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文档简介
1、汽车前悬架模型设计。汽车的悬架的主销长度为330mm,主销内倾角为,主销后倾角为,上横臂长350mm,上横臂在汽车横向平面的倾角为,上横臂轴水平斜置角为,下横臂500mm,下倾臂在汽车横向平面的倾角为,下横臂轴水平斜置角为,车轮约束角为。汽车悬架模型中,包括主销(Kingpin),上横臂(UCA),下横臂(LCA),拉臂(Pull-arm),转向拉杆(Tie-rod),转向节(Knuckle)车轮(Wheel)以及测试平台(Test-Patch)等物体,如图1所示。Tie-rodKingpinUCASpringLCATest-PatchKnucklePull-armWheel图1 汽车前悬架模
2、型要求:· 参照以上数据对汽车前悬架模型进行建模;同时要测试、细化和优化前悬架模型。选择优化某一目标函数即可。(目标函数:车轮接地点侧向滑移量、车轮侧偏角、前束、车轮跳动量、主销后倾角、主销后倾角)。1、启动并设置工作环境(1)开启 双击桌面上的ADAMS/View2013的快捷图标,打开ADAMS/View,出现新建图对话框,在欢迎对话窗口中选择“新建模型”,在模型名称栏中输入:FRONT_SUSP,此处也可更改文件保存目录,单位制及重力方向等,这里先采用系统默认设置,直接点确定,进入ADAMS2013主界面。 (2)设置工作环境。 在ADAMS/View的菜单栏中,选择“设置”菜
3、单中的单位命令,将模型的长度单位、质量单位、力单位、时间单位、角度单位和频率单位分别设置为毫米、千克、牛顿、秒、度和赫兹。单位设置如图所示,然后点“确定”即可 (3)设置工作网格。 在ADAMS/View的菜单栏中,选择Setting菜单中的“工作格栅”命令,将网格X方向和Y方向的大小分别设置为750和800,将网格的间距设置为50.设置如图所示,2,创建机构杆件 (1)创建设计点 点击ADAMS/ View中零件库中的点,选择“添加到地面”和“不能附着”,双击一点,根据下列表格中各坐坐标建立如下点并且重新命名,如图所示, (2)创建主销 点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体,选择“新
4、建”,定义圆柱体的半径为20,选择设计点“LCA_outer”和“UCA_outer”,创建主销,如图所示,并将其重新命名为Kingpin。 (3)创建上横臂 点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体,选择“新建”,定义圆柱体的半径为20,选择设计点“UCA_outer”和“UCA_inner”,创建上横臂,将其重新命名为UCA。 点击ADAMS/ View中零件库中的球体,选择“添加到现有部件”,定义球体的半径为25,选择上横臂为参考物体,球体的位置为设计点“UCA_outer”,如图所示。 (4)创建下横臂 点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体,选择“新建”,定义圆柱体的半径为
5、20,选择设计点“LCA_outer”和“LCA_inner”,创建下横臂,将其重新命名为LCA。 点击ADAMS/ View中零件库中的球体,选择“添加到现有部件”,定义球体的半径为25,选择下横臂为参考物体,球体的位置为设计点“LCA_outer”。 如图所示。 (5)创建拉臂 点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体,选择“新建”,定义圆柱体的半径为15,选择设计点“Knuckle_inner”和“Tie_rod_outer”,创建拉臂,将其重新命名为Pull_arm。 (6)创建转向拉杆 点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体,选择“新建”,定义圆柱体的半径为15,选择设计点
6、“Tie_rod_inner”和“Tie_rod_outer”,创建转向拉杆,将其重新命名为Tie_rod。 点击ADAMS/ View中零件库中的球体,选择“添加到现有部件”,定义球体的半径为20,选择转向拉杆为参考物体,球体的位置为设计点分别为“Tie_rod_outer”和”Tie_rod_inner”。 (7)创建转向节 点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体,选择“新建”,定义圆柱体的半径为20,选择设计点“Knuckle_inner”和“Knuckle_outer”,创建转向节,将其重新命名为Knuckle。 这时创建的前悬架模型如图所示。 (8)创建车轮 点击ADAMS/
7、View中零件库中的圆柱体,选择“新建”,定义圆柱体的半径为375,定义圆柱体的长度为215。选择设计点“Knuckle_outer”和“Knuckle_inner”(不能把先后顺序颠倒),创建车轮,将其重新命名为Wheel。 点击ADAMS/ View中零件库中的倒圆,定义倒圆半径为50, 选择车轮圆柱体的两条圆边,然后单击鼠标右键,完成倒圆,如图所示。 (9)创建测试平台 点击ADAMS/ View中零件库中的点,选择“添加到地面”和“不能附着”,创建设计点“POINT_9”,它的位置为(-350,-320,-200)。 单击主工具箱零件库中的,然后在主工具箱的下面出现拉伸体相应的操控栏,
8、如 图所示设置相应的值。选择设计点“POINT_9”,创建长方体。 点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体,选择“添加到现有部件”,定义圆柱体的半径为30,定义圆柱体的长度为350,选择长方体为参照物,选择长方体的质心为圆柱体的起始点,垂直向下创建圆柱体,它与长方体组合成测试平台如图所示,将其重新命名为Test_Patch。 (10)创建弹簧 点击ADAMS/ View中零件库中的点,选择“添加到现有部件”和“不能附着”,在上横臂(UCA)上,它创建设计点“Spring_lower”的位置为(174.6,347.89,24.85)。点击ADAMS/ View中零件库中的点,选择“添加到现
9、有部件”和“不能附着”, 创建设计点“Spring_upper”的位置为(174.6,637.89,24.85)。 点击ADAMS/ View中力库的弹簧,设置弹簧的刚度(K)和阻尼(C)分别为129.8和6000,如图所示,选择设计点Spring_lower和Spring_upper创建弹簧。 3、创建约束 在约束库中找到以下需要的约束副(1)创建球副 点击ADAMS/ View中约束库的球副,设置球副的选项如图所示,选择上臂杆(UCA)和主销(Kingpin)为参考物,选择设计点UCA_outer为球副的位置点,创建上横臂和主销之间的约束副。 点击ADAMS/ View中约束库的球副,设置
10、球副的选项如图所示,选择下臂杆(LCA)和主销(Kingpin)为参考物,选择设计点LCA_outer为球副的位置点,创建下横臂和主销之间的约束副。点击ADAMS/ View中约束库的球副,设置球副的选项如图所示,选择转向拉杆(Tie_rod)和拉臂(Pull_arm)为参考物,选择设计点Tie_rod_outer为球副的位置点,创建转向拉杆和拉臂之间的约束副。 点击ADAMS/ View中约束库的球副,设置球副的选项如图所示,选择设计点Tie_rod_inner为球副的位置点,创建转向拉杆和大地之间的约束副。 (2)创建固定副 点击ADAMS/ View中约束库的固定副,设置固定副选项为“两
11、个物体-一个位置”和“垂直栅格”,如图所示。选择拉臂(Pull_arm)和主销(Kingpin)为参考物,选择设计点Knuckle_inner为固定副的位置点,创建拉臂和主销之间的约束副。 点击ADAMS/ View中约束库的固定副,设置固定副选项为“两个物体-一个位置”和“垂直栅格”,选择转向节(Knuckle)和主销(Kingpin)为参考物,选择设计点Knuckle_inner为固定副的位置点,创建转向节和主销之间的约束副。 点击ADAMS/ View中约束库的固定副,设置固定副选项为“两个物体-一个位置”和“垂直栅格”,选择车轮(Wheel)和转向节(Knuckle)为参考物,选择设计
12、点Knuckle_inner为固定副的位置点,创建拉臂和主销之间的约束副。(3)创建旋转副 首先设置视图为前视图, 这个视图方向为基准调整旋转副方向。点击ADAMS/ View中约束库的旋转副, 设置旋转副的选项为“一个位置物体暗指”和“垂直栅格”如图所示。 选择设计点“UCA_inner”为旋转副的位置点,放置旋转副后直接在菜单栏中的菜视图单中选择修改命令,修改刚创建的旋转副。系统弹出修改旋转副对话窗口,点击 改变位置 按钮,系统弹出移动目标对话窗,如图所示。 在角度栏(Rotate)中在Y方向上输入一个-5,将旋转副的方向旋转5°,满足上横臂轴水平斜置-5°的要求。 接
13、着在前视图 的条件下,点击ADAMS/ View中约束库的旋转副,设置旋转副的选项为“一个位置物体暗指”和“垂直栅格”,选择设计点“LCA_inner”为旋转副的位置点,放置旋转副后直接在菜单栏中的编辑菜单中选择修改命令,修改刚创 建的旋转副。系统弹出修改旋转副对话窗口,点击 改变位置 按钮, 系统弹出移动目标对话窗。 在角度栏中在Y方向上输入一个+10,将旋转副的方向旋转10°,满足下臂轴水平斜置10°的要求。在旋转栏中输入要转动的角度,如上横臂轴的水平斜置角应输入-5,点Y轴,则旋转副将绕Y轴旋转,最后关闭,注意不要点OK或APPLY。那么转动成功。 同理下横
14、臂轴的水平斜置角应输入10,点Y轴,则旋转副将绕Y轴旋转,最后关闭,不要点应用。(4)创建移动副 单击主工具栏中约束库的图标,设置如图所示,选择测试平台(Test_Patch) 的质心为移动副的位置点,垂直向上创建测试平台和大地之间的约束副。 (5)创建点-面约束副 点击ADAMS/ View中约束库的点-面约束副,设置如图所示,选择车轮(Wheel)和测试平台(Test_Patch)为约束的位置点(选择物体的先后顺序不要颠倒),垂直向上的方向为约束副方向,创建车轮和测试平台之间的约束副。 这时创建的前悬架模型如图所示。二、测试前悬架模型1、添加驱动点击ADAMS/ View中的驱动库的 直线
15、驱动 按钮,选 择测试平台和大地的移动副约束,创建直线驱动。创建直线驱动后,直接在Edit菜单中选择Modify,可以修改直线驱动,在添加驱动对话框中的“Functiom(time)=”栏中,输入驱动的函数表达式:100*sin(360d*time),所示,它表示车轮的上跳和下跳行程均为100mm。 在ADAMS/ View主工具箱中,选择仿真按钮,设置解算参数终止时间为1,工作 步长为100.如图所示,进行仿真。观察前悬架模型的运动仿真情况。 2、 测量主销内倾角 在主菜单栏中选择编辑测试新建,创建测量函数。在函数编辑器对话窗口里其测量名称、单位和主销内倾角的函数表达式如图所示。 具体编辑过
16、程如下: 首先:输入反正切函数“ATAN()”; 然后:将光标移动到括号内,在函数编辑器的函数选项中选择“Displacement”中的“Displacement X”,测量两点间X方向的距离,按Assist键,系统弹出助理对话框,在“To Marker ”栏中输入主销设计点“UCA_outer”处的Marker:.FRONT_SUSP.Kingpin.MARKER17,在“From Marker ”栏中输入主销设计点“LCA_outer”处的Marker: Kingpin.MARKER1。如图31所示,系统自动生成两个点在X方向距离表达式。同样:测量两点在Y轴方向上的距离时选择“Displa
17、cement Y”,其余与X方向都一致即可。 最后:一切完成后点“OK”,系统生成主销内倾角变化的测量曲线,如图所示3、测量主销后倾角 其编辑操作同上,其中在“To Marker ”栏中输入主销设计点“UCA_outer”处的Marker:.FRONT_SUSP.Kingpin.MARKER17,在“From Marker ”栏中输入主销设计点“LCA_outer”处的Marker: Kingpin.MARKER1。 然后系统生成主销后倾角变化测量曲线,其如图所示。4 测量前轮外倾角其编辑操作同上如图所示,其中在“To Marker ”栏中输入转向节在设计点“Knuckle_outer”处的M
18、arker:.FRONT_SUSP.Knuckle.MARKER10,在“From Marker ”栏中输入转向节在设计点“Knuckle_inner”处的Marker: Knuckle.MARKER29。 然后系统生成前轮外倾角变化测量曲线,其如图所示。 5、测量前轮前束角编辑同上如图所示,其中在“To Marker ”栏中输入转向节在设计点“Knuckle_outer” 的Marker:.FRONT_SUSP.Knuckle.MARKER10,在“From Marker ”栏中输入转向节在设计点“Knuckle_inner”处Marker:Knuckle.MARKER29。 然后系统生成前
19、轮前束角变化测量曲线,其如图所示 6、测量车轮接地点侧向滑移量 首先在车轮(Wheel)上创建Marker为Wheel.MAR_5,修改其位置为(-150,-270,0);然后在大地上创建Marker为ground.MAR_6,其位置与 Wheel.MAR_5相同。 其编辑操作同上如图所示,其中在“To Marker ”选择Wheel.MAR_5,“From Marker”选择ground.MAR_6。 然后系统生成车轮接地点侧向滑移测量曲线,其如图所示。7 测量车轮跳动量 其编辑操作同上如图所示,其中在“To Marker ”选择Wheel.MAR_5,“From Marker”选择ground.MAR_6。 然后系统生成车轮跳动量测量曲线,其如图所示。 8、前悬架特征曲线 在主菜单栏中选择“视图”菜单中的“Postprocessing”命令,系统进入定制曲线窗口。 选择曲线的数据来源为测量值。 在“独立栏”中点击“数据”,选择主销内倾角(Kingpin_Inclination)的测量曲线为定制曲线的X轴,如图所示,点击“确定”. 选择车轮跳动量(Wheel_Travel)为测量曲线的Y轴,如图所示,点击“添加曲线”创建主销内倾角相对车轮跳动量的变化曲线,如图所示。在“独立轴
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