基于adams的悬架动力学仿真分析

基于adams的悬架动力学仿真分析

为了降低零件成本，提高华北公司产品的市场竞争力，经公司负责人决定，a级车已配置了一个新的开发平台。比较结束后，前悬挂模式的麦夫森和后悬挂模式的张力梁不被认可。由于我国对后扭矩梁的研究较少，对其性能不太了解。因此，在本规范中，我们通过建立分析力梁的模型，找到其特征的性质，指导下一步的规划工作。1张力梁与多臂悬索的比较1.1扭梁式悬架扭力梁式悬架是在1970年作为一种新的后悬架被开发的,它至今仍然被用在小型和中型前轮驱动车上·它包含两个焊接在扭力横梁上并且通过衬套固定在车身上的扭力梁·该梁吸收所有垂直方向和侧向的力矩,而且,因为车轮中心的偏置,只能承受较少的扭转刚度,因此,它同时具有稳定杆的功能·该悬架有很多优点,因此,被用在大量的商务用客车上·扭力梁式悬架优点:从安装角度来看,整个悬架很容易安装和拆卸;需要空间小;一体的弹簧减振器或分开的减振器和弹簧容易匹配;不需要任何控制臂和杆;只有较少的部件需要装配·从悬架角度来看,有一个有利的从车轮中心到弹簧减振器的传动比;只有两个衬套安装点,它们几乎对车轮跳动没有影响;较低的簧载质量;横梁也具有稳定杆的功能·从运动学角度来看,在侧向力工况下有较低的外倾改变;有较低的侧倾不足转向特性;较好的纵倾轴线位置;它能降低制动时车尾抬起量·扭力梁式悬架缺点:由于控制臂的变形,具有侧向力过度转向倾向;横梁中具有扭转和剪切应力;焊缝中具有较高的应力;允许的后轴载荷受到后轴强度的限制;确定的车轮位置限制了悬架运动学和弹性运动学的变化;瞬时中心位置的确定依赖于轴的运动和扭力梁的刚度;车轮相互影响;由路面引起的振动和噪声很难减弱;为了保证车身的稳定性,衬套连接点受力复杂·1.2内载荷平衡控制多连杆悬架是1982年Mercedes-Benz公司为190系列车首次开发的·从此,前、后多连杆悬架被作为驱动或非驱动的悬架使用·多达5个连杆被用来控制车轮的力和力矩,该力和力矩是由几何体形状、运动学、弹性运动学关系和作用在后轴上的力生成的·连杆的布置是很重要的选择,它根据可以使用的空间大小,有一个特别宽的设计范围·多连杆悬架优点:可以自由独立的确定主销偏移距,减小因径向载荷引起的干扰力和力矩;有很多机会平衡在制动和加速期间车的纵向点头运动(高达100%的防制动点头,防加速后仰是可能的)·有利于控制车轮的前束、外倾和轮距宽度变化行为,侧倾中心的定义几乎是自由的,因此很容易平衡自转向特性;从弹性运动学角度来看在侧向力和纵向力条件下前束角的改变以及行驶舒适性都能得到精确的控制,有很宽的关于弹性补偿的设计范围·车轮受力能被最佳控制·多连杆悬架缺点:由于连杆和衬套增多,导致费用增加;悬架运动过程中过约束的可能性增加·因此,在车轮垂直和纵向运动过程中衬套必须有必要的变形,对连接衬套的磨损比较敏感;对于相关的几何体位置和衬套硬度公差要求较高·由上面的对比不难看出,如果想设计一个豪华车,多连杆式前后悬架是一个非常理想的选择,而如果想设计一个经济型的A级车,那么,扭力梁悬架无疑更合适些·本文的目的,就是定性的研究扭力梁的横梁位置和开口方向,对悬架特性的影响,从而为扭力梁的设计提供理论上的支持与帮助·2软件介绍多体系统动力学软件ADAMS3车轮反向应力分析(1)模型假设假设只有扭力梁的开口方向和位置发生变化,其他条件不变·(2)建立模型(3)进行悬架特性分析悬架特性分析包含三种情况:1)侧向力分析·不同位置,同一开口方向的侧向力分析(三个位置,25%,33%,50%);同一位置,不同开口方向的侧向力分析(四个方向,0°,90°,180°,270°)·2)车轮反向跳动分析·不同位置,不同方向的车轮反向跳动分析(四个方向,0°,90°,180°,270°);不同载荷下的车轮反向跳动分析(四个方向,0°,90°,180°,270°)·3)侧倾中心高分析·不同位置,不同方向的侧倾中心高分析(三个位置,25%,33%,50%,四个方向,0°,90°,180°,270°)·(4)整车性能分析,分析不同侧倾中心高对整车转向特性的影响·4扭杆位置对悬架性能的影响首先,打开用户化的ADAMS/CAR模型界面·利用FBG,建立后扭力梁模型,图1为扭力梁模型·为了将扭力梁的位置和开口方向对悬架和整车性能的影响进行对比分析,建立了12个模型,位置分别为25%、33%和50%,开口方向分为为0°(开口向下)、90°(开口向后)、180°(开口向上)、270°(开口向前)·图2为扭力梁和扭杆位置变化,以扭力臂和车身连接点到车轮中心的5悬臂特征分析5.1弹性力学分析(1)扭力梁在不同位置、同一方向的弹性运动学分析,选用的是开口方向向前,位置分别为25%、33%和50%的三组模型进行分析,图5为侧向力和前束(左)分析结果·(2)扭力梁在同一位置、不同方向的弹性运动学分析,选用的是位置为25%,开口方向分别为向前、向后、向上和向下四组模型进行分析,图6为侧向力和前束(左)分析结果·5.2梁位置和开口方向在该分析中,使用了所有12组分析模型,按照不同位置,不同开口方向进行组合,分析结果如图8·横梁位置和开口方向:1—25%,270°;2—33%,270°;3—50%,270°;4—25%,90°;5—33%,90°;6—50%,90°;7—25%,180°;8—33%,180°;9—50%,180°;10—25%,0°;11—33%,0°;12—50%,0°·5.3车轮反向行动载荷的影响对同一开口方向模型进行不同载荷条件下的车轮反向跳动分析,结果发现,载荷对车轮的前束变化有一些影响·图9为车轮跳动与前束角的关系曲线·5.4侧倾中心高按照不同位置,不同开口方向进行组合,分析结果如表1所示·所得柱形图说明如下:图10为25%位置的侧倾中心高;图11为33%位置的侧倾中心高;图12为50%位置的侧倾中心高·6整辆车的性能分析在后扭力梁的基础上,建立了整车的ADAMS模型,见图13·对整车进行100km/h,约0.47模型前束0和0开口(1)扭力梁位置越靠近车轮,侧向力对前束的影响越小·(2)在车轮跳动过程中,开口为90°(开口向后)和270°(开口向前)的模型前束变化较小,而开口为0°(开口向下)和180°(开口向上)的模型前束变化较大·(3)侧倾中心高变化:位置越靠近车轮,侧倾中心高越高;侧倾中心高与开口的关系为0°(开口向下)最高,依次为270°(开口向前),90°(开口向后),180°(开口向上)最