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1、陕西理工学院毕业论文（设计）毕业设计开题报告题 目 丰田凌志400悬架结构控制原理与检修 学生姓名 樊 凯 学号 0815023002 所在院(系) 机 械 工 程 学 院 专业班级 汽 车 专 081 指导教师 施 绍 宁 2011年6月7日题 目丰田凌志400悬架系统的结构控制原理与检修一、选题的目的及研究意义 科技进步是人类永恒的追求。在马车出现的时候，为了乘坐更舒适，人类就开始对马车的悬架叶片弹簧进行孜孜不倦的探索。在1776年，马车用的叶片弹簧取得了专利，知道20世纪30年代，叶片弹簧才逐渐被螺旋弹簧代替。汽车诞生后，相继出现了扭杆瘫痪、气体瘫痪、橡胶瘫痪、钢板弹簧等弹性件，1934
2、年世界出现了第一个由螺旋弹簧组成的被动悬架。被动悬架的参数根据经验或优化设计的方法确定，在行驶过程中保持不变，但它很难适应各种复杂路况，减振的效果较差。1被动悬架主要应用于中低档轿车上，现代轿车的前悬架一般采用带有横向稳定杆的麦弗逊式悬架，比如桑塔纳、夏利、赛欧等车，后悬架主要有复合式纵摆臂悬架和多连杆悬架等。办主动悬架的研究工作开始于1973年，有D.Acrosby和D.A.Karnopp先提出，现仍具有很好的发展前景。 随着道路交通的不断发展，汽车车速的提高，被动悬架的缺陷逐渐成为提高汽车性能的瓶颈。1954年，美国通用公司在悬架设计中率先提出制动悬架的概念。它在被动悬架的基础上，增加可调
3、节高度和阻尼的控制装置，控制装置通常由测量系统、反馈控制系统、能源系统等组成，可以使汽车的悬架在任何路面上保持最佳的运行状态。20世纪80年代，世界各大著名的汽车公司和生产厂家竞相研制开发这种悬架，丰田、洛特斯、沃尔沃、奔驰等在汽车上进行了较为成功的实验。装备主动悬架的汽车，行驶车身非常平稳，胎的噪音小，但结构复杂、能耗高、成本昂贵、可靠性存在问题。 我国的汽车在半主动和主动悬架的研究方面起步晚，绝大部分采用被动悬架。在西方发达国家，半主动悬架在80年代后期趋于成熟，福特公司和日产公司首先在轿车应用，取得了较好的效果。主动悬架由于控制复杂，到上世纪90年代，仍仅应用于排气量大的豪华汽车。悬架控
4、制系统是汽车的重要组成部分，是车架或承载式车身与传统意义轿车之间传力连接装置的总称，也是衡量汽车质量的重要指标之一。具有一定的现实意义。3 1.承受汽车的质量，承受并缓和汽车行驶时由路面而通过车轮传给车声的冲击和振动。 2.对路面不平产生的振动进行缓冲，从而保证乘坐的舒适性。 3.提高汽车行驶的平顺性和乘坐的安全性。二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等 国内外关于车辆主动悬架系统的研究已有四十年的历史，特别是20世纪80年代后，美、日、德、英等发达国家对这项研究非常重视。目前，世界各大汽车公司及相关研究机构都在投入相当大的人力和物力，研制性价比高的车辆悬架系统，以
5、便在车辆上得以广泛应用。为此，采用新型控制技术，研究和开发一类控制有效、能耗低、造价合理的车辆悬架控制系统不仅是应用研究的重要目标，而且必将是决定理论研究是否有价值的重要评价标准。4 汽车悬架控制系统是含有许多不确定因素的非线性动力系统难以用传统控制方法达到预定的性能要求。应用于汽车悬架控制系统的自适应控制方法主要有自校正控制和模型参考自适应控制两类控制策略。自校正控制是一种将受控对象参数在线是被于控制器参数整定相结合的控制方法把非线性自校正控制应用于非线性车辆主动悬架系统没能适应悬架载荷和悬架元件特性的变化，自动调整主动悬架系统的控制器来降低系统的振动。模型参考自适应控制的原理是当外界激励条
6、件和汽车自身参数状态发生变化时，被动汽车的振动输出仍能跟踪所选定的理想参考模型，提出一种新的自适应控制阀吗，通过跟踪一个预先定义的参考模型，获得任何非线性时变悬架模型的最优性能，最优性依赖于包含前馈控制器和辅助控制器参数的自适应控制规则达到。把非线性滑模控制规则应用于电液悬架系统吗，控制器依赖精确的悬架系统模型，采用自适应控制的车辆悬架阻尼减震系统改善汽车的行驶性能，在德国大众汽车公司的地盘上得到了应用。自适应控制与自校正控制方法的基本出发点时根据系统当前输入的相关信息，从预先计算并存储的参数中选取当前最合适的控制参数。其设计关键的宣杰能准确、可靠地反应输出变化的参考变量。是国内学者采用自适应
7、控制与自校正控制方法对汽车悬架进行的研究。5 现在汽车悬架控制系统的有几个方面6 （1）被动悬架 传统的机械结构，刚度和阻尼都是不可调节的，但由于其性能可靠成本相对低廉且不需额外能量，在我国现阶段仍有较高的研究价值。研究主要集中在三个方面：寻找悬架的最优参数；研究可变刚度弹簧和可变阻尼的减振器；研究导向机构，使汽车悬架在满足平顺性的前提下，稳定性有较大的提高。 （2）办主动悬架 研究集中在两个方面：执行策略的研究；执行器的研究。阻尼可调节减振器主要有两种，一种是通过改变节流孔德大小调节阻尼，一种是通过改变减振液的粘性调节阻尼。通过改变减振液的粘性来改变阻尼系数，具有结构简单、成本低、无噪音和冲
8、击等特点。 （3）主动悬架 研究也集中在两个方面：可靠性；执行器。由于主动悬架采用了大量的传感器、单片机、输出输入电路和各种接口，元器件较多，降低悬架的可靠性，因此，加大元件的集成程度是一个不可逾越的阶段。执行器的研究主要是用电气动力系统中的直线伺服电机和永磁直流直线伺服电机逐渐取代液压执行机构。运用电磁蓄能原理，结合参数估计自校正控制器，渴望设计出性能高、功耗低的电磁蓄能式自适应主动悬架，使主动悬架由理论研究转化为实际应用。 国内外许多学者及研发部门对汽车悬架都在进行大量的研究，对主动悬架和半主动悬架和研究目前主要集中在控制策略和执行器研究上。控制策略集中在天棚控制、预测控制、自适应控制、模
9、糊控制最优控制和神经网络控制等方面。我国的汽车在半主动和主动悬架研究方面起步晚，目前国内应最广泛的仍然是被动悬架系统，半主动悬架在一些高档轿车上得到了应用。7 悬架技术的每次跨越，都和相关学科的发展密切相关。计算机术自动控制技术、模糊控制、神经网络、先进制造技术、运动仿真等的进一步发展提供了有力的保障。同时，悬架的发展也给这些相爱难关学科提出更高的理论要求，使人类和认识迈向新的、更高的境界。三、对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法（技术路线）或设计（实验）方案进行说明 为了更好地实现汽车悬架控制系统的研究目标有几个方面的问题。1） 研制高效能减震器，如液力减震器、
10、阻尼连续可调的磁流变（或电流变）减震器等。尤其是以磁流变可控流体器件的半主动悬架系统，它具有结构简单、能耗低、反应迅速等特点，具有广阔的应用前景。2） 充分运用现代控制理论及相关学科的技术，处理好悬架系统的非线性控制问题，研制高效能、低成本的控制器。3） 目前主动悬架系统控制结构复杂，可靠性也难以保证，因此简化系统结构，提高可靠性和适应性也是重要的研究方向。四、检索与本课题有关参考文献资料的简要说明1. 徐贵清，汽车悬架研究现状及发展趋势，山东省高密市交通运输局，20102. 马宁，李长明，汽车悬架发展概述，河北廊坊，20073. 余久锋，浅谈汽车悬架的发展趋势，宁波跃进汽车，20084. 高
11、国生，杨邵普等，汽车悬架控制系统研究动态和展望，北方交通大学，20035. 凌锡亮，汽车悬架控制系统的研究，机械工程学院，20066. 刘栋，汽车主动悬架控制系统的发展研究，吉林科技大学机电学院，2009-09-177. 朱华，现在汽车悬架系统的发展现状和趋势，城市车辆，2008-48. 张弛云，唐磊等，现代汽车悬架控制策略研究，汽车工程学院，2005-4-019. 于学华，汽车悬架设计概念的研究，华南理工大学，2006-02-2210. 梁新成，黄志刚，汽车悬架的发展和现状，北京工商大学学报，2006-0311. 章兰珠，王军，汽车悬架对平顺性的影响，华东理工大学学报，200812. 姜婷，
12、汽车悬架系统的应用于发展趋势，山西交通职业技术学院，2008-10-1413. 王哲，我国汽车主动悬架的新技术研究，吉林大学汽车公车学院，201014. 王洪礼，石磊等，汽车悬架系统非线性振动的主动控制，天津大学，2000-915. 张梅霞，陈思忠，汽车可控悬架发展终述，北京理工大学车辆与交通工程学院，2003-0616. 应艳杰，陈家伟，汽车主动悬架控制技术与发展，浙江万里学院，2006-8-2017. 陆军，欧家福，汽车主动悬架系统的研究开发进展综述，中国汽车研究院，2010-218. 陈月春，曾育平，全液压传动车辆节能控制策略研究，江苏大学汽车与交通工程学院，2010-519. FUZZ
13、Y HYBRID CONTROL OF VIBRATION ATTITUDE OF FULL CAR VIA MAGNETORHEOLOGICIAL SUSPESIONS20. STEPHEN MRAZ ACTIVE SUSPENSION DEBUTS IN NEW MERCEDES,MACHINE DESIGN,2006-06五、毕业设计进程安排搜集资料: 围绕课题，搜集有关中外资料，查阅有关技术文件，或现场了解实际使用情况，根据设计任务的需要，安排毕业实习和调查研究，完成开题报告。方案选择设计: 在对本课题有较充分的认识后，提出解决课题的几种方案（结构方案、工艺方案、控制方案等），并对方案
14、进行详细分析，提出优、缺点和实施的可能性。最后将各方案进行比较、总结，按实际条件选出最佳方案。需要对方案进行定量分析时。要进行初算（或小组分工来进行），得出技术经济数据的估计值，再在多方案的基础上确定最佳方案。总体设计: 根据上步确定的方案，进行毕业设计（论文）的总体设计，如机械系统原理图、控制系统原理框图、软件系统框图等的设计与规划。详细设计: 包括详细计算、结构设计、电路设计、图样绘制、试验或编程。时间占4050。编写设计说明书: 说明书的编写应该紧密围绕设计题目，内容要完整，格式要规范，数据要准确，详细描述设计过程以及得出的结论。说明书草稿编写好之后，经指导教师审阅合格后和毕业设计任务书等一并装订成册。 六、指导教师意见1对开题报告的评语2对开题报告的意见及建议指导教师（签名）： 年 月 日 所在院（系）审查意见：负责人签字(盖公章) 年 月 日 第 6页 /共 5页
