宝马5系悬架设计及仿真分析开题报告答辩

开题报告,宝马5系悬架设计和优化设计,目录,1、参数2、悬架介绍3、国内外研究现状4、研究内容及技术方案5、毕设工作进度安排,悬架参数,前悬架类型：双横臂式独立悬架后悬架类型：多连杆式独立悬架,双横臂式独立悬架,双横臂独立悬架不仅具有独立悬架的优点， 而且摆臂不等长的独立悬架中的两臂长度如果选择适当，还可以改变独立悬架中的车轮与主销的角度和轮距克服造成轮胎磨损严重的缺陷。所以被广泛应用于轿车、 高级轻型客车及高级豪华大客车，以改善整车的行驶平顺性和操纵稳定性。,不等臂式上下臂长度不等，上臂比下臂短，当车轮上下运动时，上臂比下臂运动弧度小，将使得车轮上部轻微的内外移动，而地步影响很小。有利于减少轮胎磨损，提高行驶平顺性和方向稳定性。,多连杆式独立悬架,这种悬架系统由布置在空间的3-5根连杆将转向节与车身连接起来，连杆的外端与转向节通过球铰连接，连杆的内端与车身通过橡胶衬套连接。相比传统的悬架系统，多连杆悬架系统提供了更大的设计自由度， 如果各个连杆的位置以及橡胶衬套的刚度能够巧妙的设计，那么就可以利用纯机械的机构，被动且精确地控制主销轴线和车轮定位角的变化，改善汽车舒适度及操控性能。因其独特的优点，多连杆式独立悬架现今已广泛用于高档轿上。,5根连杆分别为主控制臂，前置定位臂，后制定位臂，上臂和下臂，他们分别对各个方向产生作用。,课题研究的目的和意义,双横臂独立悬架不仅具有独立悬架的优点，而且摆臂不等长的独立悬架中的两臂长度如果选择适当，还可以改变独立悬架中的车轮与主销的角度和轮距克服造成轮胎磨损严重的缺陷。所以被广泛应用于轿车、高级轻型客车及高级豪华大客车，以改善整车的行驶平顺性和操纵稳定性。所谓行驶平顺性是保持汽车在行驶过程中产生的振动和冲击环境对驾乘人员的舒适性的影响限制在一定范围之内，而对载货汽车还应当保持货物的完好性。而汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到疲劳、紧张的条件下，汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定性的能力。,多连杆式独立悬架，这种悬架系统由布置在空间的3-5根连杆将转向节与车身连接起来，, 连杆的外端与转向节通过球铰连接，连杆的内端与车身通过橡胶衬套连接。相比传统的悬架系统，多连杆悬架系统提供了更大的设计自由度，如果各个连杆的位置以及橡胶衬套的刚度能够巧妙的设计，那么就可以利用纯机械的机构，被动且精确地控制主销轴线和车轮定位角的变化，改善汽车舒适度及操控性能。可以说多连杆悬架特别是五连杆式独立悬架系统是被动式悬架系统中最先进的技术。因其独特的优点，多连杆式独立悬架现今已广泛用于高档轿车上。,国内外研究水平,1、双横臂式独立悬架2、多连杆式独立悬架,双横臂式独立悬架,国外研究水平： 20世纪90年代, 国外对其数学建模与分析进行了较多的研究，并取得了一定的成果。1990年Wallaschek提出了非线性数学模型谐波及统计线性化的方法。1997 年Duym 用一种代数形式的经验公式来描述双横臂式独立悬架系统的非线性特性，仿真结果与实验结果基本吻合。1998年Kuti 以有限元为工具，建立了一种客车悬架系统的非线性数学模型。这些研究表明，建立双横臂式独立悬架系统的简单而又比较准确的非线性数学模型，并将其用于乘坐动力学的非线性研究具有重要意义。特别是近几年来，摒弃了传统设计方法，比较流行的优化设计方法多是基于空间机构运动学原理及多刚体动力学理论，采用计算机辅助设计，获得了理想的设计结果，并有效地提高了工作效率。双横臂式独立悬架的设计、制造已比较成熟, 而且成本低，工作可靠，是当今世界汽车工业中悬架的主导产品。,国内研究现状： 双横臂式独立悬架系统的研究在国内也有较长的历史。吉林工业大学的郭孔辉院士的文章是较早的论文, 随后的一些学者也对该问题做了研究。近几年来, 北京理工大学、浙江大学等高校正在开展此方面的研究, 并发表了一些论文。对于双横臂式独立悬架系统的研究, 主要是应用线性理论研究汽车乘坐动力学。 目前, 双横臂式独立悬架产品已经实现国产化。但从总体上来看, 国内对于双横臂式独立悬架系统的研究相对较少, 产品主要是仿造国外,自主开发能力差, 并且缺少具有自主版权的专用软件。在双横臂式独立悬架系统的研究中, 国内基于线性理论的建模与仿真仍处于主导地位, 而基于非线性理论的非数学建模与分析也已经引起重视, 并有了一定的研究成果。,本课题的研究内容及技术方案,结合宝马5系多连杆独立悬架和双横臂式独立悬架总体设计参数，通过设计，CATIA软件建立三维模型。然后通过Matlab 建立多连杆悬架的数学模型和双横臂式独立悬架，同时用ADAMS/CAR 软件平台建立了多连杆式独立悬架和双横臂式独立悬架的多体动力学模型，互相验证模型的正确性，利用迭代法对弹性元件进行分析。并利用多目标遗传算法该悬架进行了多目标优化。,(1)根据宝马5系的参数确定结构参数。(2)对悬架结构进行设计。(3)运用CATIA软件建立三维实体模型。(4) 运用MATLAB优化工具箱, 对已建立起的数学模型进行编程优化, 分析优化得到结果来说明数学模型建立的可行性和精确性。(5) 在ADMAS中对悬架进行建模仿真, 模拟出前轮定位等性能特性参数随车轮转向或是轮胎上下跳动而变化的关系曲线, 对比优化前后的特性曲线，研究分析主销及和前轮定位角随车轮上下跳动时的变化规律，通过与数学模型的对比分析，其一致性相互验证了各模型的正确性。,进度安