基于ADAMS的懸置剛度仿真指南

1、基于 ADAMS 的懸置剛度仿真指南編制：審核：批準：乘用車工程研究二院奇瑞汽車有限公司基于 ADAMS 的懸置剛度仿真指南編制日期：20100908編者： 版次：00第 2 頁 共 16 頁首先我們明確需要明確仿真所需要達到的目標： 1.懸置系統(tǒng)橫向轉(zhuǎn)動頻率小于發(fā)動機點火頻率的一半，能量分布最高頻率小于點火頻率的0.707； 2.懸置系統(tǒng)能量分布頻率間隔大于1HZ； 3.6個方向的能量解耦達到80%；繞Y方向和Z垂向達到90%。ADAMS分析軟件在懸置系統(tǒng)仿真里可以進行的項目：1可以輸入剛度查看在剛度下的懸置系統(tǒng)頻率、解耦率、每階振型；2可以參數(shù)化設(shè)計優(yōu)化剛度值；3可以計算剛度下各種工況每個

2、懸置的受力以及位移情況。一仿真數(shù)據(jù)輸入仿真前應(yīng)該搜集好動力總成相關(guān)的數(shù)據(jù)，在仿真過程中輸入。仿真數(shù)據(jù)的搜集是最重要 的一步，數(shù)據(jù)搜集錯了，仿真再準確也是沒有用的，所以在搜集數(shù)據(jù)的時候一定要保證好數(shù) 據(jù)的準確與詳細。以下數(shù)據(jù)輸入講解均以 A21+477F+QR515為例1動力總成數(shù)據(jù)動力總成在前艙的傾角： 后傾 6.5° ；該數(shù)據(jù)由總布置提供。2發(fā)動機參數(shù)表 1發(fā)動機數(shù)據(jù)表參數(shù)來源 實際測量發(fā)動機坐標系原點在整車中的坐標（mm）（-198.769 ，-86.097 ，78.146） 發(fā)動機的質(zhì)量（kg） 140 發(fā)動機質(zhì)心參考坐標系 發(fā)動機坐標系位置坐標（mm） （7.995，115.

3、4，100.652）轉(zhuǎn)動慣量（kg mm2）參考坐標系 發(fā)動機質(zhì)心坐標系IXX4.91e+06IYY10.21e+06IZZ9.21e+06IXY1.41e+06奇瑞汽車有限公司基于 ADAMS 的懸置剛度仿真指南編制日期：20100908編者： 版次：00第 3 頁 共 16 頁IYZ0.04e+06IZX 1.3e+06發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速 800±50rpm發(fā)動機氣缸排列型式，沖程數(shù)直列 4 沖程汽油機/柴油機汽油機發(fā)動機額定功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速 80KW發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速750+/-50發(fā)動機最大扭矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速140N.m/3000-3500rpm3變速箱參數(shù)變速箱是和發(fā)動機搭配的，它也有自

4、己的坐標系，但是我們在搜集參數(shù)的時候應(yīng)該把它放到整車下定好位置， 在整車下搜集其數(shù)據(jù)，可以在整車下建立發(fā)動機坐標系測得，也可以直接選整車坐標系測得。表 2變速箱數(shù)據(jù)表參數(shù)來源實際測量變速箱的質(zhì)量(kg)30 kg質(zhì)心 參考坐標系（發(fā)動機坐標系）位置坐標(200.263，77.5，25.351 )轉(zhuǎn)動慣量（kg mm2） 參考坐標系變速箱質(zhì)心坐標系IXX3.27 e+05IYY5.11e+05IZZ5.68e+05IXY-7.23e+05IYZ2.57e+04IZX9.8e+04 小提示：盡量使用動力總成一起測量參數(shù)，分開測量，需要合成，存在誤差。奇瑞汽車有限公司基于 ADAMS 的懸置剛度仿真

5、指南編制日期：20100908編者： 版次：00第 4 頁 共 16 頁二 仿真前數(shù)據(jù)處理在數(shù)據(jù)搜集的時候有些數(shù)據(jù)搜集的不是那么規(guī)范，例如參考的坐標系不是我們在建仿真模型想要的，不能直接輸入，那么我們就需要對所搜集的數(shù)據(jù)進行處理；同時我們需要將發(fā)動機和變速箱的參數(shù)整合在一起，整合成動力總成參數(shù)。1數(shù)模建立在 CATIA 里面按照前艙布置位置建立一個發(fā)動機數(shù)模（engine ） 一個變速箱數(shù)模（gearbox），一個由前兩個數(shù)模整合一起的動力總成數(shù)模（powertrain）。數(shù)模的大小基本能反應(yīng)發(fā)動機和變速箱的大小，數(shù)模在坐標系的位置要能反應(yīng)實際位置。將數(shù)模保存成 STP 格式。模型如下圖：發(fā)動

6、機變速箱圖 1整合的動力總成模型奇瑞汽車有限公司基于 ADAMS 的懸置剛度仿真指南編制日期：20100908編者： 版次：00第 5 頁 共 16 頁2數(shù)據(jù)整合方法在 ADAMS 里面可以把發(fā)動機和變速箱的轉(zhuǎn)動慣量參數(shù)整合在一起，成動力總成參數(shù)。具體步逐如下：2.1 分別調(diào)入之前建立的 STP 格式的發(fā)動機和變速箱的數(shù)模：FileImport,在下面的對話框里文件類型選擇STP格式，選擇調(diào)入的數(shù)模，并創(chuàng)建一個part name，在 create 選擇 solids。用這個方法將兩個數(shù)模分別調(diào)入到 ADAMS 里面。需要英文路徑小提示：ADAMS不支持中文路徑，調(diào)用的數(shù)據(jù)必須在英文路徑里，否則

7、會出錯2.2 給兩個實體分別輸入屬性在原點位置建立一個坐標系（engine axis）作為發(fā)動機坐標系，按照之前搜集的數(shù)據(jù)的位置，分別在發(fā)動機和變速箱的質(zhì)心處建立發(fā)動機質(zhì)心坐標系（engine cm）和變速箱質(zhì)心坐標系（gearbox cm）。按照整車的動力總成布置，動力總成應(yīng)該是有 6.5°布置角度，我們應(yīng)該將發(fā)動機的質(zhì)心坐標系向后繞發(fā)動機坐標系的 X軸旋轉(zhuǎn) 6.5°角。這樣處理后，我們在最終建模的時候就不要考慮角度了， 因為在這里我們已經(jīng)將角度因素都融入進去了。在如下 model 屬性里分別輸入發(fā)動機和變速箱模型的參數(shù)，如下圖：奇瑞汽車有限公司基于 ADAMS 的懸置剛

8、度仿真指南編制日期：20100908編者：葛東云版次：00第 6 頁 共 16 頁重心坐標系轉(zhuǎn)動慣量參考的坐標系輸入好發(fā)動機和變速箱的參數(shù)后，打開 toolaggregate mass，如下圖從里面選擇要整合的兩個模型（engine 和 gear box）選擇整合后數(shù)據(jù)的參考坐標系分兩部整合：第一步整合的時候參考坐標系選發(fā)動機坐標系，然后會生成相對于發(fā)動機坐標系的質(zhì)心位置（即動力總成質(zhì)心坐標位置），以及轉(zhuǎn)動慣量。然后再在新的動力總成的質(zhì)心位置建立一個坐標系（powertrain cm），然后再按照之前的 方法再整合，這次參考坐標系選擇新建的powertrain cm，然后就得到相對與動力總成質(zhì)

9、心坐標系的轉(zhuǎn)動慣量了。奇瑞汽車有限公司基于 ADAMS 的懸置剛度仿真指南編制日期：20100908編者： 版次：00第 7 頁 共 16 頁這樣通過第一步我們得到了動力總成質(zhì)心位置的坐標，通過第二步得到了相對于動力總 成質(zhì)心坐標系的轉(zhuǎn)動慣量。 以上步逐我們完成了數(shù)據(jù)的前處理，接下來可以建立正式的仿真模型了。小提示：如果可以實際測量動力總成的參數(shù)，以上合成的步驟可以省略（因為軟件合成方面有誤差，盡量測量動力總成的參數(shù)）。三仿 真1. 建模同之前方法；1.1調(diào)入在 CATIA 里面建立好的 STP格式的動力總成模型，調(diào)入方法一樣，給part取名 powertrain；1.2建立坐標系 在原點建立

10、一動力總成坐標系，也即是發(fā)動機坐標系，取名engine axis根據(jù)整合得到的動力總成的質(zhì)心位置，在動力總成質(zhì)心處建立一質(zhì)心坐標系，取名powertrain cm；1.3輸入重量以及整合后得到的動力總成的轉(zhuǎn)動慣量屬性，轉(zhuǎn)動慣量的參考坐標系選取建立的動力總成質(zhì)心坐標系；1.4根據(jù)參考車型的懸置點位置坐標在仿真模型中建立懸置襯套：先對應(yīng)建立 point 點，并相應(yīng)的分別命名 left、right、front、rear；然后用“bushing ”在每個懸置點位置建立襯套，用襯套將動力總成模型和“ground” 連接起來，剛度、阻尼先不設(shè)置。給各襯套命名 left mount、 right mount

11、、front mount、rear mount；在各襯套上輸入各基礎(chǔ)車型的剛度，阻尼輸入為0。小提示：其中前后懸置如果襯套壓裝有角度，bushing應(yīng)相應(yīng)設(shè)置這樣，我們的仿真模型就建立完畢了。如下圖：奇瑞汽車有限公司基于 ADAMS 的懸置剛度仿真指南編制日期：20100908編者： 版次：00第 8 頁 共 16 頁 右懸置前懸置 左懸置動力 總成 后懸置2初步仿真2.1.建立腳本路徑如下：設(shè)置方法如下：奇瑞汽車有限公司基于 ADAMS 的懸置剛度仿真指南編制日期：20100908編者： 版次：00第 9 頁 共 16 頁 通過腳本設(shè)置，我們在仿真后得到 1-6 階的相關(guān)參數(shù)。2.2然后用仿

12、真計算器仿真一次。小提示：仿真時，步長盡量選多點，一般200以上2.3查看各階次的頻率和解耦情況 查看路徑如下：奇瑞汽車有限公司基于 ADAMS 的懸置剛度仿真指南編制日期：20100908編者： 版次：00第 10 頁 共 16 頁按路徑打開后，可以看到每階對應(yīng)的頻率，振型，解耦如下：依次點擊，可查看1-6階次情況拖動滑條，查看每階的頻率、解耦情況。記錄好每階對應(yīng)的振型及解耦情況。3參數(shù)化優(yōu)化設(shè)計剛度目前所掌握的參數(shù)化優(yōu)化就是將幾個懸置的剛度設(shè)置成變量，將解耦值設(shè)置成優(yōu)化目標， 通過變量的變化，找出具有最優(yōu)解耦的一組剛度值。但是在采用如下方法參數(shù)化優(yōu)化的時候 變量不宜選取太多，否則會有成百上

13、千組優(yōu)化組合，仿真速度特別的慢。3.1 3.1.1 剛度變量的建立 路徑：BuildDesign variableNew 打開如下：奇瑞汽車有限公司基于 ADAMS 的懸置剛度仿真指南編制日期：20100908編者： 版次：00第 11 頁 共 16 頁變量名稱變量標準值變量變化方式上面這個對話框是建立了一個左懸置 X 向的剛度變量，變量標準值為100,也就是說在參數(shù)優(yōu)化設(shè)計的時候，左懸置 X 向的剛度會在 100 上下變化 15%。同樣方法我們可以建立其它各懸置的三個方向的剛度變量，變量的標準值根據(jù)情況改變。3.1.2 目標變量的建立目標變量的設(shè)置如下：按照如上設(shè)置分別建立6個振型的變量，對

14、應(yīng)命名。奇瑞汽車有限公司基于 ADAMS 的懸置剛度仿真指南編制日期：20100908編者： 版次：00第 12 頁 共 16 頁名稱：可以將三個方向的平移的解耦分別命名為 X、Y、Z，將繞三個軸的轉(zhuǎn)動命名為 RX、RY、RZ。標準值均設(shè)置為0，其它設(shè)置均按照上框設(shè)置。3.1.3 變量的賦予a剛度變量的賦予在每個襯套（bushing）屬性里面賦予變量，如下所示：從右鍵里選取之前建立的剛度變量，逐個選取將各個方向的剛度逐個賦予變量。b目標變量的賦予按照如下目錄打開先填寫如下表格奇瑞汽車有限公司基于 ADAMS 的懸置剛度仿真指南編制日期：20100908編者： 版次：00第 13 頁 共 16

15、頁之 前建立 的目標變量階次動力總成模型階次對應(yīng)的振型如上填寫好之后，確認。然后再編輯下面改名字成 S_X上面這個 objective 生成的是最后的目標變量，也就是解耦率，它會在參數(shù)化優(yōu)化的時候隨著變量的變化而變化，得出對應(yīng)的解耦率。同樣方法建立其它幾個階次的解耦率目標變量。這樣，參數(shù)化優(yōu)化的目標變量就全部建立好了。32 參數(shù)化仿真按照 2.1 的步逐建立一個腳本然后打開 SimulateDesign Evaluation，如下奇瑞汽車有限公司基于 ADAMS 的懸置剛度仿真指南編制日期：20100908編者： 版次：00第 14 頁 共 16 頁解耦率目標，用右鍵 Browse剛度自變量變量分步如上設(shè)置，根據(jù)需要選擇剛度自變量，最好不要選的太多，選多了電腦計算速度慢；目標變量的數(shù)目可以隨意的多，不會影響計算速度。 變量分步：變量在設(shè)置的變化范圍里分成的幾步，例如我們在前面設(shè)置的±15%，如果設(shè)置 變量分步為 2 的話，就會在±15%范圍內(nèi)取 3 個數(shù)計算。Display 設(shè)置如下：設(shè)置好后就會在計算完成后自動彈出一個計算明細表。奇瑞汽車有限公司基于 ADAMS 的懸置剛度仿真指南編制日期：20100908編者： 版次：00第 15 頁 共 16 頁然后點擊 Start 就可以開始優(yōu)化設(shè)計