前轮定位参数研究及优化设计优秀毕业课程设计Word下载.docx
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Itisnecessarytosimplifythevehiclestructureandsuspensionmodelbecauseofthehugeworkloadofvehicleanalysisandmodeling.Thesimulationofunilateralwheelbeatingonthefrontsuspensioncanrepresenttheperformanceofthecar.
KeywordsThefrontwheelalignmentparametersADAMS/CARvirtualprototypemodelThetwo-waywheeljumpsimulation
目录
摘要I
AbstractII
第1章绪论1
1.1课题背景1
1.2操纵稳定性的概念1
1.3前轮定位参数1
1.3.1前轮外倾角与前轮前束值1
1.3.2主销后倾角2
1.3.3主销内倾角2
1.3.4前轮定位参数的研究2
1.4本课题研究的主要内容2
1.4.1前轮定位参数与操纵执行驾驶员指令的准确性的关系2
1.4.2前轮定位参数的影响因素2
1.4.3麦弗逊悬架模型的建立与仿真·
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1.5本课题研究意义2
第2章前轮定位参数与汽车操纵稳定性4
2.1主销后倾角的影响4
2.2主销内倾角的影响4
2.3前轮外倾角的影响4
2.4前轮前束值的影响5
第3章影响前轮定位参数的因素6
3.1悬架与前轮定位参数6
3.1.1悬架概述6
3.1.2几种常见悬架与前轮定位6
3.2驱动类型与前轮定位7
3.3转向机构与前轮定位7
3.3.1转向器的性能与前轮定位7
第4章汽车前轮定位角的设计要求9
4.1引言9
4.2前轮定位角的变化9
4.2.1前轮外倾角9
4.2.2前轮前束9
4.2.3主销后倾角9
4.2.4基于车轮最小侧滑量的前轮定位参数优化理论10
4.2.5基于轮胎磨损的前轮前束与前轮外倾角的优化理论10
第5章悬架模型的建立与仿真11
5.1ADAMS/CAR建模11
5.2前轮定位参数的运动学仿真12
5.2.1仿真结果13
5.2.2结果分析15
5.3前轮定位参数的优化15
5.3.1拟合结果15
5.3.2网页格式查看灵敏度16
5.3.3最大因子选择17
5.3.4优化结果分析17
第六章结论18
6.1论文的主要工作19
6.2前轮定位参数的研究与展望19
2.1外倾角与前束值19
2.2主销后倾角19
致谢20
参考文献21
第1章绪论
1.1课题背景
人们对汽车的追求不再满足于单纯的速度和性价比，而开始关注更好的汽车的操纵稳定性和行驶时的安全性。
合理的的前轮定位参数可以使车辆更平稳的直线行驶和不费力的转向，并降低车辆在行驶过程中各部分零件的磨损。
转向轮的定位参数的改进可以直接满足人们新的需求
想要准确细致的分析车辆的运动学参数，就不得不综合各部分机件的运动，创建符合实际的模型。
将汽车各种子系统加以简化，抽取本质因素，辅以计算机，建立合适的虚拟样机，汽车动态特性的研究得以发展。
美国的MSC公司的ADAMS/CAR软件是目前应用最广泛的机械系统动力学仿真分析软件，可以实现对前轮定位参数的优化设计和操纵执行驾驶员指令的准确性的研究。
1.2操纵稳定性的概念
车辆驾驶的执行驾驶员指令的准确性能，即汽车能够按照驾驶员在清醒状态时给予转向车轮的指令行驶；
即使车辆受到外界不稳定因素影响，依然能不过分受干扰并稳定行驶的性能。
1.3前轮定位参数
汽车转向轮的定位主要参数主要保证前轮在底盘上位置的精确确定、车辆行驶的执行驾驶员指令的准确性、执行驾驶员指令的灵敏程度及转向后的自动回正，且前束和外倾角应符合列出的数学公式。
1.3.1前轮外倾角与前轮前束值
关于前轮定位参数的研究起源于原始的马车。
为了提升马车的承载能力和减少车轮横向滑脱的趋势，外倾角取值较大，这样做能够增大车厢底部面积，使马车行驶时不至于将泥水飞溅到乘客身上。
19世纪末，在英国人邓禄普发明了充气轮胎以后，因早期的车轮外倾角过大导致的轮胎磨损严重，使减小车轮外倾角提上了日程。
为了消除因左右车轮制动力不平衡造成的制动转向，并减小轮胎侧移量，将前轮外倾角减少了3°
左右。
伴随着前轮外倾，轮胎与地面接触出现了相对滑动。
这不光使轮胎磨损境况更严峻，随之附带的地面摩擦力更是使轮胎向一侧扭转。
前轮前束应运而生。
前轮前束可以在轮胎扭转之前使轮胎预备，进一步减少轮胎的磨损。
前轮前束与前轮外倾角必须有呈下式中的比例：
T=ldγ
2r
其中，T为前轮前束值；
dD是前轮轮缘的直径；
l为前轮接地印记长度；
伽马是前
1
轮的弯度；
r为轮胎的滚动半径。
1.3.2主销后倾角
德国查特林从优先考虑前轮转向后自动回正角度，得出主销后倾角最好为15°
，这个角度的主销后倾角可以尽可能的保证前轮回正速度。
此外，较大的后倾角也带来了比较差的驾驶体验，转向轮甚至出现左右摇摆。
终于到1950年，低压轮胎的广泛使用大大改善了车轮的回正能力，主销后倾角的值普遍减小。
研究发现前轮前束的改变可以减少前轮摆振及异常磨损。
1.3.3主销内倾角
为了保证车辆低速时转向回正性、执行驾驶员指令的灵敏程度及行驶执行驾驶员指令的准确性，车辆的主销内倾角取值较大。
1.3.4前轮定位参数的研究
前文提到，因为主销内倾角会导致较大的摆振峰值，所以现代汽车在设计时普遍趋向于减小主销内倾角，这还会消除部分回正力矩，使转向更轻便。
前轮外倾角减小。
为保证车辆高速转向时的车身的稳定能力和延长轮胎使用寿命，现代汽车设计时采用的前轮外倾角趋于负值，即前轮内倾。
主销内倾角增大，增大了稳定力矩，提高了轿车行驶的安全性，可以改善汽车在面对突发状况的适应能力。
前束通过上述公式计算得出，负的前束和内倾才能与公式相符合，减小车轮的侧滑，降低轮胎磨损。
1.4本课题研究的主要内容
本文利用ADAMS/CAR软件建立麦弗逊悬架系统的模型，研究该悬架的前轮定位参数，并优化悬架的硬点坐标；
研究包括以下的内容：
1.4.1前轮定位参数与操纵稳定性的关系
研究各前轮定位参数分别是如何影响车辆行驶时的抗干扰能力、转向施加指令后的灵敏度及前轮的自动回正。
1.4.2前轮定位参数的影响因素
研究前悬架子系统和转向机构的上主销内倾角的影响,主销后倾角、前轮前束和车轮外倾角和四轮之间的关系进行了分析。
1.5本课题研究意义
前轮定位的主要参数主要保证前轮在底盘上空间位置的精确确定、车辆行驶的执行
驾驶员指令的准确性、执行驾驶员指令的灵敏程度及转向后的自动回正。
为防止轮胎磨损，前轮前束和外倾角应按相应公式计算得出。
第2章前轮定位参数与汽车操纵稳定性
前轮定位能够确保车辆能够按照驾驶员的指令直线行驶，这就需要前轮和主销能够具有确定的空间结构。
主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角、前轮前束。
这四个参数设计是否合理将很大程度的决定了汽车能正确执行驾驶员指令的能力和轮胎的磨损。
2.1主销后倾角的影响
图2-1主销后倾角
2.2主销内倾角的影响
图2-1显示了主销后倾角,与路面的接触点主销轴和前轮中心线与道路表面相交,如图中的位置。
车辆直线行驶，车轮因外界因素影响转动时，产生与偏转方向相反的离心力的反作用力，使转向轮回正，保证了车辆能都抵抗外界干扰而正确执行驾驶员指令的能力。
主销后倾角变化的影响：
1）后倾角较大时，转向需要驾驶员施加更大的操纵力后倾角较小时，不能保证操纵执行驾驶员指令的准确性，甚至发生摆振；
3）车轮向后倾角较小的一侧跑偏。
主销内倾角与主销后倾角协同作用辅助车轮回正。
因为存在主销内倾角，车轮绕主销旋转时，地面对车轮产生向上的力。
内倾角使γ和β路面交线距离Dy减小，使转向灵敏度变高。
当主销内倾角变化时，有：
1）内倾角过大，转向所需驾驶员操纵力变大，轮胎磨损严重;
2）倾角太小,转向力过大,行驶抗干扰能力变差异（3）车轮朝着测试
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