汽车悬架优化设计_毕业论文(编辑修改稿)

汽车悬架优化设计_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

弗逊悬架几何参数对其定位参数的影响。 所以， 悬架各零件的几何参数是非常重要的，两处的球头销的长度也是不可以忽视的。 而像螺旋弹簧、防尘罩 、横向稳定杆 等不改变悬架运动几何参数的零件 则 可以不进行装配。 根据以上原则，选择了 10 个零件。 零件清单如下 序号 零部件名称 Part 名称 1 转向节 Zhuanxiangjie 2 球销 1 Xiao1 3 转向拉杆 Zhuanxianglagan 4 球销 2 Xiao2 5 减振器上端 Jianzhenqishangduan 6 减振器下端 Jianzhenqidaduan 7 轮辋 Lunwang 8 轮胎 Luntai 9 A 型臂 Axingbi 10 实验台 Shiyanban proe 建立的模型 12 主视图 侧视图 轴视图 三维 模型的导入 Proe 建立的几何模型要导入 ADAMS 中可以运用两种方法，第一种方法，在 proe 环境中保存为 .Txt 形式的副本再在 ADAMS 中添加各 part 的 各 参数，运用这种方法，失真率很大，且失真情况不可以预料，导致很多的 part只显示一部分，实体变曲面，而且仿真分析中界面显得相当乱。 所以本文没有用该方法。 第二种使用接口软件 Mech/pro2020 ， Mech/pro2020 是衔接adams 和 proe 之间的桥梁，使用者不必退出 proe 应用环境直接就可以将装配好的总成导入 到 adams 软件之中，而且失真率几乎为 0，且画面干净。 这里就要使用 接口软件 Mech/pro2020，通过接口软件的导入， ADAMS 软件生成麦弗逊悬架物理模型。 13 第三章 麦弗逊悬架运动仿真 ADAMS 软件简介 ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)软件，是由美国机械动力公司 (MDI： Mechanical Dynamics Inc．现已经被 MSC 公司合并 )开发的机械系统动态仿真软件。 ADAMS 软件使用交互图形环境和部件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型。 其求解器采用多体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。 ADAMS 仿真可用于估计机械性能、运动范围、碰撞检测、蜂值载荷以及计算有限元的输入载荷等。 ADAMS 软件提供了多种可选模块，核心软件包包括交互式图形环境ADAMS／ View(图形用户界面模块 )、 ADAMS／ Solver(仿真求解器 )和 ADAMS／Postprocessor(专用后处理 )；此外还有 ADAMS／ FEA(有限元接口 )、 ADAMS／Animation(高级动画显示 )、 ADAMS／ IGES(与 CAD 软件交换几何图形数据 )、ADAMS／ Control(控制系统接口模块 )、 ADAMS／ Flex(柔性体模块 )、 ADAMS／Hydraulics(液压系统模块 )等许多模块。 尤其是 ADAMS／ CAR(轿车模块 )、 ADAMS／ ENGINE(发动机模块 )、 ADAMS／ TIRE(轮胎模块 )等使 ADAMS 软件在汽车行业中的应用更为广泛。 ADAMS 软件一方面是机械系统动态仿真软件的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟样机进 行静力学、运动学和动力学分析。 另一方面，又是机械系统仿真分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊机械系统动态仿真分析的二次开发工具平台。 在产品开发过程中，工程师通过应用 ADAMS 软件会收到明显效果：分析时间由数月减少为数日；降低工程设计和测试费用；在产品制造出之前，就可以发现并更正设计错误，完善设计方案；在产品开发过程中，减少所需的物理样机数量；当进行物理样机测试有危险、费时和成本高时，可利用虚拟样机进行分析和仿真；缩短产品的开发周期。 用户使用 ADAMS 软件，可以自动生成包括机、电、液一体化在内的任意复杂系统的多体动力学数字化虚拟样机模型。 ADAMS 软件能为用户提供从产品概念设计、方案论证、详细设计到产品方案修改、优化、试验规划甚至故障诊断整个阶段、全方位、高精度的仿真计算分析，从而达到缩短产品开发周期、降低开发成本、提高产品质量的目的。 由于ADAMS 软件具有通用、精确的仿真功能，方便、友好的用户界面和强大的图形动画显示能力，所以该软件已在全世界数以千计的著名大公司中得到成功的应用。 另外，使用 ADAMS 建立虚拟样机非常容易。 通过交互的图形界面和丰富的仿真单元库，用户快速地建立 系统的模型。 ADAMS 软件与先进的 CAD 软件 (CATIA、UG、 PRo／ E)以及 CAE 软件 (NASTRAN、 ANSYS)可以通过计算机图形交换格式文件相互交换以保持数据的一致性。 ADAMS 软件支持并行工程环境，节省大量的时间和经费。 利用 ADAMS 软件建立参数化模型可以进行设计研究、试验设计和优化分析，为系统参数优化提供了一种高效开发工具。 悬架物理模型 对在 proe 中建立的模型必须做一部分的简化 （ 1）悬架各部分均被认为是刚体，在运动过程中不发生变形，悬架各部分 除了轮胎外都被认为是铁 质的。 （在本研究中物体的材质对实验结果 实 14 际并 无影响） （ 2）不考虑物体之间连接处的间隙。 （ 3）不考虑橡胶垫和橡胶衬套带来的影响。 （ 4）不考虑运动副之间的摩擦力。 （ 5）车身相对于地面静止。 部件之间运动副的建立 各连接处的约束副如下表 序号 连接位置 约束类型 1 车身 — 减振器上端 球铰 2 减振器上端 — 减振器下端 圆柱副 3 减振器下端 — 转向节 固定副 4 转向节 — 轮辋 转动副 5 轮辋 — 轮胎 固定副 6 转向节 — 球销 1 固定副 7 球销 1— 转向拉杆 球铰 8 转向拉杆 — 车身 球铰 9 转向节 — 球销 2 固定副 10 球销 2— A 型臂 球铰 11 A 型臂 — 车身 转动副 12 轮胎 — 试验台 点面约束副 13 试验台 — 地面 圆柱副 驱动 副 的添加 本文在此仅就车轮垂直跳动时麦弗逊悬架的运动学特性进行仿真分析，测试台施加一个驱动约束，其方程为： S=50*sin(360d*time)，如图所示。 从图中可以看出，车轮的跳动的行程为177。 50mm，其中，正值表示车轮上跳，负值表示车轮下落。 车轮跳动随时间的变化 悬架的运动仿真 悬架的定位参数 前悬架的运动学分析通常是指对前轮定位参数随车轮跳动时的变化情况的分析。 转向轮、转向节和前轴或下摆臂三者构成悬架的导向机构，它们之间装配要具有一定的相对位置，这种具有一定相对位置的装配关系叫做前轮定位。 前轮定位参数通常包括前轮外倾角 (Camber Angle)、车轮前束 (Toe Angle)、主销后倾角 (Caster Angle)、 主销内倾角 (KingpinInclination)、轮距 (Wheel Track)或车轮侧滑 15 (Wheel Lateral Travel)、主销偏移距 (Scrub Radius)及主销后倾拖距 (Caster)等等。 前束及 其 变化 汽车的前束角是汽车纵向中心平面与车轮中心平面和地面的交线之间的夹角。 如果车轮的前部靠近汽车纵向中心平面，则前束为正值；反之则为负值。 为了不因轮胎的侧偏而使磨损加剧、滚动阻力增大以及直线行驶能力受到损害，在汽车行驶中，无论在车轮下落还是上跳时，保持前束不变或变化幅度较 小非常重要，这比在汽车静止时有一个正确的前束更为重要。 换言之，设计上希望在车轮上下跳动时，前束保持不变。 车轮上跳及下跳时的前束变化对车辆的直线稳定性、车辆的稳态响应特性有很大的影响，是汽车悬架的重要设计参数之一。 侧倾时的前束变化也称侧倾转向。 前束变化的较理想设计特性值为：前轮上跳时，为零至负前束（ 176。 /50mm）。 麦弗逊悬架仿真时的前束变化如下图 X—— 车轮跳动量 （ mm） Y—— 前束变化 （度） 可以看出 ： 1： 悬架模型的前束变化 为 176。 左右，变化 较 大，需进一步进行调整。 车轮外倾角 及其变化 车轮外倾角是通过车轮中心的汽车横向平面与车轮中心平面的交线与地面的垂线之间的夹角。 通常对车轮外倾角的定义是指车轮的上端倾向或者倾离车身的角度。 负值的外倾角度指车轮上端向内倾，正值的外倾角指车轮上端向外倾。 在转向节的设计中确定车轮外倾角的大小。 设计时使转向节轴颈的轴线与水平面成的角度，该角度就是前轮外倾角。 车轮外倾角是影响汽车操纵稳定重要参数，车轮上跳及车轮回落时的外倾变化对车辆。