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华南理工大学广州学院本科生毕业设计（论文）开题报告麦弗逊悬架对车辆操纵稳定性的影响分析学院汽车工程学院专业班级2011级车辆工程6班姓名苏旭学生学号201130085325指导教师李巍华填表日期2014年10月10日说明1．开题报告是保证毕业设计（论文）质量的一个重要环节，为规范毕业设计的开题报告，特印发此表。2．学生应在开题报告前，通过调研和资料搜集，主动与指导教师讨论，在指导教师的指导下，完成开题报告。3．此表一式三份，一份交学院装入毕业设计（论文）档案袋，一份交指导教师，一份学生自存。4．选题需经基层教学单位（专业教研室）讨论审核、二级学院主管院长批准、报教务处备案,方可正式进入下一步毕业设计（论文）阶段。姓名苏旭开题时间2014年10月10日学院汽车工程专业班级车辆工程6班指导教师（导师组）李巍华论文题目中文麦弗逊悬架对车辆操纵稳定性的影响分析英文TheinfluenceofMcphersonsuspensiononthevehiclehandlingstability一、选题的背景和意义背景悬架作为汽车底盘结构中的重要组成部分，长久以来，汽车的操纵稳定性以及舒适性与底盘结构中的悬架系统息息相关，而悬架系统构成的复杂程度也直接影响着汽车制造成本的高低。麦弗逊悬架系统作为现在非常常见的一种独立悬架系统，它以成本低廉、结构简单、舒适性佳的优点被众多汽车厂商广泛应用在汽车底盘上。特别是在国内市场，麦弗逊悬架是众多车型的首选悬架，A级车、B级车以及SUV车型上，都能发现麦弗逊悬架的身影，就连德国跑车保时捷911全系车型都采用麦弗逊悬架系统。近几年来，无论是国内还是国际的汽车市场的竞争变得十分激烈，用户对汽车的安全性、行驶舒适性尤其操纵稳定性提出越来越高的要求。汽车悬架尤其是麦弗逊悬架由于是影响汽车操纵稳定性最为关键的子系统也因此受到人们越来越多的关注。意义随着现代科技的高速发展，计算机的虚拟技术也越来越广泛地运用在汽车领域上面。利用计算机的虚拟技术对汽车悬架进行运动学的仿真分析，汽车操纵稳定性的改进以及提高从而变得极为方便快捷。麦弗逊悬架作为最被汽车厂商倚重的独立悬架，本课题针对该悬架，利用计算机虚拟技术建立麦弗逊悬架模型及仿真平台，对该悬架进行动态特性研究，分析麦弗逊悬架各参数对车辆操纵稳定性的影响，而所得的分析结果是汽车设计、运动校核的重要内容之一。并且在此基础上建立整车虚拟样机模型进行操纵稳定性实验仿真分析，从而为汽车悬架系统甚至整车设计开发提供了一种的非常高效的手段。二、研究目标、内容及拟解决关键问题研究目标本课题主要研究麦弗逊悬架对车辆操纵稳定性的影响，通过计算机虚拟技术快速建立高精度的麦弗逊悬架系统虚拟样机，对麦弗逊悬架进行动态特性研究，计算出多种悬架特性从而一一分析对整车操纵稳定性的影响。内容（论文提纲）(一)绪论1、麦弗逊悬架介绍2、ADAMS/CAR软件介绍3、本论文研究的内容及意义(二)麦弗逊悬架的虚拟样机建模和运动学仿真分析1.ADAMS/CAR软件的基本算法解释该软件的如何选择参考标架、坐标系，详尽阐述运动学、动力学方程的建立和求解，进行ADAMS静力学分析并建立相应方程解释。2.麦弗逊悬架模型的建立及仿真分析学习ADAMS/CAR建模基本步骤，分析麦弗逊悬架的基本结构，建立高精度的麦弗逊悬架虚拟样机，并进行悬架总成系统仿真分析。（三）对麦弗逊悬架定位参数的优化1.确定目标函数2.选择相应的设计变量3.优化设计结果分析（四）整车建模以及分析结构参数对操纵稳定性的影响1.整车虚拟样机模型的建立整车各子系统的模型都要建立，包括最重要的前后悬架模型的建立，动力系模型的建立，转向系模型的建立等等。2.结构参数对操纵稳定性的影响悬架刚度、阻尼、不同载荷、质心高度等等对整车操纵稳定性的影响（五）整车虚拟样机操纵稳定性仿真分析1.驱动控制程序和驱动控制数据的编写各种试验整车操纵稳定性的仿真运动控制文件的编写2.整车虚拟模型操纵稳定性试验仿真五种评价整车操纵稳定性的试验仿真分析（六）全文总结拟解决关键问题在本次研究中，需要参考大量资料，熟悉麦弗逊悬架系统。首先熟悉ADAMS软件，掌握该软件CAR模块的操作方法，反复研究ADAMS软件的基本算法，包括地面参考标架和构件参考标架的选择，地面坐标系、局部参考坐标系和标架坐标系的选择，ADAMS运动学、动力学方程的建立和求解，ADAMS静力学分析等等。然后在此基础上，练习CAR模块建模的基本步骤，对麦弗逊悬架进行初步结构分析和虚拟样机建模。得益于该软件提供了强大的悬架系统分析功能，可对麦弗逊悬架进行转向试验、静载试验等多种试验仿真分析。在操作ADAMS/CAR软件过程中，麦弗逊悬架系统虚拟样机的建立及运动学仿真分析是课题的关键。根据分析结果，确定目标函数，选择合适的设计变量，对麦弗逊悬架进行设计优化。建立整车虚拟样机模型并分析悬架的结构参数对整车操纵稳定性的影响，最后对其操纵稳定性进行试验仿真，包括转向盘转角阶跃输入试验仿真分析，转向回正性能试验仿真分析，稳态回转试验仿真分析，蛇行试验仿真分析，转向轻便性试验仿真分析。归纳总结经验，得出结论。三、研究方法及技术路线研究方法1、阅读资料，参考外文文献，了解麦弗逊悬架结构及参数、悬架运动特性评价指标、车辆操纵稳定性评价指标。2、通过机械系统动力学自动分析软件（ADAMS）建立麦弗逊悬架系统模型和仿真平台，优化悬架系统的设计，并进行整车操纵稳定性仿真分析，重点学会该软件具体操作方法。3、经验总结法：通过ADAMS对麦弗逊悬架和整车的建模及仿真，所得的结果进行归纳与分析，使之系统化、理论化，进而上升为经验。4、调查法：用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究对象，从而获得结论。5、模拟法：利用ADAMS软件依照麦弗逊悬架的主要特征，创设一个相似的模型，然后通过模型来间接研究麦弗逊悬架。技术路线初步研究麦弗逊悬架系统熟练操作ADAMS/CAR软件使用ADAMS/CAR软件对麦弗逊悬架系统建模和仿真分析优化麦弗逊悬架系统整车建模及操纵稳定性仿真分析归纳总结四、研究工作的基础计算机仿真软件：ADAMS/CAR软件是MDI公司与奥迪、宝马和沃尔沃等汽车公司合作开发的整车设计软件包，集成了各家汽车公司在汽车设计、开发等方面的多年经验。该软件是一种基于模板建模和仿真的工具，使用者只需要在模板中输入必要的数据，就可以迅速建造高精度的整车虚拟样机，包含有悬架、车身、发动机、传动系统等等，并且可以进行仿真各种试验，大大地节约建模所需要的时间，简化建模的步骤，进而减少对物理样机的依赖。针对悬架系统，ADAMS/CAR软件有SuspensionDesign和CSM两个悬架专业设计模块，并且该软件可以对整车进行稳态转向试验仿真、瞬态试验仿真、制动试验仿真等一系列操纵稳定性试验仿真。五、主要参考文献及出处（1）陈家瑞。《汽车构造》（下册）。机械工业出版社，2009。（2）余志生。《汽车理论》。机械工业出版社，2009。（3）吴丽顺。《麦弗逊悬架建模仿真以及整车的操纵稳定性分析》。东北大学,2010。（4）方飞。《麦弗逊前独立悬架汽车的操纵稳定性研究》。武汉理工大学,2006。（5）孙延伟。《基于ADAMS/CAR环境下的麦弗逊悬架建模与仿真》。第九届河南省汽车工程技术研讨会论文集,河南省汽车工程学会,2012。（6）毛金明。《麦弗逊悬架仿真分析》。南京林业大学,2003。（7）夏长高。《麦弗逊式独立悬架运动特性》。农业机械学报,2004。（8）王望予。《汽车设计》。机械工业出版社，2009。（9）陈永耀；谢伟东。《基于ADAMS的麦弗逊悬架动力学仿真及其优化设计》。机电工程，2009。（10）张楚;葛江浩。《基于ADAMS的麦弗逊前悬架优化设计》。汽车实用技术，2013。六、实施计划第一阶段2月中旬——3月中旬阅读资料，参考外文文献，熟悉了解麦弗逊悬架结构及参数，悬架运动特性评价指标，车辆操纵稳定性评价指标。第二阶段3月中旬——3月底翻译外文资料，初步接触ADAMS/CAR软件，学习该软件具体操作方法。第三阶段4月初——4月中旬在ADAMS/CAR软件建立麦弗逊悬架模型及仿真平台，分析麦弗逊悬架各参数对车辆操纵稳定性的影响。第四阶段4月中旬——5月初归纳总结，完成毕业设计说明书。指导教师（导师组）意见：签名：年月日审查小组意见：审查小组负责人（签名）：年月日备注：1、要有10篇以上相关文章的阅读量。2、理、工科开题报告撰写要求在2500字左右，人文社科开题报告在3500字左右，包括论文选题的背景和意义、工作任务分析、调研报告、方案拟定与分析、毕业论文撰写提纲及实施计划、文献综述（理、工科可不提交文献综述）等。3、电脑打印，用A4纸，内容为小四号宋体，行距为固定值20磅。4、文献综述（按文献综述格式打印）附在开题报告后面一起装订。文献综述内容：近几年来，伴随着我国汽车产销量的高速发展，国内汽车的保有量也迅速达到了空前的规模，消费者在购买汽车的时候已不再简单地把汽车看成是面子工程了，而是越来越关心汽车的各项性能指标，尤其是汽车的操控稳定性受到了极大的关注。在这个言必谈性能、论必说稳定的年代里，几乎所有的汽车品牌都在大力地宣传自己的汽车产品优秀的操控稳定性，从日系的丰田、本田、日产到欧系的宝马、奥迪等高端品牌都在极尽全力地宣传自家产品良好的操控稳定性，就连一向以舒适性能为取向的雷克萨斯、奔驰等高端品牌也在新近的汽车设计中加入了更多的运动稳定取向。从以卡罗拉为代表的紧凑型轿车到以迈腾为代表的中级车到以奥迪A6L为代表的高档车无不标榜自己的操控稳定性。本课题主要研究影响汽车操控稳定性的汽车底盘的核心——悬架系统，从[1]陈家瑞的《汽车构造》中让我们来了解一下悬架是什么构件。悬架是汽车的车身与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，悬架的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。典型的汽车悬架结构由弹性元件、减震器以及导向机构等组成，这三部分分别起缓冲，减振和力的传递作用。绝大多数悬架多具有螺旋弹簧和减振器结构，但不同类型的悬架的导向机构差异却很大，这也是悬架性能差异的核心构件。本课题以麦弗逊式独立悬架为例，并分析该悬架对汽车操控稳定性的影响。[3]王望予在《汽车设计》中详尽阐述了麦弗逊式悬架由螺旋弹簧、减震器、三角形下摆臂组成，绝大部分车型还会加上横向稳定杆。主要结构简单的来说就是螺旋弹簧套在减震器上组成，减震器可以避免螺旋弹簧受力时向前、后、左、右偏移的现象，限制弹簧只能作上下方向的振动，并可以用减震器的行程长短及松紧，来设定悬架的软硬及性能。而[2]余志生在《汽车理论》中认为采用麦弗逊式独立悬架的汽车要获得良好的操纵稳定性，应当适当舍弃汽车的舒适性，这样弹簧就要设计得硬些，尽量避免汽车刹车“点头”、加速“抬头”以及严重侧倾偏向的现象发生，从而利于汽车的转向，容易使汽车取得良好的操纵稳定性。[8]夏长高在《麦弗逊式独立悬架运动特性》中则提到汽车在行驶过程中，由于路面的不平整或者车轮的垂直载荷发生变化，麦弗逊悬架导向杆的运动以及变形，车轮定位参数随之变化，从而导致轮胎侧偏特性改变；并且汽车在曲线行驶时，麦弗逊悬架上的车身将发生侧倾，引起汽车的侧倾转向和变形转向。所以，麦弗逊悬架系统的运动学和动力学特性分析是研究整车操纵稳定性的基础。由于麦弗逊悬架系统是相对复杂的空间结构，过去使用简化条件下的图解法和多刚体动力学方法进行分析计算，所得结果误差较大。本文将采用ADAMS软件，建立麦弗逊式独立悬架动力学仿真分析模型，并对悬架的运动特性进行全面分析。本文将采用[5]方飞的《麦弗逊前独立悬架汽车的操纵稳定性研究》中的模拟法来论证本文的观点。首先练习操作ADAMS软件，直到掌握该软件CAR模块的操作方法，反复钻研ADAMS软件的基本算法，包括地面参考标架和构件参考标架的选择，地面坐标系、局部参考坐标系和标架坐标系的选择，ADAM