汽車數(shù)字化課件

1、規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院第五章第五章 汽車操縱穩(wěn)定性仿真分析汽車操縱穩(wěn)定性仿真分析5.1 多體系統(tǒng)動力學(xué)基礎(chǔ)5.2 基于ADAMS/Car的整車模型的建立5.3 前懸架模型的仿真與優(yōu)化5.4 汽車操縱穩(wěn)定性仿真及結(jié)果分析 汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 1 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院5.1

2、多體系統(tǒng)動力學(xué)基礎(chǔ)多體系統(tǒng)動力學(xué)產(chǎn)生的背景多體系統(tǒng)動力學(xué)簡介多剛體系統(tǒng)動力學(xué)的研究方法 多柔體系統(tǒng)動力學(xué)的研究方法 汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 2 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院一、多體系統(tǒng)動力學(xué)產(chǎn)生的背景 隨著汽車市場的日趨完善，汽車開發(fā)速度不斷加快，完全依靠樣車試制后對汽車進(jìn)行試驗來達(dá)到調(diào)整汽車性能的做法己經(jīng)不能滿足汽車產(chǎn)品開發(fā)速度快和開發(fā)質(zhì)量高的要求，所以有必要在設(shè)計中同時采用虛擬樣機(jī)技術(shù)及仿真分析方法對汽車性能進(jìn)行預(yù)測，達(dá)到提高設(shè)計質(zhì)量和

3、開發(fā)速度的目的。以多體系統(tǒng)動力學(xué)理論為基礎(chǔ)的大型通用軟件為工程技術(shù)人員提供了方便的建模手段。汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 3 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)的基本流程如下：首先是概念設(shè)計和方案論證，然后進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計，在設(shè)計完成后，為了驗證設(shè)計方案的可行性，通常要制造物理樣機(jī)進(jìn)行試驗，有時這些試驗是難以進(jìn)行的甚至是破壞性的。當(dāng)試驗過程中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品存在一定的缺陷時，需要從頭修改設(shè)計方案，再次利用物理樣機(jī)進(jìn)行必要的驗證。只有通過周而復(fù)始的設(shè)

4、計-試驗-設(shè)計過程，產(chǎn)品才能達(dá)到所要求的性能。顯然，這一過程是極其繁瑣的，尤其是對于一些結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的系統(tǒng)，如果采用這種方法進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，其設(shè)計周期比較長，不能滿足靈活多變的市場需求，而且物理樣機(jī)的單機(jī)制造成本比較高，所以，基于物理樣機(jī)的產(chǎn)品設(shè)計驗證過程嚴(yán)重地制約了產(chǎn)品質(zhì)量的提高、成本的降低以及對市場的快速響應(yīng)。一、多體系統(tǒng)動力學(xué)產(chǎn)生的背景汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 4 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 為了降低產(chǎn)品的研發(fā)費(fèi)用，提高產(chǎn)品的市場占有率

5、，要求汽車的開發(fā)周期盡可能短。物理樣機(jī)的制造及試驗己經(jīng)成為新產(chǎn)品開發(fā)的主要瓶頸，克服這個瓶頸的主要方法是，在一個全新的汽車產(chǎn)品設(shè)計完成之后，物理樣機(jī)制造出來之前，對汽車的操縱性和平順性等關(guān)乎汽車整體品質(zhì)的重要性能有一個較為全面的了解，并給出汽車是否滿足設(shè)計要求的相關(guān)評價，從而避免在制造出物理樣機(jī)并對其進(jìn)行試驗之后，發(fā)現(xiàn)該車性能不能滿足設(shè)計要求而重新更改設(shè)計所造成的試制費(fèi)用和設(shè)計時間的巨大浪費(fèi)。而數(shù)字化虛擬樣機(jī)技術(shù)是縮短汽車開發(fā)周期、降低開發(fā)成本、提高產(chǎn)品設(shè)計和制造質(zhì)量的重要途徑。 一、多體系統(tǒng)動力學(xué)產(chǎn)生的背景汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 5 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INST

6、ITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)可以根據(jù)設(shè)計要求對汽車產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)，通過功能化虛擬樣機(jī)技術(shù)建立起車輛系統(tǒng)的仿真模型（即功能化虛擬樣車），將車輛作為一個完整的控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究，這樣以來就可以很容易的對部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)與整車操縱穩(wěn)定性之間的內(nèi)在關(guān)系加以掌握。此外，在物理樣車生產(chǎn)出來之前即可對其操縱穩(wěn)定性等汽車性能進(jìn)行預(yù)測，以便進(jìn)行可行性研究和優(yōu)化設(shè)計，在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段也可在修改零部件設(shè)計參數(shù)的基礎(chǔ)上重新進(jìn)行仿真分析，其仿真結(jié)果可以直接用于零部件設(shè)計參數(shù)的分析、優(yōu)化和改進(jìn)，最終達(dá)到提高產(chǎn)

7、品設(shè)計質(zhì)量的目的。一、多體系統(tǒng)動力學(xué)產(chǎn)生的背景汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 6 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 虛擬樣機(jī)技術(shù)源于對多體系統(tǒng)動力學(xué)的研究。多體系統(tǒng)是指由多個物體通過運(yùn)動副連接而成的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)。對于復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)人們關(guān)心的問題大致可以分為三大類：一是在不考慮系統(tǒng)運(yùn)動起因的情況下研究各部件的位置與姿態(tài)以及它們之間的變化速度與加速度的關(guān)系，這種問題稱為系統(tǒng)的運(yùn)動學(xué)分析；二是當(dāng)系統(tǒng)受到靜載荷時，確定在運(yùn)動副制約下的系統(tǒng)平衡位置以及運(yùn)動副反力，

8、這類問題稱為系統(tǒng)的靜力學(xué)分析；三是討論載荷與系統(tǒng)運(yùn)動之間的關(guān)系，即動力學(xué)問題。 一、多體系統(tǒng)動力學(xué)產(chǎn)生的背景汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 7 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院一、多體系統(tǒng)動力學(xué)產(chǎn)生的背景 例：汽車多連桿懸架 在該系統(tǒng)中各零部件之間是通過轉(zhuǎn)動副、球絞鏈、虎克鉸、恒速度副等運(yùn)動副進(jìn)行連接的。由于這些零部件是彼此相連的，所以在對整個系統(tǒng)進(jìn)行研究時不能孤立的對其中的某個零部件進(jìn)行分析，而是應(yīng)該充分考慮與之相連的其他零部件對其產(chǎn)生的約束作用。汽

9、車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 8 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 多體系統(tǒng)動力學(xué)的主要任務(wù)如下：（1）建立復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)程式化的數(shù)學(xué)模型，開發(fā)實現(xiàn)這個數(shù)學(xué)模型的軟件系統(tǒng)，用戶只需輸入描述系統(tǒng)的最基本數(shù)據(jù)，借助計算機(jī)就能自動地進(jìn)行程式化的處理；（2）開發(fā)和實現(xiàn)有效的處理數(shù)學(xué)模型的計算方法與數(shù)值積分方法，自動得到運(yùn)動學(xué)規(guī)律和動力學(xué)響應(yīng)；（3）實現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)后處理，采用動畫顯示、圖表或其他方式提供數(shù)據(jù)處理結(jié)果。 一、多體系統(tǒng)動力學(xué)產(chǎn)生的背景汽車

10、數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 9 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院二、多體系統(tǒng)動力學(xué)簡介 多體系統(tǒng)動力學(xué)中所研究的多體系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)中物體的力學(xué)特性可分為多剛體系統(tǒng)、多柔體系統(tǒng)和剛?cè)峄旌隙囿w系統(tǒng)。多剛體系統(tǒng)是指可以忽略系統(tǒng)中物體的彈性變形而將其當(dāng)作剛體來處理的系統(tǒng)，該類系統(tǒng)常處于低速運(yùn)動狀態(tài)。多柔體系統(tǒng)是指系統(tǒng)在運(yùn)動過程中會出現(xiàn)物體的大范圍運(yùn)動與物體的彈性變形的耦合，從而必須把物體當(dāng)作柔性體處理的系統(tǒng)，大型、輕質(zhì)而高速運(yùn)動的機(jī)械系統(tǒng)常屬此類。在多柔體系統(tǒng)

11、中，如果有部分物體可以當(dāng)作剛體來處理，那么該系統(tǒng)就是剛?cè)峄旌隙囿w系統(tǒng)。汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 10 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 對于同一物理樣機(jī)，根據(jù)研究問題的側(cè)重點不同可以分別建立起多剛體系統(tǒng)模型、多柔體系統(tǒng)模型或剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)模型，然后利用相關(guān)軟件或其他分析工具分別對其進(jìn)行研究可以最終得到較為準(zhǔn)確的結(jié)論。 例：發(fā)動機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu) V型六缸發(fā)動機(jī)曲柄連桿 機(jī)構(gòu)的多剛體系統(tǒng)模型 二、多體系統(tǒng)動力學(xué)簡介汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 11 頁規(guī)格嚴(yán)格

12、 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院二、多體系統(tǒng)動力學(xué)簡介對于平衡性分析而言，由于考慮的是運(yùn)動構(gòu)件慣性力的平衡，可采用多剛體系統(tǒng)模型計算剛體的質(zhì)量、質(zhì)心位置以及慣性矩；但如果要分析曲柄連桿機(jī)構(gòu)的振動，則需要將曲軸建成柔性體。之所以將發(fā)動機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)建立成多剛體系統(tǒng)是因為該模型可用于計算系統(tǒng)中各構(gòu)件的運(yùn)動規(guī)律及構(gòu)件間的相互作用力，并且能夠?qū)ζ溥M(jìn)行平衡性分析。活塞、連桿、曲軸等構(gòu)件的質(zhì)量、質(zhì)心位置以及慣性矩是采用Pro/E軟件建立起相應(yīng)零件的精確實體模型后進(jìn)行

13、分析計算得到的。 汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 12 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院三、多剛體系統(tǒng)動力學(xué)的研究方法 （1）Newton-Euler方程法。（2）Langrage方程法。（3）羅伯森-維滕堡方法。（4）凱恩（Kane-Houston）方法。（5）變分方法。汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 13 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEE

14、RING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 以上幾種方法是早期多剛體系統(tǒng)動力學(xué)研究的主要內(nèi)容，但是隨著計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，借助于計算機(jī)數(shù)值分析技術(shù)來解決由多個物體組成的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)分析問題已經(jīng)成為一種快捷、有效地多剛體系統(tǒng)動力學(xué)解決方法。所謂計算多體系統(tǒng)動力學(xué)是指用計算機(jī)數(shù)值方法來研究復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的靜力學(xué)分析、運(yùn)動學(xué)分析、動力學(xué)分析并可進(jìn)行控制系統(tǒng)分析的一種行之有效的理論方法。 三、多剛體系統(tǒng)動力學(xué)的研究方法汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 14 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING

15、汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院四、多柔體系統(tǒng)動力學(xué)的研究方法 多柔體動力學(xué)是多剛體動力學(xué)的自然延伸，多柔體系統(tǒng)動力學(xué)在多剛體系統(tǒng)動力學(xué)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)一步考慮運(yùn)動構(gòu)件的變形影響，這使得系統(tǒng)的運(yùn)動自由度大大增加，運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)關(guān)系更復(fù)雜了，同時，柔體變形也使得多剛體分析中的一些常量（如慣量）發(fā)生了變化。多柔體系統(tǒng)動力學(xué)的研究方法主要有以下幾種：（1）離散化方法。（2）模態(tài)集成法。（3）形函數(shù)法。汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 15 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)

16、院 在研究汽車諸多的行駛性能時，汽車動力學(xué)研究對象的建模、分析與求解始終是一個關(guān)鍵性問題。汽車本身是一個復(fù)雜的多體系統(tǒng)，外界載荷的作用相對比較復(fù)雜，再加上人-車環(huán)境的相互作用，使得汽車系統(tǒng)動力學(xué)的研究十分困難。目前，在應(yīng)用多體系統(tǒng)動力學(xué)理論解決實際的汽車動力學(xué)問題時，一般要經(jīng)過以下幾個步驟：（1）實際系統(tǒng)的多體模型簡化；（2）自動生成動力學(xué)方程；（3）準(zhǔn)確求解動力學(xué)方程。四、多柔體系統(tǒng)動力學(xué)的研究方法汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 16 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工

17、程學(xué)院汽車工程學(xué)院四、多柔體系統(tǒng)動力學(xué)的研究方法例：發(fā)動機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu) 由于發(fā)動機(jī)工作時曲軸是高速旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動部件，而且在運(yùn)動過程中曲軸還要承受很大的載荷，所以如果所研究的問題對微小變形要求很高，則必須考慮曲軸的柔性。在建立曲軸的有限元模型時，需要在主軸頸與機(jī)體以及曲柄銷與連桿相連的位置設(shè)置結(jié)點，以便在該處施加約束。 在Ansys軟件中建立 的曲軸有限元模型 汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 17 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院四、多柔體系統(tǒng)動力學(xué)的研究

18、方法 由于其他零件在系統(tǒng)中的作用只是傳遞氣體爆發(fā)壓力和因運(yùn)動產(chǎn)生的慣性力，所以將這些零件建成剛體即可。最終將剛體曲軸換成柔性曲軸即可得到發(fā)動機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的多柔體系統(tǒng)模型 。汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 18 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院四、多柔體系統(tǒng)動力學(xué)的研究方法發(fā)動機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的建模綜合利用了CAD軟件、有限元分析軟件和機(jī)械系統(tǒng)仿真軟件，三者之間的數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系 ：汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 19 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBI

19、N INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院5.2 基于ADAMS/Car的整車模型的建立ADAMS/Car的建模原理建立整車數(shù)字化模型所需的基本參數(shù)整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 20 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院一、ADAMS/Car的建模原理 考慮到汽車基本上是一縱向?qū)ΨQ系統(tǒng)，設(shè)計人員只需要建立左邊或右邊的1/2模型，系統(tǒng)就會根據(jù)對

20、稱性自動地生成另一半 。 ADAMS/Car模塊分為“Template Builder”（模板建模器）和“Standard Interface”（標(biāo)準(zhǔn)界面）兩種模式。模板建模器主要用于模板的建立，標(biāo)準(zhǔn)界面則主要用于子系統(tǒng)和裝配組合的建立以及數(shù)字化模型的仿真分析。汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 21 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 通常情況下，ADAMS/CAR采用自下而上的建模順序，即先在模板建模器中建立基本模板（Template），然后進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)界面

21、，在基本模板的基礎(chǔ)上建立子系統(tǒng)（Subsystem），最后將各子系統(tǒng)和試驗臺（Test Rig）組合在一起構(gòu)成裝配組合（Assembly），其建模順序如圖5.2所示。一、ADAMS/Car的建模原理汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 22 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院（1）模板：絕大部分的建模工作都是在模板階段完成的。在建立模板階段，正確建立零部件間的連接關(guān)系和通訊器是至關(guān)重要的，這些數(shù)據(jù)在建立相應(yīng)的子系統(tǒng)和總成階段是無法修改的，而零部件的位置和特征參

22、數(shù)在后續(xù)過程中可以更改。此外，模板是參數(shù)化的模型，在模板中含有標(biāo)準(zhǔn)模型組件的零件參數(shù)，并且定義了模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。例如，對于前懸架模板，它定義了前懸架所包含的剛體數(shù)目、剛體之間的連接方式以及與其他子系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交換的方式。 一、ADAMS/Car的建模原理汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 23 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院（2）子系統(tǒng)：子系統(tǒng)是基于模板創(chuàng)建的、允許標(biāo)準(zhǔn)用戶修改模板參數(shù)的零部件組合，但用戶只能修改部分參數(shù)。用戶只能在標(biāo)準(zhǔn)界面中才可以使

23、用子系統(tǒng)。子系統(tǒng)的使用包括“新建”和“載入”兩個方面。新建子系統(tǒng)必須是基于一個現(xiàn)存的模板，而打開一個現(xiàn)存的子系統(tǒng)時，與之對應(yīng)的模板也同時被讀入。子系統(tǒng)中含有相關(guān)零部件的說明，這些說明包括設(shè)計參數(shù)、引用的屬性文件和模板文件。 一、ADAMS/Car的建模原理汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 24 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院（3）裝配組合：裝配組合是子系統(tǒng)和試驗臺的組合件。在這一階段，產(chǎn)品設(shè)計人員可根據(jù)實際需要，將不同的子系統(tǒng)組合成為一個完整的分析模型

24、，如懸架總成可以包括懸架子系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)和試驗臺。 模型建立后，即可利用求解器進(jìn)行相應(yīng)的仿真分析了，在后處理模塊中可以直接得到仿真分析的結(jié)果，對于某些不能直接得到分析結(jié)果可以利用后處理模塊中的曲線編輯功能繪制出相應(yīng)的曲線，進(jìn)而得到所需的分析結(jié)果。最后將仿真分析的結(jié)果與試驗指標(biāo)進(jìn)行對比，即得出表征產(chǎn)品性能的相關(guān)結(jié)論。 一、ADAMS/Car的建模原理汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 25 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 利用ADAMS/Car建立汽車數(shù)

25、字化模型時必須滿足以下要求： 第一，模型必須有足夠高的計算效率； 第二，模型必須能夠真實的模擬汽車特性。 此外，利用ADAMS/Car軟件進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)時還可完成以下三項任務(wù)：（1）對直接設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行性能預(yù)測；（2）對已有的系統(tǒng)進(jìn)行性能測試和評估；（3）對原有的設(shè)計進(jìn)行分析和改進(jìn)。 一、ADAMS/Car的建模原理汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 26 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院二、建立整車數(shù)字化模型所需的基本參數(shù)（1）整車尺寸參數(shù)。整車尺寸參數(shù)是

26、指運(yùn)動部件的幾何尺寸及各運(yùn)動部件之間的安裝連接尺寸等參數(shù)，懸架系統(tǒng)的幾何定位參數(shù)就是整車尺寸參數(shù)中的一種。在應(yīng)用多體系統(tǒng)動力學(xué)理論建立懸架運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)模型時，需要依據(jù)懸架的結(jié)構(gòu)形式，在模型中輸入懸架各運(yùn)動部件之間的安裝連接位置與相對角度、車輪定位角等參數(shù)。這些參數(shù)決定了懸架各運(yùn)動部件的空間運(yùn)動關(guān)系，如前輪上下跳動時的主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角，車輪外傾角、前輪前束等前輪定位參數(shù)的變化規(guī)律等。汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 27 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工

27、程學(xué)院 這里所說的懸架系統(tǒng)尺寸參數(shù)，主要是指懸架各定位點的三維坐標(biāo)。應(yīng)該注意的是，各運(yùn)動部件的相對連接位置，應(yīng)該在統(tǒng)一的整車參考坐標(biāo)系中進(jìn)行測量。在無法獲得總成圖這樣的圖紙時，可以在掌握一些基本參數(shù)（如運(yùn)動部件的幾何外形參數(shù)與車輪定位角等）的基礎(chǔ)上，通過作圖法獲得運(yùn)動學(xué)參數(shù)。在通常情況下，如果上述方法仍無法實現(xiàn)，則可以考慮利用三坐標(biāo)測量儀測取懸架系統(tǒng)的一些幾何定位參數(shù)。二、建立整車數(shù)字化模型所需的基本參數(shù)汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 28 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽

28、車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院（2）質(zhì)量特性參數(shù)。通常情況下，質(zhì)量特性參數(shù)由各個運(yùn)動部件的質(zhì)量、質(zhì)心、轉(zhuǎn)動慣量等參數(shù)組成。其中，質(zhì)心、轉(zhuǎn)動慣量等與測量時所選取的參考坐標(biāo)有關(guān)。而利用CAD/CAE一體化技術(shù)就可避免因坐標(biāo)的選擇而可能帶來的一系列問題。 在機(jī)械振動系統(tǒng)中，系統(tǒng)本身的質(zhì)量、質(zhì)心、轉(zhuǎn)動慣量等決定著系統(tǒng)的動力學(xué)特性。在分析汽車懸架系統(tǒng)的動力學(xué)特性時，整車及懸架各零部件的質(zhì)量、質(zhì)心、轉(zhuǎn)動慣量等參數(shù)共同決定著懸架系統(tǒng)的動力學(xué)性能。二、建立整車數(shù)字化模型所需的基本參數(shù)汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 29 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOO

29、L OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 需要特別注意的是實際零部件與多體系統(tǒng)動力學(xué)意義上的運(yùn)動部件是有一定的差別的，在多體系統(tǒng)動力學(xué)中，只要在運(yùn)動過程中時刻具有相同運(yùn)動軌跡，并具有特定聯(lián)系的部件（如通過各種方法固定在一起的零部件），就是一個運(yùn)動部件，如制動盤（鼓）與車輪即是一個運(yùn)動部件。同一個運(yùn)動部件應(yīng)該擁有一個共同的質(zhì)心與轉(zhuǎn)動慣量。運(yùn)動部件的質(zhì)心與轉(zhuǎn)動慣量的參數(shù)查取，可以通過稱重、計算、試驗等方法獲得。 二、建立整車數(shù)字化模型所需的基本參數(shù)汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 30 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECH

30、NOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院（3）力學(xué)特性參數(shù)。力學(xué)特性參數(shù)一般是指零部件或系統(tǒng)的剛度、阻尼等特性參數(shù)。由于汽車懸架系統(tǒng)中大量使用具有緩沖減振功能的零部件，如彈簧、橡膠元件、彈性輪胎等，這些部件大都具有復(fù)雜的力學(xué)特性，而這些零部件的特性對汽車的各項性能、特別是操縱穩(wěn)定性和平順性等具有決定性作用，所以很有必要在建立模型的過程中對其進(jìn)行較為詳盡的考慮。有關(guān)零部件的剛度、阻尼等特性，一般可以在設(shè)計圖紙中查得。而橡膠元件的動態(tài)特性、減震器的力-速度特性、輪胎的力學(xué)特性等參數(shù)，一般必須通過試驗來測得。 二、建立整車數(shù)字化模型所需的基

31、本參數(shù)汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 31 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院（4）外界參數(shù)。汽車的使用環(huán)境是進(jìn)行汽車動力學(xué)仿真的外界條件。外界條件所包含的種類比較多，例如，汽車行駛道路的道路譜，高速行駛時的側(cè)向風(fēng)力等。道路譜主要通過測量獲得，而風(fēng)力因數(shù)可以在分析計算的基礎(chǔ)上結(jié)合試驗獲得，在建立平順性模型時主要考慮的是道路譜的影響。二、建立整車數(shù)字化模型所需的基本參數(shù)汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 32 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INST

32、ITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院三、整車模型的建模過程1.建模前的準(zhǔn)備工作車輛坐標(biāo)系的確定 ADAMS/Car模塊采用了如圖5.3所示的車輛坐標(biāo)系，具體描述如下：以車架上平面為水平面，前輪輪心連線與汽車縱向?qū)ΨQ面的交點為坐標(biāo)原點，過原點的水平面與汽車縱向?qū)ΨQ面的交線為X軸，并以汽車后退方向為“+”，前進(jìn)方向為“-”，同一水平面內(nèi)過原點與X軸垂直的軸線定為Y軸，以汽車右側(cè)為“+”，左側(cè)方向為“-”，根據(jù)右手定則取過原點的豎直方向的直線為Z軸，向上為“+”，向下為“-”。汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 33 頁規(guī)

33、格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院圖5.3 車輛坐標(biāo)系三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 34 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院利用ADAMS/Car模塊建立一個典型整車動力學(xué)仿真模型的基本步驟：（1）物理模型的簡化。例如，整車各子系統(tǒng)的分解及運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)抽象，根據(jù)子系統(tǒng)中各個零件之間的相

34、對運(yùn)動關(guān)系，構(gòu)建各子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D（Topological structure），對零件進(jìn)行整合，把沒有相對運(yùn)動關(guān)系的零件定義為一個一般部件（General Part），也可在建立約束時將這樣的零部件鎖定為一體。確定重新組合后各零件之間的連接關(guān)系和連接點的位置。三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 35 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院（2）計算或測量重新組合后零件的動力學(xué)參數(shù)。例如，零件的質(zhì)量、質(zhì)心位置以及繞質(zhì)心坐標(biāo)系三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)

35、動慣量。（3）確定零件的運(yùn)動學(xué)參數(shù)。例如，各零件間連接處的關(guān)鍵幾何定位點（Hardpoint）的空間位置，在定位點的基礎(chǔ)上建立起零件的幾何模型（Geometry）按照零件間的運(yùn)動關(guān)系確定約束類型，通過約束將各零件連接起來，從而在template builder下建立起各子系統(tǒng)的template文件。（4）確定減振器的阻尼特性和彈簧的剛度特性。三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 36 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院（5）定義主銷軸線，

36、輸入車輪的前束角和外傾角。（6）建立各子系統(tǒng)之間或子系統(tǒng)與試驗臺之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的輸入和輸出通訊器。（7）在Standard下建立各子系統(tǒng)相應(yīng)于template的subsystem文件，并代入子系統(tǒng)的參數(shù)特征。（8）在Standard下建立整車的assembly文件，組裝各子系統(tǒng)模型組成整車系統(tǒng)模型。（9）針對整車研究的不同方面，填寫不同工況的仿真文件進(jìn)行整車操縱穩(wěn)定性仿真。（10）仿真計算結(jié)果的加工和后處理。三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 37 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBIL

37、E ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 由于汽車是一個極其復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，如果按照車輛的實際構(gòu)造進(jìn)行建模，其工作量是非常大的，所以在ADAMS/Car中建立汽車的虛擬樣機(jī)模型需要將汽車系統(tǒng)作一定程度的簡化，使之以數(shù)學(xué)模型的形式表現(xiàn)出來。在建立整車模型時需進(jìn)行以下簡化：（1）在整車系統(tǒng)中，除了輪胎、阻尼元件、彈性元件、橡膠元件以外，其余元件全部看作剛體，在仿真過程中不考慮它們的變形；（2）各運(yùn)動副的摩擦力忽略不計；三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 38 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AU

38、TOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院（3）建立參數(shù)化模型，以便動態(tài)地進(jìn)行參數(shù)修改；（4）為了分析問題的方便，將車身系統(tǒng)簡化為一個質(zhì)點，用一個有質(zhì)量的剛性球來代替，對于汽車的平順性仿真這樣的簡化對仿真結(jié)果影響較小；（5）由于減振器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以利用ADAMS提供的Spring-Damper力元素來模擬減振器及彈簧的作用；（6）在進(jìn)行汽車平順性仿真分析時，不計發(fā)動機(jī)和傳動系自身的振動對汽車平順性的影響。三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 39 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL O

39、F AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 2.麥弗遜式前獨(dú)立懸架的建立 懸架系統(tǒng)的主要作用是傳遞作用在車輪與車架(或車身)之間的一切力和力矩，限定車軸(或車輪)與車架(或車身)之間的相對運(yùn)動，緩和由不平路面?zhèn)鱽淼臎_擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，從而保證汽車的平順行駛。 在麥弗遜懸架系統(tǒng)中，減震器可以有效避免螺旋彈簧受力時產(chǎn)生的向前、后、左、右偏移的現(xiàn)象，從而限制螺旋彈簧只能作上下方向的振動。而且這種形式的懸架還可以用減震器的行程長短及松緊來設(shè)定懸架的軟硬及性能。 三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 40 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HA

40、RBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 麥弗遜懸架能夠增大前輪內(nèi)側(cè)空間，具有較為合理的運(yùn)動特性，所以，這種形式的懸架能夠很好的滿足整車性能的要求。此外，麥弗遜懸架還具有結(jié)構(gòu)簡單、布置緊湊，性能優(yōu)越等特點。因此麥弗遜懸架在前置前驅(qū)的轎車和輕型汽車上有著廣泛的應(yīng)用。汽車懸架設(shè)計的好壞不僅直接影響到汽車的操縱穩(wěn)定性、制動安全性、乘坐舒適性和動力性等汽車動力學(xué)性能的優(yōu)劣，而且對輪胎的磨損和使用壽命也有一定的影響。因此懸架設(shè)計一直是汽車設(shè)計人員非常關(guān)注的問題。 三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技

41、術(shù) 第 41 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 懸架模板的建模步驟如下:（1）創(chuàng)建硬點（hardpoint）和結(jié)構(gòu)框（construction frame）。硬點和結(jié)構(gòu)框是模型的基本單元。創(chuàng)建硬點時只需要輸入相應(yīng)的位置坐標(biāo)，而創(chuàng)建結(jié)構(gòu)框時，除了輸入相應(yīng)的位置坐標(biāo)外，還需輸入相應(yīng)的方位坐標(biāo)。（2）創(chuàng)建部件。利用已經(jīng)創(chuàng)建好的硬點和結(jié)構(gòu)框建立部件（part），在創(chuàng)建部件之后，可以給新的部件添加幾何外形(geometry)。三、整車模型的建模過程汽車數(shù)

42、字化開發(fā)技術(shù) 第 42 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院（3）創(chuàng)建部件之間的連接。在部件之間添加約束、阻尼和力元（如力和力矩）等。（4）創(chuàng)建懸架特性參數(shù)（suspension parameters）。即定義主銷軸線、輸入車輪前束角與車輪外傾角。（5）建立懸架模板與其它模板或試驗臺之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的輸入、輸出通訊器（communicator），以便各個子系統(tǒng)之間進(jìn)行正確的連接。通訊器是用來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞信息的，這些信息包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、位置、方向和連接

43、、數(shù)組和參數(shù)。 三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 43 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院模板建立以后，接下來是由模板生成子系統(tǒng)。在子系統(tǒng)中用戶只能對以前創(chuàng)建的零部件進(jìn)行部分?jǐn)?shù)據(jù)的修改，如調(diào)整硬點位置、部件質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量、彈簧和阻尼及輪胎的屬性等。建立仿真分析模型的最后一步是建立裝配組合。在這一階段，用戶可根據(jù)實際需要，將不同的子系統(tǒng)組裝在一起形成完整的裝配組合模型。在ADAMS/Car模塊中建立的麥弗遜式前獨(dú)立懸架如圖5.4所示，其

44、空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖5.5所示。三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 44 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 45 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 麥弗遜式前懸架子系統(tǒng)主要由減震器、螺旋彈簧、橫擺臂、轉(zhuǎn)向節(jié)總成、驅(qū)動半軸、轉(zhuǎn)向橫拉桿、副車架等組

45、成。橫擺臂的內(nèi)端通過轉(zhuǎn)動副與副車架相連，橫擺臂的外端與轉(zhuǎn)向節(jié)通過球鉸鏈連接；減振器的下端與轉(zhuǎn)向節(jié)總成（包括減振器筒體）通過圓柱副連接，減振器上端與車身通過虎克鉸連接；轉(zhuǎn)向橫拉桿外端通過球絞鏈與轉(zhuǎn)向節(jié)相連。三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 46 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 3.雙橫臂式后獨(dú)立懸架的建立 不等長雙橫臂懸架有許多優(yōu)點，例如，在車輪上下跳動過程中，只要恰當(dāng)?shù)剡x擇上下橫臂的長度，并對其進(jìn)行合理地布置，即可使輪距及車輪定位

46、參數(shù)的變化量限定在允許的范圍內(nèi)，從而使懸架系統(tǒng)具有良好的運(yùn)動特性，同時，還可使汽車形成恰當(dāng)?shù)膫?cè)傾中心和縱傾中心。因此，不等長雙橫臂式獨(dú)立懸架不僅能保證汽車有良好的行駛穩(wěn)定性，而且其結(jié)構(gòu)設(shè)計比較靈活。 三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 47 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 48 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL O

47、F AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 雙橫臂式后獨(dú)立懸架子系統(tǒng)由上擺臂、下擺臂、轉(zhuǎn)向節(jié)、彈簧、減震器、副車架等部分組成。雙橫臂獨(dú)立懸架各構(gòu)件之間的約束主要包括轉(zhuǎn)動副和球鉸副兩種。其中，上、下擺臂的內(nèi)端通過轉(zhuǎn)動副與副車架相連，其外端通過球鉸鏈與轉(zhuǎn)向節(jié)相連；減震器的上端通過虎克鉸與副車架相連，其下端通過虎克鉸與下擺臂相連；減震器上、下端之間通過圓柱副連接。三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 49 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERIN

48、G汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 4.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系的建立 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)簡單、緊 湊，質(zhì)量輕，剛性大，轉(zhuǎn)向靈敏，制 造容易、成本低， 正、逆效率都較高， 而且省略了轉(zhuǎn)向搖 臂和轉(zhuǎn)向直拉桿， 使轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)得 到一定程度的簡化， 特別適合與燭式和 麥弗遜式懸架配用。 三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 50 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱管、轉(zhuǎn)向傳動軸、轉(zhuǎn)向齒輪、轉(zhuǎn)向齒輪軸、轉(zhuǎn)向齒條、轉(zhuǎn)向器殼

49、體等組成。轉(zhuǎn)向盤與副車架之間通過轉(zhuǎn)動副連接，轉(zhuǎn)向柱管和轉(zhuǎn)向傳動軸之間以及轉(zhuǎn)向傳動軸與轉(zhuǎn)向齒輪軸之間均通過虎克鉸連接，轉(zhuǎn)向柱管與副車架之間通過圓柱副連接，轉(zhuǎn)向齒輪、轉(zhuǎn)向齒輪軸與轉(zhuǎn)向器殼體之間均通過轉(zhuǎn)動副連接，轉(zhuǎn)向齒條和轉(zhuǎn)向器殼體之間通過移動副連接。三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 51 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 5.動力總成子系統(tǒng)的建立 ADAMS/Car模塊自帶的動力總成模板是面向發(fā)動機(jī)后置后驅(qū)的汽車， 為了建立前置前驅(qū)的

50、汽車模型，需要在已 有模板的基礎(chǔ)上將模 板的副特征（Minor Role）由“rear”改為 “front”。 三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 52 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 6.制動系子系統(tǒng)的建立 在ADAMS/Car模塊中，四輪盤式制動系是一個簡化的制動系模型。制動鉗通過安裝型輸入通訊器與懸架子系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向節(jié)連接，制動盤通過輸入通訊器安裝在車輪上，制動盤 與制動鉗之間以一個 單作用力矩制動器來 定義制動力，制動器 旋轉(zhuǎn)中

51、心軸方向由參 變量型傳遞的車輪外 傾角、前束角來定義。三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 53 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 7.前后輪胎子系統(tǒng)的建立 輪胎對汽車的操縱穩(wěn)定性有著至關(guān)重要的影響，因為組成輪胎的材料具有非線性、可壓縮、各向異性和粘彈性，使輪胎在使用過程中具有許多特殊性質(zhì)，其中前后輪胎的側(cè)偏特性是影響汽車操縱穩(wěn)定性的重要因素，前后輪胎側(cè)偏剛度的匹配，直接影響到汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性。因此，建立合適的輪胎模型是十分必要的。A

52、DAMS提供了5種輪胎模型：Fiala輪胎模型、Smithers輪胎模型、UA輪胎模型、Delft輪胎模型和User Defined（用戶自定義）輪胎模型。 三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 54 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 其中，F(xiàn)iala輪胎模型、UA輪胎模型和User Defined輪胎模型為解析模型，Delft輪胎模型、Smithers輪胎模型為試驗?zāi)Ｐ汀?在ADAMS/Car中建立輪胎模型的基本步驟如下：（1）定義輪

53、胎的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量；（2）定義輪胎的屬性文件；（3）定義輪胎的安裝位置和方向。三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 55 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 一般來說，輪胎屬性文件主要包括的輪胎特性參數(shù)有以下幾種：輪胎自由半徑、滾動半徑、扁平率、輪胎的充氣壓力、輪胎徑向剛度、縱向滑移剛度、側(cè)偏剛度、外傾剛度、徑向相對阻尼系數(shù)、滾動阻力系數(shù)、靜摩擦系數(shù)、 動摩擦系數(shù)以及任一時刻輪胎 相對于路面的運(yùn)動而產(chǎn)生的輪 胎變形和側(cè)偏角等運(yùn)動信息。 P

54、AC89輪胎模型的主要輪胎特 性參數(shù)見表5-3。 三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 56 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 57 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 8.車身子系統(tǒng)的建立 由于在整個仿真過程中，不考慮空氣動力學(xué)因素的影響，即忽略空氣對車輛表面的作用

55、，所以，對汽車的外形不作嚴(yán)格要求，只需作為一個簡單的球體來近似處理即可。雖然這樣處理得到的模型結(jié)構(gòu)較為簡單，但是由于車身起到連接前后懸架以及轉(zhuǎn)向系的作用，因此在建模過程中應(yīng)特別注意車身子系統(tǒng)與其他子系統(tǒng)之間的正確連接關(guān)系。這樣才能保證整車模型仿真過程的順利進(jìn)行。雖然在不考慮空氣動力學(xué)的前提下車身外形對仿真結(jié)果沒有影響，但是為了不影響視覺效果，可以在簡化的球體上進(jìn)一步建立出車身的外形。 三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 58 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING

56、汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 ADAMS/Car中提供的車身子系統(tǒng)模型，如圖5.12所示。 三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 59 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 9.整車模型的建立 在標(biāo)準(zhǔn)界面（Standard interface）中將前面所建立的各子系統(tǒng)模型與整車測試平臺（MDI_SDI_TESTRIG）組裝在一起，得到整車虛擬樣機(jī)模型， 如圖5.13所示。 值得注意的是， 裝配過程中，各 子系統(tǒng)都應(yīng)在整 車的絕對坐標(biāo)系 下完成裝

57、配。 三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 60 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 至此，整車模型建立完畢，整個建模過程可用如圖5.14所示的框圖來說明。 三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 61 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院三、整車模型的建模過程汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 6

58、2 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院5.3 前懸架模型的仿真與優(yōu)化評價懸架性能的基本指標(biāo)前懸架模型的仿真結(jié)果分析前懸架模型的優(yōu)化設(shè)計汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 63 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院5.4 前懸架模型的仿真與優(yōu)化 懸架系統(tǒng)是汽車的重要組成部分，其性能的好壞直接影響到整車操縱穩(wěn)定性和平

59、順性的優(yōu)劣，所以，在對整車模型進(jìn)行操縱穩(wěn)定性和平順性仿真之前有必要對懸架系統(tǒng)的性能進(jìn)行仿真分析，根據(jù)仿真結(jié)果以及設(shè)計要求對懸架進(jìn)行優(yōu)化，從而得到性能比較優(yōu)越的懸架系統(tǒng)，為下一步的仿真工作作好充分準(zhǔn)備。汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 64 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院 影響懸架系統(tǒng)性能好壞的關(guān)鍵因素之一就是懸架系統(tǒng)中各硬點坐標(biāo)之間的匹配情況。如果各硬點坐標(biāo)之間搭配合理，那么，懸架系統(tǒng)的性能一般會比較出眾，但是如果懸架系統(tǒng)中各硬點坐標(biāo)之間搭配不夠合理，

60、彼此之間不夠協(xié)調(diào)，那么，懸架系統(tǒng)的性能往往是不能令人滿意的。對懸架系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化的主要目的就在于找出對懸架性能影響比較大的硬點，通過對這些硬點重新進(jìn)行合理地布置，最終得到能使懸架系統(tǒng)性能最優(yōu)的硬點坐標(biāo)。上一節(jié)中建立的麥弗遜式前獨(dú)立懸架的硬點坐標(biāo)見表5-5。5.4 前懸架模型的仿真與優(yōu)化汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 65 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 66 頁規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN