毕业设计（论文）开题报告-丰田卡罗拉悬架的结构设计及优化分析

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1、住节fHARBININSTFTUTEOFTECHNOLOGY榊毕业论文（设计）开题掖告论文题目丰田卡罗拉悬架的结构设计及优化分析班级车辆2班院（系）汽车工程学院导师1•课题研究的目的和意义悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称，它的作用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支撑力）、纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及有这些反力所造成的力矩传递到车架（或承载式车身）上，缓冲路而冲击，以保证汽车能平顺地行驶川。随着生活水平和消费水平的提高，人们对汽车的操纵稳定性及行驶平顺性的要求也越来越高，悬架作为其重要的影响因素已成为现代汽车研究的重耍课题。丰田卡罗拉的前后悬架

2、分别为麦弗逊式和拖曳式悬架，作为最为流行的中小型轿车的前后悬架之一，麦弗逊式悬架有着结构紧凑，车轮跳动时前轮定位参数变化小，良好的操纵稳定性的优点，拖曳式悬架有着结构简单实用、占用空间最小、制造成本低的优点。但车轮跳动通过麦弗逊悬架对车轮定位参数例如主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角、前轮前束角的影响依然会改变汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。本论文主要通过应用CATIA软件完成对丰田卡罗拉的前后悬架的三维结构模型设计，应用仿真软件ADAMS对麦弗逊悬架模型进行运动学仿真分析，分析了麦弗逊悬架车轮定位参数随车轮上下跳动过程的变化特性，找岀悬架系统中存在的问题，然后利用ADAMS软件进行一系列实验

3、设计，进一步分析了悬架结构中某些关键硬点的改进对车轮定位参数变化的影响。在以上研究基础上，对所建立的麦弗逊悬架模型的关键硬点坐标进行优化分析，得到了优化的硬点坐标，很好的解决了存在的问题。2.国内外研究现状从上世纪90年代起，随着信息技术，电子计算机技术，CAD/CAE/CAM技术等广泛应用到汽车行业，汽车产品设计开发和设计水平都有了明显的进步，新型车的开发周期大大降低。具体到汽车悬架系统设计层面，各种造型设计技术，仿真分析技术，反求工程，AI技术等已经获得大面积推广应用，同时也取得了非常好的效果⑵。国外发达国家对汽车悬架系统动力学的研究比较早，差不多同步于汽车独立悬架的诞生Z口。德国的耶尔

4、森赖姆帕尔（Prof.J.Reimell）在其著作的《汽车底盘基础》中就对汽车的各种悬架运动学作了细致的分析，并且对车轮定位参数也给出了较为准确的阐述，分析了各个参数的作用和它们对操纵稳定性的影响。在悬架运动学分析中，描述了弹簧变形过程中车轮定位值的变化过程;描述了弹簧各部件及较接处具有弹性，由轮胎和路面之间的力和力矩引起的车辆定位值的变化，并且给出了一些典型车型的车轮定位参数的变化曲线，这些变化曲线都是实测得到的，可以用来进行操纵稳定性的评价⑶。英国汽车专家JohnC.Dixon编写的《SuspensionGeometryandComputation））系统的介绍了汽车悬架的发展历史和现状

5、，从路面对悬架的影响、轮胎变形对悬架的影响岀发对悬架系统各种运动特性理论做出了汕常深入的探讨和研究。在悬架的运动分析中，针对汽车不同的使用工况以及不同悬架结构形式下车辆的操纵稳定性的影响⑷。1999年,L.C.FeiTaro,M.A.Fogaca和M.Ururahy利用动力学软件ADAMS建立完整的卡车多体系统动力学模型，其中悬架系统以及车架系统均是利用有限元分析软件Nastran进行模态分析产生的柔性体进行的建模。利用该模型研究设计参数对整车的舒适性的影响⑸。我国从上世纪80年代就己经开展了对悬架的各种研究工作，研究成果大多数产生于90年代。在国内，吉林大学、清华大学、同济大学等都在悬架方

6、面做了大量的探索，为我国悬架系统技术的发展做岀了较大的贡献。吉林大学的郭孔辉院士编写的《汽车操纵动力学》一书对悬架系统运动学做了详尽的分析，并且在国内首次提出从侧向力、纵向力转向的角度研究悬架运动学，描述了车轮定位参数对汽车操纵稳定性、平顺舒适性的影响⑹。2006年，武汉理工大学的方飞以机械CAD设计、虚拟样机仿真技术为前题,运用虚拟样机仿真软件ADAMS里的CAR模块分析并进行优化汽车悬架的设计方法对所建整车虚拟样机进行了转向盘转角阶跃输入试验、转向回正试验、稳态回转试验、蛇行试验和转向轻便性试验等整车操纵稳定性试验仿真分析，并参照GB/T13047-91《汽车操纵稳定性指标限值与评价方法

7、》对该轿车的操纵稳定性进行了评价计分⑺。在悬架系统的优化设计方面。2008年，西南交通大学的郭伟研究了前轮定位参数对整车稳态转向特性的影响，利用ADAMS建立汽车悬架虚拟样机模型进行了整车操纵稳定性试验仿真，在此基础上对悬架进行运动学灵敏度分析和结构优化设计凶。2011年武汉理工大学的邵昭晖通过对麦弗逊悬架系统三维设计与运动仿真分析，系统地讲述了麦弗逊悬架从三维设计到导入CAE软件仿真分析的整个过程，解决了悬