前双横臂独立悬架的建模仿真与改进设计

发布时间：2017-06-04 13:17

  本文关键词：前双横臂独立悬架的建模仿真与改进设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着汽车的逐渐普及，用户对汽车性能的要求越来越高，在获得良好的动力性和经济性的同时，还要求具有良好的操纵稳定性和行驶平顺性。传统的钢板弹簧式悬架已难以满足汽车行驶舒适性和操纵稳定性等方面提出的要求，因而在轻型载货车及轻型客车上推广使用独立悬架，尤其是双横臂独立悬架得到较大的发展。所以，研究双横臂独立悬架是非常必要的。 汽车本身是一个复杂的多体系统，外界载荷的作用更加复杂，加上人—车—环境的相互作用，给汽车系统动力学研究带来了很大困难，由于理论方法和计算手段的限制，在过去不得不把模型进行较多简化，以便使问题能够用古典力学的方法人工求解。这导致汽车许多重要特性无法得到较精确的定量分析。计算机技术的迅速发展，使我们在处理上述问题方面产生了质的飞跃。 机械系统分析软件ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System）是世界上应用广泛的机械系统动力学仿真分析软件。其中，在汽车工业中的应用最为广泛，，目前已成为世界各主要汽车公司及其零部件供应商的主要动力学仿真软件。对于机械系统的模型的建立，可以不再为机械系统的复杂而烦恼，因为我们运用ADAMS软件所要做的仅仅是将实际系统抽象为物理模型，并且将物理模型在ADAMS软件的平台上表现出来，剩下的诸如建立数学模型，求解都由ADAMS软件来完成。 本文概述了悬架的基础，双横臂独立悬架研究的必要性、发展趋势； 阐述多体理论以及多体软件ADAMS 的运动学、动力学计算方法，这是对应用多体软件ADAMS 来解决汽车悬架问题的必要了解；综述悬架分析的 WP=81 基本知识，给出本文中的悬架主要性能分析参数的数学模型，这在以前的文献中很少有人论述。 最后，详细给出了某车的前悬架、转向系的各种数据，应用ADAMS软件建立了某车的前双横臂独立悬架模版，及转向系模版，然后建成子系统，最后通过它们之间的通讯（Communicator）,将三者（加上软件系统自带的悬架测试台）联接成五自由度的前双横臂独立悬架总成。 本文在仿真分析中主要做了如下工作： 1） 通过对原悬架在车轮上下跳动(-50～50mm)中的仿真运动，输出各主要性能参数的变化曲线，然后对其分析，发现原悬架中存在的问题。在本文中发现了原悬架的制动抗点头、加速抗上仰性能较差，侧倾特性较差。 2） 针对发现的问题，根据汽车设计、汽车理论的基础理论，提出了相应的解决方案，即：调整原悬架导向机构的定位点坐标，调整扭杆直径、横向稳定杆直径的方案。 3） 依次对提出的方案进行仿真、分析，研究以上的各种调整方案对悬架及整车主要性能的影响。第一次调整发现推力杆前安装点下调20mm，上控制臂的前、后安装点均上调10mm的方案最佳；在上一步的优化基础上进行第二步调整、仿真、分析，发现扭杆直径选择25mm最佳；在上两步的调整基础上进行第三步的调整、仿真、分析，发现横向稳定杆的直径调为27mm最佳。 4） 利用解析几何的方法，对原悬架进行车轮跳动时前轮定位参数变化的计算，绘制仿真曲线与理论计算的曲线，看出仿真曲线与计算曲线基本一致，从而验证了模型的正确性、可靠性。 用ADAMS/Car模块建立三维参数化悬架模型，所以，可以通过改变输入参数的值就可以方便地对悬架进行修改，重新仿真，从而改变车轮定位参数等其他的悬架性能参数变化的规律，可以很方便的对比出调 WP=82 整前后的悬架性能参数的变化优劣。 本文考虑了关键联结处的橡胶联结、橡胶支撑，考虑了上下缓冲块的作用，从而使模型更精确。当然，模型中的各个杆件多是应用理想的圆柱体来代替；模型中的轮胎参数只有垂直刚度，且是线性化的，这是一种简化处理；模型中的横向稳定杆、扭杆是通过刚度系数来简化的，不是实际的特性文件来表示；文中的各处橡胶衬套特性都是采用软件系统自带的特性文件，而不是采用实际车中的柔性体特性文件；本文中的悬架性能分析基本上是定性分析，很少有量化的分析，这些是本文中有待完善、解决的问题。 本文是生产、学习与研究的结合，用理论与经验来分析、研究问题，直接与生产实践相结合，可以指导生产实践，为车型改进提供理论依据。文中建立的悬架仿真分析模型对现代的汽车悬架设计、开发、性能评价有重要的指导意义，使设计、开发、性能问题的解决、生产、试验等都更具有针对性。
【关键词】：ADAMS（Car） 双横臂独立悬架 建模 仿真 分析 优化设计
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：U463
【目录】：

• 第一章 绪论5-13
• 1.1 悬架概述5-6
• 1.2 研究双横臂独立悬架的必要性6-8
• 1.3 悬架的发展8-10
• 1.4 论文主要内容10-11
• 1.5 本论文的意义11-13
• 第二章 多体系统动力学及其软件ADAMS简介13-19
• 2.1 多体系统动力学综述13-15
• 2.1.1 多刚体系统动力学13-14
• 2.1.2 多体系统动力学14-15
• 2.2 多体动力学在汽车研究中的应用15-16
• 2.3 多体软件ADAMS简介16-18
• 2.4 本章小结18-19
• 第三章 悬架仿真分析的理论基础19-28
• 3.1 悬架分析综述19-22
• 3.2 悬架主要分析参数数学模型22-27
• 3.3 本章小结27-28
• 第四章 前悬架模型的建立28-40
• 4.1 建模所需要的数据28-35
• 4.1.1 已知的参数28-30
• 4.1.2 需要计算的参数30-31
• 4.1.3 引用ADAMS/Car自带的标准文件31-35
• 4.2 前双横臂独立悬架模型的建立35-39
• 4.2.1 悬架的建模原理35-37
• 4.2.2 悬架子系统与转向子系统的建立37-38
• 4.2.3 悬架总成的建立38-39
• 4.2.4 模型的自由度判定39
• 4.3 本章小结39-40
• 第五章 悬架的仿真分析、优化设计与验证40-73
• 5.1 原悬架的运动学仿真分析40-45
• 5.1.1 前轮主销后倾角与后倾拖距40-42
• 5.1.2 悬架垂直刚度与侧倾刚度42-43
• 5.1.3 制动时抗点头与加速时抗上仰43-45
• 5.1.4 原悬架分析结论45
• 5.2 悬架的优化设计45-65
• 5.2.1 悬架优化设计方案45-46
• 5.2.2 优化设计过程46-65
• 5.2.2.1 调整悬架导向机构的方案46-55
• 5.2.2.2 改变扭杆直径的方案55-61
• 5.2.2.3 加粗横向稳定杆的方案61-65
• 5.2.3 仿真、优化的最终结论65
• 5.3 前轮定位参数的解析计算65-72
• 5.3.1 双横臂独立悬架的数学描述65-70
• 5.3.2 不同算法的对比70-72
• 5.4 本章总结72-73
• 第六章 全文总结73-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-80
• 摘要80-83
• Abstract83-87

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 杨雪峰;郭贵生;党国军;;基于ADAMS扭杆弹簧悬架运动学仿真分析[J];拖拉机与农用运输车;2012年03期

2 何丽华;;基于ADAMS的双叉臂式独立前悬架仿真分析[J];现代机械;2012年05期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 孙丽;基于操纵稳定性的混合动力客车平顺性评价与优化[D];江苏大学;2012年

2 杨树凯;橡胶衬套对悬架弹性运动与整车转向特性影响的研究[D];吉林大学;2008年

3 巴兴强;基于FVP技术的全路况林火巡护与扑救车辆动态性能研究[D];东北林业大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 庞运;基于虚拟样机技术的整车建模及操纵稳定性研究[D];西安电子科技大学;2011年

2 张先航;盘式三轮汽车转向系统的分析与优化[D];吉林大学;2011年

3 田永军;可调式车轮定位角与侧滑量关联模型测试装置及仿真分析[D];吉林大学;2011年

4 李飞;多连杆悬架的运动学仿真分析与优化[D];东北大学;2009年

5 张培培;汽车悬架系统的动力学分析与仿真试验[D];长安大学;2005年

6 姚艳;汽车独立悬架刚柔耦合建模及性能仿真研究[D];西北工业大学;2007年

7 杨旭;三轴重型车辆转向稳定性研究[D];吉林大学;2007年

8 张俊;麦弗逊悬架的虚拟设计及试验平台的研究开发[D];武汉理工大学;2007年

9 刘兴乾;扭转梁与四连杆悬架K&C特性分析及评价[D];吉林大学;2008年

10 金玲;基于主动悬架的越野汽车动力学仿真研究[D];武汉理工大学;2010年

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本文编号：421112