基于ADAMS的汽车悬架系统仿真分析与优化设计说明书

机械与动力工程学院机械与动力工程学院Thedesignofthecarsuspensioparameters,andasaresultcanaffectcarridecwheelalignmentparametersisnotideal,thennotonlywillaggravatethewearofcartires,butalsothreatenthesafetyofcardriving.2014,thepre-McPhersonindependentsuspensionstructureforasmallcardoesnotmakethevehiclehaveagoodwheelalignmentparameter,andbymovingthesuspensionpartsandtheanalysisoftheconstraandtheirspatialdegreesoffreedomareanalyzed.Atthesametime,avirtualprototypemodelofthefrontsuspensionassemblywithtestbenchwasestablishedinADAMS/CARaccordingtothekeyhardpointofthevehicle.Throughthesimulationanalysisoftheprototypemodel,wecanconcludethatthekingpininclinationofthemodelcannotchangeintheidealrange.ByanalyzingthesensitivityofeachlocatingparameterofeachfactorinthethreefactorsofX,Y,andZinthreedirections,whichaffectthewheelalignmentparameters,theinfluenceoftheinclinationangleonthemainpinislarge.Alignmentparametersaffectthetwosmallerdesignvariables.Afterthecorrectionofthesetwohardpointscoordinates,andcomparetheInthispaper,thevirtuasuspensionstructure,comparedwiththetraditionalphysicalmodelofthephysicalmodeltoKeywords:McPhersonsuspenparameters,optimizedsimulationI 1 1 1 1 2 2 4 4 5 6 6 6 6 7 8 20 22 25 26 26 26 II 随着人们生活程度的提升和科技的进步，人们购车需求也由以往的能买的起车就行转变到了如今的不仅能买到车，更要买到动力出色、节而汽车悬架系统直接影响汽车行驶纵稳定性和乘车的舒适性。悬架分为前悬架与后悬架，而前悬架对车辆操纵稳定性的影响非常重要,悬架的性能直接决定了当汽车振动时为了能够使生产出来的车辆拥有优秀的操纵稳定性以及舒适型，需要在设计阶段对样车进行评价，而评价汽车悬架性能的好坏并不是一项简单的工作，传统汽车悬架前悬架总成进行仿真分析。通过利用虚拟样机技术辅助设计悬架的方法，能够实现快吉林大学的动态模型实验室曾针对某车的主动以及被动安全应用虚拟样机技术进2011年湖南大学汽车车身先进制造国家重点实验室与长春孔辉汽车科技有限公司针对某国产汽车轮胎磨损问题，用用虚拟样机仿真软件ADAMS/CAR建立了该车型前2016年东莞中山大学研究院同样利用虚拟样机软件以某电动汽车前悬架为研究目究中。国内外学者对悬挂的自由度的分析越来深入，悬挂机构模型开始的两个或者三个自由度逐步深入到十几个。模型也由稳态、线本课题主要任务是针对某轿车麦弗逊式前独立悬挂系统结构设计对转向轮定位参具体步骤是首先对该形式悬挂系统进行机构简化并计算分析出该悬挂模型的空间自由度。之后对虚拟样机软件ADAMS/CAR模块的建模原理进行分析，介绍建立悬挂经过修改前悬架的关键硬点对该悬挂模型进行优化设计从而研究悬架结构参数对车辆述了运动学仿真计算基本理论和使用ADAMS软件建立虚拟样机模型的的基本方法步2.1多体系统动力学研究方法我们把多个机械构件经过运动副多重约束而形成的复杂机械构件系统称之为多刚体系统，它的基本功能是经过计算机CAD、CAE技术对复杂的机械构件系统进行运动学性能进行分析。经过简化实际机构，建立模型极大地2.2虚拟样机技术与ADAMS软件虚拟的计算机模型。这种基于计算机的虚拟模型涉及多交叉学科，包括多体系动力学，数学和软件工程等。计算机虚拟模型在基本的动力学属性方面与实体的物理样机有极高的相似度，因而工程师可以在设计阶段多次对所建立的机械机构进行仿真分析。在得出比较理想的仿真分析结构之后在建立3.1麦弗逊式悬架结构分析图3.1麦弗逊式前悬架结构图图3.2属性文件、模板、子系统、装配总成和测试台之间的结构关系总的来说，建立麦弗逊式前悬架模型的步骤有两种。其一是在标准用户模式下对所掌握的数据的要求比较高，用户必须提供不少于系统模板文件的数据才能对模板进项模器模式建立了样车模板，之后再转换到标准模式下对样机模型进行了仿真[14]3.3麦弗逊式独立悬架建模的车轮定位参数均为在定位参数——轮跳关系曲线中读取到的静平衡状态下的车轮定位参数的初始值。表3.1整车部分参数表3.2前悬架系轮胎参数-表3.3硬点参数列表XYZ0表3.4麦弗逊前悬架零件中英文对照图3.3麦弗逊式独立悬架虚拟样机模型图3.41/2麦弗逊式悬挂机构约束简图表3.5悬架总成约束副类型与数目3324152513图3.5前悬挂总成试验台本章介绍了在ADAMS/CAR中建立悬架模型的具体过程。相比于本科阶段所学的软件CAR模块作为工具,建立了悬架零部件几何图4.1悬架仿真分析过程示意图4.1设置仿真参数在提交仿真前，必须设定悬挂模型未能提供的有关参数来供ADAMS/CAR计算悬挂特性时使用。具体参数为：由于该车型为前轮驱动，前轴驱动力系数为100%；图4.2挂参数设置界面图4.3运动学分析模式设置对于已经建立好的悬架总成实验模型，可以在ADAMS/Car中进行车轮激振仿真分析，即通过悬架试验台对车轮施加垂直方向位移来对车轮定位参数的变化规律进行仿单轮跳动三种激振方式的仿真分析。仿真分析结束后，在软件后处理界面4.2双轮同向跳动仿真与分析横轴坐标设置为以车轮跳动为变量，点击IndependentAxis下面的data选项，从弹出动时，外倾角变化范围在1˚~2˚。˚,在理想的变化范围之内。其中上调行程有-0.6˚变为-0.72˚,外倾角朝着负值的方向变图4.5车轮外倾角变化曲线化范围为0.46˚~0.545˚,变化量小于0.1˚,符合理论要求，在后续不进行优化。图4.6主销后倾角变化曲线汽车转弯时车轮绕主销旋转，主销内倾使得转向轮的转向力臂（转向主销偏移距）胎的磨损加剧。随着车轮的上下跳动，主销内倾角变化范围在7˚~14˚之间比较合适。综合考虑，主销后倾角偏大，需要适当减小。变化范围11.94˚~14.05˚,变化范围较大并图4.7主销内倾角变化曲线图4.8主销偏移距变化曲线范围应该在0˚~.0.5˚,车轮下跳50mm时，前束角理想变化范围在0˚~0.5˚。这样，在要相应减小，车轮下跳个趋势正好相反。而从前束变化曲线可以看出，其变化范围为-0.07˚~0.35˚,变化范围很小。综合分析，在下一章节的优化过程中不对车轮前束角进图4.9车轮前束角变化曲线4.3双轮反向跳动仿真与分析向垂直跳动引起的悬架运动实际上是模拟车身因侧倾而引起的悬架运动。在ADAMS/Car中这种悬架仿真分析是通过分别给两侧车轮输入一个方向相反但大小相图4.11车轮外倾角变化曲线图4.12主销后倾角变化曲线图4.13主销内倾角变化曲线图4.14前轮前束变化曲线图4.15主销偏移距变化曲图4.16前轮轮距变化量4.4单轮跳动工况分析图5.22为在汽车右前轮高度固定的情况下车轮定位参数与左前轮轮距随车轮图4.17车轮外倾角变化曲线图4.19主销后倾角变化曲线图4.20主销内倾角变化曲线图4.21车轮前束变化曲线图4.22主销偏移距变化曲线果没有这一步，目标函数可能会有无数个解，也可能无法排除不满足条件的设计方案5.2麦弗逊式悬架试验设计图5.121个因子对前轮外倾角的影响图5.221个因子对主销后倾角的影响图5.321个因子对主销内倾角的影响图5.421个因子对车轮前束角的影响表5.1前轮外倾角主要影响因素hpl_top_mount.y4.58表5.2主销后倾角主要影响因素表5.3主销内倾角主要影响因素top_mount.ytop_mount.z表5.4车轮前束角主要影响因素top_mount.y表5.5对主销内倾角灵敏度较高的6个因子对其他定位参数的灵敏度top_mount.y4.58而控制臂外点Y坐标对主销内倾角的影响较大，因而为了不使其他定位参数因为主销内倾角的优化而发生大幅度的改变，本文决定只对控制臂外点Y坐标进行改变并观察表5.6优化前后硬点坐标数值优化因子优化前优化后变化量-668.007+0.7%表5.7优化前后车轮定位参数静态变化值5.3车轮定位参数优化设计跳动工况下对车轮上下振动的曲线图进行比较后，得到如下结果：表5.8优化前后车轮定位参数对比图5.3优化前后双轮同向振动下车轮外倾角变化曲线图5.4优化前后双轮同向振动下主销后倾角变化曲线图5.5优化前后双轮同向振动下主销内倾角变化曲线轮前束角在优化后的变化范围都很小，且优化后的车轮前束随轮跳的变化曲线与优化前基本相同，因而，本次优化对车轮前束基本没有影响。图5.7优化前后双轮同向振动下车轮前束本章节介绍了参数化优化方法的基本理论以及利用A参考文献[4]李晓勇.基于虚拟样机技术的悬架参数优化设计及汽车平顺性研究[D].硕士学位论文.湖北：武汉理工大学汽车工程学院,2014[6]张继鹏.麦弗逊式独立悬架的仿真分析和优化设计[D].硕士学位论文.四川：电子科技大学机械工程