麥弗遜前懸架參數匹配與運動仿真【含CAD圖紙+三維模型】

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主要內容：分析麥弗遜式懸架的結構和懸架設計要求，在懸架設計中，根據整車的布置要求以及經驗數據，確定懸架的整體空間數據和性能參數，運用PRO/E建立三維物理模型，并在ADAMS軟件平臺上建立麥弗遜懸架的簡化物理模型，進行動力學仿真分析，通過分析車輪垂直跳動、轉動與車輪前束角的變化等關系獲得相關數據，優(yōu)化相關參數，建立虛擬麥弗遜選件模型。 主要技術指標： 1）車輪跳動時，輪距變化不超過±4mm以防止輪胎早期磨損； 2）車輪跳動時，前輪定位角變化特性合理； 3）轉彎時，車身在0.4g側向加速度作用下，車身側傾角不大于3—5°，并保證車輪與車身傾斜同向，以增加不足轉向效應； 4）制動及加速時，車身應有“抗點頭”及“抗后坐”效應； 5）應具有足夠的強度，以可靠地承受及傳遞除垂直力以外的力和力矩。 三、設計完成后應提交的成果 （1）設計說明書一份，包括設計計算部分內容； （2）建立麥弗遜的PRO/E物理模型； （3）通過虛擬軟件ADAMS/View 進行仿真分析； （4）物理模型圖一套。 四、設計進度安排 （1）調研、資料收集、完成開題報告 第1、2周（2月28日～3月6日） (2) 根據給出的相關尺寸參數進行相關部件的參數計算，并進行驗證 第 3、4周（3月7日～3月20日） (3) 在ADAMS軟件平臺上建立零件的等比例物理模型，進行運動學分析 第5、6、7周（3月21～4月10日） （4）利用部件的鏈接關系建立部件之間的裝配 第8、9、10、11周（4月11～5月8日） （5）設計1.5萬字說明書一份，零件圖一套（包括PRO/E零件圖）第12、13、14周（5月9日～5月29日） （6）畢業(yè)設計審核、修改 第15、16周（5月30日～6月12日） （7）畢業(yè)設計答辯準備及答辯 第17周（6月13日～6月 19日） 五、主要參考資料 （1）汽車教材：汽車構造、 汽車理論、汽車設計、專用車設計等； （2）設計手冊類書籍：汽車設計手冊、機械設計手冊等； （3）期刊文獻資料：中國期刊網（學校圖書館期刊）中雙橫臂懸架的相關資料（關鍵詞：麥弗遜前懸架；參數匹配；運動仿真；ADAMS；Pro/E ）； （4）新聞及網絡資料等。 六、備注 指導教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 SY-025-BY-10 優(yōu)秀畢業(yè)設計（論文）推薦表 題 目 麥弗遜前懸架參數匹配與運動仿真 類別 設計 學生姓名 張華 系、專業(yè)、班級 汽車與交通工程學院車輛工程B07-1班 指導教師 楊兆 職 稱 講師 設計成果明細： 答辯委員會評語： 答辯委員會主任簽字（蓋章）： 系部公章： 年 月 日 備 注： 注：“類別”欄填寫畢業(yè)論文或畢業(yè)設計 SY-025-BY-3 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 張華 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 B07-1班 指導教師姓名 楊兆 職稱 講師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 麥弗遜前懸架參數匹配與運動仿真 一、課題研究現狀、選題目的和意義 課題研究現狀： 汽車作為極其重要的交通工具，在交通運輸領域和人民日常生活中的地位日益突出，用戶對汽車安全性、行駛平順性、操縱穩(wěn)定性的要求越來越高。汽車懸架系統是汽車的重要部件，是影響車輛動態(tài)特性關系最為密切的系統，汽車懸架系統對汽車的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性以及行駛安全都有很大的影響。 懸架對車輛操縱穩(wěn)定性的發(fā)揮至關重要，操縱穩(wěn)定性的好壞也影響著汽車行駛平順性和安全。懸架系統起著傳遞車輪和車身之間的力和力矩、引導與控制汽車車輪與車身的相對運動、緩和路面?zhèn)鬟f給車身的沖擊、衰減系統的振動等作用。懸架的性能反映在當車輪上下跳動時，車輪的定位參數變化量保持在合理的范圍內，以保證汽車具有所期望的行駛性能。 汽車懸架有非獨立懸架和獨立懸架兩種基本類型。麥弗遜式懸架(McPherson Suspension)是獨立懸架的一種，于1947年由任職于美國福特汽車公司的麥弗遜(EarlS．McPherson)發(fā)明。1950年首次生產使用麥弗遜懸架汽車以后，麥弗遜懸架以其節(jié)約空間和成本較低成為最為流行的汽車獨立懸架系統之一。根據對日本在1987到2000年之間生產的轎車的統計，轎車前懸架導向機構都是以麥弗遜式為主。1987年末、1994年末、2000年末采用麥弗遜懸架作為前懸架的車型所占比例分別為：69．6％、61．6％、69．3％，麥弗遜懸架在三個統計年度均占第一位。在全球范圍內來看，前懸架都是麥弗遜式占主導地位，該懸架的突出優(yōu)點是增大了兩前輪的內側空間，便于發(fā)動機橫向布置，因此這種結構廣泛應用于從微型轎車到高級轎車的所有轎車中，且不分驅動橋或非驅動橋均適用。保時捷911、國產奧迪、桑塔納、夏利、富康等轎車的前懸架均為麥弗遜獨立懸架。 麥弗遜獨立懸架是現代汽車上廣泛采用的一種懸架結構形式。懸架是連接車輪和車身的唯一部件，車輪把復雜的路況等行駛條件通過懸架系統傳遞給車身，所以懸架的運動特性、動力特性等的好壞直接決定汽車行駛三種性能能否實現。合理的幾何參數能保證懸架具有良好的運動特性。汽車在各種行駛條件下，車輪定位參數隨車輪的跳動而變化, 從而影響汽車的操縱穩(wěn)定性、輪胎的磨損、安全性等性能, 是懸架設計主要考慮的指標之一。 所以在設計懸架時就要充分考慮這些因素，進行合理設計，盡量滿足使用要求。懸架在成品之前首先要反復進行試驗，做懸架的運動學分析，以便進一步進行論證、改進設計。 如何更好的設計懸架催生了對懸架的研究。汽車懸架運動學研究方法很多，對它的研究在國外起步較早。德國的耶爾森·賴姆帕爾著的《汽車底盤技術》對各種懸架運動作了詳細的分析，對車輪定位參數做了準確的定義，分析了他們的作用及其對操縱穩(wěn)定性的影響。阿達姆·措莫托著的《汽車行駛性能》和安培正人著的《汽車的運動與操縱》介紹了懸架運動對汽車行駛性能的影響。 近年來，隨著計算機技術的迅猛發(fā)展，以及各種基礎理論研究成果出現，而且在現代的工程研究領域，計算機仿真技術己成為熱門研究課題。這都為汽車動力學研究提供了一個方便快捷的手段。國外各主要汽車生產企業(yè)和研究機構，如Ford、GM、BMW、Audi和Volvo等的產品研發(fā)部門使用了大量的多體系統動力學分析軟件，在設計研發(fā)中發(fā)揮了重要作用。應用得較多的這方面的軟件有美國MSC公司的ADAMS、美國CADSI公司的DADS等。機械系統動力學仿真分析軟件ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System）是目前世界范圍內使用最廣泛的虛擬樣機仿真軟件，應用它可以方便地建立參數化的實體模型，并進行仿真分析。 ADAMS中的 Car 模塊是ADAMS軟件中的一個專業(yè)化模塊，它整合了世界多家大型汽車企業(yè)在汽車設計、開發(fā)方面的經驗，能夠幫助快速建立精確的包括汽車車身、發(fā)動機、懸架系統、傳動系統、轉向機構以及制動系統等系統在內的參數化虛擬汽車模型。ADAMS/Insight 功能擴展模塊是ADAMS 基于網頁的試驗設計與分析模塊，能對仿真進行實驗設計，可以更精確地對設計進行量化研究，應用ADAMS/Insight，可以很方便地進行一系列的仿真試驗，從而精確地預測所設計的復雜的機械系統在各種工作條件下的性能，并對試驗結果提供專業(yè)化的統計結果。 在這種背景下，人們開始運用虛擬樣機仿真軟件ADAMS等建立車輛及懸架系統的復雜動力學仿真模型，并通過分析得出了許多有益結論。 懸架的運動學、動力學仿真分析在汽車懸架系統的設計和開發(fā)中占有重要的地位。以機械CAD設計、虛擬樣機仿真技術為前題,提出運用虛擬樣機仿真軟件ADAMS里的CAR模塊分析并進行優(yōu)化汽車懸架的設計方法。首先,根據懸架各部件之間的相對運動關系和各部件的參數在ADAMS\CAR中建立某轎車的麥弗遜前懸架的三維CAD模型,再加上路面激勵,分析懸架參數在汽車行駛中的變化規(guī)律，對設計參數進行修改和調整以發(fā)現其對各種性能參數的影響, 然后利用ADAMS\Insight對建立的懸架模型進行結構優(yōu)化，最終提供較理想的產品開發(fā)解決方案。 選題目的： 由于懸架系統在汽車行駛中占有重要地位和發(fā)揮關鍵作用，懸架的設計越來越受到廣泛的重視。在傳統設計方法的基礎上，也出現了許多先進設計方法和技術，比如CAD/CAE技術、有限元分析、模擬仿真、虛擬設計、優(yōu)化設計等等。所以懸架系統的研究設計有廣闊前景。 在實際當中，如果懸架結構設計不當，將會大大影響汽車產品的使用性能(如轉向沉重、車輪擺振、輪胎偏磨嚴重、影響輪胎使用壽命等)。 本課題研究的目的就在于運用CAD/CAE技術對車輛麥弗遜式前懸架的虛擬設計。在試制前的階段運用ADAMS/CAR進行懸架結構布置和建模仿真，獲得分析車輪垂直跳動、轉動與車輪前束角的變化等關系，總結規(guī)律。并且運用ADAMS/Insight, 通過對模型某項或是多項性能指標進行優(yōu)化，通過調節(jié)相應的參數來滿足設計要求。 初步驗證運用ADAMS /Car進行汽車懸架建模和仿真的合理性，為生產實踐提供必要的理論支持。獲得相關數據，在產品制造出之前，就可以發(fā)現并更正設計缺陷，并且提出優(yōu)化設計的意見，使參數間的匹配達到良好，從而為汽車懸架的設計提供一種新的可行性方案。 選題意義： ⑴.懸架是車輛行駛系的重要的組成部分。其主要任務是彈性連接車輪與車架，傳遞二者之間的力和力矩，并緩和沖擊、衰減振動。對改善車輛的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性、減輕車輛自重、改善輪胎的磨損狀況以及減少對公路的破壞具有重要意義。 ⑵.傳統的懸架設計一般采用經驗設計法、數學推導法以及幾何作圖等方法, 在懸架系統設計、試驗、試制整個過程中必須邊試驗、邊改進，從設計到試制、試驗、定型，產品開發(fā)成本較高，雖然可以滿足設計要求, 但精度和效率不高。所以，傳統的方法已經很難滿足日益加速的設計需求, 為縮短開發(fā)周期, 降低開發(fā)成本, 有必要采用新的設計方法。 ⑶.運用虛擬樣機技術，結合虛擬設計和虛擬試驗，可以大大簡化懸架系統設計開發(fā)過程，大幅度縮短產品開發(fā)周期，大量減少產品開發(fā)費用和成本，提高產品質量和產品的系統性能，獲得最優(yōu)設計產品。有利于企業(yè)搶占市場和發(fā)展先機，提高經濟效益和社會效益。 二、設計（論文）的基本內容、擬解決的主要問題 基本內容：分析麥弗遜式懸架的結構和懸架設計要求，在懸架設計中，根據整車的布置要求以及經驗數據，確定懸架的整體空間數據和性能參數，運用PRO/E建立三維物理模型，并在ADAMS軟件平臺上建立麥弗遜懸架的簡化物理模型，進行動力學仿真分析，通過分析車輪垂直跳動、轉動與車輪前束角的變化等關系獲得相關數據，優(yōu)化相關參數，建立虛擬麥弗遜懸架模型。 主要技術指標： 1）車輪跳動時，輪距變化不超過±4mm以防止輪胎早期磨損；2）車輪跳動時，前輪定位角變化特性合理；3）轉彎時，車身在0.4g側向加速度作用下，車身側傾角不大于3—5°，并保證車輪與車身傾斜同向，以增加不足轉向效應；4）制動及加速時，車身應有“抗點頭”及“抗后坐”效應；5）應具有足夠的強度，以可靠地承受及傳遞除垂直力以外的力和力矩。 擬解決問題： 1）利用ADAMS/Car 建立了麥弗遜式懸架模型；2）并進行了左右車輪計算機運動仿真試驗，得出前輪各定位參數隨車輪跳動的變化關系；3）仿真結束后，以前輪定位參數為主要優(yōu)化目標，運用ADAMS/Insight 模塊，通過對麥弗遜式懸架結構不斷調整，使車輪定位參數得到優(yōu)化；4）另外還要保證懸架具有較好的橫向穩(wěn)定性、強度和剛度。 建立虛擬麥弗遜懸架模型 獲得車輪垂直跳動、轉動與車輪前束角的變化等關系的相關數據 進行動力學仿真分析 在ADAMS軟件平臺上建立麥弗遜懸架簡化物理模型 運用PRO/E建立三維物理模型 確定懸架整體空間數據和性能參數 分析懸架結構和設計要求 三、技術路線（研究方法） 優(yōu)化相關參數 數據是否滿足要求 N Y 四、進度安排 （1）調研、資料收集、完成開題報告 第1、2周（2月28日～3月6日） (2) 根據給出的相關尺寸參數進行相關部件的參數計算，并進行驗證 第 3、4周（3月7日～3月20日） (3) 在ADAMS軟件平臺上建立零件的等比例物理模型，進行運動學分析 第5、6、7周（3月21日～4月10日） （4）利用部件的鏈接關系建立部件之間的裝配 第8、9、10、11周（4月11日～5月8日） （5）設計1.5萬字說明書一份，零件圖一套（包括PRO/E零件圖）第12、13、14周（5月9日～5月29日） （6）畢業(yè)設計審核、修改 第15、16周（5月30日～6月12日） （7）畢業(yè)設計答辯準備及答辯 第17周（6月13日～6月 19日） 五、參考文獻 （1）陳家瑞主編.汽車構造：下冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2000. （2）齊志鵬主編.汽車懸架和轉向系統的結構原理與檢修［M］.北京：人民郵電出版社，2002. （3）余志生主編.汽車理論.第四版［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2006. （4）劉惟信.汽車設計［M］.北京：清華大學出版社，2001. （5）曾俊夫.舒適乘坐的基石——汽車懸掛系統之麥弗遜式獨立懸架[J]. 當代汽車,2007,(7). （6）李林果.解剖懸架(上)——前懸架[J]. 汽車與運動,2007,(4). （7）衛(wèi)修敬.轎車懸架結構與車輪定位角[J]. 汽車維護與修理,1999,(12). （8）丁華.麥弗遜懸架系統性能研究［D］.鎮(zhèn)江：江蘇大學汽車與交通工程學院.2001. （9）谷忠雨,張光德,雷春青,張旺,李夢.麥弗遜懸架系統仿真分析應用研究[J]. 汽車科技,2010,(5). （10）蔣國平,王國林,周孔亢.麥弗遜懸架運動特性的靜態(tài)試驗研究[J]. 武漢理工大學學報,2006,(7). （11）廖力成.基于多體系統動力學的麥弗遜懸架運動學仿真與優(yōu)化設計［D］.武漢：武漢科技大學碩士學位論文，2009. （12）湯靖.麥弗遜懸架結構參數與振動性能研究［D］.鎮(zhèn)江：江蘇大學碩士學位論文，2004. （13）陳黎清，鄭泉，王啟瑞.麥弗遜式獨立懸架導向機構的運動特性［J］.合肥：合肥工業(yè)工業(yè)大學機械與汽車工程學院，2004. （14）陳德民，槐創(chuàng)鋒，張克濤等編著.精通ADAMS 2005/2007 虛擬樣機技術［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2010.2. （15）湯靖,高翔,陸丹. 基于ADAMS的麥弗遜前懸架優(yōu)化研究[J]. 計算機輔助工程,2004,(1). （16）夏長高,邵躍華,丁華.麥弗遜懸架運動學分析與結構參數優(yōu)化[J]. 農業(yè)機械學報,2005,(12). （17）BIAN Xue-lian，MA Guo-qin，WANG Zhi-qian．Optimization Design of McPherson Suspension Steering[J]. JOURNAL OF CHINA 0RDNANCE，2010，06(2). （18） ZHE Li．Virtual Prototyping and Motion Simulation with ADAMS [ J] ．Journal of Comutting and Information Science in Engineering，2001 (1 ) : 276 － 279． （19）王曉峰,于海峰. 基于ADAMS的麥弗遜式獨立懸架優(yōu)化仿真分析[J]. 天津汽車,2008,(8). （20）朱天軍,鄭紅艷,王玉昆. ADAMS/CAR在麥弗遜懸架中的應用[J]. 中國工程機械學報,2005,(4). 六、備注 七、指導教師意見： 簽字： 年 月 日 SY-025-BY-9 畢業(yè)設計（論文）成績評定表 學生姓名 張華 性別 男 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè) 車輛工程 班級 B07-1班 設計（論文）題目 麥弗遜前懸架參數匹配與運動仿真 指導教師姓名 楊兆 職稱 講師 指導教師 評分（X） 評閱教師姓名 職稱 評閱教師 評分（Y） 答辯組組長 職稱 答辯組 評分（Z） 畢業(yè)設計（論文）成績 百分制 五級分制 答辯委員會評語： 答辯委員會主任簽字（蓋章）： 系部公章： 年 月 日 注：1、指導教師、評閱教師、答辯組評分按百分制填寫，畢業(yè)設計（論文）成績百分制=0.3X+0.2Y+0.5Z 2、評語中應當包括學生畢業(yè)設計（論文）選題質量、能力水平、設計（論文）水平、設計（論文）撰寫質量、學生在畢業(yè)設計（論文）實施或寫作過程中的學習態(tài)度及學生答辯情況等內容的評價。 SY-025-BY-6 畢業(yè)設計指導教師評分表 學生姓名 張華 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程B07-1班 指導教師姓名 楊兆 職稱 講師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 麥弗遜前懸架參數匹配與運動仿真 序號 評 價 項 目 滿分 得分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；題目與生產、科研、實驗室建設等實際的結合程度 10 3 綜合運用知識能力（設計涉及學科范圍，內容深廣度及問題難易度）；應用文獻資料能力 15 4 設計（實驗）能力；計算能力（數據運算與處理能力）；外文應用能力 20 5 計算機應用能力；對實驗結果的分析能力（或綜合分析能力、技術經濟分析能力） 10 6 插圖（圖紙）質量；設計說明書撰寫水平；設計的實用性與科學性；創(chuàng)新性 20 7 設計規(guī)范化程度（設計欄目齊全合理、SI制的使用等） 5 8 科學素養(yǎng)、學習態(tài)度、紀律表現；畢業(yè)論文進度 10 得 分 X= 評 語：（參照上述評價項目給出評語，注意反映該論文的特點） 　 　 　 　 　 　 　　 指導教師簽字： 年 月 日 SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 2011-3-2 地點 C320 指導方式 見面指導 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 老師針對本人拿到的設計題目以及任務書上的各項安排，提出一些具體問題，解答疑惑。畢業(yè)設計是本科生必不可少的教學環(huán)節(jié)，要以嚴謹認真的態(tài)度對待，獨立完成。老師還給出畢業(yè)設計要達到的基本目標。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-3-4 地點 C320 指導方式 見面指導 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 老師講解完成開題報告應注意的事項。開題報告是設計的最初文件，它是在設計者廣泛搜集大量相關知識、信息的基礎上綜合完成的。指導內容包括：如何搜集相關文獻、報告格式及書寫規(guī)范。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-3-9 地點 C320 指導方式 間接指導 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 開題報告內容修改。包括格式、語言、內容。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 2011-3-11 地點 C320 指導方式 見面指導 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 開題報告最終修改完成，并由老師確認簽字。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-3-15 地點 C320 指導方式 見面指導 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 指導內容：開題報告完成后，進行開題答辯。接下來就是準備相關數據、資料，搜集車型。確定基本參數，經過老師指導對設計的具體內容、相關文獻有基本了解。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-3-18 地點 C320 指導方式 見面指導 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 指導內容：針對剛開始著手畢業(yè)設計的情況，有些不知所措，老師提出先從結構做起，先把懸架結構以及工作原理的來龍去脈搞清楚，接下來的工作才能進行。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 2011-3-22 地點 C320 指導方式 見面指導 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 指導內容：根據選好的文獻與資料，與老師交流。遇到不懂得問題，及時向老師請教，得到老師的耐心指導，以便于下一步的工作。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-3-25 地點 C320 指導方式 見面指導 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 在老師指導下，大量研究麥弗遜前懸架的結構，細致入微。結合有關資料和文獻，根據所選車型的基本數據開始初步計算。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-3-29 地點 C320 指導方式 見面指導 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 指導內容：針對題目是懸架的運動仿真，老師指出，畢業(yè)設計主要就是基于某一軟件進行的。我所用到的軟件是ADAMS，老師首先把這個對我來說比較陌生的軟件做一個簡明扼要的介紹。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 2011-4-2 地點 C320 指導方式 見面指導 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 因為4月6號至9號要參加考研復試，向楊老師請假幾天。走前老師把我應該完成的內容做了交代。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-4-11 地點 C320 指導方式 見面指導 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 指導內容：指導關于中期答辯的相關事宜。老師安排要提前準備好相應的參考文獻以及數據資料，還有自己一段時間以來所做的所有東西。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-4-15 地點 C320 指導方式 見面指導 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 指導內容：審核中期檢查表。針對中期答辯時提出的問題以及軟件學習問題，向老師請教。老師對我在ADAMS軟件平臺上建立的懸架初步模型產生的問題給予講解和指導，梳理建模時各種誤區(qū)。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 2011-4-19 地點 C320 指導方式 見面指導 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 指導內容：楊老師對初步完成的設計內容進行全面細致的批改，并提出了一些意見，這樣不僅是我的設計思路更加清晰，也避免走了許多彎路。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-4-25 地點 C320 指導方式 見面指導 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 指導內容：老師講解有關模型運動仿真和參數化建模的問題，對我接下來的工作很有幫助。 學生（記錄人）簽名： 張華 指導教師簽名： 日期 2011-4-29 地點 C320 指導方式 見面指導 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 指導內容：老師初步審核了我的設計成果，指出不足，并提出許多寶貴意見。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 2011-5-4 地點 C320 指導方式 見面指導 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 指導內容：老師對下一個階段的任務作了安排。我在基本完成仿真分析后工作量有過半。接下來就是模型零部件裝配，以及編寫設計說明書，并完成主要零部件的工程圖。老師要求要認真細致對待，按時保質保量做好。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-5-11 地點 C320 指導方式 見面指導 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 指導內容：針對零部件裝配以及Pro/E圖如何轉換成工程圖問題聽從老師指導。 學生（記錄人）簽名： 張華 指導教師簽名： 日期 2011-5-18 地點 C320 指導方式 見面指導 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 指導內容：說明書的編寫事宜。包括行文、格式，以及說明書的附屬內容，包括封面、目錄、摘要、翻譯和參考文獻等。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 2011-6-4 地點 C320 指導方式 見面指導 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 提交設計成果給指導老師，老師做審核，指出需要修改的問題，為預答辯做準備。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2011-6-11 地點 C320 指導方式 見面指導 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 指導內容：楊老師隊最終的排版按要求進行審核。 學生（記錄人）簽名： 張華 指導教師簽名： 日期 2011-6-18 地點 C320 指導方式 見面指導 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 指導內容：確認所有內容已經準備好，并且符合要求，等待參加答辯。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 附錄A Performance Kinematics Simulation of Macpherson Suspension Based on ADAMS WANG Yuefang, WANG Zhenhua (Department of Vehicle & Power Engineering，College of Mechatronics Engineering,North University of China, Taiyuan, Shanxi, 030051, China) Phone:+863513920300 Fax:+863513922364 E-Mail:wangyuefang2005@nuc.edu.cn Abstract: The paper discusses a basic simulation way on founding a front suspension simulation model. It applies on method of multi-body dynamics and uses virtual prototyping technology software ADAMS building up Macpherson suspension entity mold. It analyzes the relations between a Macpherson suspension system and wheel alignment characteristic through kinematics simulation, and obtains the changing trend of the wheel alignment parameters. This provides theoretical foundation with further optimization design. Key words: Macpherson Suspension; Kinematics Simulation; ADAMS 1. Introduction Suspension system is a key part for cars, and has decisive effect on car drivability, stability, and comfortability. Because of its characteristics of simple structure, low cost and space economy, Macpherson suspension has become the most popular independent suspension since its emergence. Hence, the kinematics analysis of Macpherson suspension has great significance. ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System) is a simulation software of mechanical system used most widely in the world. Based on the ADAMS virtual model technology, the automobile suspension is regard as a multi-body system which parts connect and motion each other. With the help of ADAMS/View, this paper established multi-body dynamics model of Macpherson front suspension of some car which is increasingly wide used in modern car, and the effects of suspension parameters when wheel travel or turn were studied. The ADAMS entity numeric suspension kinetics simulation provides an efficient and updated tool for developing suspension system. 2. Simulation model 2.1 Front suspension subsystem simulation model Firstly, three-dimensional model of Macpherson suspension system in the Pro/E according to acquired geometric parameters is established. Secondly, ADAMS/CAR model is imported by utilizing MECHANISM/Pro, and the geometric characteristic parameters can be obtained from Pro/E three-dimensional documents. The founding model time is short and very accurate. Fig.1 is the model of Macpherson suspension subsystem. Table 1 is the constraints relationship between rigid bodies of front Macpherson suspension. Fig.1 Front Macpherson suspension subsystem 1-lower triangle swinging arm 2-universal joint3-subsidiary car frame 4-upper suspension support 5-tie rod 6-wheel rim 7-driving axle 8-driving joint axle9-shock absorber 10-rubber liner 2.2 Steering subsystem simulation model Gear and rack steering system model adopts partial coordinate system. The base point lies in center of circle of steering wheel. The direction of x, y, z axle is radial, tangential, normal of steering wheel separately. Figure 2 is the model which contains six rigid bodies that are rack, rack shell, gear axle, middle axle, steering limb and steering wheel axle. Three assembled bodies connect tie rod, subsidiary car frame and car body. Fig.2 is the model of steering system. Table 2 is the constraints relationship between rigid bodies of steering subsystem. Fig.2 The model of steering subsystem 2.3 Simulation model of front Macpherson suspension system Front Macpherson suspension subsystem and steering subsystem models from ADAMS/CAR that have been established are invoked. Then, combined parameters are input. So far , front Macpherson suspension model is finished. Figure 3 is the kinematics simulation model of Macpherson suspension. Fig.3 Suspension simulation model 3. Kinematics simulation analyses 3.1 Data process Initial simulation conditions uniform actual parameters of the researched car. Utilizing ADAMS/CAR model simulates bilateral parallel travel and opposite direction travel. So, the alteration of camber angle, kingpin inclination angle, caster angle and toe angle are analyzed. The structure of Macpherson suspension’s left and right is symmetrical, it is totally the same to alignment parameters, only the left wheel alignment parameters are analyzed[3]. The range that this car beats is 150mm -130mm actually. Under two kinds of operating modes, the comparison of changed curves on wheel alignment parameters are shown in Fig. 4-7. Fig.4 Camber angle vs wheel travel Fig.5 Caster angle vs wheel travel Fig.6 Toe angle vs wheel travel Fig.7 Kingpin inclination angle vs wheel travel 3.2 Discussion and analysis (1)In the process of wheel parallel travel and opposite travel, the alignment parameters change with the change of wheel vertical shift. In Fig.4, camber angle reduces firstly and increases secondly. The changing amount is 0.9786. The change of camber angle contains two parts: the change of camber angle that comes from car body roll and the changing amount of camber angle that relates car body travel. In Fig.5, the change of caster angle with the wheel vertical shift rise sharply. (2)Under two kinds of operating modes of wheel parallel travel and opposite travel, Fig.6 is shown , the change of toe angle is obviously. Under the operating modes of opposite travel, toe angle increases from -0.8029 to 1.6844. Its change affects car drivability and stability. (3)As we can see in Fig.4 and Fig.7, when the wheel travels downward, the change range that is from 0～-130mm, the changing trend of kingpin inclination angle is opposite to camber angle. This could aggravate the wheel wear. But, according to the theoretical relationship and adjust, proper and acceptedcorresponding relation can be obtained. 4. Conclusion This paper discusses kinematics simulation analysis on founding a front Macpherson suspension simulation model that uses technology software ADAMS. Three conclusions are as follows: (1)ADAMS/CAR model is imported from Pro/E by utilizing MECHANISM/Pro, but model can also be imported to SolidWork or UG in STEP format, then, imported to ADAMS in ParaSolid format. (2)The original wheel orientation parameters of Macpherson suspension meet the require. These indicate that the model is rational. The wheel wear range is accepted. (3)The change trend of the wheel alignment parameters is gained through kinematics simulation analysis of Macpherson suspension. Wheel alignment characteristic has effect on full-vehicle capability through suspension and Camber angle. On contrary, full-vehicle motion characteristic affects wheel alignment characteristic through suspension. In a word, virtual prototyping technology software ADAMS can greatly predigest design program and shorten exploitive cycle, greatly reduce exploitive expense and cost, clearly improve product quality and system capability to get optimized and innovated product. 附錄B 基于ADAMS的麥弗遜懸架運動學仿真分析 王月芳，王振華 （中北大學車輛與動力工程系, 山西太原030051) 摘要：本文討論了一種建立麥弗遜前懸架模型的基本仿真分析方法。它運用多體動力學的理論并在虛擬樣機技術軟件ADAMS上建立麥弗遜懸架實體模型。通過運動學仿真，分析了麥弗遜懸架系統與車輪定位參數特性之間的關系，得到車輪定位參數的變化趨勢。這些為進一步優(yōu)化設計提供了理論依據。 關鍵詞: 麥弗遜式懸架;運動仿真；ADAMS 1. 前言 懸架系統是汽車的關鍵部件，對汽車的動力性，操縱穩(wěn)定性，舒適性有決定性影響。由于它的結構簡單，成本低，節(jié)省空間的特點，麥弗遜懸架從它誕生以后就成為了應用最廣泛的獨立懸架類型。因此對麥弗遜懸架進行運動學分析具有重要意義。 ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)是世界上應用最廣泛的機械系統仿真軟件?；贏DAMS虛擬樣機技術，汽車懸架可以看作是各部件相互連接和運動的多體系統。借助于ADAMS/View，本文建立了某轎車的麥弗遜前懸架（在現代轎車上應用越來越廣泛）的多體動力學模型，并研究了當車輪跳動，轉動時，懸架結構參數產生的影響。在ADAMS上進行懸架動力學仿真為懸架技術的發(fā)展提供了有效而且及時的方法。 2. 仿真模型 前懸架系統建模 首先，根據必要的幾何參數，在Pro/E中建立麥弗遜懸架的三維模型。其次，通過MECHANISM/Pro，ADAMS/CAR模型被導入，而且模型的幾何參數通過Pro/E三維模型文件也能得到。建模花費時間短，并且精確。圖1所示的即為麥弗遜懸架子系統。表1列出了懸架各部件間的連接關系。 圖1：麥弗遜前懸架 1-下三角擺臂；2-轉向節(jié)3-副車架；4-懸架上支架5-轉向橫拉桿6-輪轂；7-傳動軸8-傳動軸節(jié)9-減震器；10-橡膠襯套 轉向系統模型 齒輪齒條式采用局部坐標系,坐標原點位于轉向盤圓心處,x、y、z軸的方向分別為轉向盤的徑向、切向、法向。模型如圖2,包括6個剛體,分別為齒條、齒條殼體、齒輪軸、中間軸、轉向管柱和轉向盤軸。3個裝配剛體,分別用來連接轉向橫拉桿、副車架和車身。剛體之間的相互約束關系如表2。 Fig.2 轉向系統模型 2.3 建立前懸架仿真平臺模型 在ADAMS/CAR 中調用上面建立好的前懸架子系統和轉向子系統,輸入相關參數,完成麥弗遜式懸架的建模。懸架運動學仿真模型如圖3所示。 圖3：懸架運動學仿真平臺模型 3. 運動學仿真分析 3.1 數據處理 仿真初始條件和此車實況參數保持一致,利用ADAMS/CAR模塊進行雙側平行跳動和反向跳動仿真,分析車輪外傾角、主銷內傾角、主銷后傾角及前束角的變化。 該麥式前懸架左右結構對稱,定位參數完全一樣,則只分析左車輪定位參數。此車實際跳動的范圍為150mm～-130mm,在兩種工況下,車輪定位參數變化曲線對比如圖4～圖7所示。 圖4 外傾角隨車輪垂直位移的變化圖5 后傾角隨車輪垂直位移的變化 圖6 前束角隨車輪垂直位移的變化 圖7 內傾角隨車輪垂直的位移的變化 3.2 小結與分析 (1)輪胎平行跳動和異向跳動的過程中,定位參數隨垂直位移的變化而變化,在圖4中，外傾角先減小后增大,變化量為0.9768。外傾角變化包括兩部分,一是由車身側傾產生的外傾角變化,二是相對車身跳動的車輪外傾變化量。 在圖5中，隨著車輪垂直運動，車輪后傾角變化曲線上升很快。 (2)車輪在平行和異向跳動工況下,如圖6所示，前束角變化差異較大,異向跳動下前束角由最小-0.8029 增加到1.6844。其變化直接影響車輛的操縱穩(wěn)定性, (3)由圖4和圖6看出,在車輪向下跳動時, 即從0～- 130mm,外傾角的變化趨勢與前束角的變化趨勢相反,這樣會加劇輪胎的磨損,根據理論上的關系和調整,可得到合理的或可接受的對應關系。 4.結論 本文利用ADAMS 軟件建立了某車的前麥弗遜式懸架仿真模型并進行了運動仿真。由此得出以下三點； (1)在從Pro/E導入ADAMS時,可以用MECHANISM/Pro接口模塊，也可以先以STEP格式導入到SolidWork 或UG 里，再以Parasolid 格式導入ADAMS 中； (2)麥弗遜懸架的初始車輪定位參數滿足要求。這表明懸架模型是合理的，車輪磨損范圍是可以接受的； (3)通過仿真分析明確了車輪在跳動過程中，車輪定位參數的變化趨勢。車輪定位特性通過懸架與車身外傾角對整車產生影響；反之，整車的運動特性通過懸架對車輪定位特性進行影響的。 總之，虛擬樣機技術軟件ADAMS能大大簡化設計程序，縮短開發(fā)周期，大大減少開發(fā)費用和代價，明顯改進產品質量和系統性能，得到優(yōu)化的創(chuàng)新的產品。 9