18MT轿车前悬架运动学仿真及设计.docx
《18MT轿车前悬架运动学仿真及设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《18MT轿车前悬架运动学仿真及设计.docx(27页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
18MT轿车前悬架运动学仿真及设计
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:
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
1、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:
2、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。