多轴全轮驱动纯电动小车悬架系统设计开题报告
2020-10-31 09:09:53
1. 研究目的与意义(文献综述)
改革开放后,我国的多轴汽车迅速发展,其中多轴汽车的较强的载重能力,运载效率高,路面压力和损伤较小等功能也使得多轴汽车的发展越来越快速,适应目前经济发展的要求。而新能源汽车是目前行业发展的主要趋势之一,各个国家都高度重视新能源的发展利用,特别是在汽车拥有量比较多的城市,环境污染和能源短缺尤其严重,新能源汽车就对解决能源问题和环境问题具备一定的优势。新能源汽车包括纯电动汽车,混合动力汽车,燃料电池电动汽车等,其中纯电动汽车以其能源来源广,能源价格低,排放低,对环境保护作用大等优势得到巨大的发展。纯电动汽车目前发展的阻碍主要来自于续航里程短和充电设备的建设,然而最近国家大力发展纯电动汽车,有些汽车厂商已经能够推出量产的纯电动汽车。如今纯电动汽车的主要驱动方式为采用轮毂电机驱动,轮毂电机就是将电机安装在车轮处,直接用电机驱动车轮,它具有整车结构简单,空间利用率较大,重心低,电池消耗量少,电动车稳定性高等优点。虽然轮毂电机有一系列的优点,但是也正是因为采用轮毂电机,汽车底盘的布置结构发生变化,引起汽车一系列特性的改变。轮毂电机的使用对于悬架系统的结构有更多的新要求,如果依旧使用传统汽车的悬架布置方式,将会导致转向节,减振弹簧等无法布置,底盘结构发生干涉,甚至对整个汽车的操纵稳定性,行驶平顺性产生恶劣影响。所以多轴全轮驱动纯电动小车悬架系统的研究对推动新能源汽车的发展有重要意义。
国外早已开展采用轮毂电机的新能源汽车的研究,国外的专家们利用多轴轮毂电机试验平台成功研制了四轮全驱混合动力汽车。国外研究重点主要是在差速器的控制这一块儿,在悬架这一方面,lajqi, shpetim; pehan, stanislav等人探索了不同的主动悬架的全面研究并细致分析,以及提出了地形车悬架系统的设计方法,研究的悬架包括麦弗逊悬架,双横臂悬架以及多链路悬架。sangwoo bael, jang moo lee等人介绍了使用公理设计(ad)悬架的运动学方法,ad主要应用于三种典型的悬架,包括麦弗逊,双横臂以及多链路悬架,此外还提出了悬架的设计顺序以满足悬架的所有功能要求。akshay g bharadwaj, sujay m, lohith e, karthik s等人对电驱动的全地形车选择设计了合适的悬架系统并进行分析测试以获得最佳的车辆性能,他们在前轮的悬架类型选择上使用了双横臂悬架,他能够满足atv的大行程要求并保证车辆的稳定性。
国内的苏建强、马晓军等人也对多轴电驱动车做过初步研究,不过研究集中在传统两轴汽车上。如今两轴的纯电动汽车已经能够被量产出来,但对于轮毂电机驱动技术及与之匹配的悬架系统的研究还处在发展阶段。国内全其荣、张龙利、袁高翔对空气弹簧式双横臂独立悬架的设计提供了参考思路,并且对悬架建立了刚柔耦合多体动力学模型以及仿真分析。陈辛波、万钢等人对扭杆弹簧式双横臂悬架按照空间机构分析的方向余弦矩阵法建立了机构运动分析的数学模型,确定了车轮定位参数以及转向机构优化设计的基本公式,对结构的设计提出了前后通用化的双横臂悬架—扭杆弹簧—电动轮的模式。
2. 研究的基本内容与方案
本文设计的悬架为螺旋弹簧式双横臂不等长独立悬架,它能够精确调整各关节点,获得较好的整车稳定性和操纵性,并且结构稳固,抗扭强度高,能够使用于轮毂电机驱动的汽车。主要内容包括悬架的结构设计,尺寸参数的确定,动力学建模分析,悬架定位参数的计算和分析,悬架系统的优化设计及结果分析。设计的多轴纯电动小车长2000mm,宽度在500mm-700mm之间,高度在700-1000mm之间,重量在300kg-400kg之间。悬架结构设计包括两个不等长的上下横臂,螺旋弹簧,减振器等。定位参数包括悬架刚度、转向角、主销内倾角、主销后倾角、车轮外倾角和车轮前束角。主销内倾角是汽车转向节主销轴线(或独立悬架的上摆臂球销与下摆臂球销中心的连接线)与铅垂线在垂直于车辆纵向对称平面的平面上的投影锐角。主销后倾角是在纵向垂直平面内,主销轴线与垂线之间的夹角。车轮外倾是指车轮安装后,其上端向外倾斜,于是前轮的旋转平面与纵向垂直平面间形成一个夹角。车轮前束角是指车身前进方向与前轮平面之间的夹角。
In this paper, the suspension of the designis a coil spring-type double-arm unequal length independent suspension, which canaccurately adjust the joints to obtain better vehicle stability and handling. Italso has solid structure, high torsional strength which can use driving a motorin a hub motor. The main contents include the structural design of thesuspension, the determination of the size parameters, the dynamic modelinganalysis, the calculation and analysis of the suspension positioningparameters, the optimization design of the suspension system and the analysisof the results. The design of multi-axis pure electric car length is 2000mm,width is between 500mm-700mm, height is between 700-1000mm, weight is between300kg-400kg. Suspension structure design includes two unequal upper and lowerarms, coil springs, shock absorbers and so on. The positioning parametersinclude suspension stiffness, steering angle, kingpin inclination, kingpinangle, wheel camber angle and wheel front angle. The main pin inclination angleis the projection angle between the main turning axis of the car steeringknuckle (or the connecting arm of the independent suspension and the center ofthe lower arm) and the vertical line on the plane perpendicular to the longitudinalplane of the vehicle. The kingpin angle is angle between the main pin axis andthe vertical in the vertical plane. Wheel camber is when the wheel isinstalled, the upper end of the tilt, so the front wheel rotation plane andvertical plane form an angle. The front angle of the wheel is the angle betweenthe direction of the vehicle body and the front wheel plane.
3. 研究计划与安排
1(7学期第20周)确定毕业设计选题、毕业设计任务书(相关参数)、校内资料收集
2(8 学期第1周)方案构思、文献检索、完成开题报告
3-4(8学期第2-3周)外文翻译、资料再收集
4. 参考文献(12篇以上)
1. 陈欣,王立操,李联邦,左志奇.某轻型高机动车辆双横臂悬架运动学仿真分析[j].拖拉机与农用运输车,2012,39(4):52-55
2. 左振玉,赵春霞,郭晓燕.多轴双横臂独立悬架轮式车辆静态轴荷研究[j].机械研究与应用,2014,27(132):7-10
3. 田中辉,李玉光,王淑芬,穆晓凯.基于空间解析几何的双横臂独立悬架运动学分析[j].机电工程,2012,29(8):894-897