汽车悬架理论与设计

一、课程介绍

《汽车悬架理论与设计》是车辆工程专业本科生的专业选修课，本课程是研究汽车操纵稳定性和行驶平顺性的基础，使学生掌握汽车悬架结构型式、工作原理和设计分析方法，培养学生综合运用所学知识分析和解决与汽车悬架相关的复杂工程问题的能力，了解悬架技术的最新进展，为今后继续深造或在车辆工程及相关领域从事设计、制造、实验、科研和教学等工作打下坚实的基础。

 

Introduction

 

Theory and Design of Automotive Suspension is a specialized elective course of the automotive engineering and is the basis of vehicle handling and riding. By studying the course ensures students to know the structure, working principle and design method and to cultivate students' ability to analyze and solve certain complex engineering problems. The knowledge in the course will become a solid foundation for the further study or work on the design, manufacture, test, management, research and teaching in automotive engineering and some related fields.

 

课程基本信息

二、教学大纲

1、教学目标

1.1 教学目标

课程内容围绕汽车悬架系统的基础理论和实际应用开展，采取教师主题引导与讲授的方式，使学生汽车悬架基本理论知识和设计知识，着重培养学生解决车辆工程领域复杂工程问题的能力。 

本课程达成如下业务能力培养要求：

1. 使学生掌握汽车悬架基本理论知识和设计知识，具备解决车辆工程领域复杂工程问题的能力，能够提出解决方案，设计满足特性要求的汽车悬架系统的能力。

了解汽车悬架的结构、性能特点、设计流程、设计方法及发展趋势，具备分析、解决汽车悬架问题的能力。

2. 使学生了解汽车悬架设计流程、设计方法，根据研究方案制定实验方案，进行实验设计，分析结果综合得到合理有效结论。

了解汽车悬架开发所需仿真软件及实验设计方法，能够根据研究方案，制定相应的实验方案，利用相关汽车悬架设计软件进行仿真分析和数据分析，建立综合考虑各种因素进行工程问题分析的理念，具备综合分析的能力。

1.2 教学目标与毕业要求指标点对应关系

表1 教学目标与毕业要求指标点对应关系

2、教学要求

在课堂进行大纲解读，使学生清楚本课程具体的课程目标，通过该课程的学习应掌握的知识和获得的能力；对课程内容要融会贯通。通过理论知识教学，结合典型实例分析，充分利用多媒体教学使学生掌握理论知识，具备分析问题解决问题的能力。通过实验教学培养学生动手操作能力，了解实验过程，具备工程实践基础。

成绩评价体系标准真实、严谨、公平、公正、公开，能促使学生学习的积极性。

3、预备知识或先修课程要求

《汽车构造》、《汽车理论》等课程。
4、教学方式

表2教学方法（与教学目标对应）

5、实验环境和设备

实验环境：低碳中心实验室。

实验设备：电液伺服激振系统、减振器、电脑、万用板及连接线、电路基本元器件。

6、课程教学内容及学时分配

6.1课程内容

第一章 绪论（2学时）

第一节 独立悬架设计概述  

知识点1 概念、组成与分类

知识点2 结构型式介绍

知识点3 设计要求与设计方法概述

第二节 减振器概述

知识点1 减振器发展历史

知识点2 减振器结构型式

知识点3 摩擦减振器、可控减振器

第三节 半主动控制悬架概述

知识点1 悬架发展史

知识点2 主动与半主动悬架工作原理

本章内容简介：

了解悬架的概念、基本组成、功用、悬架的设计要求、电控悬架的组成、分类、控制方法。掌握典型独立悬架的构造原理，包括双横臂独立悬架、滑柱摆臂独立悬架、多连杆独立悬架等。

 

第二章  悬架运动学与悬架运动特性计算与仿真（8学时）

第一节  基本概念

知识点1 轴距、轮距、侧倾中心与侧倾轴线、车轮定位参数

第二节  独立悬架导向机构运动特性对整车性能的影响

知识点1轮距、车轮定位参数、侧倾中心变化特性对整车性能的影响

第三节  独立悬架导向结构运动特性计算

知识点1空间机构学知识介绍

知识点2 双横臂独立悬架导向机构运动特性计算方法

知识点3 滑柱摆臂独立悬架导向机构运动特性计算方法

知识点4独立悬架导向机构运动特性仿真分析

本章内容简介：

了解侧倾中心和侧倾轴线、车轮外倾角、前束角、主销内倾角、主销后倾角的概念。理解车轮的轮距变化特性、外倾角变化特性、主销内倾角变化特性、主销后倾角变化特性、前轮前束变化特性以及侧倾中心高度变化特性对整车性能的影响。掌握独立悬架导向机构运动特性计算方法，能够应用运动学计算方法仿真计算车轮运动特性。

 

第三章  悬架动力学计算（3学时）

第一节  底盘力学概述

知识点1 作用于底盘零件上的力

知识点2双横臂悬架受力分析

知识点3滑柱摆臂悬架受力分析

本章内容简介：

理解独立悬架的平衡位置、静挠度和偏频与静力学计算方法之间的关系。

 

第四章 减振器设计分析理论（4学时）

第一节  平顺性与操纵稳定性

知识点1 含义与评价指标

第二节  流体力学和阀设计

知识点1 减振器阀的类型 

第三节  磁流变减振器

知识点1 磁流变减振器工作原理

知识点2 磁流变减振器控制策略

本章内容简介：

了解振动理论、平顺性、减振器阀设计，理解阻尼特性和磁流变减振器特性，掌握磁流变减振器工作原理。

 

第五章  半主动悬架控制（5学时）

第一节  空气弹簧悬架系统介绍及特性分析

        知识点1 空气弹簧悬架结构组成      

知识点2空气弹簧悬架系统建模

        知识点3 空气弹簧特性试验分析

第二节  半主动空气弹簧悬架模糊控制器设计及仿真分析

        知识点1模糊控制器设计及仿真分析       

知识点2利用MATLAB中的Simulink工具箱针对空气弹簧刚度进行控制仿真

第三节  半主动空气弹簧悬架试验系统设计及试验结果分析

知识点1利用工业可编程控制器、电磁阀、传感器完成试验系统设计

本章内容简介：

了解半主动悬架系统及典型控制方法，掌握半主动悬架结构及建模仿真分析。

6.2教学内容与教学目标对应关系

表3 教学内容与教学目标对应关系

 7、实验项目内容、学时分配、实验小组

表4实验项目一览表

8、考核要求、考核方式及成绩评定标准

8.1考核方法

表5考核方法（与教学目标对应）

8.2考核标准

表6 考核标准

8.3成绩评定

（1）课程作业

采用百分制。课程综合作业成绩占总成绩70%，教师根据作业完成情况打出分数。

（2）课程实验

采用百分制。课程实验成绩包括：现场操作成绩（40分）、实验报告成绩（60分）最终实验成绩按照五分制给定。优≥90、90>良≥80、80>中≥70、70>及格≥60、不及格＜60。

表7《汽车悬架理论与设计》课程实验评分标准

（3）成绩评定

本课程考核性质为考查，综合考虑作业、实践实验的表现确定总成绩，成绩分为优秀、良好、中等、合格和不合格五个等级，计算公式如下：

总成绩=课程综合作业（70% ）+实验成绩（30%）。

无实验成绩，总成绩为不及格。