yōu)化。研究思路和方法包括利用開發(fā)階段所能獲得的懸架系統(tǒng)基本參數(shù)，運(yùn)用ANSYS建立懸架計(jì)算機(jī)仿真分析模型；仿真分析懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)/彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，對(duì)汽車動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行全面分析；預(yù)測懸架對(duì)汽車行駛性能的影響，給出相應(yīng)的懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，并對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)及評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化選擇。進(jìn)度安排包括聯(lián)系導(dǎo)師，確定