车辆半主动悬架毕业设计开题报告

西南科技大学毕业设计 论文 开题报告西南科技大学毕业设计 论文 开题报告 学 院制造科学与工程学院专业班级机械 0702 姓 名易传琪学 号 题 目车辆半主动悬架的实验研究题目类型设计开发 一 选题背景及依据 简述国内外研究现状 生产需求状况 说明选题目的 意义 列出主要参考文献 1 1 选题背景选题背景 悬架系统是汽车的重要组成部分之一 汽车悬架系统是指连接车身和车轮之间全 部零部件的总称 主要由弹簧 减振器和转向机构三大部分组成 其作用是传递车轮 和车架之间的一切力和力矩 并且缓和由不平路面传给车架 或车身 的冲击载荷 衰 减由此引起的承载系统的振动 以保证汽车的平顺行驶 半主动悬架由可调弹簧或可调阻尼器构成 与全主动悬架相比 半主动悬架的最 大优点是工作几乎不消耗发动机的功率 不向机械系统中附加能源 只是应用严格的 保守 弹簧 或耗能 减振器 元件 结构简单 造价低 而减振效果接近于全主动悬架 因此具有更为现实的应用价值 受到车辆工程界的广泛重视 2 2 国内外研究现状 国内外研究现状 Maugolis 等人于 1975 年演示了 开 关 控制的半主动悬架 它能产生较大的阻 尼力 这样悬架改进后在近十年汽车工业界得到应用 日产公司也研制了一种 声纳 式半主动悬架 它可通过声纳装置预测前方路面 信息 减震器有 柔和 适中 和 稳定 三种选择状况 Mannesmann 公司的 Thomas Kutsche 和 Matthias Raulf 以及 WABCO 公司的 Hans Otto Becher 为重型车辆研制了具有模拟比例液压阀的连续可调阻尼减震器 Mercedes Benz 公司的 Huang Zhen 等人研制的一种可调的液压减震器 在简式减振器 的两腔空装可控制液压阀和蓄能器 通过电气控制和于主阀配合 可提供 4 种不同的 减振工作性能 1991 年 Mercedes Benz 公司在赛车上采用了一套 ABC Active Body Control 系统 该系统应用传感器检测车身运动的有关信号 通过微数字处理器控制 液压机构 为悬架系统提供可变阻尼力和弹性力 并于 1999 年在 Benz CL 系列中采 用 ABC 系统 英国的 Kakizaki Shinobu 等人于 1995 年研制出一种具有可调节阻尼和诊 断系统的液压减振器 当出现故障时 诊断系统可将减振器的结构特点为 活塞杆内 装转动滑阀 减振器上下腔经活塞内的两组沟槽和活塞杆内滑阀控制的两组沟槽连通 用步进电机控制转动的滑阀可在 3 个区域内工作 减振器的控制系统由两个子系统组 成 第一个子系统接受车身垂直加速度 车速和方向盘转角信息 确定最佳阻尼 并 有诊断装置 第二个子系统根据第一个子系统的数据 由步进电机给滑阀发出控制信 号 而且也安装诊断装置 当诊断系统发现故障时 发出信号 滑阀转动到中间位置 为车辆提供固定阻尼 德国的 Forster Andreas 于 1995 年研制了可调减振器 其结构特点为 减振器带有 线圈架和芯子的电磁控制阀 同时采用空心活塞杆来减小尺寸 空心杆局部起导磁体 的作用 使装置的磁通量反向闭合 半主动悬架执行机构的宁一种途径是采用电流变和磁流变戒指的减振器 英国 Kawamata Satoru 等研制的可调式液压减振器申请了专利 其原理是 将减振器的两个 腔室用软膜片覆盖并充填电流变液体 各室靠校准通道互相连接 当通向减振器的电 流改变时 流变液体的粘性随之变化 从而获得可变阻尼力 Pikos 和 Sturk 等人在电 流变振器的应用方面做了尝试 国内北京理工大学魏宸官教授对电流变减振器做了大 量的理论研究和实验工作 并申请了专利 3 3 生产需求状况 生产需求状况 车辆行驶时 由路面不平等因素引起振动 影响 乘坐舒适性和操纵稳定性 甚至 影响行驶速度 损坏车辆的零部件和运载的货物 同时车辆振动也是车内噪声的主要 来源 车辆减振主要是通过使用车辆悬架系统来完成 传统的被动悬架的阻尼和刚度参 数按优化设计方法选择 一经选定 在车辆行驶过程中就无法进行调节 因而不能适 应车辆参数 行驶工况等的复杂多变 在某个特定工况下按目标优化出的悬架系统 一 旦载荷 车速和路况等发生变化 悬架在新的工况下便不再是最 优 为了克服被动悬架的上述缺陷 人们尝试了许多方法 如采用非线性变刚度弹簧 取得了一定的效果 但这仍不能从根本上消除上述缺陷 为了克服这个缺陷 国外在 50 年代提出了主动悬架的概念 1973 年 美国加州大学戴维斯分校的 D A Crosby 和 D C Karnop 首先提出了半 主动悬架的概念 其基本原理是 用可调刚度弹簧或可调阻尼的减振器组成悬架 并 根据簧载质量的加速度响应等反馈信号 按照一定的控制规律调节弹簧刚度或减振器 的阻尼 以达到较好的减振效果 半主动悬架分为刚度可调和阻尼可调两大类 目前 在半主动悬架的控制研究中 以对阻尼控制的研究居多 阻尼可调半主动悬架又可分 为有级可调半主动悬架和连续可调半主动悬架 有级可调半主动悬架的阻尼系数只能 取几个离散的阻尼值 而连续可调半主动悬架的阻尼系数在一定的范围内可连续变化 4 4 选题的主要目的和选题的主要目的和意义意义 我此次的毕业设计的内容是车辆半主动悬架的实验研究 本课题研究的目的是学 习研究车辆半主动悬架的设计 将我们平时积累的知识再结合最近查找资料学习关于 半主动悬架方面的知识 了解到怎样让车辆能够平稳行驶 并减少载荷对零部件和货 物的损害 通过设计巩固和扩展所学的基本理论和专业知识 培养综合运用所学知识技能分析 独立思考和解决实际问题的能力 参考文献 参考文献 1 汽车半主动悬架系统研究进展 2 车辆半主动悬架的发展状况 3 HOLDMANN P MICHAEL H Possibilities to improve the ride and handling performance of delivery trucks by modern mechatronic systerms J JSAE Review 1999 20 4 刘 飞 陈 龙 薛念文 等 半主动悬架控制及评价方法的探讨 J 江苏大学 学报 自然科学版 2002 23 6 21225 5 王世明 王孙安 李天石 半主动悬架的试验研究 J 仪器仪表学报 2001 22 2 6 陈桂明 张明照 戚红雨 等 应用 MATLAB 建模与仿真 M 北京 科学出版 社 2001 7 MOKHTARI M MARIE M MATLAB 与 SIMULINK 工程应用 M 北京 电子 工业出版社 2001 8 陈 龙 陈 扬 江浩斌 等 节流口可调式阻尼减振器的性能分析与试验研究 J 江苏大学学报 自然科学版 2004 25 3 9 庄继德 陈善华 张宝生 可切换半主动悬架的一种自适应控制策略 J 中国公 路学报 1998 11 3 二 主要研究 设计 内容 研究 设计 思想及工作方法或工作流程 1 1 研究 设计 内容 研究 设计 内容 本课题主要是建立了车辆半主动悬架 1 4 模型 设计了半主动悬架台架试验系统 对不 同的路面输入进行了仿真和试验研究 结果表明 建立的物理模型正确 试验系统稳 定可靠 为半主动悬架及控制系统的进一步研究奠定了基础 具体如下 2 2 主要设计思路 主要设计思路 车辆悬架是车辆的重要组成之一 它直接影响着车辆的乘坐舒适性 操纵稳定 性等 传统的被动悬架系统因其结构参数无法随外界条件变化而大大限制了悬架性 能的改善 全主动悬架系统虽然克服了被动悬架系统的缺陷 但是由于其制造和使 用成本高昂 到目前为止尚未得到广泛应用 半主动悬架系统介于被动悬架系统和全 主动悬架系统之间 既克服了被动悬架系统的缺陷 又降低了实现的成本 因而有 着很高的研究价值和广阔的应用前景 1 4 悬 架模型如右图 1 4 悬架试验物理模型由簧载质量 非簧 载质量 弹簧 手动可调减振器 车轮 以 及相应的连接 支承和导向等机构组成 由 于此模型与实车模型结构相同 比例相等 且多个零件直接取自实车 在较大程度上逼 近了 1 4 车辆的实车模型 因此能取得较为逼 真的试验结果 对于同样的路面输入 调节减振器节流口不同的开度对于车辆的平顺性与安全 性都有较大影响 半主动悬架阻尼可调 故与被动悬架相比有着较强的适应不同路 面输入的能力 半主动悬架 1 4 模型台架试验系统原理图如下图 3 3 工作流程 工作流程 1 明确设计课题目的任务 广泛查阅并收集大量相关资料 2 通过毕业实习 了解半主动悬架的工作原理 3 整理相关资料 着手对半主动悬架进行总体设计设计 对各个分块部分的原理 进行了解 完成相关部分的具体设计 4 撰写毕业论文 提交最终设计方案 完成毕业设计 5 准备毕业设计答辩答辩 三 毕业设计 论文 工作进度安排 第一阶段 1 3 周 主要进行毕业设计准备工作 熟悉题目 收集资料 进行毕 业实习 明确设计目的和任务 构思设计方案 确定总体改造方案 第二阶段 4 7 周 做开题报告 在总体设计方案指导下 开始详细设计 第三阶段 8 10 周 按制定的研究路线进行设计工作 绘制控制原理图 进行分 析计算等 交指导教师全面审查 进行修改 第四阶段 13 15 周 收尾完善 撰