基于ADAMS的麥弗遜式獨(dú)立懸架的運(yùn)動仿真設(shè)計(jì)說明要點(diǎn)

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1、浙yX XX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)說明） 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明 題目：1.8MT轎車前懸架運(yùn)動學(xué)仿真及設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 專 業(yè)： 班 級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 提交日期： 2011年4月11日 初始說明： 1 .設(shè)計(jì)原始參數(shù)： 滿載質(zhì)量：1579kg,前軸荷：799kg ,后軸荷：780kg ,前輪距：1470 mm, 后輪距：1470mm軸距：2610 mm前懸架彈簧剛度：24.7N/mn｝后懸架彈簧剛 度 16.56N/mm 輪胎型號 205/50 R16。 2 .ADADSS模硬點(diǎn)數(shù)據(jù)： 初始： loc_x loc_y lo

2、c_z hpl_arm_front -200.0 -400.0 225.0 hpl_arm_out 0.0 -700.0 200.0 hpl_arm_rear 200.0 -390.0 240.0 hpl_spring_lower 0.0 -650.0 500.0 hpl_strut_lower 0.0 -650.0 450.0 hpl_strut_upper 0.0 -600.0 800.0 hpl_tierod_inner 200.0 -400.0 300.0 hpl_tierod_outer 150.0 -690.0 300

3、0.0 hpl_wheel_center 0.0 -800.0 300.0 優(yōu)化后: loc_x loc_y loc_z hpl_arm_front -200.0 -400.0 205.0 hpl_arm_out -30.0 -700.0 180.0 hpl_arm_rear 200.0 -390.0 220.0 hpl_spring_lower 0.0 -650.0 500.0 hpl_strut_lower 0.0 -650.0 450.0 hpl_strut_upper 0.0 -600.0 800.0 hpl_t

4、ierod_inner 200.0 -400.0 287.0 hpl_tierod_outer 180.0 -720.0 270.0 hpl_wheel_center 0.0 -800.0 300.0  、基于ADMAS-CA的麥弗遜式前懸架建模過程 1 .打開CA礎(chǔ)模器 1.1 打開ADMAS-CARJ建模模式 1.2 新建懸掛模板 macpherson：單擊File （文件），New （新建）命令，填寫新建模板對話框。 2 .創(chuàng)建模板部件 2.1 創(chuàng)建控制臂（下擺臂） 采用硬點(diǎn)到一般部件，再到幾何外形的方式建立控制臂。這里約定選擇的材

5、料類型為鋼材。 2.2 創(chuàng)建硬點(diǎn) 單擊 Build （創(chuàng)建），Hardpoint （硬點(diǎn)），New （新建） 在這里選擇所有的實(shí)體為左邊， ADMAS/CAR 自動創(chuàng)建相對縱向中心線的對稱部件, 縱向可以設(shè)置為任何軸線，它取決于如何設(shè)置環(huán)境變量，默認(rèn)縱向中心線為 X軸。 同樣步驟設(shè)置控制臂前后硬點(diǎn)參數(shù)如下： arm_front （-150,-350,0） arm_rear （150,-350,0） 全屏顯示模型，在主窗口可以看見全部 6個硬點(diǎn)： 單擊Build （創(chuàng)建），Parts （部件），General Part （一般部件），New （新建）命令:

6、 2.4創(chuàng)建控制臂幾何形體 單擊Build （創(chuàng)建），Geometry （幾何體），Arm （三角臂），New （新建）： Create Arm Geome( conirol_arnn macphe rson.gel^c antrol_arm Arm N>anne General Part Coc^rdinafte Reference #1 Coordina

7、te Reference #2 Caordunaft6 Rpf「gric #3 Thickness Color Density Malarial Type 國 Wheel_center Strut_lower tierod_outer (0,-800,100) (0,-650,250) (150,-650,250) msicpti€rson ground hp(_arm_gijt ._macpherson.groundl.hplMarnn_front _macptiersan ground. hp(_arm_rear ioi P Calculate Mass P

8、ropenies of General Part g Material「Usei Entered I steel , OK Apply Cancel 2.5 創(chuàng)建轉(zhuǎn)向節(jié) 轉(zhuǎn)向節(jié)由轉(zhuǎn)向節(jié)三角臂（ wheel_carrier）和轉(zhuǎn)向節(jié)立柱（carrier_link ）組成。 2.6 創(chuàng)建轉(zhuǎn)向節(jié)使用的硬點(diǎn) 單擊 Build （創(chuàng)建），Hardpoint （硬點(diǎn)），New （新建）： 2.7 創(chuàng)建轉(zhuǎn)向節(jié)三角臂 單擊 Build （創(chuàng)建），Parts （部件），General Part （一般部件），Wizard （向?qū)В┟? 2.8 創(chuàng)建轉(zhuǎn)向節(jié)立柱幾何體

9、單擊Build （創(chuàng)建），Geometry （幾何體），Link （系桿），New （新建）命令: Create Link Geometry Link Mame carrier link General Part Coordinate Reference #1 Macpherson. g&l_whe el_caiirie r _imiaciphierson ground hpl_strutjower Density Material Type si eel 21 OK Cancel 命 Ma 冶 ri al「User Entere

10、d Radius lo Color dark gray ▼ Cooirdmate Reference #2 _mac pherson. gro u nd. hpljierod_ouler , Calculate r；1ass Properties of General Part 2.9 創(chuàng)建滑柱 單擊Build （創(chuàng)建），Parts （部件），General Part （一般部件），New （新建）命令: 2.10 創(chuàng)建減震器 首先建立一個硬點(diǎn)定義減震器，然后按需要定義減震器屬性文件。 2.11 創(chuàng)建減震器上的硬點(diǎn) strut_up

11、per (0,-600,600) 2.12 定義減震器 單擊Build （創(chuàng)建），forces, Damper （減震器），New （新建）命令: ■ 曲 mpcf Damper Name I Pal Create Damper ._macphersiin gal_wh€iel_camer J Part _mac pherswi gel_stnfl I CDOfdinan. Reference ._macphers4)n ground.hpl-strutjower J CDOfdinal€ Reference _m3cpiier5an ground tip

12、i_stnjt_upper| Property File Colof mdids3i?a_shdildampefs tH/mdi_0(i maize Damper Didnwier 國空呼 ,J 21 OK | Apply Cancel 2.13 定義螺旋彈簧 2.14 創(chuàng)建彈簧的下硬點(diǎn) spring_lower (0,-650,300) 2.15創(chuàng)建懸掛主螺旋彈簧（main spring） 單擊Build （創(chuàng)建），forces, Spring （彈簧），New （新建）命令: Create Sprin mainspring ._macphers

13、on ground. hpl_spnng_low白r| Spring Name ^matph^rson g白l.wh電目一亡白「ri 自「 _macph&rS6ri ggil_slrut I Part J Part I Coordinate Reference J Cixirdinale R自他向府自 | Length Property Fil白 Colar ._macpherson ground. hpl_-strul_u pper 3Dd. 1381265149― DMjiCo&fd.jCcofd) mdids J/acar_shiaf ed/spri ngs.

14、tbl/mdi^OOO white 30 Spring Diameter jj Number of Coils 0 K | Apply Cancel 2.16創(chuàng)建橫拉桿 tierod_inner (200,-350,250) 2.17 創(chuàng)建橫拉桿部件 單擊 Build （創(chuàng)建），Parts （部件），General Part （一般部件），Wizard （向?qū)В┟? -4 A .".i d 1 Gen-eraJ Part Name Type tierod f left C right「弓ingle GeDmelry Type Li

15、nk / Coordinate Reference #1 _m3cptier5oci. ground Jhp

16、uspension Parameters;（懸架參數(shù)），Toe/Camber Values （前束 /外傾參數(shù)），Set （設(shè)置）:  2.19 創(chuàng)建輪轂 單擊 Build （創(chuàng)建），Construction Frame （結(jié)構(gòu)框），New （新建）： 2.20創(chuàng)建輪轂部件 單擊Build （創(chuàng)建），Parts （部件），General Part （一般部件），New （新建）命令: 2.21創(chuàng)建輪轂圓柱幾何體 單擊Build （創(chuàng)建），Geometry （幾何體），Cylinder （圓柱體），New （新建）命令:  3部件間連接 3.1 定義轉(zhuǎn)向

17、節(jié)與滑柱之間的棱柱副 3.2 在轉(zhuǎn)向節(jié)與滑柱之間創(chuàng)建一個棱柱副 單擊Build （創(chuàng)建），Attachments （連接），Joint （約束），New （新建）命令: 3.3定義控制臂的連接 3.4 在控制臂的前硬點(diǎn)位置（hardpoint arm front ）創(chuàng)建安裝件 subframe_to_body 。單擊 Build （創(chuàng)建），Parts （部件），Mount （安裝件），New （新建）命令: Mount Name Create Mount Par su bfra m e_to_body Coordinate Referenc

18、e _mac ph ersoTi .g round. h pl_arm_ftant| From Minor Role ■Bl inherit OK Appfy Cancel Attachments （連接件） Bushing （軸套），New （新建）： 3.5 創(chuàng)建控制臂前軸套 單擊Build （創(chuàng)建）， 3.6創(chuàng)建控制臂后軸套

19、 3.7創(chuàng)建控制臂與安裝件連接的轉(zhuǎn)動副 3.8創(chuàng)建控制臂與轉(zhuǎn)向節(jié)連接球形副（球頭） 3.9定義滑柱的連接方式 3.10定義一個安裝件 strut_to_body Cancel 浙yX XX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)說明） 3.11創(chuàng)建一個滑柱與安裝件連接的軸套 3.12創(chuàng)建一個滑柱與安裝件連接的球形副 3.13定義轉(zhuǎn)向節(jié)連接方式 浙yX XX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)說明） 3.14 定義橫拉桿與轉(zhuǎn)向節(jié)之間球形副（球頭） tierod_outer tier

20、riing .3cpiherson .grciuiid. hpl_tignod_irm e rj Create Mount Pa Mount From Minor Role 囪 | inherit OK App4y Cancel 3.15 為萬向副創(chuàng)建一個安裝件 tierod_to_steering Coordinate Reference 3.16 創(chuàng)建橫拉桿與安裝件 tierod_to_steering 3.17 定義輪轂連接方式，定義一個較接副連接輪轂

21、和轉(zhuǎn)向節(jié) 3.18 定義主銷線 Build, Suspension Parameters （懸掛參數(shù)），Characteristic Array （特征數(shù)組），Set （設(shè)置）： Steer Axis Calculation Geomeinc . Suspension Type Independenl 二 I Part macph?rsan gel_stimt J Part I Cocrdinat& Ref@r&nce J Coordinate Reference macph?rson gel_wheel_carrier mac phors an

22、ground h pl_strut_u pper macplie>rsan ground h pl_am_DiJrt| OK I Apply Cancel 4.定義通訊器 ,Info （信息）命令: 4.1 單擊 Build （創(chuàng)建）,Communicator （通訊器） 浙yX XX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)說明） 4.2 單擊 Build （創(chuàng)建），Communicator （通訊器），Output （輸出），New （新建）： 4.3測試通訊器 單擊 Build （創(chuàng)建），Communicator （通訊器）,Test （測試）: 5.創(chuàng)建懸架子系統(tǒng)

23、單擊File （文件），New （新建），Subsystem （子系統(tǒng)） 6.懸掛總裝配 單擊 File （文件）,New （新建）,Suspension Assembly （懸掛組合） New Suspension Assembly Naim? Suspensiors Subsystem zf=susip_a5sy_1 j 4 面 「 iSteafin^SuteystemS | _M DI_SUSPENSION_TESTRIG - OK I Apply I Cancal F Other Subsystems Suspension Test Rig 畫 7.執(zhí)行仿

24、真分析 7.1 定義載荷 這里設(shè)定彈簧軸向載荷為 3870N ,在彈簧屬性文件上查得自由長度為 簧的長度為135mm。修改其安裝長度：在任意一個彈簧上單擊右鍵并選擇 205.7mm,此時彈 Modify （修改）。 Spnngi zf^susp assy_1. my mac pherscm. nsl Property File | Installed Length Symmetnc mdils.i!，/acar_shafed/spflogs.tbl/mdi_00 OK | Apply | Cancel 3| 臼心 7.2設(shè)置運(yùn)動分析模式 單擊 Adju

25、st, Kinematic Toggle ,設(shè)置 Current Mode （當(dāng)前模式）為 Kinematic （運(yùn)動學(xué)）后 單擊OK按鈕。  單擊 Simulate, Suspension Analysis, Parallel Wheel Travel： 7.4 動畫顯示結(jié)果 單擊Review, Animation Controls （動畫控制）,Play （播放）,觀察結(jié)果。 7.5 繪制結(jié)果圖 啟動 ADMAS/PostProcessor。 單擊Plot （繪圖），Create Plots （創(chuàng)建繪圖）。 調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)繪圖配置文件：單擊 File, Inp

26、ut, Plot Config File ,如圖: ADMAS/Car自動繪制一系列基于繪圖配置文件的分析結(jié)果圖，可以使用繪圖頁瀏覽樹觀察 浙yX XX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)說明） 各項(xiàng)仿真結(jié)果的繪圖: 9 psgfl_sckapag€_ai_sleef_com| W D_|! page?mti_diG 敷口前制工8用1匚與呻峰 H lj pa^_caster_^ngle H l_J page_caster_mome

27、age Jtantjmw_smh B lJi 眼第」的ml_5tBfl「_wn 9- 0 （XllnJwspmJnclinj i J I 『 I 觀察結(jié)果圖后返回 ADMAS/Car主窗口。 7.6 執(zhí)行彈塑性運(yùn)動仿真 單擊 Adjust （調(diào)整），Kinematic Toggle : 7.7 執(zhí)行彈塑性運(yùn)動仿真 單擊 Simulate, Suspension Analysis, Parallel Wheel Travel： 7.8 繪制彈塑性運(yùn)動分析圖 將兩次仿真的結(jié)果繪制在同一頁面上以便比較:  二、ADMAS仿真分析與驗(yàn)證 1 .前輪外傾角

28、 汽車在曲線行駛時，車身的側(cè)傾使得車輪的外傾角相對于地面向正的外傾角變化， 從而 降低了承載能力較高的外側(cè)車輪的側(cè)偏特性。 所以常常將懸架設(shè)計(jì)為車輪向上跳動時， 外傾 角朝負(fù)值方向變化；車輪下落時，外傾角朝正值方向變化。 理想的變化范圍是 -2 /50 mm? 0.5 /50 mm。據(jù)下圖分析可知，此獨(dú)立懸架車輪外傾角在車輪上跳 50mm時，外傾角變化 大約-1.6 ,下跳50mm時，變化大約 0.4 ,均在理想的變化范圍內(nèi)。 mf_macpherscin Camber Angle 2.25 1.325 left 二一所咖 -2 0 ? 】 111Pp ^100.0 -8

29、0.0 -60.0 -40 0 200 00 20.0 VVHeel Travel QauKJwqEEu 40.0 60.0 80.0 100.0 2 .車輪前束角 前束對輪胎偏磨有一定影響， 若前束角和外傾角配合恰當(dāng)， 輪胎滾動的偏斜方向會抵消。 若前束過大或者過小，輪胎的偏磨還會增加，滾動阻力增加將導(dǎo)致車輛直線行駛性能下降。 一般前束變化較理想的設(shè)計(jì)特性值為：前輪上跳時為 0 /50 mm?-0.5 /50 mm 。前束變 化范圍為-1.4 /50 mm?1.2 /50 mm ,不合理需優(yōu)化，具體曲線圖如圖所示之： mjf_rnacpher5on T

30、oe Angle 06 0 0 -0.0 -1.2 -16 -10-0.0 -B0.0 -50.0 -40.0 -20.0 0.0 20.0 Wheel Travel 4D.D 80.0 BO.O 1QD.D 浙yX XX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)說明） 3 .主銷后傾角 主銷后傾角對轉(zhuǎn)向時的車輪外傾變化影響較大， 若主銷后傾角設(shè)計(jì)較大，則外傾轉(zhuǎn)向輪 的外傾角會向負(fù)方向變化。其作用在于保持汽車直線行駛的穩(wěn)定性， 并力圖使轉(zhuǎn)彎后的前輪 自動回正。后傾角越大車速越高，前輪穩(wěn)定效應(yīng)愈強(qiáng)，但后傾角不宜過大，一般要求 2? 3。。由圖可知在所建模型下，在車輪上下跳動 50

31、mm,主銷后傾角變化范圍在 -0.15。~ - 0.19 ,變化量較小，變化趨勢基本符合要求，但后傾角的值偏小。 my_rriacph 己嗜如 Caster Ang le 100.0 -80.0 ?6H0 -40_& -20.0 0.0 6.575 6.1 10.85 ? - —left 10.375 r Kingpin Indinalion Angle 114事0>」口修口一 獷-6匚< 匚o-=MU---u.0 20,0 4

32、0.0 60.0 80,0 100.0 Wheel Travel 4 .主銷內(nèi)傾角 當(dāng)車輪跳動時，若主銷內(nèi)傾角變化較大， 將會轉(zhuǎn)向沉重，加速輪胎磨損。因此希望在車 輪的跳動過程中，主銷內(nèi)傾角的變化量不要太大。車輪上下跳動量為 100 mm時，一般希望 主銷內(nèi)傾角的變化范圍在 7.0?13.0。左右。據(jù)圖分析可知，此獨(dú)立懸架主銷內(nèi)傾角在車 輪上跳50mm時，內(nèi)傾角變化大約10.4 ,下跳50 mm時，變化大約8.1 ,在理想范圍內(nèi)。 my_macphrsGn Wheel Trawl 三、優(yōu)化設(shè)計(jì) 修改刖硬點(diǎn): zf_susp_sssv_1 my_macphrson Nam

33、e Filter loc X loc_z rgmarks hpl arm front 1-200.01 400.0 22S.C (none) hpl_3rm_out 0.0 ■700.0 200.C (none) h|pl_3rm_rear 200.0 ■390.0 240.C (none) hpl^spnngjower 0.0 ■560.0 500.C (none) hipl-strutjower 0.D ?6506 460.C (none) hpl_strut_uipper 0.0 rSOO.O 800.0 (none)

34、 hpljierod-inner 200.0 400.0 300.0 (none) hp4_tierod_outer 150.0 ■690B 300.0 (none) hipll_wtieeLcenter 0.0 ■800.0 300.0 (none) d 1 *1 Display Single and 啟 Left 廣 Right「Boll? OK Apply Cancel Hardpoint Modification Tab 「Assembly 弁 Subsystem 修改后硬點(diǎn): OK A閘產(chǎn) Cancel *

35、8 8 jBSa0>-QU<』gqEn3u 「Assemibly 份 Subsystem- z^_suisp_a&sy_1 my_mac phers o n 二 Name Fitter. * l(K_X l_y loc_1 remarks hpl_arm_fronil -200, D| 40D.0 206.0 (none) hpl_ajm_aLrt -30.0 -70D.0 130.0 (nans) hpl_arm_rear 200 0 390.0 220 0 (nans) hpl_spring_lower 。切 -650.0 輛0

36、(nans) hpJ_strut_lower 0.0 450.0 450.Q (nana) hpl_strut_upp0r 0.0 -500.0 mo (nans) hpl_tiarod_ininer 之mu 287 0 (nans) hpl_tisfod_auter isa.o ■720.6 270 0 (nans) hpl_wheel_c enter o.c ■3000 300 0 (nans) 1 2d 1i才郎 Single and 卜 Left「Right 廠 Bct+i

37、 修改后各參數(shù)及其圖如下: 1.前輪外傾角 變化范圍在 0.25 ~ - 1.7 理想的變化范圍是 0.5 /50 mm?-2 /50 mm,所以符合要求。 2.車輪前束角 m^macphersom Toe Angle 0.55 0.425 D.3 0.175 005 0.0 -0.075 力N ■0325 -0.45 -0.575 -0.7 80.0 60.0 ■100.0 國工。 -60.0 7 0.0 ^20.0 0.0 20.0 40.0 Trsiwpll 變化范圍在 0.29 ~ - 0.2 理想的變化范圍是 0 /

38、50 mm?-0.5 /50 mm,所以符合要求。 3.主銷后傾角 100.0 3.35 - 3.675 - 3 5- 山電」。鈔q】6jv」415eu 3.325 - 115 2.975 - 2.625 ■ 2.45 - 2.275」 2JI - -60 0 -40 D -20 0 0D 20.0 wnm Travel my_maepherson Caster Angle 80 0 6C0 -100 0 -60 0 100 0 變化范圍在 2.4 ~ 3 理想的變化范圍是 2。?3。，所以符合要求。 4.主銷內(nèi)傾角 變化范圍在 7.9 ~ 10.1 理想的變化范圍是 7.0 13.0。，所以符合要求。