基于ADAMS的麦弗逊式独立悬架的运动仿真设计说明.docx
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基于ADAMS的麦弗逊式独立悬架的运动仿真设计说明
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
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_x
loc_y
loc_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
3000.0
hpl_wheel_center
0。
0
—800.0
300。
0
优化后：
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_tierod_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
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:
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）：
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:
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：
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）：
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：
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）：
3。
6创建控制臂后轴套
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
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
3.14定义横拉杆与转向节之间球形副（球头）tierod_outer
3。
15为万向副创建一个安装件tierod_to_steering
3.16创建横拉杆与安装件tierod_to_steering
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:
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）：
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
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：
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：
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
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°
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°
理想的变化范围是7。
0°～13。
0°，所以符合要求。
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