ADAMScar在架设计中的应用.doc

ADAMS/car在悬架设计中的应用 作者：河北工程学院机电学院 朱天军 郑红艳 孙振军 悬架是汽车的主要总成之一，其对操纵稳定性和平顺性的影响至关重要。麦弗逊悬架的诸多优点，使得该种悬架广泛应用于轿车、轻型车等的前悬架。设计时导向机构在车轮的上下跳动过程中，应不使主销的定位参数变化过大，车轮与导向机构应运动协调。转向机构组成的系统是空间杆机构，当转向梯形断开点位置选择不当时，会造成横拉杆与悬架导向机构运动不协调，汽车行驶时会出现前轮摆振现象，破坏操纵稳定性,加剧轮胎磨损。传统设计一般采用经验设计、数学推导法以及几何作图等方法，虽然可以满足设计要求，但精度和效率不高。传统的方法已经很难满足日益加速的设计需求，为缩短开发周期、降低开发成本，有必要采用新的设计方法。ADAMS/CAR模块内有悬架运动学动力学分析的专门模板，可以方便地建立各种结构形式的悬架，迅速得出悬架的多达三十多种参数的性能曲线。模型全部采用数字化设计，可方便地对设计参数进行修改和调整以发现其对各种性能参数的影响，优化设计目标，最终为企业提供产品开发的解决方案。 1 悬架分析参数 悬架系统中各关键点的坐标由设计图纸查得，减震器、扭杆弹簧参数由试验得出，前轮定位参数由厂家提供。 (坐标系的规定：汽车纵向为 X 轴，后为正；汽车横向为 Y 轴，右为正；汽车垂向为 Z 轴，上为正) 2 仿真模型的建立和验证 2.1通过对某型 SUV 车进行硬点坐标测量以及悬架弹性件测试，将所得到前悬架的硬点参数及弹性件参数输入MSC.ADAMS/Car 中，建立该车前悬架的仿真模型。如图1 图1 麦弗逊式独立悬架 2.2建成悬架模型后，将悬架模型与测试平台装配，然后对悬架模型进行上下跳动量为-125~100mm的左右轮平行跳动工况仿真。 图2平行跳动工况设置图 点击apply后，悬架进行平行跳动工况，仿真步长为100步。 2.3调用 MSC.ADAMS/Solver 进行解算后，系统能输出几十种有关悬架性能的参数。 前轮定位参数 以下是该麦弗逊前悬架车轮定位参数仿真结果： 2.3.1车轮外倾角（Camber Angle） 图3车轮外倾角变化 由上图可以看出，前悬架模型的车轮外倾角变化范围在 -3.2deg~0.75deg 之间。 2.3.2 主销后倾角（Caster Angle） 图4主销后倾角变化 由上图可以看出，前悬架模型的主销后倾角变化范围在 5.3deg~5.9deg 之间。 2.3.3 主销内倾角（Kingpin Inclination Angle） 图5主销内倾角变化 由上图可看出，主销内倾角变化范围在 8deg~13deg 之间。 2.3.4 主销偏距（Scrub Radius） 图6主销偏距变化 由上图可看出，主销偏距变化范围在-6.2mm~ 0.6mm 左右。 2.3.5 车轮前束角（Toe Angle） 图7车轮前束角变化 由上图可看出，车轮前束角变化范围在-1.9deg~ 7.8deg 左右。 2.4 悬架性能参数的优化 在整车运动过程中，由于路面存在一定的不平度，此时轮胎和车身之间的相对位置将发生变化，这也将造成车轮定位参数发生相应的变动。如果车轮定位参数的变动过大的话，将会加剧轮胎和转向机件的磨损并降低整车操纵稳定性和其他相关性能，所以原则上，车轮定位参数的变化量不能太大。 利用 MSC.ADAMS/Insight 模块，用户可以对车轮定位参数中的某项或是多项进行优化，使定位参数达到一个理想值。本论文是通过对悬架的部分硬点坐标进行改变来达到优化定位参数的目的。 在 Insight 模块中，我们对麦弗逊悬架的下摇臂前点（lca _front）、后点（lca_ rear），转向拉杆内点（tierod _inner）、外点（tierod _outer），下摇臂球头销（lca_ outer）等五个坐标点的 15 个坐标值（每个点有 X、Y、Z 三个方向坐标）进行分析，设定每个坐标值的变动范围在-5mm~5mm 之间。对于 15个坐标值的分析，Insight 将进行 215 次迭代解算，计算量极其庞大，所以我们只进行 64 次的部分迭代。 进行完迭代解算后，我们可以利用 Insight 自带功能，将优化的结果作为动态数据存在交互式网页中。见图8： 从该网页上可以看出，Factor 项为 15 个硬点坐标值，而 Response 项为五项定位参数。Factor项的最大值和最小值与 Nominal 值都相差 5 个单位，这是因为先前我们设定坐标值的变动范围在±5mm 的缘故。 当在最大值和最小值范围内修改 Factor（即硬点参数）值时，Response 项（定