直驱式电动汽车悬架下控制臂结构设计(附件)【字数：7746】
摘 要本文研究的直驱式轮毂电机电动汽车悬架系统相较于常规的传统能源汽车悬架都是由弹性元件、减震器和导向机构组成，这三个部件起到缓冲，减振和传递力的作用。本设计通过设计直驱式轮毂电机电动汽车对悬架系统进行研究，利用计算机辅助和实际装配设计悬架的方法，可以为现有的和新设计的车辆提供快速且经济的设计计算电动汽车悬架性能的方法。可以直观地查看悬架对汽车性能的影响并且合理调整达到最优的设计方案，能在很短的时间内对设计方案进行计算，并且为使用者提供了较为简单方便的应用方式。
目 录
第一章 绪论 5
1.1前言 5
1.2论文研究的背景和意义 5
1.3悬架系统的发展及研究现状 6
1.3.1汽车悬架的分类 6
1.3.2国外悬架的研究现状 7
1.3.3国内悬架的研究现状 8
1.4本文的研究内容 9
第二章 基于UG对控制臂建模 9
2.1控制臂的建模思路 9
2.1控制臂模型的构建过程 9
2.2控制臂的建模小结 14
第三章 基于UG对控制臂仿真测试 15
3.1 UG的仿真模块简介 15
3.2.下后控制臂的仿真过程 15
3.3.下前控制臂的仿真过程 23
结束语 27
致 谢 28
附录 30
第一章 绪论
1.1前言
汽车悬架主要组成部分包括导向机构、弹性元件、减震器等组成，连接在车架与车身之间用于传递力的装置，对于汽车在行驶过程中的平顺性和操纵稳定性有着重要的影响。[1]特别在现今汽车发展较为成熟的阶段，汽车已经成为了走进大家日常生活的基本交通工具之一，人们对于乘坐汽车的舒适性有着愈加突出的需求，因此作为影响其最重要的一点，悬架的性能也就影响到汽车的发展和乘坐者的生命安全。
悬架系统作为一个参与重要作用的机械系统，其结构较为复杂，其组成零件的受力环境和载荷等条件很难通过常规形式的测量或者分析准确的得到，强度、刚度等通过传统的力学也难以轻易确定，因此对于常规的基于物理形式的设计和研究方法已经落后于汽车的发展需求，急需寻 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
求一种更加快速准确的设计方法。
1.2论文研究的背景和意义
汽车生产作为一个基于重工业的行业，与传统的重金属制造及电子行业更是有着密不可分的联系，因此对于包括石油、天然气、煤等常规能源有着大量的需求，作为不可再生能源，能源危机一直以来都受到各个国家各个行业密切关注，随着科学技术和经济的飞速发展，对能源的开采也会越来越多，很快传统能源即将被消耗殆尽。还有一点就是化石能源在工业中的大量使用也给地球带来了较严重的环境问题，近年来在我国尤为突出的与传统能源大量使用有密切联系的便是PM2.5，化石燃料燃烧生成的颗粒物[2]进入到人们呼吸的空气中，给人类的呼吸系统健康造成了很大的困扰，因此能源危机和环境问题都已经到了亟待解决的地步，综合这些因素在汽车行业大家都开始推出新能源汽车[3]这样一种顺应大环境发展而且对于经济发展有较大帮助的产品。新能源汽车主要包括混合动力汽车和纯电动汽车，相比于传统能源汽车即内燃机汽车我国起步晚、发展落后的印象，新能源汽车在国家的大力支持下和汽车整体大环境发展下基本在同一起跑线上。
与传统能源汽车相比，现阶段对于电动汽车的悬架系统研究主要还是基于传统内燃机系统的悬架系统，在以前的基础上作设计及改进优化，相比于内燃机汽车来说，悬架系统在电动汽车上会有着无可比拟的先天优势，首先电动汽车少了很多复杂的机械传导系统，在空间上可以避免设计过程中出现的干涉等问题，其次采用了电动机[4]省去了发动机及一些传动系统，在重量上有了很大的减少，因此在研究悬架中的强度、刚度等性能时可以利用轻量化[5]中的先天优势很轻易的解决问题。
1.3悬架系统的发展及研究现状
1.3.1汽车悬架的分类
按照悬架的功能和原理，一般将其分为主动悬架[6]、被动悬架和半主动悬架这三种类型[7]，按照发展进程来说被动悬架由于其低廉的成本和可靠性，再加上简单的结构，最早就开始受到了广泛的使用，按照功能特性来说被动悬架主要依靠悬架的弹性元件和阻尼特性，内部没有能源供给装置，受到外力的作用下通过悬架的自身结构和轮胎综合性能来控制着汽车的平顺性和稳定性[8]。即便是经过多年的研究和改进，但是其弹性元件和阻尼特性的确定基本还是通过开发人员的经验，有限且不准确，其性能依然只能适用于有限的行驶条件，只有在规定内乘载的质量和一定的路面才能最大限度的发挥其作用。然而车辆在行驶过程中，道路条件、乘载质量、速度等参数都是以动态形式不断改变，因此被动悬架已经很难满足于人们对于复杂的工况下最优响应的要求。
半主动悬架通常通过可控的弹性元件和阻尼器发挥作用，通过预先设定好的命令调节弹簧的刚度及阻尼，缺点是没有外部的能源供应，调节弹簧的自身刚度较困难，实际使用中一般只能调节阻尼器的状态实现控制，无法适应复杂工况下多变的外界输入进行最优控制，还是有一定的局限性。
按照悬架的导向机构又可以将其分为独立悬架、非独立悬架和半独立悬架，其主要区别就是在汽车行驶过程中，单侧车轮的常规工作状态发生变化时，另一侧的车轮状态是否随之发生变化。如下图所示的非独立悬架和独立悬架，由于非独立悬架是由一根轴连接两个车轮，因此单侧车轮会在连接轴的影响下随之动作，而独立悬架的车桥是断开的两端，则不会受到影响。
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图11 非独立悬架与独立悬架主要区别
1.3.2国外悬架的研究现状
作为传统的汽车行业前列，国外其中包括美国、德国、日本在内的汽车制造商在汽车研发设计方面一直是扮演者行业领导者的角色。从1934年Olley提出被动悬架的概念并简述其原理，被动悬架开始在各种车辆上被应用，至今任然在悬架市场中占据着重要地位。为了解决车辆的行驶平顺性和操纵稳定性，1954年CM公司推出了主动悬架的概念，在发展主动悬架的过程中遇到了成本的瓶颈，由此也触发了半主动悬架的出现。1973年，D.A.crosby和D.c.Karnopp推出了半主动悬架，此悬架系统一方面实现主动悬架的性能，另一方面也大大降低了悬架的成本。1976年Thompson改变了被控对象，使用单轮车为模型，建立了主动悬架的二自由度数学模型，并采用线性最优控制和空间状态理论确定控制法，使得悬架的指标和性能获得了显著的改观。1986年R.M.Chalassani建立了整车悬架系统模型并对其作分析，很实际地分析了车辆的实际工作状态，在悬架的发展中很有代表性的介绍了较准确的一种研究方案。
目 录
第一章 绪论 5
1.1前言 5
1.2论文研究的背景和意义 5
1.3悬架系统的发展及研究现状 6
1.3.1汽车悬架的分类 6
1.3.2国外悬架的研究现状 7
1.3.3国内悬架的研究现状 8
1.4本文的研究内容 9
第二章 基于UG对控制臂建模 9
2.1控制臂的建模思路 9
2.1控制臂模型的构建过程 9
2.2控制臂的建模小结 14
第三章 基于UG对控制臂仿真测试 15
3.1 UG的仿真模块简介 15
3.2.下后控制臂的仿真过程 15
3.3.下前控制臂的仿真过程 23
结束语 27
致 谢 28
附录 30
第一章 绪论
1.1前言
汽车悬架主要组成部分包括导向机构、弹性元件、减震器等组成，连接在车架与车身之间用于传递力的装置，对于汽车在行驶过程中的平顺性和操纵稳定性有着重要的影响。[1]特别在现今汽车发展较为成熟的阶段，汽车已经成为了走进大家日常生活的基本交通工具之一，人们对于乘坐汽车的舒适性有着愈加突出的需求，因此作为影响其最重要的一点，悬架的性能也就影响到汽车的发展和乘坐者的生命安全。
悬架系统作为一个参与重要作用的机械系统，其结构较为复杂，其组成零件的受力环境和载荷等条件很难通过常规形式的测量或者分析准确的得到，强度、刚度等通过传统的力学也难以轻易确定，因此对于常规的基于物理形式的设计和研究方法已经落后于汽车的发展需求，急需寻 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
求一种更加快速准确的设计方法。
1.2论文研究的背景和意义
汽车生产作为一个基于重工业的行业，与传统的重金属制造及电子行业更是有着密不可分的联系，因此对于包括石油、天然气、煤等常规能源有着大量的需求，作为不可再生能源，能源危机一直以来都受到各个国家各个行业密切关注，随着科学技术和经济的飞速发展，对能源的开采也会越来越多，很快传统能源即将被消耗殆尽。还有一点就是化石能源在工业中的大量使用也给地球带来了较严重的环境问题，近年来在我国尤为突出的与传统能源大量使用有密切联系的便是PM2.5，化石燃料燃烧生成的颗粒物[2]进入到人们呼吸的空气中，给人类的呼吸系统健康造成了很大的困扰，因此能源危机和环境问题都已经到了亟待解决的地步，综合这些因素在汽车行业大家都开始推出新能源汽车[3]这样一种顺应大环境发展而且对于经济发展有较大帮助的产品。新能源汽车主要包括混合动力汽车和纯电动汽车，相比于传统能源汽车即内燃机汽车我国起步晚、发展落后的印象，新能源汽车在国家的大力支持下和汽车整体大环境发展下基本在同一起跑线上。
与传统能源汽车相比，现阶段对于电动汽车的悬架系统研究主要还是基于传统内燃机系统的悬架系统，在以前的基础上作设计及改进优化，相比于内燃机汽车来说，悬架系统在电动汽车上会有着无可比拟的先天优势，首先电动汽车少了很多复杂的机械传导系统，在空间上可以避免设计过程中出现的干涉等问题，其次采用了电动机[4]省去了发动机及一些传动系统，在重量上有了很大的减少，因此在研究悬架中的强度、刚度等性能时可以利用轻量化[5]中的先天优势很轻易的解决问题。
1.3悬架系统的发展及研究现状
1.3.1汽车悬架的分类
按照悬架的功能和原理，一般将其分为主动悬架[6]、被动悬架和半主动悬架这三种类型[7]，按照发展进程来说被动悬架由于其低廉的成本和可靠性，再加上简单的结构，最早就开始受到了广泛的使用，按照功能特性来说被动悬架主要依靠悬架的弹性元件和阻尼特性，内部没有能源供给装置，受到外力的作用下通过悬架的自身结构和轮胎综合性能来控制着汽车的平顺性和稳定性[8]。即便是经过多年的研究和改进，但是其弹性元件和阻尼特性的确定基本还是通过开发人员的经验，有限且不准确，其性能依然只能适用于有限的行驶条件，只有在规定内乘载的质量和一定的路面才能最大限度的发挥其作用。然而车辆在行驶过程中，道路条件、乘载质量、速度等参数都是以动态形式不断改变，因此被动悬架已经很难满足于人们对于复杂的工况下最优响应的要求。
半主动悬架通常通过可控的弹性元件和阻尼器发挥作用，通过预先设定好的命令调节弹簧的刚度及阻尼，缺点是没有外部的能源供应，调节弹簧的自身刚度较困难，实际使用中一般只能调节阻尼器的状态实现控制，无法适应复杂工况下多变的外界输入进行最优控制，还是有一定的局限性。
按照悬架的导向机构又可以将其分为独立悬架、非独立悬架和半独立悬架，其主要区别就是在汽车行驶过程中，单侧车轮的常规工作状态发生变化时，另一侧的车轮状态是否随之发生变化。如下图所示的非独立悬架和独立悬架，由于非独立悬架是由一根轴连接两个车轮，因此单侧车轮会在连接轴的影响下随之动作，而独立悬架的车桥是断开的两端，则不会受到影响。
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图11 非独立悬架与独立悬架主要区别
1.3.2国外悬架的研究现状
作为传统的汽车行业前列，国外其中包括美国、德国、日本在内的汽车制造商在汽车研发设计方面一直是扮演者行业领导者的角色。从1934年Olley提出被动悬架的概念并简述其原理，被动悬架开始在各种车辆上被应用，至今任然在悬架市场中占据着重要地位。为了解决车辆的行驶平顺性和操纵稳定性，1954年CM公司推出了主动悬架的概念，在发展主动悬架的过程中遇到了成本的瓶颈，由此也触发了半主动悬架的出现。1973年，D.A.crosby和D.c.Karnopp推出了半主动悬架，此悬架系统一方面实现主动悬架的性能，另一方面也大大降低了悬架的成本。1976年Thompson改变了被控对象，使用单轮车为模型，建立了主动悬架的二自由度数学模型，并采用线性最优控制和空间状态理论确定控制法，使得悬架的指标和性能获得了显著的改观。1986年R.M.Chalassani建立了整车悬架系统模型并对其作分析，很实际地分析了车辆的实际工作状态，在悬架的发展中很有代表性的介绍了较准确的一种研究方案。
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