臺灣博碩士論文加值系統

本研究主要是以汽車半主動式懸吊系統之舒適性分析做探討，包含行經半正弦波、人孔蓋、短波與長波等路面。並使用田口方法(Taguchi method)來設計避震器最佳阻尼值，以改善駕駛者較佳乘坐舒適性，並探討最佳阻尼值後對於前懸吊系統(麥花臣懸吊)之下控制臂的影響程度，影響程度探討包含下控制臂受力所產生應力值，探討最佳阻尼值後應力值是否有影響，並且能提供應力值做為零件強度設計為參考依據。因此本研究使用汽車動態模擬軟體ADAMS/Car，建構全車模型進行動態模擬分析，並使用電腦輔助設計軟體Pro/Engineer建構下控制臂模型，再藉由有限元素分析軟體ANSYS之前處理器輸出模態中性檔(modal neutral file)又稱彈性體(flex body)，最後把模態中性檔(modal neutral file)匯入ADAMS/Car進行下控制臂動態應力模擬分析，並比較ANSYS與ADAMS/Car兩套軟體求解動態應力上的差異。
因此本研究結合了汽車動態模擬分析、田口方法、電腦輔助設計(CAD)與有限元素方法等技術，來建立汽車前期開發系統，進而擷取所需要的相關資料與數據。以其縮短開發時程與費用。

The purpose of research is comfort analysis of automotive semi-active suspension, including passing through the road surface of semi-sinusoidal wave, the manhole, the shortwave and long wave. And using the Taguchi method to design the optimum damping of shock absorber in order to improve seat comfort and analyzing the influence on stress in low control arm (LCA) stress of suspension system (Macpherson suspension) under optimum damping. The stress analysis of LCA can offer the stress data to be the reference in component intensity design. Hence, the research applies CAE software ADAMS/Car in constructing the whole car model to carry on dynamic simulation analysis and CAD software Pro/Engineer in constructing LCA model. Furthermore, using modal neutral file (flex body) in ANSYS imports modal neutral file to ADAMS/Car to carry on the simulation analysis of dynamic LCA stress and compares the solution difference of dynamic stress in ANSYS and ADAMS/Car software .
Hence, this research combines dynamic simulation of automotive analysis, Taguchi method, CAD, finite element method, and so on to set up automotive in earlier research stage and get the relevant information and data which could be needed. This is in order to cut down the developed time and expenses.

中文摘要……………………………………………………………………………. i
英文摘要……………………………………………………………………………. ii
誌謝…………………………………………………………………………………. iii
目錄…………………………………………………………………………………. iv
表目錄………………………………………………………………………………. vii
圖目錄………………………………………………………………………………. x
符號說明……………………………………………………………………………. xvi

一、 緒論…………………………………………………………………………... 1
1.1 前言…………………………………………………………………….. 1
1.2 研究動機……………………………………………………………….. 2
1.3 文獻回顧……………………………………………………………….. 3
1.4 論文架構……………………………………………………………….. 4

二、 汽車懸吊系統之構造與原理………………………………………………... 6
2.1 懸吊系統介紹…………………..………………………..…………….. 6
2.1.1 懸吊系統功能與構成…………………………………………....... 6
2.1.2 懸吊系統種類………………………………………………….….. 9
2.2 汽車基本原理………………………………………………………….. 14
2.2.1 四輪定位與定位角度……………………………………………... 14
2.2.2 汽車相關性質……………………………………………………... 17

三、 懸吊系統之數學、實體模型與彈性體下控制臂之建構與模擬分析……… 21
3.1 懸吊系統數學模型建構與分析………………….…………………….. 21
3.1.1 數學模型建構與運動方程式推導……………………..…………. 21
3.1.2 規則凸起路面之暫態反應………………………………………... 23
3.2 懸吊系統實體模型與彈性體下控制臂模型之建構及分析………..…. 26
3.2.1 實體模型之建構分析………………….…………………….…….. 26
3.2.2 彈性體下控制臂模型之建構與驗證…………………….….…….. 30
3.3 懸吊系統之實體模型與彈性體模型之模擬分析及驗證……….…….. 36
3.4 懸吊系統之避震器阻尼值範圍參數設計…………………………….. 38

四、 田口方法之最佳參數分析…………………………………………………... 41
4.1 最佳參數之設計方法與流程…………………………………………... 41
4.1.1 田口方法參數之設計條件……………………………………….. 41
4.1.2 不同車速下左側行經規則凸起路面之參數設計流程…..……..… 43
4.2 半正弦波路面之最佳參數設計……………………………………….. 45
4.2.1 模擬車速40(km/hr)左側行經半正弦波路面參數設計……….….. 45
4.2.2 模擬車速80(km/hr)左側行經半正弦波路面參數設計………..…. 59
4.3 人孔蓋路面之最佳參數設計………………………………………….. 62
4.3.1 模擬車速40(km/hr)左側行經人孔蓋路面參數設計…………..…. 62
4.3.2 模擬車速80(km/hr)左側行經人孔蓋路面參數設計……….…..… 75
4.4 短波路面之最佳參數設計…………………………………………….. 78
4.4.1 模擬車速40(km/hr)左側行經短波路面參數設計…………….….. 78
4.4.2 模擬車速80(km/hr)左側行經短波路面參數設計…………….….. 91
4.5 長波路面之最佳參數設計…………………………………………….. 94
4.5.1 模擬車速40(km/hr)左側行經長波路面參數設計………….…….. 94
4.5.2 模擬車速80(km/hr)左側行經長波路面參數設計…………….….. 107
4.6 規則路面之舒適性分析……………………………………….………. 110
4.6.1 最佳參數與範圍參數加速度值分析…………………………….... 110
4.6.2 最佳參數與範圍參數於各種規則路面加速度值比較分析..…...... 116

五、 半主動式懸吊系統之下控制臂受力與應力分析…………………………... 119
5.1 半主動式懸吊系統之下控制臂受力分析……..……………………… 121
5.1.1 半正弦波路面之半主動式懸吊下控制臂受力分析…………….... 121
5.1.2 人孔蓋路面之半主動式懸吊下控制臂受力分析………….……... 123
5.1.3 短波路面之半主動式懸吊下控制臂受力分析…………….….….. 126
5.1.4 長波路面之半主動式懸吊下控制臂受力分析…………….….….. 128
5.2 半主動式懸吊系統之下控制臂應力分析.………….…….………….. 130
5.2.1 半正弦波路面之半主動式懸吊下控制臂應力分析……………... 136
5.2.2 人孔蓋路面之半主動式懸吊下控制臂應力分析……………..…. 138
5.2.3 短波路面之半主動式懸吊下控制臂應力分析…………………... 140
5.2.4 長波路面之半主動式懸吊下控制臂應力分析…………………... 142
5.2.5 半主動式懸吊下控制臂應力值於ANSYS與ADAMS比較分析 144
5.3 不同阻尼參數於半主動式懸吊系統之下控制臂應力分析…….….… 145
5.3.1 最佳參數與範圍參數於半正弦波路面之下控制臂應力分析….. 145
5.3.2 最佳參數與範圍參數於人孔蓋路面之下控制臂應力分析…….. 147
5.3.3 最佳參數與範圍參數於短波路面之下控制臂應力分析……….. 149
5.3.4 最佳參數與範圍參數於長波路面之下控制臂應力分析……….. 151
5.3.5 半主動式懸吊下控制臂應力值比較分析………………………... 153

六、 結論與未來展望……………………………………………………………... 154
6.1 結論…………………………………………………………………….. 154
6.2 未來展望……………………………………………………………….. 155

參考文獻…………………………………………………………………………….. 157
附錄 ARTC測試道路面規範…………………………………………………... 159
簡歷………………………………………………………………………………….. 160

1.Fukushima, N., Hidaka, K. and Iwata, K., 1983 , “Optimum Characteristics of Automotive Shock Absorber Under Various Driving Conditions and Road Surfaces,” International Journal of Vehicle Design, Vol.4，N0.5, PP. 463-472.
2.吳瑞鴻，2004，“汽車路況模擬耐久測試技術研究”，車輛研測資訊月刊，頁10~24，5月。
3Alfons, Noe., 2002 ,“Load-Cascading of Transient Multi-Axial Forces in Automotive Supensions by ADAMS/Car”ZF Lemforder Fahrwerktechnik. Advance Development and Electronic Systems. Dielingen, Germany. 1st European MSC.ADAMS Users'' Conference.
4.Marcelo, Prado. And Rodivaldo, H. and Cunha, Alvaro C. Neto , 2001 , “Bus Handling Validation and Analysis Using ADAMS/Car”, M. Schabasser Technical University, Vienna, 16th European ADAMS Users'' Conference.
5.Woonsang, Jeong. , Jinhee, Jang. and Changsoo, Han., 1994 ,“Modeling & Dynamic Analysis for Four Wheel Steering Vehicle”Hanyang Univerty, North America ADAMS Users'' Conference.
6.許先鋒，2001，“隨機路面輸入的汽車平順性仿真分析”，北汽福田車輛股份有限公司技術研究院，美國MDI中國用戶年會。
7.粱卓中，江基風，余慶雲，謝其達，2003，“車輛懸吊系統對人體乘適性之影響”，第二十屆機械工程研討會，頁1685~1692，台北，12月5、6日。
8.呂思逸，單一凡，2003，“模擬車輛路面測試之結構強度分析”，中華汽車技術部結構分析課，MSC台灣虛擬產品研發VPD技術論壇研討會。
9.謝志明、歐壯彥、張羽寬，2004，“以ADAMS/NASTRAN模擬小型成座車於測試道路之行走表現”，國瑞汽車公司研發中心，MSC台灣虛擬產品研發技術論壇研討會。
10.莊傳勝，2004，多輪獨立懸吊系統之機構動態模擬分析，國立雲林科技大學機械工程研究所，碩士論文。
11.Fischer, P., Witteveen, W., 2000 , “Integrated MBS-FE-Durability Analysis of Truck Frame Components by Modal Stresses”, M. Schabasser Technical University, Vienna, 15th European ADAMS Users'' Conference.
12.Riener, H., Peiskammer, D. and Witteveen, W., 2001 , “Modal Durability Analysis of a Passenger Cars Front Supporting Frame due to Full Vehicle Simulation Loads”, Engineering Center Steyr, Austria A. Lion - Volkswagen AG Wolfsburg, Germany, North America ADAMS Users'' Conference.
13.Terrance, W. Ewanochko, David, Nelson., Martin, Esaki. and Eric, Pesheck., 2002 ,“Inergrated Durability Analysis Using Pro/E,ANSYS,ADAMS and FE-Fatigue”Mechanical Dynamics, North America ADAMS Users'' Conference.
14.Takahashi, T., “Suspension System for Motor Vehicles,” U.S. Patent 6,247,685 B1,2001.
15.張記函，2003，汽車懸吊避震器於規則路面之舒適性分析，國立雲林科技大學機械工程研究所，碩士論文。
16.周振華，2004，汽車獨立式懸吊避震器阻尼參數分析，國立雲林科技大學機械工程研究所，碩士論文。
17Thomas D. Gillespie.，2002，車輛運動力學，科技圖書出版。
18宇野 高明, 1994, “車両運動性能とジャシーメカニズム”，ダランブリ出版。
19カヤバ工業株式会社編, 1995, “自動車のサスベンション”, 山海堂出版。