畢業(yè)設計--1.8mt轎車前懸架運動學仿真及設計

1、<p>　　本科畢業(yè)設計設計說明</p><p>　　題目：1.8MT轎車前懸架運動學仿真及設計</p><p>　　學 院： </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　班 級： </p>&l

2、t;p>　　學 號： </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　指導老師： </p><p>　　提交日期： 2011年 4 月 11 日</p><p><b>　　初始說明：</b></p

3、><p><b>　　1.設計原始參數(shù)：</b></p><p>　　滿載質量：1579kg，前軸荷：799kg ，后軸荷：780kg ，前輪距：1470 mm ，后輪距：1470mm，軸距：2610 mm，前懸架彈簧剛度：24.7N/mm，后懸架彈簧剛度16.56N/mm，輪胎型號205/50 R16。</p><p>　　ADADS建模硬點數(shù)據(jù)

4、：</p><p><b>　　初始：</b></p><p><b>　　優(yōu)化后：</b></p><p>　　基于ADMAS-CAR的麥弗遜式前懸架建模過程</p><p>　　1.打開CAR建模器</p><p>　　1打開ADMAS-CAR的建模模式</p>

5、;<p>　　1.2新建懸掛模板macpherson：單擊File（文件），New（新建）命令，填寫新建模板對話框。</p><p><b>　　創(chuàng)建模板部件</b></p><p>　　2.1創(chuàng)建控制臂（下擺臂）</p><p>　　采用硬點到一般部件，再到幾何外形的方式建立控制臂。這里約定選擇的材料類型為鋼材。</p&g

6、t;<p><b>　　2.2創(chuàng)建硬點</b></p><p>　　單擊Build（創(chuàng)建），Hardpoint（硬點），New（新建）</p><p>　　在這里選擇所有的實體為左邊，ADMAS/CAR自動創(chuàng)建相對縱向中心線的對稱部件，縱向可以設置為任何軸線，它取決于如何設置環(huán)境變量，默認縱向中心線為X軸。</p><p>　　同

7、樣步驟設置控制臂前后硬點參數(shù)如下：</p><p>　　arm_front (-150,-350,0)</p><p>　　arm_rear (150,-350,0)</p><p>　　全屏顯示模型，在主窗口可以看見全部6個硬點：</p><p>　　2.3創(chuàng)建控制臂--一般部件</p><p>　　單擊B

8、uild（創(chuàng)建），Parts（部件），General Part（一般部件），New（新建）命令：</p><p>　　2.4創(chuàng)建控制臂幾何形體</p><p>　　單擊Build（創(chuàng)建），Geometry（幾何體），Arm（三角臂），New（新建）：</p><p><b>　　2.5創(chuàng)建轉向節(jié)</b></p><p>

9、　　轉向節(jié)由轉向節(jié)三角臂（wheel_carrier）和轉向節(jié)立柱（carrier_link）組成。</p><p>　　2.6創(chuàng)建轉向節(jié)使用的硬點</p><p>　　單擊Build（創(chuàng)建），Hardpoint（硬點），New（新建）：</p><p>　　Wheel_center (0,-800,100)</p><p>　　S

10、trut_lower (0,-650,250)</p><p>　　tierod_outer (150,-650,250)</p><p>　　2.7創(chuàng)建轉向節(jié)三角臂</p><p>　　單擊Build（創(chuàng)建），Parts（部件），General Part（一般部件），Wizard（向導）命令：</p><p>　

11、　2.8創(chuàng)建轉向節(jié)立柱幾何體</p><p>　　單擊Build（創(chuàng)建），Geometry（幾何體），Link（系桿），New（新建）命令：</p><p><b>　　2.9創(chuàng)建滑柱</b></p><p>　　單擊Build（創(chuàng)建），Parts（部件），General Part（一般部件），New（新建）命令：</p><

12、;p><b>　　2.10創(chuàng)建減震器</b></p><p>　　首先建立一個硬點定義減震器，然后按需要定義減震器屬性文件。</p><p>　　2.11創(chuàng)建減震器上的硬點</p><p>　　strut_upper （0,-600,600）</p><p><b>　　2.12定義減震器&l

13、t;/b></p><p>　　單擊Build（創(chuàng)建），forces，Damper（減震器），New（新建）命令：</p><p>　　2.13定義螺旋彈簧</p><p>　　2.14創(chuàng)建彈簧的下硬點</p><p>　　spring_lower （0,-650,300）</p><p>　　2.

14、15創(chuàng)建懸掛主螺旋彈簧（main spring）</p><p>　　單擊Build（創(chuàng)建），forces，Spring（彈簧），New（新建）命令：</p><p><b>　　2.16創(chuàng)建橫拉桿</b></p><p>　　tierod_inner （200,-350,250）</p><p>　　2

15、.17創(chuàng)建橫拉桿部件</p><p>　　單擊Build（創(chuàng)建），Parts（部件），General Part（一般部件），Wizard（向導）命令：</p><p>　　2.18創(chuàng)建前束和外傾角參數(shù)變量</p><p>　　單擊Build，Suspension Parameters（懸架參數(shù)），Toe/Camber Values（前束/外傾參數(shù)），Set（設置）：

16、</p><p><b>　　2.19創(chuàng)建輪轂</b></p><p>　　單擊Build（創(chuàng)建），Construction Frame（結構框），New（新建）：</p><p>　　2.20創(chuàng)建輪轂部件</p><p>　　單擊Build（創(chuàng)建），Parts（部件），General Part（一般部件），New（新建

17、）命令：</p><p>　　2.21創(chuàng)建輪轂圓柱幾何體</p><p>　　單擊Build（創(chuàng)建），Geometry（幾何體），Cylinder（圓柱體），New（新建）命令：</p><p><b>　　3部件間連接</b></p><p>　　3.1定義轉向節(jié)與滑柱之間的棱柱副</p><p&g

18、t;　　3.2在轉向節(jié)與滑柱之間創(chuàng)建一個棱柱副</p><p>　　單擊Build（創(chuàng)建），Attachments（連接），Joint（約束），New（新建）命令：</p><p>　　3.3定義控制臂的連接</p><p>　　3.4在控制臂的前硬點位置（hardpoint arm front）創(chuàng)建安裝件subframe_to_body。單擊Build（創(chuàng)建），P

19、arts（部件），Mount（安裝件），New（新建）命令：</p><p>　　3.5創(chuàng)建控制臂前軸套</p><p>　　單擊Build（創(chuàng)建），Attachments（連接件），Bushing（軸套），New（新建）：</p><p>　　3.6創(chuàng)建控制臂后軸套</p><p>　　3.7創(chuàng)建控制臂與安裝件連接的轉動副</p>

20、;<p>　　3.8創(chuàng)建控制臂與轉向節(jié)連接球形副（球頭）</p><p>　　3.9定義滑柱的連接方式</p><p>　　3.10定義一個安裝件strut_to_body</p><p>　　3.11創(chuàng)建一個滑柱與安裝件連接的軸套</p><p>　　3.12創(chuàng)建一個滑柱與安裝件連接的球形副</p><p&

21、gt;　　3.13定義轉向節(jié)連接方式</p><p>　　3.14定義橫拉桿與轉向節(jié)之間球形副（球頭）tierod_outer</p><p>　　3.15為萬向副創(chuàng)建一個安裝件tierod_to_steering</p><p>　　3.16創(chuàng)建橫拉桿與安裝件tierod_to_steering</p><p>　　3.17定義輪轂連接方式

22、，定義一個鉸接副連接輪轂和轉向節(jié)</p><p><b>　　3.18定義主銷線</b></p><p>　　Build，Suspension Parameters（懸掛參數(shù)），Characteristic Array（特征數(shù)組），Set（設置）：</p><p><b>　　4.定義通訊器</b></p>

23、<p>　　4.1單擊Build（創(chuàng)建），Communicator（通訊器），Info（信息）命令：</p><p>　　4.2單擊Build（創(chuàng)建），Communicator（通訊器），Output（輸出），New（新建）：</p><p><b>　　4.3測試通訊器</b></p><p>　　單擊Build（創(chuàng)建），Commu

24、nicator（通訊器），Test（測試）：</p><p><b>　　5.創(chuàng)建懸架子系統(tǒng)</b></p><p>　　單擊File（文件），New（新建），Subsystem（子系統(tǒng)）：</p><p><b>　　6.懸掛總裝配</b></p><p>　　單擊File（文件），New（新建）

25、，Suspension Assembly（懸掛組合）：</p><p><b>　　執(zhí)行仿真分析</b></p><p><b>　　7.1定義載荷</b></p><p>　　這里設定彈簧軸向載荷為3870N，在彈簧屬性文件上查得自由長度為205.7mm，此時彈簧的長度為135mm。修改其安裝長度：在任意一個彈簧上單擊右

26、鍵并選擇Modify（修改）。</p><p>　　7.2設置運動分析模式</p><p>　　單擊Adjust，Kinematic Toggle，設置Current Mode（當前模式）為Kinematic（運動學）后單擊OK按鈕。</p><p>　　7.3執(zhí)行車輪同向激振仿真</p><p>　　單擊Simulate，Suspensio

27、n Analysis，Parallel Wheel Travel：</p><p><b>　　7.4動畫顯示結果</b></p><p>　　單擊Review，Animation Controls（動畫控制），Play（播放），觀察結果。</p><p><b>　　7.5繪制結果圖</b></p><

28、;p>　　啟動ADMAS/PostProcessor。</p><p>　　單擊Plot（繪圖），Create Plots（創(chuàng)建繪圖）。</p><p>　　調用標準繪圖配置文件：單擊File，Input，Plot Config File，如圖：</p><p>　　ADMAS/Car自動繪制一系列基于繪圖配置文件的分析結果圖，可以使用繪圖頁瀏覽樹觀察各項仿真

29、結果的繪圖：</p><p>　　觀察結果圖后返回ADMAS/Car主窗口。</p><p>　　7.6執(zhí)行彈塑性運動仿真</p><p>　　單擊Adjust（調整），Kinematic Toggle：</p><p>　　7.7執(zhí)行彈塑性運動仿真</p><p>　　單擊Simulate，Suspension An

30、alysis，Parallel Wheel Travel：</p><p>　　7.8繪制彈塑性運動分析圖</p><p>　　將兩次仿真的結果繪制在同一頁面上以便比較：</p><p>　　ADMAS仿真分析與驗證</p><p><b>　　1.前輪外傾角</b></p><p>　　汽車在曲

31、線行駛時，車身的側傾使得車輪的外傾角相對于地面向正的外傾角變化，從而降低了承載能力較高的外側車輪的側偏特性。所以常常將懸架設計為車輪向上跳動時，外傾角朝負值方向變化；車輪下落時，外傾角朝正值方向變化。理想的變化范圍是 - 2°/50 mm～0.5°/50 mm。據(jù)下圖分析可知，此獨立懸架車輪外傾角在車輪上跳50mm時，外傾角變化大約-1.6°，下跳50mm時，變化大約0.4°，均在理想的變化范圍內

32、。</p><p><b>　　2.車輪前束角</b></p><p>　　前束對輪胎偏磨有一定影響，若前束角和外傾角配合恰當，輪胎滾動的偏斜方向會抵消。若前束過大或者過小，輪胎的偏磨還會增加，滾動阻力增加將導致車輛直線行駛性能下降。一般前束變化較理想的設計特性值為：前輪上跳時為0°/50 mm～ - 0.5°/50 mm 。前束變化范圍為 - 1

33、.4°/50 mm～ 1.2°/50 mm ，不合理需優(yōu)化，具體曲線圖如圖所示之：</p><p><b>　　主銷后傾角</b></p><p>　　主銷后傾角對轉向時的車輪外傾變化影響較大，若主銷后傾角設計較大，則外傾轉向輪的外傾角會向負方向變化。其作用在于保持汽車直線行駛的穩(wěn)定性，并力圖使轉彎后的前輪自動回正。后傾角越大車速越高，前輪穩(wěn)定效應

34、愈強，但后傾角不宜過大，一般要求2°～3°。由圖可知在所建模型下，在車輪上下跳動50 mm，主銷后傾角變化范圍在 - 0.15°~ - 0.19°，變化量較小，變化趨勢基本符合要求，但后傾角的值偏小。</p><p><b>　　4.主銷內傾角</b></p><p>　　當車輪跳動時，若主銷內傾角變化較大，將會轉向沉重，加速輪

35、胎磨損。因此希望在車輪的跳動過程中，主銷內傾角的變化量不要太大。車輪上下跳動量為100 mm時，一般希望主銷內傾角的變化范圍在7.0°～ 13.0°左右。據(jù)圖分析可知，此獨立懸架主銷內傾角在車輪上跳50mm時，內傾角變化大約10.4°，下跳50 mm時，變化大約8.1°，在理想范圍內。</p><p><b>　　三、優(yōu)化設計</b></p>

36、;<p><b>　　修改前硬點：</b></p><p><b>　　修改后硬點：</b></p><p>　　修改后各參數(shù)及其圖如下：</p><p><b>　　前輪外傾角</b></p><p>　　變化范圍在 0.25°~ - 1.7°

37、;</p><p>　　理想的變化范圍是 0.5°/50 mm～ - 2°/50 mm，所以符合要求。</p><p><b>　　車輪前束角</b></p><p>　　變化范圍在 0.29°~ - 0.2°</p><p>　　理想的變化范圍是0°/50 mm～ -

38、0.5°/50 mm，所以符合要求。</p><p><b>　　3.主銷后傾角</b></p><p>　　變化范圍在 2.4°~ 3°</p><p>　　理想的變化范圍是 2°～3°，所以符合要求。</p><p><b>　　主銷內傾角</b>