基于ADAMS的麦弗逊式独立悬架的运动仿真设计说明

浙江XX大学毕业设计（设计说明）本科毕业设计设计说明题目：1.8MT轿车前悬架运动学仿真及设计学院：专业：班级：学号：学生姓名：指导老师：提交日期：2011年4月11日浙江XX大学毕业设计（设计说明）初始说明：1.设计原始参数：满载质量：1579kg，前轴荷：799kg，后轴荷：780kg，前轮距：1470mm，后轮距：1470mm，轴距：2610mm，前悬架弹簧刚度：24.7N/mm，后悬架弹簧刚度16.56N/mm，轮胎型号205/50R16。2.ADADS建模硬点数据：初始：loc_xloc_yloc_zhpl_arm_front-200.0-400.0225.0hpl_arm_out0.0-700.0200.0hpl_arm_rear200.0-390.0240.0hpl_spring_lower0.0-650.0500.0hpl_strut_lower0.0-650.0450.0hpl_strut_upper0.0-600.0800.0hpl_tierod_inner200.0-400.0300.0hpl_tierod_outer150.0-690.03000.0hpl_wheel_center0.0-800.0300.0优化后：loc_xloc_yloc_zhpl_arm_front-200.0-400.0205.0hpl_arm_out-30.0-700.0180.0hpl_arm_rear200.0-390.0220.0hpl_spring_lower0.0-650.0500.0hpl_strut_lower0.0-650.0450.0hpl_strut_upper0.0-600.0800.0hpl_tierod_inner200.0-400.0287.0hpl_tierod_outer180.0-720.0270.0hpl_wheel_center0.0-800.0300.0浙江XX大学毕业设计（设计说明）一、基于ADMAS-CAR的麦弗逊式前悬架建模过程1.打开CAR建模器1.1打开ADMAS-CAR的建模模式1.2新建悬挂模板macpherson：单击File（文件），New（新建）命令，填写新建模板对话框。2.创建模板部件2.1创建控制臂（下摆臂）采用硬点到一般部件，再到几何外形的方式建立控制臂。这里约定选择的材料类型为钢材。2.2创建硬点单击Build（创建），Hardpoint（硬点），New（新建）在这里选择所有的实体为左边，ADMAS/CAR自动创建相对纵向中心线的对称部件，纵向可以设置为任何轴线，它取决于如何设置环境变量，默认纵向中心线为X轴。同样步骤设置控制臂前后硬点参数如下：arm_front(-150,-350,0)arm_rear(150,-350,0)全屏显示模型，在主窗口可以看见全部6个硬点：浙江XX大学毕业设计（设计说明）2.3创建控制臂--一般部件单击Build（创建），Parts（部件），GeneralPart（一般部件），New（新建）命令：2.4创建控制臂几何形体单击Build（创建），Geometry（几何体），Arm（三角臂），New（新建）：浙江XX大学毕业设计（设计说明）2.5创建转向节转向节由转向节三角臂（wheel_carrier）和转向节立柱（carrier_link）组成。2.6创建转向节使用的硬点单击Build（创建），Hardpoint（硬点），New（新建）：Wheel_center(0,-800,100)Strut_lower(0,-650,250)tierod_outer(150,-650,250)2.7创建转向节三角臂单击Build（创建），Parts（部件），GeneralPart（一般部件），Wizard（向导）命令：2.8创建转向节立柱几何体单击Build（创建），Geometry（几何体），Link（系杆），New（新建）命令：浙江XX大学毕业设计（设计说明）2.9创建滑柱单击Build（创建），Parts（部件），GeneralPart（一般部件），New（新建）命令：2.10创建减震器首先建立一个硬点定义减震器，然后按需要定义减震器属性文件。2.11创建减震器上的硬点strut_upper（0,-600,600）2.12定义减震器单击Build（创建），forces，Damper（减震器），New（新建）命令：浙江XX大学毕业设计（设计说明）2.13定义螺旋弹簧2.14创建弹簧的下硬点spring_lower（0,-650,300）2.15创建悬挂主螺旋弹簧（mainspring）单击Build（创建），forces，Spring（弹簧），New（新建）命令：2.16创建横拉杆tierod_inner（200,-350,250）2.17创建横拉杆部件单击Build（创建），Parts（部件），GeneralPart（一般部件），Wizard（向导）命令：2.18创建前束和外倾角参数变量单击Build，SuspensionParameters（悬架参数），Toe/CamberValues（前束/外倾参数），Set（设置）：浙江XX大学毕业设计（设计说明）2.19创建轮毂单击Build（创建），ConstructionFrame（结构框），New（新建）：2.20创建轮毂部件单击Build（创建），Parts（部件），GeneralPart（一般部件），New（新建）命令：2.21创建轮毂圆柱几何体单击Build（创建），Geometry（几何体），Cylinder（圆柱体），New（新建）命令：浙江XX大学毕业设计（设计说明）3部件间连接3.1定义转向节与滑柱之间的棱柱副3.2在转向节与滑柱之间创建一个棱柱副单击Build（创建），Attachments（连接），Joint（约束），New（新建）命令：3.3定义控制臂的连接3.4在控制臂的前硬点位置（hardpointarmfront）创建安装件subframe_to_body。单击Build（创建），Parts（部件），Mount（安装件），New（新建）命令：3.5创建控制臂前轴套单击Build（创建），Attachments（连接件），Bushing（轴套），New（新建）：浙江XX大学毕业设计（设计说明）3.6创建控制臂后轴套浙江XX大学毕业设计（设计说明）3.7创建控制臂与安装件连接的转动副3.8创建控制臂与转向节连接球形副（球头）3.9定义滑柱的连接方式3.10定义一个安装件strut_to_body浙江XX大学毕业设计（设计说明）3.11创建一个滑柱与安装件连接的轴套3.12创建一个滑柱与安装件连接的球形副3.13定义转向节连接方式浙江XX大学毕业设计（设计说明）3.14定义横拉杆与转向节之间球形副（球头）tierod_outer3.15为万向副创建一个安装件tierod_to_steering3.16创建横拉杆与安装件tierod_to_steering浙江XX大学毕业设计（设计说明）3.17定义轮毂连接方式，定义一个铰接副连接轮毂和转向节3.18定义主销线Build，SuspensionParameters（悬挂参数），CharacteristicArray（特征数组），Set（设置）：4.定义通讯器4.1单击Build（创建），Communicator（通讯器），Info（信息）命令：浙江XX大学毕业设计（设计说明）4.2单击Build（创建），Communicator（通讯器），Output（输出），New（新建）：4.3测试通讯器单击Build（创建），Communicator（通讯器），Test（测试）：5.创建悬架子系统单击File（文件），New（新建），Subsystem（子系统）：浙江XX大学毕业设计（设计说明）6.悬挂总装配单击File（文件），New（新建），SuspensionAssembly（悬挂组合）：7.执行仿真分析7.1定义载荷这里设定弹簧轴向载荷为3870N，在弹簧属性文件上查得自由长度为205.7mm，此时弹簧的长度为135mm。修改其安装长度：在任意一个弹簧上单击右键并选择Modify（修改）。7.2设置运动分析模式单击Adjust，KinematicToggle，设置CurrentMode（当前模式）为Kinematic（运动学）后单击OK按钮。7.3执行车轮同向激振仿真浙江XX大学毕业设计（设计说明）单击Simulate，SuspensionAnalysis，ParallelWheelTravel：7.4动画显示结果单击Review，AnimationControls（动画控制），Play（播放），观察结果。7.5绘制结果图启动ADMAS/PostProcessor。单击Plot（绘图），CreatePlots（创建绘图）。调用标准绘图配置文件：单击File，Input，PlotConfigFile，如图：ADMAS/Car自动绘制一系列基于绘图配置文件的分析结果图，可以使用绘图页浏览树观察浙江XX大学毕业设计（设计说明）各项仿真结果的绘图：观察结果图后返回ADMAS/Car主窗口。7.6执行弹塑性运动仿真单击Adjust（调整），KinematicToggle：7.7执行弹塑性运动仿真单击Simulate，SuspensionAnalysis，ParallelWheelTravel：7.8绘制弹塑性运动分析图将两次仿真的结果绘制在同一页面上以便比较：浙江XX大学毕业设计（设计说明）二、ADMAS仿真分析与验证1.前轮外倾角汽车在曲线行驶时，车身的侧倾使得车轮的外倾角相对于地面向正的外倾角变化，从而降低了承载能力较高的外侧车轮的侧偏特性。所以常常将悬架设计为车轮向上跳动时，外倾角朝负值方向变化；车轮下落时，外倾角朝正值方向变化。理想的变化范围是-2°/50mm～0.5°/50mm。据下图分析可知，此独立悬架车轮外倾角在车轮上跳50mm时，外倾角变化大约-1.6°，下跳50mm时，变化大约0.4°，均在理想的变化范围内。2.车轮前束角前束对轮胎偏磨有一定影响，若前束角和外倾角配合恰当，轮胎滚动的偏斜方向会抵消。若前束过大或者过小，轮胎的偏磨还会增加，滚动阻力增加将导致车辆直线行驶性能下降。一般前束变化较理想的设计特性值为：前轮上跳时为0°/50mm～-0.5°/50mm。前束变化范围为-1.4°/50mm～1.2°/50mm，不合理需优化，具体曲线图如图所示之：浙江XX大学毕业设计（设计说明）3.主销后倾角主销后倾角对转向时的车轮外倾变化影响较大，若主销后倾角设计较大，则外倾转向轮的外倾角会向负方向变化。其作用在于保持汽车直线行驶的稳定性，并力图使转弯后的前轮自动回正。后倾角越大车速越高，前轮稳定效应愈强，但后倾角不宜过大，一般要求2°～3°。由图可知在所建模型下，在车轮上下跳动50mm，主销后倾角变化范围在-0.15°~-0.19°，变化量较小，变化趋势基本符合要求，但后倾角的值偏小。4.主销内倾角当车轮跳动时，若主销内倾角变化较大，将会转向沉重，加速轮胎磨损。因此希望在车轮的跳动过程中，主销内倾角的变化量不要太大。车轮上下跳动量为100mm时，一般希望主销内倾角的变化范围在7.0°～13.0°左右。据图分析可知，此独立悬架主销内倾角在车轮上跳50mm时，内倾角变化大约10.4°，下跳50mm时，变化大约8.1°，在理想范围内。三、优化设计浙江XX大学毕业设计（设计说明）修改前硬点：修改后硬点：修改后各参数及其图如下：1.前轮外倾角变化范围在0.25°~-1.7°浙江XX大学毕业设计（设计说明）理想的变化范围是0.5°/50mm～-2°/50mm，所以符合要求。2.车轮前束角变化范围在0.29°~-0.2°理想的变化范围是0°/50mm～-0.5°/50mm，所以符合要求。3.主销后倾角变化范围在2.4°~3°理想的变化范围是2°～3°，所以符合要求。4.主销内倾角变化范围在7.9°~10.1°理想的变化范围