悬架系统运动学分析流程.docx

1、悬架系统运动学分析流程 编号： 版本： 1.0 密级： 秘密 悬架系统运动学分析流程编制/日期： 赵 晓 峰 2005-10-22校对/日期： 审核/日期： 批准/日期： 奇瑞汽车有限公司汽车工程研究院CAE部2005年10月22日前 言悬架是现代汽车上重要总成之一，它把悬架（或车身）及车轴（或车轮）弹性连接在一起。其主要任务是传递作用在车轮和车架（或车身）之间一切力和力矩，并且缓和路面传给车架（或车身）冲击载荷，衰减由此引起承载系统振动，保证汽车行驶平顺性；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想运动特性，保证汽车操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力。本流程主要以车轮平行跳动为例，介绍了车轮上下跳

2、动时各主要参数变化情况分析过程。单轮跳动、反向跳动分析过程及此基本一致。本版本为第一版本，由于作者能力有限，如果有不妥之处，敬请指正，并在以后版本中逐步改善。1、分析目标通过对悬架跳动仿真分析来查看各主要参数随轮跳变化状况，从而预估悬架性能，为悬架设计提出建议。2、问题描述平行跳动、单轮跳动及反向跳动建模及分析过程所需要步骤基本一致，流程图2-1可以直观反应这一过程。图2.1.1分析流程图3、仿真分析过程3.1、数据准备在建立悬架模型之前，首先要对所建悬架拓扑结构进行详细分析，根据分析结果，提出详细参数需求。悬架系统建模时通常也会包含转向系统和稳定杆系统。悬架系统建模所需数据庞大，但总体上可以

3、分为：1、关键点关键点位置及整车状态有关，因此在提供关键点数据时最好说明所提供数据对应整车状态。各关键点对应状态应该保持一致。2、元件特性包括各衬套刚度及阻尼特性、弹簧特性、减振器阻尼特性、压缩及伸张限位块特性、转向助力特性、齿轮齿条传动比，稳定杆扭转刚度等。3、整车质量及几何参数整车质量及几何参数主要是指前后轴轴荷，前后轴簧载或非簧载质量。整车质心位置及轮距和轴距等参数。4、关键部件参数质量及惯量参数如控制臂及副车架质量、质心位置及转动惯量等，惯量参数要指明所在坐标系。可按已有参数需求表模板编制建模所需参数表。3.2、建模过程在ADAMS/car中建立模型通常分为三个步骤，首先在templa

4、te building 界面中建立模板，然后利用所建模板在standard building界面中建立各子系统，最后运用suspension test rig将各子系统装配成一个整体悬架系统。3.2.1、建立模板在template building 界面中建立模板时基本步骤可参照流程图3.2.1。图3.2.1 建模流程图3.2.2、建立子系统模板建立完成后，便可在standard building界面中利用模板新建各子系统。新建时应该准确设定各子系统Minor Role.如图3.2.2所示。图3.2.2 建立新子系统3.2.3、建立悬架装配系统完成各子系统建模后，便可将各个子系统装配起来，形成

5、整个装配系统。在含有转向系统及稳定杆系统模型中，新建时选择Steering Subsystem和Other Subsystem便可将其加入。整个悬架系统是通过Suspension Test Rig装配起来。图3.2.3 建立新装配系统3.3、模型检验及调试 运动检查：悬架系统建立完毕后，在作正式分析之前需要查看悬架建模参数设置是否有疏忽，并进行各种跳动检验，以确认建立悬架能否准确完成要求运动分析、各主要结果数据变化是否合理。 模型调试：如果通过检查发现不正常运动或结果，应该查找原因并对模型进行调试，直至达到要求。错误原因可参考第四部分常见问题描述。3.4、提交分析平行跳动分析时，按照图3.4.

6、1设定分析参数：图3.4.1 提交分析图中设定值只作为参考，根据要求可自行修改。反向跳动及单轮跳动及此基本相同。3.5、查看分析结果分析完成后，在主菜单中找到ReviewAnimation control,可以查看仿真完成后动画效果。也可选择ReviewPostprocessing Window或者直接使用快捷键F8，便可转到Postprocessor中进行后处理。 查看曲线图：在Postprocessor中可以查看主要参数变化曲线。具体操作方法如下：方法一：在Postprocessor主菜单中选择plotcreate plots后弹出如图3.5.1所示界面，便可创建一组主要参数变化曲线。：图

7、3.5.1 生成图线说明：作图所需结构文件mdi_suspension_parallel_travel.plt位于share文件夹下，点右键即可找到。方法二:用方法一有些图形是做不出来，这就需要单独绘制某一分析结果曲线图，具体见图3.5.2。图3.5.2 绘制曲线图通过以上操作便可得到前束随轮跳变化曲线，如图3.5.3：图3.5.3 前束变化曲线 数据输出：曲线图是由许多数据点组成，如果需要可以通过Export命令将这些数据点以ASCAII、表格或网页形式输出。 录制动画：在PostProcessor中新建页面，点击右键选择load animation选择所作分析，便可查看动画，选择控制面板中

8、R键，便可输出AVI等各种格式录影文件。3.6、分析结果评价在运动学分析完成后，需要对表3.6.1中参数随车轮跳动而发生变化进行分析：评价对象简 要 评 价 指 标外倾角Camber Angle 从提高转向性能出发，侧顷时车轮对地面外倾角最好不变。 较大前轮外倾角变化会引发横向力，影响直行稳定性。 外倾变化上跳时：2+0.5/50mm.前束角Toe Angle 保持车轮在上下跳动过程中前束不变。 前束变化影响直行稳定性、车辆稳态响应。 车轮上跳时前束值多设计成零至弱负变化，取弱负变化是为了使车辆获得弱不足转向特性。 设计值取在零附近是为了控制直行时由路面凹凸引起前束变化，确保良好直行稳定性。

9、上跳对应前束变化最好呈直线。 前束变化理想特性为：上跳，零至弱负变化（-0.5/50mm） 当前轮驱动时，前轮在外力作用下有增大前轮前束趋势。因此，可以有适当负前束。主销内倾角Kingpin Inclination Angle 转向主销倾角713，希望取小值主销偏置距Scrub Radius 为了保证制动时左右车轮既存在制动力不同也能稳定运动效果，主销偏置距多为负 转向主销偏移距-1030mm希望为负。 较小偏置距使转向操纵轻便。主销后倾角Caster Angle 主销后倾设计较大时，外顷转向轮外倾角会向负方向变化，这样车辆不足转向特性较弱，最大横向加速度会增大。 前置前驱：03；前置后驱：3

10、10 当设计范围合理时，及之相应回正力矩，角反馈较为合理。主销拖距Caster Moment Arm 后倾拖距大，有利于提高转向轮回正能力和直行稳定性。 使转向轮保持力及转向力加大。 设计范围：030mm.悬架刚度Wheel Rate 普通级别以下轿车满载时，前悬架偏频在1.001.45Hz，后悬架要求在1.171.58Hz 高级轿车满载时，前悬架偏频要求在0.801.15Hz后悬架要求在0.981.30Hz为了使汽车有较小纵向角振动，推荐后悬架静挠度是（0.80.9）前悬架静挠度悬架侧倾刚度Total Roll Rate 0.5g侧向加速度下整车侧倾角一般在25范围内 前悬架侧倾角刚度应略大

11、于后悬架侧倾角刚度，比值一般为1.42.6悬架侧倾中心高度RollCenter Location 独立悬架侧倾中心高度一般在0150mm范围为宜。随车轮跳动，侧倾中心高度变化最好控制在3070mm内，希望取较小值。侧向力变形转向系数Lateral ForceSteer Compliance 轿车前悬架侧向力变形系数为0.6（不足）0.22/KN（过多） 后悬架侧向力变形系数为0.02（不足）0.22/KN（过多）侧向力变形外倾系数Lateral Force Camber Compliance 轿车前悬架侧向力变形外倾系数为0.240.75/KN（不足） 后悬架侧向力变形外倾系数为0.200.8

12、2/KN（不足）悬架横向刚度Lateral Force Steer Compliance 一般取横向柔度为0.3mm/980N（接地点负荷）2mm/980N（接地点负荷）悬架侧倾外倾系数Roll Camber Coefficient 轿车前侧倾外倾系数要求为0.610.88/（不足） 轿车后侧倾外倾系数要求为00.86/（不足）悬架侧倾转向系数Roll Steer 侧倾转向系数在0.2（不足）0.1/（过多） 侧倾转向系数在0.13（不足）0.06/（过多）轮距变化Total Track 轿车轮距变化应该在-5mm/50mm5mm/50mm（单轮）范围内说明 ：简要评价指标只是做了最一般性描述。最好指标是各参数有相应目标值，当然各工程师经验在这里也显得非常重要。3.7、数据提交及存档仿真分析完成后，可将模型源文件夹（*.cdb）及分析报告等文件存档。4、常见问题描述悬架系统运动学分析过程中常见到问题可参照表4.1：编 号常 见 问 题一般修改方法1悬架不能跳动或者跳动不正常1、检验Communicator设定是否正确。2、检查运动副及衬套设置是否存在过约束或者过多自由度问题。2悬架实际跳动行程及提供值不符1、适当调整bumpstop和reboundstop行程。2、适当调整bumpstop和reboundstop刚度特性，使其压缩量及实际值保持一致表4.1 常见问题描述