基于ADAMS轎車懸架設(shè)計(jì)與仿真畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、基于adams的轎車懸架設(shè)計(jì)與仿真摘 要懸架系統(tǒng)是汽車的車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱。典型的懸架結(jié)構(gòu)由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減振器等組成，對(duì)汽車操縱穩(wěn)定性與平順性有重要的影響。本文所研究車型的懸架系統(tǒng)為前麥弗遜懸架后多連桿懸架，該系統(tǒng)是目前國內(nèi)b級(jí)車普遍采用的布置形式。這種懸架系統(tǒng)即有著優(yōu)良的平順性與操縱性，又較好的控制了成本，具有較強(qiáng)的代表性。adams/car模塊內(nèi)有懸架系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的專門模板，可以方便地建立各種結(jié)構(gòu)形式的懸架，迅速得出懸架的三十多種參數(shù)的性能曲線，可方便地對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行修改和調(diào)整以發(fā)現(xiàn)其對(duì)各種性能參數(shù)的影響。首先通過對(duì)所選車型的理論分析與計(jì)算，確定懸架系

2、統(tǒng)初始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。再借助catia建立了懸架總體與各零件的三維模型，并通過gsa模塊校核各零件強(qiáng)度與剛度。運(yùn)用adams/car分別建立麥弗遜懸架與多連桿懸架模型，進(jìn)行懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，得出懸架主要運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。繼而通過對(duì)仿真結(jié)果的分析，對(duì)原有設(shè)計(jì)進(jìn)行修改與優(yōu)化，確定合理了的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。最終通過autocad繪制懸架系統(tǒng)總裝工程圖與零件工程圖，完成懸架設(shè)計(jì)任務(wù)。本文研究了懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，探討了乘用車懸架機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。運(yùn)用cae技術(shù)實(shí)現(xiàn)了懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化與強(qiáng)度校核，實(shí)現(xiàn)了懸架的合理設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：懸架，優(yōu)化設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，adamsthe design and simulation of

3、vehicle suspension system based on adamsabstractthe suspension system is the general term for the transmission which connect device between the vehicle frame and axle or wheel. the typical structure of the suspension is the composited of the bedspring, guider as well as vibration damper, the suspens

4、ion system perform an important function on drivability and harshness. the vehicle suspension system studied in this paper is the former mcpherson suspension and multi-link suspension, this suspension system is very popular among the b-class car in china. this suspension system is not only has the e

5、xcellent drivability and handling but also has a strong representation on controlling of costs. there are many unique modules for the kinematics of suspension and dynamics analysis in adams/car, you can easily create a variety of structural forms of suspensions and get 30 kinds of the performance cu

6、rve of the suspension .the parameters is modified and adjusted very easily to detect its impact on various performance parameters.at first, we get the initial design data of the suspension system by the analysis and calculation of the selected models. and then the three-dimensional models of the sus

7、pension are established with the catia, and through the gsa module to check the strength and stiffness of each part. mcpherson suspension and multi-link suspension model are established in adams / car to obtain the results of the kinematic simulation of the suspension motion data. subsequently, endo

8、rsed by the analysis of simulation results, the original design will be modified and optimized to determine a reasonable design data. at last, the suspension system assembly drawings and part drawings are drawn by autocad. then the suspension design tasks are fished. this paper studies the problem o

9、f design and kinematic analysis of the suspension and problem of the car suspension organizations optimization. in this paper, the cae technology is used to achieving optimization and strength check of suspension kinematics. at last the results show that this method of designing suspension is effect

10、ive, we fish the design task to design the system of former mcpherson suspension and multi-link suspension.key words: suspension, optimization design, kinematics analysis, adams畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為

11、獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得

12、的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年

13、月 日指導(dǎo)教師評(píng)閱書指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)：一、撰寫（設(shè)計(jì)）過程1、學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問題的能力 優(yōu) 良 中 及格 不及格4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 優(yōu) 良 中 及格 不及格5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、論文（設(shè)計(jì)

14、）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級(jí)前的內(nèi)畫“”）指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日評(píng)閱教師評(píng)閱書評(píng)閱教師評(píng)價(jià)：一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 優(yōu)

15、 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級(jí)前的內(nèi)畫“”）評(píng)閱教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)：一、答辯過程1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見解的敘述情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、對(duì)答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài) 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中

16、及格 不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格評(píng)定成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級(jí)前的內(nèi)畫“”）教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名）年 月 日教學(xué)系意見：系主任： （簽名）年 月 日目 錄摘 要iabstractii第 1 章 緒論11.1 本課題研究意義和背景11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀概述11.3 本課題主

17、要研究內(nèi)容2第 2 章 懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)42.1 懸架的設(shè)計(jì)要求42.2 懸架總體設(shè)計(jì)42.2.1 懸架頻率的選擇42.2.2 懸架的工作行程52.2.3 懸架剛度計(jì)算52.3 彈性元件的設(shè)計(jì)62.4 減振器的設(shè)計(jì)62.4.1 相對(duì)阻尼系數(shù)選擇62.4.2 減振器阻尼系數(shù)設(shè)計(jì)72.4.3 減振器最大卸荷力f0的確定82.4.4 減振器工作缸直徑確定82.5 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)92.6 本章小結(jié)10第 3 章 catia建模與分析113.1 cad技術(shù)概述及catia簡介113.2 catia建模過程123.2.1 前后彈簧的建模123.2.2 減振器的建模123.2.3 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向節(jié)建模143.2

18、.4 前后懸架裝配153.3 主要零件的cae校核163.4 本章小結(jié)18第 4 章 懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真194.1 懸架仿真簡介194.1.1 懸架仿真發(fā)展與現(xiàn)狀194.1.2 懸架的仿真參數(shù)介紹204.2 adams/car應(yīng)用介紹214.2.1 adams簡介214.2.2 adams/car模塊特點(diǎn)214.3 前懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真224.3.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立224.3.2 仿真計(jì)算與結(jié)果分析234.3.3 坐標(biāo)數(shù)據(jù)優(yōu)化244.3.4 優(yōu)化結(jié)果分析254.4 后懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真264.4.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立264.4.2 仿真計(jì)算與結(jié)果分析274.4.3 坐標(biāo)數(shù)據(jù)優(yōu)化284.4.4 優(yōu)化結(jié)果分

19、析294.5 本章小結(jié)29第 5 章 運(yùn)用autocad的工程圖繪制305.1 autocad簡介305.2 建立cad國標(biāo)模版305.3 懸架工程圖繪制315.3 本章小結(jié)33結(jié) 論34致 謝35參考文獻(xiàn)36- v -第 1 章 緒論1.1 本課題研究意義和背景隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)汽車的功能提出了越來越多的要求，要求汽車行駛具有良好的平順性和操縱穩(wěn)定性1。懸架是現(xiàn)代汽車的重要組成之一，其對(duì)汽車的平順型、操縱穩(wěn)定性、通用性、舒適性及汽車的壽命等多種使用性都有很大影響，因此設(shè)計(jì)優(yōu)良的懸架系統(tǒng)，對(duì)提高汽車產(chǎn)品的質(zhì)量有著極大的作用。汽車的車輪外傾角、主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、主銷偏距、車輪前束角

20、等參數(shù)，對(duì)汽車平順性與操縱穩(wěn)定性有重要的影響。以上參數(shù)的選定決定了懸架系統(tǒng)的基本性能，在懸架設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考慮。機(jī)械系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)變得日益重要，這種應(yīng)用在于仿真軟件能夠使用計(jì)算機(jī)代碼和方程準(zhǔn)確的模擬真實(shí)的機(jī)械系統(tǒng)，避免了傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)過程中零部件和樣機(jī)的反復(fù)制造、試驗(yàn)等過程。同時(shí)硬件建設(shè)成本的降低節(jié)省了大量的時(shí)間和財(cái)力，為產(chǎn)品迅速占領(lǐng)市場贏得了更多的機(jī)會(huì)2。鑒于仿真軟件帶來的上述優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用正在變得越來越廣泛。在眾多的軟件中，汽車工業(yè)中廣泛應(yīng)用的adams則是非常具有代表性的一個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)仿真軟件。adams/car模塊內(nèi)有懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)分析的專門模板，可以方便地建立各種結(jié)構(gòu)形式的

21、懸架，迅速得出懸架的多達(dá)三十多種參數(shù)的性能曲線。模型全部采用數(shù)字化設(shè)計(jì)，可方便地對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行修改和調(diào)整以發(fā)現(xiàn)其對(duì)各種性能參數(shù)的影響，優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)，最終為企業(yè)提供產(chǎn)品開發(fā)的解決方案。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀概述在研究汽車諸多的行駛性能中，汽車動(dòng)力學(xué)研究的建模、分析與求解始終是一個(gè)關(guān)鍵性問題。汽車本身是一個(gè)復(fù)雜的多體系統(tǒng)，由于它的作情況、使用環(huán)境的復(fù)雜多變，給汽車動(dòng)力學(xué)研究帶來了很大困難。同時(shí)由于理論方法和計(jì)算手段的限制，該學(xué)科曾一度發(fā)展較為緩慢3。因此，在許多實(shí)際研究中，不得不把模型簡化，以便使用古典力學(xué)的方法人工求解，從而導(dǎo)致汽車的許多重要的動(dòng)力學(xué)特性無法得到較精確的定量分析。二十世紀(jì)八十年代

22、初，不僅有許多通用的軟件可以對(duì)汽車系統(tǒng)進(jìn)行分析計(jì)算，而且還有各種針對(duì)汽車某一類問題的專用多體軟件。研究的范圍從局部結(jié)構(gòu)到整車系統(tǒng)，涉及汽車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的方方面面。國內(nèi)采用多體動(dòng)力學(xué)研究汽車動(dòng)力學(xué)的工作雖然起步較晚，但發(fā)展還是較快的4。優(yōu)化設(shè)計(jì)始于二十世紀(jì)五十年代，普及應(yīng)用于七十年代，是最優(yōu)化數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。與傳統(tǒng)的試算法、表格法、圖算法等設(shè)計(jì)方法相比，優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)可以大大縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，尤其是在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法無法涉及的汽車復(fù)雜多體系統(tǒng)的最優(yōu)動(dòng)力學(xué)特性設(shè)計(jì)問題方面5。 采用優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)可以最大限度地考慮從不同角度提出的設(shè)計(jì)要求，在各種約束條件下，尋找滿足預(yù)定要求的最優(yōu)汽車動(dòng)

23、力學(xué)性能。我國從二十世紀(jì)七十年代中后期開始了機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)理論、方法和應(yīng)用的研究，并逐漸地將這些研究成果應(yīng)用于汽車工程設(shè)計(jì)之中。優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)在汽車工程領(lǐng)域的應(yīng)用最初就是從懸架系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)開始的。因?yàn)槠噾壹芟到y(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)汽車的行駛平順性、操縱穩(wěn)定性以及汽車零部件的使用壽命等都有十分重要的影響，設(shè)計(jì)中所涉及的因素很多，用傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)公式設(shè)計(jì)出的方案是難以滿足多方面的要求的，優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的出現(xiàn)為這一問題的解決提供了強(qiáng)有力的工具6。 近年來，隨著多體動(dòng)力學(xué)軟件功能的擴(kuò)展，在汽車多體復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型環(huán)境下，對(duì)汽車各子系統(tǒng)的性能參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化將逐步開始運(yùn)用，從而可以使模型精度和優(yōu)化計(jì)算結(jié)果的精度大大提高，在

24、三維汽車振動(dòng)等效模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用汽車多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型可將更多的影響因素考慮進(jìn)來，如在模型中考慮懸架中采用的橡膠襯套，并計(jì)入懸架彈簧和減振器及輪胎的非線性特性，然后用非線性整車模型進(jìn)行優(yōu)化分析7。此外，汽車的主動(dòng)和半主動(dòng)懸架逐漸成為國內(nèi)外懸架技術(shù)研究的熱點(diǎn)，尤其是在懸架參數(shù)的控制方法和控制策略方面，引起了眾多學(xué)者的關(guān)注。但對(duì)于控制對(duì)象一懸架特性參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化范圍研究也是相當(dāng)重要的，這對(duì)開發(fā)出高性能的主動(dòng)或半主動(dòng)懸架系統(tǒng)起到關(guān)鍵作用。1.3 本課題主要研究內(nèi)容汽車懸架系統(tǒng)在車輛行駛過程在中起著非常的作用，其性能的優(yōu)劣直接影響車輛的平順性與操縱穩(wěn)定性。懸架的幾何結(jié)構(gòu)決定著車輛的主銷定位角、轉(zhuǎn)向特

25、性等性能。本課題是以基于大眾集團(tuán)pq46平臺(tái)的第六代passat汽車為原型車進(jìn)行研究分析，對(duì)其前后懸架系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。(1)設(shè)計(jì)前麥弗遜懸架后多連桿懸架系統(tǒng)的車輛模型，得到懸架設(shè)計(jì)參數(shù)。(2)運(yùn)用catia建立懸架系統(tǒng)三維模型，校核零件剛度。(3)利用adams分別建立前后懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并進(jìn)行左右輪平行跳動(dòng)工況仿真，并根據(jù)仿真結(jié)果進(jìn)行懸架優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到合理的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，提高車輛的行駛性能。(4)分別繪制懸架總裝圖與重要零件圖。在工程圖繪制過程中，確定各零件配合、定位和公差，并選擇相應(yīng)的加工工藝，提出了合理的技術(shù)要求。第 2 章 懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1 懸架的設(shè)計(jì)要求汽車行駛中路面的不平坦、凸

26、起和凹坑使車身在車輪的垂直作用力下起伏波動(dòng)，產(chǎn)生振動(dòng)與沖擊；在加減速及轉(zhuǎn)彎和制動(dòng)時(shí)的傾覆力和側(cè)傾力可使車身產(chǎn)生俯仰和側(cè)傾振動(dòng)。這些振動(dòng)與沖擊會(huì)嚴(yán)重影響車輛的平順性和操縱穩(wěn)定性等重要性能。懸架作為上述各種力和力矩的傳動(dòng)裝置，其傳遞特性的好壞是影響汽車行駛平順性和操縱穩(wěn)定性最重要、最直接的因素8。汽車懸架系統(tǒng)基本上是由彈性元件、減振器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)三大部分組成。這三部分分別起緩沖、減振和導(dǎo)向作用，共同承擔(dān)傳遞輪胎與車身之間的各種力和力矩的任務(wù)。為此，汽車懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列要求：(1) 保證汽車有良好的行駛平順性；(2) 具有合適的衰減振動(dòng)能力；(3) 保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性；(4) 制動(dòng)或

27、加速時(shí)保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾；轉(zhuǎn)彎時(shí)車身側(cè)傾角要合適；(5) 有良好的隔聲能力；(6) 結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間尺寸要?。?7) 可靠地傳遞車身與車輪之間的各種力和力矩，在滿足零部件質(zhì)量小的同時(shí)，還要保證有足夠的強(qiáng)度和壽命。2.2 懸架總體設(shè)計(jì)懸架設(shè)計(jì)可以大致分為結(jié)構(gòu)型式及主要參數(shù)選擇和詳細(xì)設(shè)計(jì)兩個(gè)階段，有時(shí)還要反復(fù)交叉進(jìn)行。由于懸架的參數(shù)影響到許多整車特性，并且涉及其他總成的布置，因而一般要與總布置共同協(xié)商確定。2.2.1 懸架頻率的選擇 對(duì)于大多數(shù)汽車而言，其懸掛質(zhì)量分配系數(shù)取0.81.2之間，由計(jì)算知本設(shè)計(jì)近似取=1。前后偏頻n1，n2表示各自的自由振動(dòng)頻率，偏頻越小，則汽車的平順性越好一

28、般對(duì)于鋼制彈簧的轎車，n1約為11.3hz，n2約為1.171.5hz，非常接近人體步行時(shí)的自然頻率。本設(shè)計(jì)中前偏頻選擇1.0hz，后偏頻選擇1.1hz。2.2.2 懸架的工作行程 懸架的工作行程由靜撓度與動(dòng)撓度之和組成，對(duì)于一般轎車而言，懸架總工作行程應(yīng)當(dāng)不小于160mm。懸架靜撓度fc指汽車在滿載靜止時(shí)懸架上的載荷fw與此時(shí)懸架剛度才c之比。懸架靜撓度計(jì)算公式為： (2-1)式中 n懸架的相應(yīng)偏頻(hz)。則由公式計(jì)算知：前懸架靜撓度為250mm，后懸架靜撓度為270mm。懸架的動(dòng)撓度fd是指從滿載經(jīng)平衡位置開始懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形時(shí)，車輪中心相對(duì)車架的垂直位移。對(duì)乘用車，fd取7

29、090mm，本設(shè)計(jì)取fd為80mm。前后懸架fd+fc分別為330mm和287mm，前后懸架皆大約160mm,故前后懸架撓度都設(shè)計(jì)符合要求。2.2.3 懸架剛度計(jì)算 已知整車裝備質(zhì)量：m=1565kg，滿載質(zhì)量為1780kg，取簧上質(zhì)量為1780kg，取簧下質(zhì)量為80kg，剛度計(jì)算公式為： (2-2)式中 cs汽車前懸架剛度(n/mm)；ms前懸架簧上質(zhì)量(kg)；n前懸架偏頻(hz)。由計(jì)算知：前懸架剛度為： 17747.3n/m；后懸架剛度為： 20997n/m。2.3 彈性元件的設(shè)計(jì)彈性元件一般由鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、氣體彈簧和橡膠彈簧這些部件中的一部分或者幾部分組成。由于汽車不

30、可能行駛在絕對(duì)平坦的路面上，路面作用于車輪上的垂直反力，往往是沖擊性的。這種沖擊力傳到車身和車架時(shí)，將可能引起汽車零部件的疲勞和損傷。為了緩和這種沖擊力，在汽車行駛系中，除了采用彈性的充氣輪胎以外，還在懸架中裝有彈性元件，使車身(或者車架)和車輪(或者車橋)之間作為彈性聯(lián)系9。查表選擇彈簧材料為60si2mna，彈簧鋼絲直徑的計(jì)算公式為： (2-3)式中 i彈簧有效工作圈數(shù)，此處取8； g彈簧材料的剪切彈性摸量，取8.3× 104mpa； dm彈簧中徑，取110mm；ci汽車前懸架剛度(n/mm)。由計(jì)算知，前懸架彈簧直徑為12mm；后懸架彈簧直徑為14mm。2.4 減振器的設(shè)計(jì)汽車

31、懸架系統(tǒng)中，一般都采用液力減振器。汽車受到不平路面沖擊后，將產(chǎn)生振動(dòng)，這種持續(xù)的振動(dòng)容易使乘員感到不舒適和疲勞，因此懸架中安裝有減振器，使振動(dòng)迅速衰減，以改善汽車的行駛平順性。本設(shè)計(jì)中選擇雙筒式液力減振器。2.4.1 相對(duì)阻尼系數(shù)選擇相對(duì)阻尼系數(shù)的物理意義是：減振器的阻尼作用在與不同剛度c和不同簧上質(zhì)量ms的懸架系統(tǒng)匹配時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的阻尼效果。值大，振動(dòng)能迅速衰減，同時(shí)又能將較大的路面沖擊力傳到車身；值小則反之。通常情況下，將壓縮行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù)y取得小些，伸張行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù)s取得大些。兩者之間保持y=(0.250.50)s的關(guān)系。設(shè)計(jì)時(shí)，先選取y與s的平均值。相對(duì)無摩擦的彈性元件

32、懸架，取0.250.35之間；對(duì)有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，值取的小些。為避免懸架碰撞車駕，取y=0.5s。本設(shè)計(jì)伸張相對(duì)阻尼系數(shù)選擇0.4，壓縮相對(duì)阻尼系數(shù)選擇0.2，平均阻尼系數(shù)選擇0.3。2.4.2 減振器阻尼系數(shù)設(shè)計(jì) 減振器的阻尼系數(shù)計(jì)算公式為： (2-4)懸架系統(tǒng)固有頻率為： (2-5)實(shí)際上，應(yīng)根據(jù)減振器的布置特點(diǎn)確定減振器的阻尼系數(shù)。本設(shè)計(jì)前懸架為麥弗遜懸架，其阻尼系數(shù)為： (2-6)式中 相對(duì)阻尼系數(shù)；ms前懸架簧上質(zhì)量(kg)；a懸架安裝角度；汽車前懸架固有頻率(hz)。后懸架為多連桿懸架，其阻尼系數(shù)為： (2-7)式中 相對(duì)阻尼系數(shù)； ms后懸架簧上質(zhì)量(kg)； 汽車后懸架固

33、有頻率(hz)；a后懸架下橫臂長度(mm)；b后懸架上橫臂長度(mm)。由計(jì)算知，前懸架減振器阻尼系數(shù)為1773.4n.s/m；后懸架減振器阻尼系數(shù)為1182.4n.s/m。2.4.3 減振器最大卸荷力f0的確定為減小傳到車身上的沖擊力，當(dāng)減振器活塞振動(dòng)速度達(dá)到一定值時(shí)，減振器打開卸荷閥，此時(shí)的活塞速度稱為卸荷速度vx。卸荷速度的計(jì)算公式為： (2-8)式中 a車身振幅，取±40mm； 汽車后懸架固有頻率(hz)；a后懸架下橫臂長度(mm)；b后懸架上橫臂長度(mm)。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得卸荷速度為：vx=0.04×6.9×0.8×cos10°=0.

34、25m/s，符合vx在0.150.30之間范圍要求。根據(jù)伸張行程最大卸荷力公式： f0 = vx (2-9)可以計(jì)算最大卸荷力。該式中，c是沖擊載荷系數(shù)，取c=1.5。代入數(shù)據(jù)可得最大卸荷力 f0 為295.6n。2.4.4 減振器工作缸直徑確定減振器工作缸直徑計(jì)算公式為： (2-10)式中 p工作缸最大壓力，取3 mpa； 連桿直徑與工作缸直徑比值，取0.4； f0伸張行程最大卸荷力(n)；代入計(jì)算得工作缸直徑d為：19.9mm。減振器的工作缸直徑d有20mm、30mm、40mm、(45mm)、50mm、65mm 等幾種。選擇工作缸直徑d=45mm 的減振器，活塞行程s=100mm， lmi

35、n=l+s=240+100=340mm（壓縮到底的長度），lmax=l+s=340+240 =580mm（拉足的長度），防塵罩直徑dc = 56mm，壁厚取2mm。2.5 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求有：車輪跳動(dòng)時(shí)，輪距變化不超過±4mm以防止輪胎早期磨損。車輪跳動(dòng)時(shí)，前輪定位角變化特性合理。轉(zhuǎn)彎時(shí)，車身在 0.4g側(cè)向加速度作用下，車身側(cè)傾角不大于34°，并保證車輪與車身傾斜同向，以增加不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)10。制動(dòng)及加速時(shí)，車身應(yīng)有“抗點(diǎn)頭”及“抗后坐”效應(yīng)。應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，以可靠地承受及傳遞除垂直力以外的力和力矩。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)決定了車輪跳動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡和車輪定位參數(shù)的變化

36、，以及汽車前后側(cè)傾中心及縱傾中心的位置。利用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)軟件，根據(jù)車輛總體參數(shù)、懸架布置形式及彈簧剛度，對(duì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)初始值進(jìn)行初選。前懸架初選值計(jì)算如圖2-1，后懸架初選值計(jì)算的如圖2-2。圖2-1 麥弗遜懸架分析圖2-2 后懸架分析2.6 本章小結(jié)本章講述了汽車懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)基本要求，并以pq46平臺(tái)為原型對(duì)懸架系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。汽車懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括彈性元件、減振器、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)決定著系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能，減振器與彈性元件決定著懸架的振動(dòng)特性。懸架元件基本參數(shù)對(duì)汽車平順性與操縱穩(wěn)定性有重要的影響，是懸架性能優(yōu)劣的決定因素。第 3 章 catia建模與分析3.1 cad技

37、術(shù)概述及catia簡介汽車行業(yè)是cad技術(shù)最先應(yīng)用的領(lǐng)域之一，到現(xiàn)在，cad技術(shù)幾乎被所有汽車公司所采用，可以說cad技術(shù)的應(yīng)用水平，已經(jīng)成為評(píng)價(jià)一個(gè)國家汽車工業(yè)水平的重要指標(biāo)。cad技術(shù)在企業(yè)中的成功應(yīng)用，不僅帶來了企業(yè)技術(shù)上的創(chuàng)新，同時(shí)帶動(dòng)了企業(yè)經(jīng)營管理模式的變革。因此，它對(duì)我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造、新技術(shù)的興起，以及汽車工業(yè)提高國際競爭力等方面，起到了巨大的推動(dòng)作用11。catia是法國達(dá)索公司的產(chǎn)品開發(fā)旗艦解決方案。catia將機(jī)械設(shè)計(jì)，工程分析及仿真，數(shù)控加工，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用解決方案有機(jī)的結(jié)合在一起，為用戶提供嚴(yán)密的無紙工作環(huán)境。特別是catia中的針對(duì)汽車、摩托車業(yè)的專用模塊，使catia擁有

38、了最寬廣的專業(yè)覆蓋面，從而幫助客戶達(dá)到縮短設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量及降低費(fèi)用的目的。catia的混合建模功能涉及到草圖設(shè)計(jì)模塊、基礎(chǔ)零件模塊、創(chuàng)成曲面模塊及鈑金設(shè)計(jì)模塊?？梢詫?shí)現(xiàn)工程圖繪制、三維模型建立及曲面修復(fù)等功能。catia/gsa創(chuàng)成式應(yīng)力分析模塊在產(chǎn)品開發(fā)過程中為工程師提供了一個(gè)應(yīng)力分析工具，為鑄件、鍛件或厚壁零件設(shè)計(jì)的提供指導(dǎo)。catia有限元模型生成器產(chǎn)品作為一個(gè)完整的工具，可為諸如機(jī)械和熱力學(xué)這樣的許多方面的分析準(zhǔn)備幾何模型12。該產(chǎn)品同時(shí)具有強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分功能，配以自動(dòng)化的特征，便可生成有限元模型。本設(shè)計(jì)中運(yùn)用catia混合建模功能對(duì)前后懸架系統(tǒng)建立三維模型，之后借助cat

39、ia/gsa模塊的創(chuàng)成式零件應(yīng)力分析功能，對(duì)主要受力元件進(jìn)行剛度與強(qiáng)度校核。3.2 catia建模過程3.2.1 前后彈簧的建模在混合建模功能中利用掃略操作來創(chuàng)建彈簧，首先建立前懸架彈簧。進(jìn)入曲面設(shè)計(jì)模塊，繪制螺旋線作為掃描軌跡線。螺旋線螺距為25mm, 彈簧中經(jīng)為96.0mm, 彈簧螺旋角為7°，彈簧自由高度近似取174mm。然后建立掃略輪廓，在螺旋線的起點(diǎn)先建立一個(gè)平面，以此平面為支撐繪制彈簧的截面圓，彈簧鋼絲直徑為12mm。選擇工具欄“掃掠成形實(shí)體”，“掃掠成形定義”對(duì)話框中設(shè)定掃掠成形實(shí)體參數(shù)，在“輪廓”文本框中選擇圓形草圖。在profile control(輪廓控制)下拉列

40、表框中選擇keep angle選項(xiàng)。建立如圖3-1的彈簧。建立后懸架彈簧的步驟同上，螺旋線螺距為28mm, 彈簧中經(jīng)為104mm, 彈簧螺旋角為7°，彈簧自由高度近似取153mm。然后建立掃略輪廓，在螺旋線的起點(diǎn)先建立一個(gè)平面，在這個(gè)平面再繪制彈簧的截面，彈簧鋼絲直徑為14mm。建立如圖3-2彈簧。 圖3-1 前懸架彈簧 圖3-2 后懸架彈簧 轉(zhuǎn)切除彈簧端部，選中模型樹中的zx參考平面，即進(jìn)入草圖繪制模式。在彈簧的兩端繪制出一個(gè)矩形，標(biāo)注矩形的一邊到彈簧端部的距離。使用拉伸切除功能，剪切彈簧兩端，完成彈簧建模。3.2.2 減振器的建模減振器組件包括：活塞桿、工作缸筒、活塞、伸張閥、儲(chǔ)

41、油缸筒、壓縮閥、.補(bǔ)償閥、流通閥、導(dǎo)向座、.防塵罩、油封，減振器外筒上焊接安裝支座。本文設(shè)計(jì)的連接結(jié)構(gòu)是一種上部為螺紋連接，下部為吊環(huán)連接形式的減振器，上部以上螺紋及穿在螺紋上的橡膠襯套、墊圈和車身連接，下部以吊環(huán)及吊環(huán)內(nèi)的附件和橫臂連接?；钊麠U與活塞采用基礎(chǔ)零件建模模塊設(shè)計(jì)，應(yīng)用拉伸操作，選用鋼材料。工作缸筒與安裝支座采用“sheet metal design”鈑金模塊設(shè)計(jì)，并預(yù)先標(biāo)注安裝定位銷位置。油封與密封結(jié)構(gòu)件選擇的材料是丁腈橡膠，連接型式是粘接結(jié)構(gòu)。粘接結(jié)構(gòu)是橡膠部分和金屬骨架分別加工制造，再用膠粘接在一起成為外露骨架型。零件建模完成后，在ass模塊中對(duì)各零件進(jìn)行組裝。相合類型約束用

42、于對(duì)齊幾何元素，根據(jù)所選擇的幾何元素，可以獲得同心、同軸或共面約束。以減振器中軸線為徑向基準(zhǔn)，對(duì)組建使用對(duì)中定義確定定位位置，以活塞上表面為軸向基準(zhǔn)，使用面間距離確定位位置。組裝后，前懸架減振器如圖3-3，后懸架減振器如圖3-4。圖3-3前懸架減振器圖 3-4 后懸架減振器圖3.2.3 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向節(jié)建模建立導(dǎo)向機(jī)構(gòu)時(shí)，采用基礎(chǔ)零件建模模塊設(shè)計(jì)。以拉伸與剪切建立鉸接點(diǎn)，延連桿軸線設(shè)立平面。以平面為基礎(chǔ)，繪制輪過界面線，應(yīng)用輪廓掃略生成模型。建立前懸架轉(zhuǎn)向節(jié)如圖3-5，前懸架下橫臂如圖3-6，后懸架連桿如圖3-7，后懸架上橫臂如圖3-8。 圖3-5前懸架轉(zhuǎn)向節(jié) 圖3-6前懸架下橫臂圖3-7后懸

43、架連桿 圖3-8后懸架上橫臂3.2.4 前后懸架裝配首先在裝配中引入轉(zhuǎn)向節(jié)，以轉(zhuǎn)向節(jié)為裝配基準(zhǔn)，并將轉(zhuǎn)向節(jié)錨定，之后通過轉(zhuǎn)向節(jié)鉸接處定位面定位各橫臂與連桿。并以懸架為父級(jí)裝配模塊引入減振器子裝配，實(shí)現(xiàn)父級(jí)裝配的柔性修改。各零部件位置選定后，在元件之間設(shè)置約束關(guān)系并使用compass羅盤移動(dòng)已加上了約束的元件，檢查元件是否會(huì)根據(jù)加上的約束作出預(yù)計(jì)的反應(yīng)。前懸架裝配完畢如圖3-9，后懸架裝配完畢如圖3-10。圖3-9前懸架系統(tǒng) 圖3-10后懸架系統(tǒng)以整車布置尺寸裝配前后懸架如圖3-11：圖3-11整車懸架系統(tǒng)3.3 主要零件的cae校核導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在懸架中負(fù)責(zé)車輪與車架或車身之間所有力和力矩可靠的傳遞

44、，路面對(duì)車輪的垂直載荷依次通過轉(zhuǎn)向節(jié)、下球頭銷、下橫臂和減振機(jī)構(gòu)傳遞到車身和車架上。而縱向力、側(cè)向力與力矩均由轉(zhuǎn)向節(jié)、連桿及橫臂承受和傳遞，這三種組件受力最為復(fù)雜12。因此本設(shè)計(jì)主要對(duì)以上三種組件進(jìn)行剛度與強(qiáng)度校核。catia有限元分析模塊可以進(jìn)行的分析有static case靜態(tài)分析， frequency case模態(tài)分析，buckling case撓度分析，combined case組合分析等。本文分析結(jié)果以應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D輸出，剛度與強(qiáng)度校核功能，對(duì)懸架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析。首先對(duì)所分析零件限定約束，在預(yù)設(shè)受力點(diǎn)分別設(shè)定x、y、z方向的受力。選擇默認(rèn)網(wǎng)格劃分，設(shè)定材料為鋁，抗拉強(qiáng)度195mpa

45、、伸長率1.5%、硬度65hb。計(jì)算結(jié)果將由應(yīng)力云與應(yīng)變?cè)频贸?，文件將由external storage對(duì)話框選頂保存目錄。當(dāng)添加力安全系數(shù)選擇3時(shí)，鋁件有限元分析如圖3-113-14： 圖3-11連桿強(qiáng)度校核 圖3-12連桿剛度校核圖3-13橫臂強(qiáng)度校核圖 3-14橫臂剛度校核圖由分析結(jié)果知，各部件最大應(yīng)力為：后懸架前拉桿126mpa, 后懸架后拉桿75mpa,后懸架橫臂56.2mpa，全部小于材料的許用應(yīng)力195mpa，各零件強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。各部件最大位移為：后懸架前拉桿0.79mm, 后懸架后拉桿1.30mm,后懸架上橫臂0.94mm，且各零件變形均在合理范圍內(nèi),強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。45

46、鋼抗拉強(qiáng)度為600mpa,屈服強(qiáng)度為355mpa,伸長率為16%，斷面收縮率為40%，沖擊功為39j。對(duì)于選用45號(hào)鋼為材料的部件，有限元分析結(jié)果如圖3-15與圖3-16。圖3-15轉(zhuǎn)向節(jié)強(qiáng)度校核 圖3-16轉(zhuǎn)向節(jié)剛度校核由分析結(jié)果知，各部件最大應(yīng)力為：前懸架轉(zhuǎn)向節(jié)297mpa，后懸架轉(zhuǎn)向節(jié)143mpa。全部小于600mpa，各零件強(qiáng)度符合要求。各部件最大位移為：前懸架轉(zhuǎn)向節(jié)2.16mm，后懸架轉(zhuǎn)向節(jié)1.14mm,各零件變形均在合理范圍內(nèi)。3.4 本章小結(jié)本章概述了cad技術(shù)的發(fā)展概況，并簡要介紹了catia這一汽車設(shè)計(jì)過程中常用的軟件。本章主要介紹了論文在設(shè)計(jì)過程中所建立的catia模型的各

47、項(xiàng)細(xì)節(jié)，并分節(jié)介紹了懸架系統(tǒng)各個(gè)部分的建模過程。并應(yīng)用gsa模塊對(duì)各主要零件進(jìn)行了cae分析，校核了零件的強(qiáng)度與剛度。catia軟件的應(yīng)用，在簡化設(shè)計(jì)過程的同時(shí)，保障了零件設(shè)計(jì)質(zhì)量。第 4 章 懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真4.1 懸架仿真簡介4.1.1 懸架仿真發(fā)展與現(xiàn)狀在整車運(yùn)動(dòng)過程中，當(dāng)路面存在一定的不平度時(shí)，輪胎和車身之間的相對(duì)位置將發(fā)生變化，這也將造成車輪定位參數(shù)發(fā)生相應(yīng)的變動(dòng)。如果車輪定位參數(shù)的變動(dòng)過大的話，將會(huì)加劇輪胎和轉(zhuǎn)向機(jī)件的磨損并降低整車操縱穩(wěn)定性和其他相關(guān)性能，所以原則上，車輪定位參數(shù)的變化量不能太大。懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析是汽車布置設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)校核的重要內(nèi)容之一，也是研究汽車平順性、操

48、縱穩(wěn)定性等汽車性能的主要方法。懸架分析的類型有：車輪跳動(dòng)分析；側(cè)傾與垂直力分析；轉(zhuǎn)向分析；靜載荷分析；外部文件分析。車輪跳動(dòng)分析可以讓我們發(fā)現(xiàn)懸架垂直跳動(dòng)時(shí)懸架特性如何改變?？偣部梢詧?zhí)行以下三種車輪垂直跳動(dòng)分析：左右車輪平行垂直跳動(dòng)分析；左右車輪反向垂直跳動(dòng)分析；單邊車輪垂直跳動(dòng)分析與左右車輪反向垂直跳動(dòng)分析相比，側(cè)傾與垂直力分析允許車輪的垂直位置自調(diào)整，只要能確保各個(gè)車輪的垂直載荷的總和保持恒定13。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)一般采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)學(xué)推導(dǎo)法以及幾何作圖等方法，雖然可以滿足設(shè)計(jì)要求，但精度和效率不高。傳統(tǒng)的方法已經(jīng)很難滿足日益加速的設(shè)計(jì)需求，為縮短開發(fā)周期、降低開發(fā)成本，有必要采用新的設(shè)計(jì)方法。多

49、體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是在經(jīng)典力學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，與車輛設(shè)計(jì)、航天器控制、機(jī)器人學(xué)、機(jī)械動(dòng)力學(xué)等領(lǐng)域密切相關(guān)且起重要作用的新的力學(xué)分支。隨著近幾十年來對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的高性能、高精度的設(shè)計(jì)要求不斷的提升，加之高速度、高性能計(jì)算機(jī)的發(fā)展和計(jì)算方法的成熟，多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)已由早期的多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)發(fā)展成為多柔體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)。近年來計(jì)算機(jī)技術(shù)、 隨機(jī)振動(dòng)理論、 試驗(yàn)方法以及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究的發(fā)展，使得汽車平順性的仿真分析更為全面、更接近實(shí)際使用情況。數(shù)字化虛擬樣機(jī)技術(shù)是縮短車輛研發(fā)周期、降低開發(fā)成本、提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量的重要途徑，是汽車企業(yè)的一項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)。隨著虛擬產(chǎn)品開發(fā)、虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的逐漸成熟,計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)

50、得到大量應(yīng)用，從子系統(tǒng)設(shè)計(jì)到整車系統(tǒng)的匹配都采用數(shù)字化虛擬樣機(jī)技術(shù)。隨著多體動(dòng)力學(xué)軟件功能的擴(kuò)展，在汽車多體復(fù)雜動(dòng)力學(xué)模型環(huán)境下，對(duì)汽車各個(gè)子系統(tǒng)的性能參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化將逐漸開始使用，從而使模型精度和優(yōu)化計(jì)算結(jié)果的精度大大提高14。這種應(yīng)用在于仿真軟件能夠使用計(jì)算機(jī)代碼和方程準(zhǔn)確的模擬真實(shí)的機(jī)械系統(tǒng)，避免了傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)過程中零部件和樣機(jī)的反復(fù)制造、試驗(yàn)等過程，同時(shí)硬件建設(shè)成本的降低節(jié)省了大量的時(shí)間和財(cái)力，為產(chǎn)品迅速占領(lǐng)市場贏得了更多的機(jī)會(huì)。4.1.2 懸架的仿真參數(shù)介紹為了保持汽車直線行駛的穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向的輕便性和減小輪胎與機(jī)件間的磨損，轉(zhuǎn)向輪、轉(zhuǎn)向節(jié)和車軸三者之間與車架必須保持一定的相對(duì)位置，這

51、種具有一定相對(duì)位置的安裝稱為車輪定位。本設(shè)計(jì)主要涉及車輪外傾角、主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、主銷偏距、車輪前束角。車輪外傾角(camber angle)，是指車輪旋轉(zhuǎn)平面與縱向垂直平面之間的夾角。外傾角不宜過大，否則會(huì)使輪胎產(chǎn)生偏磨損。主銷內(nèi)傾角(kingpin inclination angle)，是指主銷軸線和地面垂直線在橫向平面內(nèi)的夾角。主銷內(nèi)傾角越大，則汽車前部抬起就越高，前輪的自動(dòng)回正作用就越明顯，但轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤比較費(fèi)力，轉(zhuǎn)向輪的輪胎磨損增加。主銷后傾角(caster angle)，是指主銷軸線和地面垂直線在縱向平面內(nèi)的夾角。主銷后傾角為正值時(shí)有抑制制動(dòng)時(shí)的點(diǎn)頭作用，但太大時(shí)會(huì)使車輪

52、支撐處反力矩過大，易造成車輪擺振或轉(zhuǎn)向盤上力的變化。主銷偏距(scrub radius)，是指主銷與地面的交點(diǎn)到輪胎接地中心的距離。地面對(duì)轉(zhuǎn)向的阻力力矩，與主銷偏距的大小成正比，主銷偏距越小，轉(zhuǎn)向阻力矩也越小。所以，一般希望主銷偏距小一些，以減小轉(zhuǎn)向操縱力以及地面對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的沖擊。車輪前束角(toe angle)，是指汽車兩個(gè)前輪安裝后，在通過車輪軸線而與地面平行的平面內(nèi)，兩車輪前端略向內(nèi)收縮，這種現(xiàn)象稱為車輪前束。車輛行駛時(shí)，前束的變化過大，將會(huì)影響車輛的直線行駛穩(wěn)定性，同時(shí)增大輪胎與地面間的滾動(dòng)阻力，加劇輪胎的磨損，所以前束角的設(shè)計(jì)原則是在車輪跳動(dòng)時(shí)，變化量越小越好。4.2 adams/car應(yīng)用介紹