论文总字数：17349字

摘 要

本文通过搜集目标车辆基础数据，初步设计出目标车辆后悬架的运动机构，并通过车架尺寸对目标车辆后悬架进行尺寸设计。利用CAD画图分析设计结构的运动合理性以及空间合理性，通过对悬架的静力学分析，初步得到空气弹簧受力状况，选择合适的型号。分析悬架整体受力状况，整理悬架各部位所受载荷数据，再利用Creo3.0软件建模，模拟整个运动机构，并进行载荷分析，得到悬架的强度与应变分析图，校核悬架的强度是否符合要求，得到合理的悬架设计方案。

关键词：目标车辆，有限元分析，强度校核

Abstract

In this paper, by collecting the basic data of the target vehicle, the motion mechanism of the target vehicle rear suspension is designed, and the size of the target vehicle rear suspension is designed by the frame size. Using CAD drawing to analyze the motion rationality and space rationality of design structure, through static analysis of suspension, the force state of air spring is obtained preliminarily, and the appropriate model is selected. Using CREO3.0 software to model the whole moving mechanism, carry on the load analysis, get the force distribution diagram of the suspension, check the strength of each part of the suspension in turn, and improve the structure size of the suspension, get the reasonable suspension design scheme.

Key Words： Target Vehicle，finite element analysis，strength chec

目录

目录 1

第1章绪论 1

1.1背景及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3课题研究内容 3

1.4组织结构 3

第2章 目标车辆后悬架设计 5

2.1目标车辆后悬架的组成结构 5

2.2目标车辆后悬架结构原理 5

2.3整体设计要求 6

2.4材料选择 6

2.5建立三维模型 7

2.6运动过程分析 7

2.7结构力学分析 8

第3章 主要部件强度校核 10

3.1悬臂强度校核 10

3.2承力轴强度校核 11

第4章 目标车辆后悬架静强度和刚度校核 14

4.1有限元分析 14

4.2分析软件的简介 15

4.3悬架主要模型部件建立 16

4.4模型组装 18

4.5静强度校核 19

第5章 轮胎选用条件及空气弹簧选型 21

5.1轮胎简介 21

5.2轮胎选用条件 21

5 .3空气弹簧简介 22

5. 4空气弹簧选型 22

第6章 结束语 23

6.1全文总结 23

6.2优化与展望 24

致 谢 25

参考文献 26

第1章绪论

1.1背景及意义

现代社会，随着经济的繁荣与发展，道路交通越来越便利起来。然而繁荣的背后也隐藏着很多威胁人们生命安全的威胁。随着日渐增长的伤亡人数，交通事故频发已成为当今社会的一大灾害。

交通事故发生率同自然灾害发生率相比，是可以人为控制的。很多交通事故的发生，都是由于驾驶者不遵守交通规则导致的，例如不遵守交通规则、醉酒驾驶、长时间驾驶导致的疲劳驾驶，更有甚者在开车时打接电话无视路面情况。为了减少这些由于驾驶者不遵守交通规则导致的交通事故，无人驾驶计入应运而生。相对于由人来驾驶，无人驾驶内部系统自有一套交通运行规则以及道路状况发生变化时的紧急反应。通过无人驾驶的运用，人为原因导致的安全事故发生率将极大的降低，从而从整体上提高道路安全，减少国家在维护道路安全上的成本。

如今，随着无人驾驶技术越发深入发展，目标车辆的设计越发被重视。本次毕业设计的题目，目标车辆后悬架设计，目的是设计合适的悬架伸缩机构，并通过Creo对其建模和进行运动分析，在承受整车载重时，具有良好的受压收缩能力，从而保护悬架提高悬架的使用寿命。

1.2国内外研究现状

车轮与车架之间的力和力矩是经过悬架传递的,悬架可以对不平路面产生的冲击力起到缓冲作用,并减少由此引起的震动,来保证汽车行驶的平顺。关于汽车悬架的设计，以前多是用仿真软件模拟分析。饶剑^[1]基于ADAMS/Car模块，分别构造出前后悬架的子系统。其中两种悬架其基础原理不同，前者是多连杆为基础，后者则是麦弗逊式为基础，充分展现了前后悬架的功用。同时为了模拟悬架整体的运动，其他子系统也相继诞生，如转向系统，轮胎等等，可以按照设计者的意图组装出对应的整车模型。黄旭其、钟守炎、左远志、李熙亚^[2]简化了悬架设计流程，作为三维建模软件的CATIA，能很好地完成现实生活中被视为麻烦的运动分析，大大的缩短了设计的时间，体现了三维软件在设计过程中的优越性。

在汽车的设计上，仿真技术被广泛运用，悬架在其中占据重要地位。曹正林、韩超、林业、李赫^[3] ；利用 Abaqus 软件中特殊求解方式，从全新的角度建立了不同于传统建模方法的仿真模型，这种仿真模型，充分考虑了影响汽车的各种非线性因素。易佳、熊光耀、李骏在^[4]《汽车悬架检测的建模与仿真分析》中，为了方便悬架检测流程，设计出一种可以便于直接检测汽车悬架质量的系统，并利用三维建模软件完成建模。通过对该系统的仿真分析，可以很清楚的看到，该系统在检测过程中存在哪些不足，并为后期优化打下理论基础。许吉禅、牛礼民、刘超、徐永兴^[5] 针对现今仿真技术存在的问题，建立了一种新的半主动仿真分析方法。该方法以整车系统为基础，通过与传统的被动悬架做比较，可以很明显的看出来，这种建模方法的优越性，极大的改善整车的性能。杨年炯^[6]通过三维建模软件，建立了空气悬架模型。通过高级计算机的计算能力，反复更改其中的参数，得到不同的结果。比对分析结果可以很直观的看出计算机在仿真技术上的优越性。李建林^[7]为了校核零部件强度，完成零部件建模后，利用三维软件的中有限元分析模块，对零部件进行分析和优化。最后利用实验室器材对设计出来的部件进行实地检验。Yu Bin、Wang Zhice、Zhu Dayou、Wang Guoye、Xu Dongxin、Zhao Jie^[8] 使用MATLAB程序获得了悬架刚度和阻尼系数。通过对结果的分析，得出了越野车辆的振动性能相对于悬架刚度和阻尼系数的规律

为了提升车辆舒适性，满足严格的车辆性能要求，主动悬架的设计与控制成为研究重点。来飞、胡博^[9] 利用多位前人的经验总结公式，得出一种新的优化悬架性能的算法。说明控制算法之间并不对立，可以协调互助，将传统的主动悬架执行器扩展到电磁单元上去，丰富了主动悬架领域，为后人提供思路。周亚倬^[10] 介绍了电控液压式主动悬架系统的工作原理，并且利用不同种类悬架之间的比对分析，展示其独特的优越性能。同时针对悬架阻尼调节机构进行了优化分析，解析出其对比同类悬架的调节机构所展现的优越性能。付涛、王大镇、弓清忠、祁丽^[11] 针对LQG控制器的优化，利用三维建模软件建立模型，并引入混合粒子群算法，计算出各种不同工况条件下悬架系统在整车运行过程中是否得到性能改善，研究结果表明。在行驶平顺性上和操作稳定性上性能有所提升。吴文文^[12]介绍了主动悬架的工作原理以及主动悬架的控制方法：天棚阻尼控制、最优控制、自适应控制、滑模变结构控制、模糊控制、神经网络控制等。预测了主动悬架系统的发展和未来趋势。孟源在^[13]对现今存在的主动悬架控制技术进行了归纳和总结，针对其中的共同处发现这些技术之间存在一定的关联性。目前悬架系统由原来的被动悬架技术向主动悬架系统进行转移。王龙、谭玉婷^[14]提出了一种基于车身垂直速度与加速度的模糊 ＰＩＤ 控制主动悬架模型。以白噪声法模拟路面不平度作为随机输入，建立主动悬架车身与车轮的二自由度振动模型，最终利用 ＭＡＴＬＡＢ软件创建模糊 ＰＩＤ 控制下的主动悬架模型。支龙^[15]根据所建立的半车四自由度模型,从乘坐舒适性的角度出发,采用模糊控制方法与传统控制方法相结合,以使得车身垂直加速度和旋转角加速度最小为控制目标,提出一种新的智能控制策略。Haoping Wang、Yeqing Lu、Yang Tian、Nicolai Christov ^[16] 考虑到悬架非线性和执行器饱和，开发了一种新型的主动抗扰控制，以提高全车悬架系统的乘坐舒适性。提出的控制器结合了主动干扰抑制控制和模糊滑模控制，被称为模糊滑模主动干扰抑制控制。为了验证系统数学模型并分析控制器性能，在Adams中构建了一个虚拟原型。Mohd Avesh、Rajeev Srivastava^[17]以通过实施主动悬架系统来提高舒适性和安全性。提出了一种基于模糊逻辑控制的主动节气悬架系统，以满足节油型小客车的设计升级要求。

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