開(kāi)題報(bào)告-巴哈賽車(chē)懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、窗體頂端選題名稱(chēng)： 巴哈賽車(chē)懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì) 選題學(xué)生： 1目的及意義（含國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析） 1.1選題目的 為了提高大學(xué)生巴哈越野賽車(chē)的轉(zhuǎn)向性能和動(dòng)力性能，在保證巴哈賽車(chē)的駕駛安全性和可靠性的前提下，設(shè)計(jì)一套符合大賽規(guī)則要求、具有一定的平順性、舒適性以及優(yōu)秀的操作性和穩(wěn)定性，并能與其它結(jié)構(gòu)良好配合的賽車(chē)懸架系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)小型越野賽車(chē)在極端道路工況下能穩(wěn)定、高效地完成轉(zhuǎn)向、加速等一系列操作。 1.2選題意義 巴哈大賽自2015年正式進(jìn)入我國(guó)以來(lái)，由于大多數(shù)車(chē)隊(duì)都處于發(fā)展初期，且缺乏足夠的技術(shù)資料，汽車(chē)各方面的設(shè)計(jì)仍存在諸多明顯的問(wèn)題。懸架系統(tǒng)作為一個(gè)極具創(chuàng)新空間和設(shè)計(jì)難度的項(xiàng)目，其設(shè)計(jì)的成功與否

2、是評(píng)價(jià)賽車(chē)設(shè)計(jì)的最重要因素之一。 懸架作為賽車(chē)的重要組成部分，是巴哈賽車(chē)上車(chē)橋與車(chē)架、車(chē)輪之間傳力裝置的總稱(chēng)，懸架的主要作用是傳遞作用在車(chē)輪和車(chē)身之間的力和力矩，例如支撐力、制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力等，并且可以緩和賽車(chē)在極端工路面工況下受到的來(lái)自路面的沖擊載荷、載荷衰減時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，以此來(lái)保證車(chē)手駕駛的平順性、并在一定程度上減小車(chē)輛本身的動(dòng)載荷。通常情況下車(chē)輛的懸架系統(tǒng)由彈性元件、減震器以及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等組成，這三部分分別承擔(dān)懸架系統(tǒng)的動(dòng)載荷緩沖、減振和力的傳遞。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可將懸架分為非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架兩種，而巴哈賽車(chē)為了適應(yīng)相對(duì)惡劣的比賽環(huán)節(jié)，通常選用獨(dú)立懸架。 對(duì)于賽車(chē)而言，除了保證懸架系統(tǒng)最基本、

3、最重要的駕駛安全性和可靠性以外，對(duì)于懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型、布置方式等方面的要求更加嚴(yán)格。由于巴哈賽車(chē)的結(jié)構(gòu)和功能的特殊性，選擇合適的前后懸架對(duì)于整車(chē)的設(shè)計(jì)起著重要的作用。獨(dú)立懸架系統(tǒng)因其本身所具有良好的車(chē)輪觸地性、乘坐舒適性及操作安全性，再加之左右車(chē)輪可相對(duì)于彼此自由運(yùn)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，幾乎成為巴哈賽車(chē)設(shè)計(jì)的必選項(xiàng)。而為了滿(mǎn)足巴哈賽車(chē)前輪轉(zhuǎn)向和后輪承載的設(shè)計(jì)要求以及輕量化的優(yōu)化要求，通常在前輪位置采用雙橫臂式獨(dú)立懸架，而后輪則采用巴哈賽車(chē)特有的單縱臂多連桿式獨(dú)立懸架。由此可見(jiàn)，巴哈賽車(chē)的懸架設(shè)計(jì)是整車(chē)設(shè)計(jì)中最具創(chuàng)新性和難度的設(shè)計(jì)內(nèi)容之一，也是近年來(lái)各個(gè)車(chē)隊(duì)所關(guān)注的重點(diǎn)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的應(yīng)用意義在于通

4、過(guò)對(duì)往屆比賽用車(chē)懸架系統(tǒng)的研究，綜合巴哈賽車(chē)其他設(shè)計(jì)參數(shù)，初步掌握利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助計(jì)算等技術(shù)設(shè)計(jì)懸架的方法。通過(guò)不同形式前后懸架之間的高效配合，為巴哈賽車(chē)量身設(shè)計(jì)一款兼具安全性、高效性、舒適性以及輕量化等多重優(yōu)點(diǎn)的懸架系統(tǒng)。 1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 Baja是西班牙語(yǔ)越野車(chē)的意思，巴哈大賽最早起源于1976年的美國(guó)南卡羅來(lái)納大學(xué)，是大學(xué)生方程式汽車(chē)大賽的前身，因而國(guó)內(nèi)外研究巴哈賽車(chē)的群體多為在校大學(xué)生。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展與革新，國(guó)外諸多大學(xué)的巴哈賽車(chē)技術(shù)已達(dá)到較高水準(zhǔn)。在傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，美國(guó)、巴西等高校學(xué)生憑借著對(duì)工業(yè)知識(shí)的扎實(shí)掌握和濃厚的汽車(chē)文化氛圍熏陶，在高校通用的設(shè)計(jì)方案上敢于創(chuàng)新、

5、標(biāo)新立異，萌生了許多優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案。 例如密歇根大學(xué)Baja車(chē)隊(duì)自制了不可伸縮的傳動(dòng)半軸，在結(jié)構(gòu)上承擔(dān)了一部分懸架的功能，從而代替下擺臂，在材料上使用碳纖維包裹，使整車(chē)減重近6千克。這套方案將傳動(dòng)與懸架聯(lián)動(dòng)，在材料選用和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化。最終，密歇根大學(xué)在2017年美國(guó)巴哈大賽三場(chǎng)賽事中斬獲第二、第一、第三名。 懸架系統(tǒng)作為巴哈賽車(chē)的重要總成之一，在面對(duì)惡劣的比賽環(huán)境時(shí)，對(duì)賽車(chē)性能有著重大的影響，也是參賽隊(duì)伍設(shè)計(jì)、優(yōu)化的重心。懸架主要分為非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架，非獨(dú)立懸架雖然在結(jié)構(gòu)和制造成本方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，但左右側(cè)車(chē)輪在遇到不平路面上下跳動(dòng)時(shí)，會(huì)相互牽連，進(jìn)而降低賽車(chē)駕駛的穩(wěn)定性和乘

6、坐的舒適性，且對(duì)于其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)而言，各機(jī)構(gòu)自由度小也會(huì)造成駕駛穩(wěn)定性的下降。 在懸架形式方面，由于巴哈小型越野車(chē)屬于參賽車(chē)型，在有效控制成本的情況下，各車(chē)隊(duì)盡可能地選用性能優(yōu)秀的懸架形式。因此，在巴哈賽車(chē)懸架的設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到前懸架需要承擔(dān)轉(zhuǎn)向作用，但承載力較小，故大多采用雙橫臂獨(dú)立懸架；而對(duì)于后懸架，按照巴哈比賽規(guī)則要求采用的中置后驅(qū)賽車(chē)設(shè)計(jì)，后懸架需要承載很大的重量，故各車(chē)隊(duì)采用了各自創(chuàng)新的以單縱臂為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的單縱臂多連桿式獨(dú)立懸架，從而使后懸架兼具承載能力強(qiáng)和保證賽車(chē)操作穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。 2研究（設(shè)計(jì)）的基本內(nèi)容、目標(biāo)、擬采用的技術(shù)方案及措施 2.1基本內(nèi)容 （1）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)和力學(xué)

7、性能分析，其中包括空間模型的建立、運(yùn)動(dòng)學(xué)特性的分析與計(jì)算彈性元件的受力分析等； （2）彈性元件參數(shù)設(shè)計(jì)和力學(xué)性能分析，其中包括彈簧選型、幾何參數(shù)確定和力學(xué)性能校核等； （3）穩(wěn)定裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算及結(jié)構(gòu)布置等； （4）阻尼元件的幾何參數(shù)設(shè)計(jì)和阻尼特性分析等； （5）負(fù)載分配設(shè)計(jì)及檢驗(yàn)計(jì)算； （6）懸架的彈性特性分析，包括滿(mǎn)載頻率和頻率特性等； （7）輪胎的選型和氣壓設(shè)定。 2.2設(shè)計(jì)目標(biāo) （1）通過(guò)比賽規(guī)則分析和懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法應(yīng)用的結(jié)合，設(shè)計(jì)一套操作穩(wěn)定性?xún)?yōu)良，在極端路況條件下可以高效工作、且安全可靠地巴哈賽車(chē)獨(dú)立懸架系統(tǒng)； （2）在設(shè)計(jì)過(guò)程中探索雙橫臂式獨(dú)立懸架在車(chē)身前端承擔(dān)轉(zhuǎn)向任務(wù)和單縱臂式

8、獨(dú)立懸架在車(chē)身后端承載發(fā)動(dòng)機(jī)等零部件時(shí)的各構(gòu)件力學(xué)分析方法 （3）在參數(shù)設(shè)計(jì)和力學(xué)性能校核后，運(yùn)用CATIA、ADAMS、Car Maker等軟件對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，進(jìn)而探索此獨(dú)立懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法和改進(jìn)可能。 2.3技術(shù)路線(xiàn) 2.4擬采用的技術(shù)方案及措施 本課題通過(guò)對(duì)巴哈大賽比賽規(guī)則和比賽道路情況的研究，結(jié)合懸架系統(tǒng)的基本性能要求和設(shè)計(jì)思路，運(yùn)用所學(xué)過(guò)的力學(xué)、機(jī)械學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)懸架進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并確定各零部件的材料和幾何尺寸。在參數(shù)、材料確定的基礎(chǔ)上，利用CATIA三維建模軟件建立該懸架的三維模型，并通過(guò)ADAMS、Car maker等軟件進(jìn)行仿真分析，從而獲得一套操作穩(wěn)定性、動(dòng)力性等各項(xiàng)

9、性能符合大賽要求且具有一定競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的巴哈賽車(chē)獨(dú)立懸架系統(tǒng)。 3進(jìn)度安排 周次（時(shí)間） 工作內(nèi)容 提交內(nèi)容（階段末） 方案構(gòu)思、文獻(xiàn)檢索、完成開(kāi)題報(bào)告 文獻(xiàn)檢索、開(kāi)題報(bào)告 外文翻譯、資料再收集 外文翻譯 設(shè)計(jì)計(jì)算、草圖繪制 設(shè)計(jì)計(jì)算草稿、草圖 圖樣繪制、編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)（論文） 圖樣、論文初稿 圖樣及設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)整理、資料袋整理、答辯資格審核 正式圖樣、論文 學(xué)生提出答辯申請(qǐng)，并做答辯準(zhǔn)備；教師審閱圖紙、說(shuō)明書(shū) 終稿、畢業(yè)設(shè)計(jì)資料袋 參加答辯、推薦優(yōu)秀論文 畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)、優(yōu)秀論文 4閱讀的參考文獻(xiàn)不少于15篇（其中近五年外文文獻(xiàn)不少于3篇） 1 李飛,吳華偉,姜杰.FSAE賽車(chē)雙橫臂懸架系統(tǒng)

10、設(shè)計(jì)J.重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)),2018,32(05):77-81. 2 鄧召文,徐成強(qiáng),王保華.FSAE賽車(chē)懸架系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與剛度調(diào)校J.中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào),2015,36(06):207-211. 3 王軍,趙世明,陳少杰,李文珊,康一帆.FSAE賽車(chē)雙橫臂獨(dú)立懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.農(nóng)業(yè)裝備與車(chē)輛工程,2013,51(08):17-19+42. 4 楊岳,鄒鐵方.基于ADAMS的FSAE賽車(chē)雙橫臂前懸架優(yōu)化設(shè)計(jì)J.公路與汽運(yùn),2013(05):23-27. 5 何宇,倪彰,吳雪玲,張興,顧迪.FSAE賽車(chē)懸架系統(tǒng)幾何設(shè)計(jì)及虛擬樣機(jī)仿真分析J.江蘇理工學(xué)院學(xué)報(bào),2017,23(06):40-46

11、. 6 吳健瑜,羅玉濤,黃向東.FSAE賽車(chē)雙橫臂懸架優(yōu)化設(shè)計(jì)J.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2011(10):120-122. 7 康翌婷,張文明,林景高.單縱臂懸架的彈塑性分析J.礦山機(jī)械,2013,41(09):40-44. 8 周華.單縱臂式懸架主體結(jié)構(gòu)形式的研究J.裝備制造技術(shù),2011(09):14-16. 9 秦東杰. 某越野車(chē)單縱臂拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)D.吉林大學(xué),2007. 10 蔡加加,王東方,蘇小平.車(chē)輪定位參數(shù)對(duì)操縱穩(wěn)定性影響研究J.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2014(04):70-72. 11 NI Jun. Research on Crosswind Stability of FSAE Raci

12、ng Car with Rear Wing at Different Attack Angles A. Hong Kong Education Society.Proceedings of 2012 International Conference on Mechanical Engineering and Materials(ICMEM 2012 (Part 2)C.Hong Kong Education Society:智能信息技術(shù)應(yīng)用學(xué)會(huì),2012:6. 12 王銳,蘇小平,王衛(wèi).汽車(chē)操縱穩(wěn)定性中懸架特性分析與優(yōu)化J.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2015(05):96-99. 13 王忠. 高機(jī)動(dòng)性

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14、al Federation of Automotive Engineering Societies(FISITA).FISITA 2012 World Automotive Congress Proceedings -Volume 7:Vehicle Design and TestingC.Society of Automotive Engineers of China(SAE-China)、International Federation of Automotive Engineering Societies(FISITA):中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì),2012:10. 15 趙強(qiáng),張薇,齊含,杜金秋

15、,梁元生.基于workbench的baja賽車(chē)車(chē)架有限元分析J.時(shí)代農(nóng)機(jī),2016,43(01):43-44+58. 16 王炳杰. 賽車(chē)懸架幾何多目標(biāo)優(yōu)化A. 中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)（Society of Automotive Engineers of China）.2014中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集C.中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)（Society of Automotive Engineers of China）:中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì),2014:4. 17 Shu-hua LIAO. Optimization of Baja Racing Car Front Suspension Parameters Base

16、d on ADAMS A. Advanced Science and Industry Research Center. Proceedings of 2018 International Conference on Modeling, Simulation and Analysis (ICMSA 2018) C.Advanced Science and Industry Research Center: Science and Engineering Research Center,2018:5. 18 楊榮山,黃向東,袁仲榮,趙克剛.多目標(biāo)優(yōu)化方法在懸架幾何設(shè)計(jì)上的應(yīng)用J.華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009,37(07):85-89. 19 Paulo Pedro Kenedi, Pedro Manuel Calas Lopes Pacheco, Ronaldo Domingues Vieira, Jorge Carlos Ferreira Jorge, Walter Danninger.