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本科生毕业论文(设计)

开题报告



目:

大功率轮式拖拉机前桥独立悬架优化设计

姓 学 专 班 学

名: 院: 业: 级: 号: 朱 思 洪

安 伟 星 工 学 院 机械设计制造及其自动化 85 班 3318509 职称: 教 授

指导教师:

20 12 年 3 月 2 日 南京农业大学教务处制

本课题的意义、国内外研究概况、应用前景等(列出主要参考文献) 一、本课题的意义: 随着汽车的发展,很大程度上影响汽车乘坐舒适性及操纵稳定性的悬架系统一直 是业界研究的重点,正在经历着从被动悬架(非独立悬架和独立悬架)到半主动、主 动悬架的发展与转变。然而,拖拉机的悬架系统却一直停留在最原始的状态,其悬架 系统绝大多数都是非独立悬架,对其乘坐舒适性及操纵稳定性的提高主要集中在座椅 及驾驶室的改进与研究上,国内尚无对其悬架系统进行改进的先例,并鲜见类似的文 献报道。拖拉机前桥独立悬挂的使用,有如下优势:一、极大提高了拖拉机驾驶操纵 舒适性和在公路长进行运输作业的安全性; 可改进拖拉机在田间作业的牵引性能, 二、 提高作业效率。由此可见,此项目的成功实施,将提升我国大中型拖拉机的性能,提 高其市场竞争力。 二、国外研究概况 国外早已开始对拖拉机主动悬架进行了深入的研究,并且独立悬挂系统甚至半 主动悬架系统已被广泛应用,同时油气悬挂系统应用技术成熟。德国是一个农业机械 化高度发达的国家,其农业机械制造业和农业机械化的发展水平基本上代表了欧洲特 别是西欧各国的水平,德国在此方向的研究比较突出。 近年来,德国的 Mercedes Benz Unimog 公司把 U1600AG 高速拖拉机投放市场, U1600AG 拖拉机前、后均为独立式螺旋弹簧悬架。由于采用了独立悬架,较好地改善 了车轮的接地性,同时也可以提高前、后轴下的离地间隙,从而提高了它的行驶稳定 性和通过性。其实,在德国拖拉机独立悬挂的使用并不是特例,由于德国拖拉机的平 均行驶速度普遍较高,随着行驶速度的提高,拖拉机的振动问题更加突出,基于此国 外研究了以液压气动元件为基础的半主动和主动独立悬架,并将其成功运用在拖拉机 上。 三、国内研究概况 国内尚无对拖拉机悬架系统进行改进的先例,并鲜见类似的文献报道。在研究 了国内中国一拖、徐州凯尔、约翰迪尔(中国)三家大型拖拉机制造厂后,可以得出 以下结论:国产大功率拖拉机产品线非常丰富,但是目前大马力轮式拖拉机前悬架装 置多通过摇摆轴和车身交接,虽然制造简单,但是减震性能较差,使得拖拉机驾驶员 承受低频高强度的振动,引发职业性疾病,严重影响了身心健康,降低了作业效率。 目前中国农业大学、南京农业大学和中国一拖有限公司在拖拉机前桥独立悬挂 方面有专利,并且都对此项目进行了较为深入的研究。 参考文献:
[1]黄志刚,毛恩荣,梁新成,朱慧,朱清萍. 汽车悬架发展的研究[J].机械设计与制造.2006 (11) 168-169 [2]张振东,袁秀忠. 国内外汽车可控悬架的研究现状[J]. 黑龙江交通科技.2006(11)126-127 [3]刘昭度,丁能根. 国外高速拖拉机的发展研究[J].安徽工学院学报.1993,12(3):79-85

[4]朱思洪.缪小红.尹文庆.姬长英. 德国拖拉机发展现状与趋势[J].农业机械学报.2002(1)111-114 [5]李春艳,谢东升. 论油气悬挂的性能特点及研究现状[J].机械制造.2008,46(530)59-62 [6] 章倩.朱思洪.机驾驶室舒适性满意度情况调查研究[J]. 拖拉机与农用运输车 2009(5)3-5 [7] I. Hostens, K. Deprez, H. Ramon. An improved design of air suspension for seats of mobile agricultural machines[J]. Journal of Sound and Vibration. 2004(276):141-156 [8] P. Servadio, A. Marsili, N.P. Belfiore. Analysis of driving seat vibrations in high forward speed tractors. Power and Machinery. 2007(97): 171 – 180s

研究的目标、内容和拟解决的关键问题 研究目标: 完成功率为 180 马力全架式轮式拖拉机的双横臂独立悬架系统的优化设计。 研究内容: 1、前桥独立悬挂系统方案分析与设计; 2、前桥独立悬挂系统理论计算。包括前轮外倾角、前轮内束角、回正力矩等性 能参数的理论分析与检验; 3、悬挂系统各参数优化设计; 4、结构设计。包括上、下横拉杆、油气悬挂系统、前桥、前桥驱动轴等的结构 设计; 5、主要结构件的载荷分析和强度计算等; 6、独立悬挂前桥振动仿真。 拟解决的关键问题: 1、 如何合理地布置上下横臂、弹簧、减振器以及驱动半轴; 2、 利用 ADAMS 软件对悬架参数优化分析,如何确定最优参数; 3、 如何优化油气弹簧的结构与参数; 4、 选择何种结构的上、下横拉杆、前桥、前桥驱动轴等;

研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 研究方法: (1) 通过上网查找资料和阅读学校图书馆的相关书籍作好理论知识的储备。 (2) 相关软件及优化设计理论的学习。 (3) 拟定以各种参数为变量的不同的方案进行对比,对比方法包括理论计算和 计算机辅助设计与分析。 (4)对分析数据与结果进行全面的归纳整理,选择最优方案并撰写论文。

技术路线:
设计任务

初步确定总方案

悬架结构形式分析

悬架主要参数确定

完成设计、撰写论文

N
弹性元件设计

Y
ADAMS 仿真及优化分析

悬架导向机构设计

油气弹簧详细设计

实验方案:
(1)针对课题进行总体设计以及方案的筛选;

(2)设定以横臂尺寸、弹性元件的选型、减振器的选型和各元件的布置形式为 参数的实验方案; (3)基于 AMS 软件对设计的参数进行优化分析,确定最优参数方案; (4)利用 Pro/E 软件对设计的悬架进行三维建模; 可行性分析; (1)具有赛车设计经验,参与过相关设计项目,并对该项目具有很高的积极性; (2)通过查阅资料及学习,我已经储备了相对充足的相关理论知识及相应的软 件使用技能; (3)有经验丰富的老师给予理论指导与帮助,同时我个人有较强的动手能力和 解决问题的能力; (3)双横臂独立悬挂系统在国外已有成功地应用在拖拉机上的案例;

特色或创新之处 随着行驶速度的提高,拖拉机的振动问题更加突出。在我国尚还没有将独立悬架 系统应用在拖拉机上的先例,若能成功地完成此项目,即设计出合理的拖拉机用双横 臂独立悬挂系统,将会极大程度的提高拖拉机乘坐舒适性和操纵稳定性,而不再局限 于通过对驾驶室和座椅的设计与研究来提高拖拉机的乘坐舒适性和操纵稳定性。本项 目在前人研究基础之上,欲将拖拉机前桥非独立悬架改为独立悬架,并基于 ADAMS 软 件对所设计参数进行优化分析,以期使设计出的产品运用到实践生产中。

研究计划及预期进展 第一阶段:准备阶段 11 年 12 月 17 日-12 年 2 月 15 日:查资料,做好开题报告的工作; 12 年 2 月 16 日-12 年 3 月 09 日:查资料,翻译英文资料、写专业文献综述; 第二阶段:设计计算阶段 12 年 3 月 10 日-12 年 3 月 25 日:油气弹簧设计计算; 12 年 3 月 26 日-12 年 4 月 6 日:独立悬挂系统方案分析与设计; 12 年 4 月 07 日-12 年 4 月 20 日:独立悬挂系统理论计算及样机建模; 12 年 4 月 21 日-12 年 5 月 8 日:悬挂系统各参数优化设计、反馈修改; 第三阶段:仿真校核阶段 12 年 5 月 9 日-12 年 5 月 15 日:主要结构件的载荷分析和强度计算等; 12 年 5 月 16 日-12 年 5 月 30 日:独立悬挂前桥振动仿真; 12 年 5 月 31 日-12 年 6 月 8 日;完成毕业论文。

已具备的条件、 尚缺少的条件和拟解决的途径 (包括利用教学实验中心、 科研实验室、 实习基地、校外其它企事业单位等条件的计划与落实情况) 已具备的条件: ? 经验丰富的老师给予指导与帮助; ? 掌握了一定程度的理论知识、具有一定的设计软件使用能力; ? 我个人对该研究项目有很高的热情和积极性;

尚缺少的条件: ? 我个人对相关的计算机分析软件尚还没有完全掌握; ? 对拖拉机悬架方面的知识还只限于自学书本上的理论,没有进行过相关的课程 设计与参观实习; ? 缺乏油气弹簧系统的相关知识; 拟解决的途径: ? 善于利用图书馆图书,对相关计算机分析软件进行专项学习与培训; ? 多请指导老师和相关实验室在读硕士或博士研究生学长给予指导与帮助; ? 加强对悬架设计理论知识的学习; ? 自己寻找实践机会进行实践、参观和学习;


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