機械工程學(xué)院

1、學(xué)號 1404111102畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：基于UG的雙橫臂懸掛系統(tǒng)設(shè)計作 者張三屆別2013 屆院另，專業(yè)指導(dǎo)教師周一職稱副教授完成時間摘要本文闡述了基于UG雙橫臂獨立懸架設(shè)計的一種可行方案，以及對雙橫臂獨立懸架 參數(shù)提出以減小輪胎磨損為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的方法。首先通過UG NX2對雙橫臂 獨立懸架進(jìn)行了基于草圖的參數(shù)化建模，然后根據(jù)實際情況，利用UG中的Structure模 塊模擬成有限元模型，進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析。論文以減小輪胎磨損為優(yōu)化目標(biāo)，通過優(yōu)選、 調(diào)整懸架初始位置狀態(tài)，對雙橫臂獨立懸架進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。關(guān)鍵詞：雙橫臂獨立懸架；UG;參數(shù)化設(shè)計；有限元分析；優(yōu)化設(shè)計Abstract

2、A feasible precept of designing double-link independent suspension based on UG is expounded in this article. And an optimal design to minimize tyre wear is performed, which brings forward the way to reduce tyre wear. Firstly, a parametric entity model of the double-link independent suspension based

3、on its sketch is build up by UG NX2. Then according to the practical application, the solid model is translated into finite element model, and the structure analysis is carried out by the structure module of UG NX2. In this article an optimal design to minimize tyre wear is performed. And the precep

4、t of the optimal design includes optimal choosing and modulating original deposition of double-link independent suspension.Keywords: Double-link independent suspension, UG, Parametric design, Finite element analysis, Optimal design目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 摘要IAbstract

5、II HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 1緒論1 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 1.1弓I言1 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 1.2懸架的發(fā)展概況和趨勢11.3懸架的發(fā)展趨勢錯誤！未定義書簽。1.4基于UG的設(shè)計的意義錯誤！未定義書簽。 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 2雙橫臂懸掛系統(tǒng)設(shè)計的理論基礎(chǔ)2 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document U

6、G參數(shù)化建模2 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document UG結(jié)構(gòu)分析原理22.2.1有限元法的基本思想和基本方程22.2.2 UG結(jié)構(gòu)分析模塊錯誤！未定義書簽。3雙橫臂獨立懸掛的參數(shù)化模型的建立錯誤！未定義書簽。3.1雙橫臂獨立懸架建模前的假設(shè)錯誤！未定義書簽。3.2基于草圖的參數(shù)化設(shè)計錯誤！未定義書簽。3.2.1草圖平面的建立錯誤！未定義書簽。3.2.2成型特征步驟錯誤！未定義書簽。4雙橫臂獨立懸架的結(jié)構(gòu)分析錯誤！未定義書簽。4.1幾何模型的簡化錯誤！未定義書簽。4.2單位設(shè)定錯誤！未定義書簽。4.3材料定義錯誤！未定義書簽。4.4自動劃分網(wǎng)格34

7、.5邊界條件的確定錯誤！未定義書簽。4.5.1雙橫臂獨立懸架簡化結(jié)構(gòu)圖及邊界受力分析錯誤！未定義書簽。4.5.2計算結(jié)果錯誤！未定義書簽。4.6雙橫臂獨立懸架應(yīng)力及位移錯誤！未定義書簽。5雙橫臂獨立懸架優(yōu)化設(shè)計錯誤！未定義書簽。5.1雙橫臂獨立懸架參數(shù)說明錯誤！未定義書簽。5.2主要計算方法錯誤！未定義書簽。5.3對結(jié)構(gòu)參數(shù)和安裝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計錯誤！未定義書簽。5.4初始狀態(tài)位置的優(yōu)化設(shè)計錯誤！未定義書簽。6結(jié)論錯誤！未定義書簽。參考文獻(xiàn)4致謝51緒論1.1引言舒適性是轎車最重要的使用性能之一。舒適性與車身的固有振動特性有關(guān)，而車身 的固有振動特性又與懸掛的特性相關(guān)，理想的懸掛不僅能使車隨路面

8、起伏而上下運動 并能借此使整個車身在前進(jìn)過程中盡量保持水平，而且還能隨車速、路況、運動方式的 變化作出適當(dāng)、靈敏的反應(yīng)；同時它還能使輪胎與路面隨時貼合，并使車輪保持適當(dāng)?shù)?角度，從而使轎車的動力性能、制動性能以及轉(zhuǎn)向性能得以充分體現(xiàn)。轎車的車速越快 對操縱性能要求也就越高。不同的懸掛系統(tǒng)對轎車的操縱性能產(chǎn)生不同的影響。一般懸 掛系統(tǒng)有兩種型式：非獨立懸掛和獨立懸掛。非獨立懸掛以剛性梁橫貫車體下方，其結(jié) 構(gòu)簡單、工作可靠，在行駛中始終保持貼地狀態(tài)，輪胎的附著力較強，磨損較均勻，而 且成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于獨立懸掛，但非獨立懸掛舒適性差，結(jié)構(gòu)不緊湊，在現(xiàn)代轎車中往往 只用于后輪；獨立懸掛是以獨立的連桿機構(gòu)

9、來控制車輪，可以使車輪單獨隨路況變化運 動而不影響整個車身，增加了行駛的平順性、安全性。轎車的前輪采用獨立式懸掛，可 以使發(fā)動機的位置降低和前移，整車重心得以下降，提高了轎車的行駛穩(wěn)定性。另外， 獨立式懸掛中廣泛采用較軟的螺旋彈簧來做緩沖元件，所以乘駕舒適性也比較好1-3。獨立式懸掛按橫臂數(shù)量的多少分為雙橫臂式和單橫臂式懸掛系統(tǒng)。單橫臂式具有結(jié) 構(gòu)簡單，側(cè)傾中心高，有較強的抗側(cè)傾能力的優(yōu)點。但隨著現(xiàn)代汽車速度的提高，側(cè)傾 中心過高會引起車輪跳動時輪距變化大，輪胎磨損加劇，而且在急轉(zhuǎn)彎時左右車輪垂直 力轉(zhuǎn)移過大，導(dǎo)致后輪外傾增大，減少了后輪側(cè)偏剛度，從而產(chǎn)生高速甩尾的嚴(yán)重工況。 單橫臂式獨立懸掛

10、系統(tǒng)多應(yīng)用在后懸掛系統(tǒng)上，但由于不能適應(yīng)高速行駛的要求，目前 應(yīng)用不多。雙橫臂式獨立懸掛系統(tǒng)按上下橫臂是否等長，又分為等長雙橫臂式和不等長1.2懸架的發(fā)展概況和趨勢完美是人類永恒的追求.在馬車出現(xiàn)的時候，為了乘坐更舒適，人類就開始對馬車的 懸架一葉片彈簧進(jìn)行孜孜不倦的探索.在1776年，馬車用的葉片彈簧取得了專利，并 且一直使用到20世紀(jì)30年代，葉片彈簧才逐漸被螺旋彈簧代替。汽車誕生后隨著對懸 架研究的深入，相繼出現(xiàn)了扭桿彈簧、氣體彈簧2雙橫臂懸掛系統(tǒng)設(shè)計的理論基礎(chǔ)2.1 UG參數(shù)化建模運用現(xiàn)代的CAD技術(shù)對產(chǎn)品進(jìn)行參數(shù)化建模，可以用參數(shù)建立起零件內(nèi)各個特征 之間的相關(guān)關(guān)系和不同部件中幾何體

11、的相關(guān)關(guān)系。通過對部件的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，達(dá) 到優(yōu)化性能的目的。同時，通過設(shè)計時設(shè)定的關(guān)聯(lián)參數(shù)，實現(xiàn)相關(guān)部件的關(guān)聯(lián)改變。以 有效地減少設(shè)計改變的時間及成本，并維護(hù)設(shè)計的完整性。圖2-1基于幾何推理法的參數(shù)化設(shè)計的體系結(jié)構(gòu)2.2 UG結(jié)構(gòu)分析原理2.2.1有限元法的基本思想和基本方程利用彈性力學(xué)的幾何方程寫出單元應(yīng)變。與節(jié)點位移的關(guān)系矩陣，稱應(yīng)變矩陣B， 即 e= B6 e。由材料的物理方程，得到單元彈性矩陣D，從而推出用節(jié)點位移表示單 元應(yīng)力8：? = DR e = dB5 e = S聚e（2-1）然后考慮節(jié)點平衡求得單元節(jié)點力與節(jié)點位移的關(guān)系，由矩陣Ke表示，稱單元剛度矩 陣。根據(jù)虛功原理，

12、也可導(dǎo)出用節(jié)點位移表示節(jié)點力：Fe = m BDBd d d 2 = K1 se（2-2）表4.1材料屬性數(shù)值、物理量部位楊氏模量（Mpa）泊松比密度(kg/mm3)熱發(fā)散系數(shù)（1/0C）懸架1262000.257.192e-0061.08e-0054.4自動劃分網(wǎng)格有限元網(wǎng)格模型的建立是采用有限元求解問題的先決條件。目前，零部件有限元 網(wǎng)格生成基本上可以分為兩種類型9-13（1）不基于幾何模型直接建立節(jié)點單元模型， 根據(jù)模型的特點，可以采用手工方式建立，也可以首先通過手工建立一部分節(jié)點和單元， 然后通過旋轉(zhuǎn)拷貝，平移拷貝，合并操作建立模型。這主要應(yīng)用與一些結(jié)構(gòu)相對簡單的 零部件；（2）基于幾

13、何模型自動生成節(jié)點，單元模型以幾何模型為載體，可以自動生成 相應(yīng)的有限元網(wǎng)格模型。此技術(shù)符合現(xiàn)代CAD并行工程的要求，可以提高分析結(jié)果的 可信度，同時也可以大大提高有限元網(wǎng)格生成速度和分析效率。本文利用UG中的結(jié)構(gòu) 即PE模塊，對雙橫臂獨立懸架的簡化模型進(jìn)行了自動十節(jié)點四面體單元網(wǎng)格模型建立， 其一般步驟為：（1） 執(zhí)行結(jié)構(gòu)分析模塊中的3D四面體網(wǎng)格命令，系統(tǒng)彈出3D四面體網(wǎng)格對 話框；（2）選擇需要劃分網(wǎng)格的幾何參考，包括實體，曲面和基準(zhǔn)線等；（3）選擇網(wǎng)格類型，如本文中設(shè)置為十節(jié)點四面體單元類型；設(shè)置單元尺寸大 小及其它相關(guān)參數(shù)；（4）進(jìn)行網(wǎng)格劃分。參考文獻(xiàn)陳家瑞.汽車構(gòu)造M.北京：人民交

14、通出版社，2003. 梁新成，黃志剛，朱亭，等.汽車懸架的發(fā)展現(xiàn)狀和展望J.北京工商大學(xué)學(xué)報，2006, 2： 29-32.林慧珠.機械零件設(shè)計的強大工具UnigraphicsJ.化工裝備技術(shù)，2003, 5(5): 48-49.耿魯怡，徐六飛.UG結(jié)構(gòu)分析培訓(xùn)教程M.北京：清華大學(xué)出版社，2005.王勖成，邵敏.有限單元法基本原理和數(shù)值方法(第二版)M.北京：清華大學(xué)出版 社，2001.魏映，錢德猛.基于有限元理論的某型汽車懸架結(jié)構(gòu)件的強度分析J.客車技術(shù)， 2006, 6: 27-28.王其東，趙韓，李巖，等.汽車雙橫臂式獨立懸架機構(gòu)運動特性分析J.合肥工業(yè) 大學(xué)學(xué)報，2001, 24(6

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