基于ADAMS的悬置刚度仿真指南.docx

1、基于ADAMS的悬置刚度仿真指南基于 ADAMS 的悬置刚度仿真指南 编制：审核：批准：乘用车工程研究二院奇瑞汽车有限公司基于 ADAMS 的悬置刚度仿真指南编制日期：20100908编者： 版次：00第 2 页 共 16 页首先我们明确需要明确仿真所需要达到的目标： 1.悬置系统横向转动频率小于发动机点火频率的一半，能量分布最高频率小于点火频率的0.707； 2.悬置系统能量分布频率间隔大于1HZ； 3.6个方向的能量解耦达到80%；绕Y方向和Z垂向达到90%。ADAMS分析软件在悬置系统仿真里可以进行的项目：1可以输入刚度查看在刚度下的悬置系统频率、解耦率、每阶振型；2可以参数化设计优化刚

2、度值；3可以计算刚度下各种工况每个悬置的受力以及位移情况。一 仿真数据输入仿真前应该搜集好动力总成相关的数据，在仿真过程中输入。仿真数据的搜集是最重要 的一步，数据搜集错了，仿真再准确也是没有用的，所以在搜集数据的时候一定要保证好数 据的准确与详细。以下数据输入讲解均以 A21+477F+QR515为例1动力总成数据动力总成在前舱的倾角： 后倾 6.5 ；该数据由总布置提供。2发动机参数表 1 发动机数据表参数来源 实际测量发动机坐标系原点在整车中的坐标（mm）（-198.769 ，-86.097 ，78.146） 发动机的质量（kg） 140 发动机质心参考坐标系 发动机坐标系位置坐标（mm

3、） （7.995，115.4，100.652）转动惯量（kg mm2）参考坐标系 发动机质心坐标系IXX4.91e+06IYY10.21e+06IZZ9.21e+06IXY1.41e+06 奇瑞汽车有限公司基于 ADAMS 的悬置刚度仿真指南编制日期：20100908编者： 版次：00第 3 页 共 16 页IYZ0.04e+06IZX 1.3e+06发动机怠速转速 80050rpm发动机气缸排列型式，冲程数直列 4 冲程汽油机/柴油机汽油机发动机额定功率及相应转速 80KW发动机怠速转速750+/-50发动机最大扭矩及相应转速140N.m/3000-3500rpm3变速箱参数变速箱是和发动机

4、搭配的，它也有自己的坐标系，但是我们在搜集参数的时候应该把它放到整车下定好位置， 在整车下搜集其数据，可以在整车下建立发动机坐标系测得，也可以直接选整车坐标系测得。表 2 变速箱数据表参数来源实际测量变速箱的质量(kg)30 kg质心 参考坐标系（发动机坐标系）位置坐标(200.263，77.5，25.351 )转动惯量（kg mm2） 参考坐标系变速箱质心坐标系IXX3.27 e+05IYY5.11e+05IZZ5.68e+05IXY-7.23e+05IYZ2.57e+04IZX9.8e+04 小提示：尽量使用动力总成一起测量参数，分开测量，需要合成，存在误差。奇瑞汽车有限公司基于 ADAM

5、S 的悬置刚度仿真指南编制日期：20100908编者： 版次：00第 4 页 共 16 页二 仿真前数据处理在数据搜集的时候有些数据搜集的不是那么规范，例如参考的坐标系不是我们在建仿真模型想要的，不能直接输入，那么我们就需要对所搜集的数据进行处理；同时我们需要将发动机和变速箱的参数整合在一起，整合成动力总成参数。1数模建立在 CATIA 里面按照前舱布置位置建立一个发动机数模（engine ） 一个变速箱数模（gearbox），一个由前两个数模整合一起的动力总成数模（powertrain）。数模的大小基本能反应发动机和变速箱的大小，数模在坐标系的位置要能反应实际位置。将数模保存成 STP 格式

6、。模型如下图：发动机变速箱图 1 整合的动力总成模型奇瑞汽车有限公司基于 ADAMS 的悬置刚度仿真指南编制日期：20100908编者： 版次：00第 5 页 共 16 页2数据整合方法在 ADAMS 里面可以把发动机和变速箱的转动惯量参数整合在一起，成动力总成参数。具体步逐如下：2.1 分别调入之前建立的 STP 格式的发动机和变速箱的数模：FileImport,在下面的对话框里文件类型选择STP格式，选择调入的数模，并创建一个part name，在 create 选择 solids。用这个方法将两个数模分别调入到 ADAMS 里面。小提示：ADAMS不支持中文路径，调用的数据必须在英文路径

7、里，否则会出错2.2 给两个实体分别输入属性在原点位置建立一个坐标系（engine axis）作为发动机坐标系，按照之前搜集的数据的位置，分别在发动机和变速箱的质心处建立发动机质心坐标系（engine cm）和变速箱质心坐标系（gearbox cm）。按照整车的动力总成布置，动力总成应该是有 6.5布置角度，我们应该将发动机的质心坐标系向后绕发动机坐标系的 X轴旋转 6.5角。这样处理后，我们在最终建模的时候就不要考虑角度了， 因为在这里我们已经将角度因素都融入进去了。在如下 model 属性里分别输入发动机和变速箱模型的参数，如下图：奇瑞汽车有限公司基于 ADAMS 的悬置刚度仿真指南编制日

8、期：20100908编者：葛东云版次：00第 6 页 共 16 页重心坐标系转动惯量参考的坐标系输入好发动机和变速箱的参数后，打开 toolaggregate mass，如下图从里面选择要整合的两个模型（engine 和 gear box）选择整合后数据的参考坐标系分两部整合：第一步整合的时候参考坐标系选发动机坐标系，然后会生成相对于发动机坐标系的质心位置（即动力总成质心坐标位置），以及转动惯量。然后再在新的动力总成的质心位置建立一个坐标系（powertrain cm），然后再按照之前的 方法再整合，这次参考坐标系选择新建的powertrain cm，然后就得到相对与动力总成质心坐标系的转动惯

9、量了。 奇瑞汽车有限公司基于 ADAMS 的悬置刚度仿真指南编制日期：20100908编者： 版次：00第 7 页 共 16 页这样通过第一步我们得到了动力总成质心位置的坐标，通过第二步得到了相对于动力总 成质心坐标系的转动惯量。 以上步逐我们完成了数据的前处理，接下来可以建立正式的仿真模型了。小提示：如果可以实际测量动力总成的参数，以上合成的步骤可以省略（因为软件合成方面有误差，尽量测量动力总成的参数）。三 仿 真1. 建模同之前方法；1.1调入在 CATIA 里面建立好的 STP格式的动力总成模型，调入方法一样，给part取名 powertrain；1.2建立坐标系 在原点建立一动力总成坐

10、标系，也即是发动机坐标系，取名engine axis根据整合得到的动力总成的质心位置，在动力总成质心处建立一质心坐标系，取名powertrain cm；1.3输入重量以及整合后得到的动力总成的转动惯量属性，转动惯量的参考坐标系选取建立的动力总成质心坐标系；1.4根据参考车型的悬置点位置坐标在仿真模型中建立悬置衬套：先对应建立 point 点，并相应的分别命名 left、right、front、rear；然后用“bushing ”在每个悬置点位置建立衬套，用衬套将动力总成模型和“ground” 连接起来，刚度、阻尼先不设置。给各衬套命名 left mount、 right mount、front

11、 mount、rear mount；在各衬套上输入各基础车型的刚度，阻尼输入为0。小提示：其中前后悬置如果衬套压装有角度，bushing应相应设置这样，我们的仿真模型就建立完毕了。如下图：奇瑞汽车有限公司基于 ADAMS 的悬置刚度仿真指南编制日期：20100908编者： 版次：00第 8 页 共 16 页 右悬置 前悬置 左悬置 动力 总成 后悬置2初步仿真2.1.建立脚本路径如下：设置方法如下：奇瑞汽车有限公司基于 ADAMS 的悬置刚度仿真指南编制日期：20100908编者： 版次：00第 9 页 共 16 页 通过脚本设置，我们在仿真后得到 1-6 阶的相关参数。2.2然后用仿真计算器

12、仿真一次。小提示：仿真时，步长尽量选多点，一般200以上2.3查看各阶次的频率和解耦情况 查看路径如下：奇瑞汽车有限公司基于 ADAMS 的悬置刚度仿真指南编制日期：20100908编者： 版次：00第 10 页 共 16 页按路径打开后，可以看到每阶对应的频率，振型，解耦如下：拖动滑条，查看每阶的频率、解耦情况。记录好每阶对应的振型及解耦情况。3参数化优化设计刚度目前所掌握的参数化优化就是将几个悬置的刚度设置成变量，将解耦值设置成优化目标， 通过变量的变化，找出具有最优解耦的一组刚度值。但是在采用如下方法参数化优化的时候 变量不宜选取太多，否则会有成百上千组优化组合，仿真速度特别的慢。3.1

13、 3.1.1 刚度变量的建立 路径：BuildDesign variableNew 打开如下：奇瑞汽车有限公司基于 ADAMS 的悬置刚度仿真指南编制日期：20100908编者： 版次：00第 11 页 共 16 页变量名称变量标准值变量变化方式上面这个对话框是建立了一个左悬置 X 向的刚度变量，变量标准值为100,也就是说在参数优化设计的时候，左悬置 X 向的刚度会在 100 上下变化 15%。同样方法我们可以建立其它各悬置的三个方向的刚度变量，变量的标准值根据情况改变。3.1.2 目标变量的建立目标变量的设置如下：按照如上设置分别建立6个振型的变量，对应命名。奇瑞汽车有限公司基于 ADAM

14、S 的悬置刚度仿真指南编制日期：20100908编者： 版次：00第 12 页 共 16 页名称：可以将三个方向的平移的解耦分别命名为 X、Y、Z，将绕三个轴的转动命名为 RX、RY、RZ。标准值均设置为0，其它设置均按照上框设置。3.1.3 变量的赋予a刚度变量的赋予在每个衬套（bushing）属性里面赋予变量，如下所示： 从右键里选取之前建立的刚度变量，逐个选取将各个方向的刚度逐个赋予变量。b目标变量的赋予按照如下目录打开先填写如下表格奇瑞汽车有限公司基于 ADAMS 的悬置刚度仿真指南编制日期：20100908编者： 版次：00第 13 页 共 16 页之 前建立 的目标变量阶次动力总成

15、模型阶次对应的振型如上填写好之后，确认。然后再编辑下面改名字成 S_X上面这个 objective 生成的是最后的目标变量，也就是解耦率，它会在参数化优化的时候随着变量的变化而变化，得出对应的解耦率。同样方法建立其它几个阶次的解耦率目标变量。这样，参数化优化的目标变量就全部建立好了。32 参数化仿真按照 2.1 的步逐建立一个脚本然后打开 SimulateDesign Evaluation，如下奇瑞汽车有限公司基于 ADAMS 的悬置刚度仿真指南编制日期：20100908编者： 版次：00第 14 页 共 16 页解耦率目标，用右键 Browse刚度自变量变量分步如上设置，根据需要选择刚度自变

16、量，最好不要选的太多，选多了电脑计算速度慢；目标变量的数目可以随意的多，不会影响计算速度。 变量分步：变量在设置的变化范围里分成的几步，例如我们在前面设置的15%，如果设置 变量分步为 2 的话，就会在15%范围内取 3 个数计算。Display 设置如下：设置好后就会在计算完成后自动弹出一个计算明细表。奇瑞汽车有限公司基于 ADAMS 的悬置刚度仿真指南编制日期：20100908编者： 版次：00第 15 页 共 16 页然后点击 Start 就可以开始优化设计了。计算完成后，会出现如下统计表， 编号：奇瑞汽车有限公司基于 ADAMS 的悬置刚度仿真指南编制日期：20100908编者： 版次：00第 16 页 共 16 页从表中挑选效果比较好的，然后再继续优化。4工况分析 将刚度定好后，可以进行极限工况的分析。 极限工况的分析有很多方法，最简便的方法是直接改变重力加速度的大小。 如下打开重力加速度设置。在哪个方向有多大的加速度就加上多大的数值。 加好后仿真计算一遍，然后用“measures”每个“bushing”，从里面可以测出悬置的位移和受 力的大小。