北京現(xiàn)代ix35、6檔SUV轎車麥弗遜前懸架參數(shù)匹配與運(yùn)動(dòng)仿真及懸架設(shè)計(jì)含開(kāi)題、三維及5張CAD圖
北京現(xiàn)代ix35、6檔SUV轎車麥弗遜前懸架參數(shù)匹配與運(yùn)動(dòng)仿真及懸架設(shè)計(jì)含開(kāi)題、三維及5張CAD圖,北京現(xiàn)代,ix35,SUV,轎車,麥弗遜前,懸架,參數(shù),匹配,運(yùn)動(dòng),仿真,設(shè)計(jì),開(kāi)題,三維,CAD
車輪
制動(dòng)盤
半軸
下橫臂
轉(zhuǎn)向節(jié)
轉(zhuǎn)向橫拉桿
減震器
螺旋彈簧
麥弗遜前懸架三維模型
附錄A
Performance Kinematics Simulation of Macpherson
Suspension Based on ADAMS
WANG Yuefang, WANG Zhenhua
(Department of Vehicle & Power Engineering，College of Mechatronics Engineering,North University of China, Taiyuan, Shanxi, 030051, China)
Phone:+863513920300 Fax:+863513922364 E-Mail:wangyuefang2005@nuc.edu.cn
Abstract: The paper discusses a basic simulation way on founding a front suspension simulation model. It applies on method of multi-body dynamics and uses virtual prototyping technology software ADAMS building up Macpherson suspension entity mold. It analyzes the relations between a Macpherson suspension system and wheel alignment characteristic through kinematics simulation, and obtains the changing trend of the wheel alignment parameters. This provides theoretical foundation with further optimization design.
Key words: Macpherson Suspension; Kinematics Simulation; ADAMS
1. Introduction
Suspension system is a key part for cars, and has decisive effect on car drivability, stability, and comfortability. Because of its characteristics of simple structure, low cost and space economy, Macpherson suspension has become the most popular independent suspension since its emergence. Hence, the kinematics analysis of Macpherson suspension has great significance. ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System) is a simulation software of mechanical system used most widely in the world. Based on the ADAMS virtual model technology, the automobile suspension is regard as a multi-body system which parts connect and motion each other. With the help of ADAMS/View, this paper established multi-body dynamics model of Macpherson front suspension of some car which is increasingly wide used in modern car, and the effects of suspension parameters when wheel travel or turn were studied. The ADAMS entity numeric suspension kinetics simulation provides an efficient and updated tool for developing suspension system.
2. Simulation model
2.1 Front suspension subsystem simulation model
Firstly, three-dimensional model of Macpherson suspension system in the Pro/E according to acquired geometric parameters is established. Secondly, ADAMS/CAR model is imported by utilizing MECHANISM/Pro, and the geometric characteristic parameters can be obtained from Pro/E three-dimensional documents. The founding model time is short and very accurate. Fig.1 is the model of Macpherson suspension subsystem. Table 1 is the constraints relationship between rigid bodies of front Macpherson suspension.
Fig.1 Front Macpherson suspension subsystem
1-lower triangle swinging arm 2-universal joint3-subsidiary car frame
4-upper suspension support 5-tie rod 6-wheel rim 7-driving axle
8-driving joint axle9-shock absorber 10-rubber liner
2.2 Steering subsystem simulation model
Gear and rack steering system model adopts partial coordinate system. The base point lies in center of circle of steering wheel. The direction of x, y, z axle is radial, tangential, normal of steering wheel separately. Figure 2 is the model which contains six rigid bodies that are rack, rack shell, gear axle, middle axle, steering limb and steering wheel axle. Three assembled bodies connect tie rod, subsidiary car frame and car body. Fig.2 is the model of steering system. Table 2 is the constraints relationship between rigid bodies of steering subsystem.
Fig.2 The model of steering subsystem
2.3 Simulation model of front Macpherson suspension system
Front Macpherson suspension subsystem and steering subsystem models from ADAMS/CAR that have been established are invoked. Then, combined parameters are input. So far , front Macpherson suspension model is finished. Figure 3 is the kinematics simulation model of Macpherson suspension.
Fig.3 Suspension simulation model
3. Kinematics simulation analyses
3.1 Data process
Initial simulation conditions uniform actual parameters of the researched car. Utilizing ADAMS/CAR model simulates bilateral parallel travel and opposite direction travel. So, the alteration of camber angle, kingpin inclination angle, caster angle and toe angle are analyzed. The structure of Macpherson suspension’s left and right is symmetrical, it is totally the same to alignment parameters, only the left wheel alignment parameters are analyzed[3]. The range that this car beats is 150mm -130mm actually. Under two kinds of operating modes, the comparison of changed curves on wheel alignment parameters are shown in Fig. 4-7.
Fig.4 Camber angle vs wheel travel
Fig.5 Caster angle vs wheel travel
Fig.6 Toe angle vs wheel travel
Fig.7 Kingpin inclination angle vs wheel travel
3.2 Discussion and analysis
(1)In the process of wheel parallel travel and opposite travel, the alignment parameters change with the change of wheel vertical shift. In Fig.4, camber angle reduces firstly and increases secondly. The changing amount is 0.9786. The change of camber angle contains two parts: the change of camber angle that comes from car body roll and the changing amount of camber angle that relates car body travel. In Fig.5, the change of caster angle with the wheel vertical shift rise sharply.
(2)Under two kinds of operating modes of wheel parallel travel and opposite travel, Fig.6 is shown , the change of toe angle is obviously. Under the operating modes of opposite travel, toe angle increases from -0.8029 to 1.6844. Its change affects car drivability and stability.
(3)As we can see in Fig.4 and Fig.7, when the wheel travels downward, the change range that is from 0～-130mm, the changing trend of kingpin inclination angle is opposite to camber angle. This could aggravate the wheel wear. But, according to the theoretical relationship and adjust, proper and acceptedcorresponding relation can be obtained.
4. Conclusion
This paper discusses kinematics simulation analysis on founding a front Macpherson suspension simulation model that uses technology software ADAMS. Three conclusions are as follows:
(1)ADAMS/CAR model is imported from Pro/E by utilizing MECHANISM/Pro, but model can also be imported to SolidWork or UG in STEP format, then, imported to ADAMS in ParaSolid format.
(2)The original wheel orientation parameters of Macpherson suspension meet the require. These indicate that the model is rational. The wheel wear range is accepted.
(3)The change trend of the wheel alignment parameters is gained through kinematics simulation analysis of Macpherson suspension. Wheel alignment characteristic has effect on full-vehicle capability through suspension and Camber angle. On contrary, full-vehicle motion characteristic affects wheel alignment characteristic through suspension. In a word, virtual prototyping technology software ADAMS can greatly predigest design program and shorten exploitive cycle, greatly reduce exploitive expense and cost, clearly improve product quality and system capability to get optimized and innovated product.
附錄B
基于ADAMS的麥弗遜懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析
王月芳，王振華
（中北大學(xué)車輛與動(dòng)力工程系, 山西太原030051)
摘要：本文討論了一種建立麥弗遜前懸架模型的基本仿真分析方法。它運(yùn)用多體動(dòng)力學(xué)的理論并在虛擬樣機(jī)技術(shù)軟件ADAMS上建立麥弗遜懸架實(shí)體模型。通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，分析了麥弗遜懸架系統(tǒng)與車輪定位參數(shù)特性之間的關(guān)系，得到車輪定位參數(shù)的變化趨勢(shì)。這些為進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞: 麥弗遜式懸架;運(yùn)動(dòng)仿真；ADAMS
1. 前言
懸架系統(tǒng)是汽車的關(guān)鍵部件，對(duì)汽車的動(dòng)力性，操縱穩(wěn)定性，舒適性有決定性影響。由于它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，節(jié)省空間的特點(diǎn)，麥弗遜懸架從它誕生以后就成為了應(yīng)用最廣泛的獨(dú)立懸架類型。因此對(duì)麥弗遜懸架進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析具有重要意義。
ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)是世界上應(yīng)用最廣泛的機(jī)械系統(tǒng)仿真軟件。基于ADAMS虛擬樣機(jī)技術(shù)，汽車懸架可以看作是各部件相互連接和運(yùn)動(dòng)的多體系統(tǒng)。借助于ADAMS/View，本文建立了某轎車的麥弗遜前懸架（在現(xiàn)代轎車上應(yīng)用越來(lái)越廣泛）的多體動(dòng)力學(xué)模型，并研究了當(dāng)車輪跳動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)產(chǎn)生的影響。在ADAMS上進(jìn)行懸架動(dòng)力學(xué)仿真為懸架技術(shù)的發(fā)展提供了有效而且及時(shí)的方法。
2. 仿真模型
前懸架系統(tǒng)建模
首先，根據(jù)必要的幾何參數(shù)，在Pro/E中建立麥弗遜懸架的三維模型。其次，通過(guò)MECHANISM/Pro，ADAMS/CAR模型被導(dǎo)入，而且模型的幾何參數(shù)通過(guò)Pro/E三維模型文件也能得到。建?；ㄙM(fèi)時(shí)間短，并且精確。圖1所示的即為麥弗遜懸架子系統(tǒng)。表1列出了懸架各部件間的連接關(guān)系。
圖1：麥弗遜前懸架
1-下三角擺臂；2-轉(zhuǎn)向節(jié)3-副車架；4-懸架上支架5-轉(zhuǎn)向橫拉桿6-輪轂；7-傳動(dòng)軸8-傳動(dòng)軸節(jié)9-減震器；10-橡膠襯套
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型
齒輪齒條式采用局部坐標(biāo)系,坐標(biāo)原點(diǎn)位于轉(zhuǎn)向盤圓心處,x、y、z軸的方向分別為轉(zhuǎn)向盤的徑向、切向、法向。模型如圖2,包括6個(gè)剛體,分別為齒條、齒條殼體、齒輪軸、中間軸、轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向盤軸。3個(gè)裝配剛體,分別用來(lái)連接轉(zhuǎn)向橫拉桿、副車架和車身。剛體之間的相互約束關(guān)系如表2。
Fig.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型
2.3 建立前懸架仿真平臺(tái)模型
在ADAMS/CAR 中調(diào)用上面建立好的前懸架子系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向子系統(tǒng),輸入相關(guān)參數(shù),完成麥弗遜式懸架的建模。懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真模型如圖3所示。
圖3：懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真平臺(tái)模型
3. 運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析
3.1 數(shù)據(jù)處理
仿真初始條件和此車實(shí)況參數(shù)保持一致,利用ADAMS/CAR模塊進(jìn)行雙側(cè)平行跳動(dòng)和反向跳動(dòng)仿真,分析車輪外傾角、主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角及前束角的變化。
該麥?zhǔn)角皯壹茏笥医Y(jié)構(gòu)對(duì)稱,定位參數(shù)完全一樣,則只分析左車輪定位參數(shù)。此車實(shí)際跳動(dòng)的范圍為150mm～-130mm,在兩種工況下,車輪定位參數(shù)變化曲線對(duì)比如圖4～圖7所示。
圖4 外傾角隨車輪垂直位移的變化圖5 后傾角隨車輪垂直位移的變化
圖6 前束角隨車輪垂直位移的變化
圖7 內(nèi)傾角隨車輪垂直的位移的變化
3.2 小結(jié)與分析
(1)輪胎平行跳動(dòng)和異向跳動(dòng)的過(guò)程中,定位參數(shù)隨垂直位移的變化而變化,在圖4中，外傾角先減小后增大,變化量為0.9768。外傾角變化包括兩部分,一是由車身側(cè)傾產(chǎn)生的外傾角變化,二是相對(duì)車身跳動(dòng)的車輪外傾變化量。
在圖5中，隨著車輪垂直運(yùn)動(dòng)，車輪后傾角變化曲線上升很快。
(2)車輪在平行和異向跳動(dòng)工況下,如圖6所示，前束角變化差異較大,異向跳動(dòng)下前束角由最小-0.8029 增加到1.6844。其變化直接影響車輛的操縱穩(wěn)定性,
(3)由圖4和圖6看出,在車輪向下跳動(dòng)時(shí), 即從0～- 130mm,外傾角的變化趨勢(shì)與前束角的變化趨勢(shì)相反,這樣會(huì)加劇輪胎的磨損,根據(jù)理論上的關(guān)系和調(diào)整,可得到合理的或可接受的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
4.結(jié)論
本文利用ADAMS 軟件建立了某車的前麥弗遜式懸架仿真模型并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真。由此得出以下三點(diǎn)；
(1)在從Pro/E導(dǎo)入ADAMS時(shí),可以用MECHANISM/Pro接口模塊，也可以先以STEP格式導(dǎo)入到SolidWork 或UG 里，再以Parasolid 格式導(dǎo)入ADAMS 中；
(2)麥弗遜懸架的初始車輪定位參數(shù)滿足要求。這表明懸架模型是合理的，車輪磨損范圍是可以接受的；
(3)通過(guò)仿真分析明確了車輪在跳動(dòng)過(guò)程中，車輪定位參數(shù)的變化趨勢(shì)。車輪定位特性通過(guò)懸架與車身外傾角對(duì)整車產(chǎn)生影響；反之，整車的運(yùn)動(dòng)特性通過(guò)懸架對(duì)車輪定位特性進(jìn)行影響的。
總之，虛擬樣機(jī)技術(shù)軟件ADAMS能大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)程序，縮短開(kāi)發(fā)周期，大大減少開(kāi)發(fā)費(fèi)用和代價(jià)，明顯改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量和系統(tǒng)性能，得到優(yōu)化的創(chuàng)新的產(chǎn)品。
9
SY-025-BY-2
設(shè)計(jì)（XX）任務(wù)書
學(xué)生姓名
系部
專業(yè)、班級(jí)
指導(dǎo)教師姓名
職稱
講師
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱
麥弗遜前懸架參數(shù)匹配與運(yùn)動(dòng)仿真
一、設(shè)計(jì)目的、意義
目的：本課題研究的目的就在于運(yùn)用CAD/CAE技術(shù)對(duì)車輛麥弗遜式懸架的虛擬設(shè)計(jì)，在試制前的階段進(jìn)行設(shè)計(jì)和試驗(yàn)仿真，并且提出優(yōu)化設(shè)計(jì)的意見(jiàn)，獲得分析車輪垂直跳動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)與車輪前束角的變化等關(guān)系。獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，在產(chǎn)品制造出之前，就可以發(fā)現(xiàn)并更正設(shè)計(jì)缺陷，完善設(shè)計(jì)方案，縮短開(kāi)發(fā)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，為生產(chǎn)實(shí)際提供理論支持。
意義:懸架是車輛重要的組成部分。其主要任務(wù)是傳遞車輪與車架之間的力和力矩，并緩和沖擊、衰減振動(dòng)。對(duì)改善車輛的行駛平順性、減輕車輛自重以及減少對(duì)公路的破壞具有重要息義。在傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、試制過(guò)程中必須邊試驗(yàn)邊改進(jìn)，從設(shè)計(jì)到試制、試驗(yàn)、定型，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本較高，周期長(zhǎng)。運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)，結(jié)合虛擬設(shè)計(jì)和虛擬試驗(yàn)，可以大大簡(jiǎn)化懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程，大幅度縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，大量減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)費(fèi)用和成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品的系統(tǒng)性能，獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)產(chǎn)品。
二、設(shè)計(jì)內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法）
主要內(nèi)容：分析麥弗遜式懸架的結(jié)構(gòu)和懸架設(shè)計(jì)要求，在懸架設(shè)計(jì)中，根據(jù)整車的布置要求以及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定懸架的整體空間數(shù)據(jù)和性能參數(shù)，運(yùn)用PRO/E建立三維物理模型，并在ADAMS軟件平臺(tái)上建立麥弗遜懸架的簡(jiǎn)化物理模型，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析，通過(guò)分析車輪垂直跳動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)與車輪前束角的變化等關(guān)系獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，優(yōu)化相關(guān)參數(shù)，建立虛擬麥弗遜選件模型。
主要技術(shù)指標(biāo)：
1）車輪跳動(dòng)時(shí)，輪距變化不超過(guò)±4mm以防止輪胎早期磨損；
2）車輪跳動(dòng)時(shí)，前輪定位角變化特性合理；
3）轉(zhuǎn)彎時(shí)，車身在0.4g側(cè)向加速度作用下，車身側(cè)傾角不大于3—5°，并保證車輪與車身傾斜同向，以增加不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)；
4）制動(dòng)及加速時(shí)，車身應(yīng)有“抗點(diǎn)頭”及“抗后坐”效應(yīng)；
5）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，以可靠地承受及傳遞除垂直力以外的力和力矩。
三、設(shè)計(jì)完成后應(yīng)提交的成果
（1）設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份，包括設(shè)計(jì)計(jì)算部分內(nèi)容；
（2）建立麥弗遜的PRO/E物理模型；
（3）通過(guò)虛擬軟件ADAMS/View 進(jìn)行仿真分析；
（4）物理模型圖一套。
四、設(shè)計(jì)進(jìn)度安排
（1）調(diào)研、資料收集、完成開(kāi)題報(bào)告 第1、2周（2月28日～3月6日）
(2) 根據(jù)給出的相關(guān)尺寸參數(shù)進(jìn)行相關(guān)部件的參數(shù)計(jì)算，并進(jìn)行驗(yàn)證 第 3、4周（3月7日～3月20日）
(3) 在ADAMS軟件平臺(tái)上建立零件的等比例物理模型，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 第5、6、7周（3月21～4月10日）
（4）利用部件的鏈接關(guān)系建立部件之間的裝配 第8、9、10、11周（4月11～5月8日）
（5）設(shè)計(jì)1.5萬(wàn)字說(shuō)明書一份，零件圖一套（包括PRO/E零件圖）第12、13、14周（5月9日～5月29日）
（6）畢業(yè)設(shè)計(jì)審核、修改 第15、16周（5月30日～6月12日）
（7）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周（6月13日～6月 19日）
五、主要參考資料
（1）汽車教材：汽車構(gòu)造、 汽車?yán)碚?、汽車設(shè)計(jì)、專用車設(shè)計(jì)等；
（2）設(shè)計(jì)手冊(cè)類書籍：汽車設(shè)計(jì)手冊(cè)、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)等；
（3）期刊文獻(xiàn)資料：中國(guó)期刊網(wǎng)（學(xué)校圖書館期刊）中雙橫臂懸架的相關(guān)資料（關(guān)鍵詞：麥弗遜前懸架；參數(shù)匹配；運(yùn)動(dòng)仿真；ADAMS；Pro/E ）；
（4）新聞及網(wǎng)絡(luò)資料等。
六、備注
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
教研室主任簽字：
年 月 日
SY-025-BY-3
設(shè)計(jì)（XX）開(kāi)題報(bào)告
學(xué)生姓名
系部
專業(yè)、班級(jí)
指導(dǎo)教師姓名
職稱
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱
麥弗遜前懸架參數(shù)匹配與運(yùn)動(dòng)仿真
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
課題研究現(xiàn)狀：
汽車作為極其重要的交通工具，在交通運(yùn)輸領(lǐng)域和人民日常生活中的地位日益突出，用戶對(duì)汽車安全性、行駛平順性、操縱穩(wěn)定性的要求越來(lái)越高。汽車懸架系統(tǒng)是汽車的重要部件，是影響車輛動(dòng)態(tài)特性關(guān)系最為密切的系統(tǒng)，汽車懸架系統(tǒng)對(duì)汽車的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性以及行駛安全都有很大的影響。
懸架對(duì)車輛操縱穩(wěn)定性的發(fā)揮至關(guān)重要，操縱穩(wěn)定性的好壞也影響著汽車行駛平順性和安全。懸架系統(tǒng)起著傳遞車輪和車身之間的力和力矩、引導(dǎo)與控制汽車車輪與車身的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、緩和路面?zhèn)鬟f給車身的沖擊、衰減系統(tǒng)的振動(dòng)等作用。懸架的性能反映在當(dāng)車輪上下跳動(dòng)時(shí)，車輪的定位參數(shù)變化量保持在合理的范圍內(nèi)，以保證汽車具有所期望的行駛性能。
汽車懸架有非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架兩種基本類型。麥弗遜式懸架(McPherson Suspension)是獨(dú)立懸架的一種，于1947年由任職于美國(guó)福特汽車公司的麥弗遜(EarlS．McPherson)發(fā)明。1950年首次生產(chǎn)使用麥弗遜懸架汽車以后，麥弗遜懸架以其節(jié)約空間和成本較低成為最為流行的汽車獨(dú)立懸架系統(tǒng)之一。根據(jù)對(duì)日本在1987到2000年之間生產(chǎn)的轎車的統(tǒng)計(jì)，轎車前懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)都是以麥弗遜式為主。1987年末、1994年末、2000年末采用麥弗遜懸架作為前懸架的車型所占比例分別為：69．6％、61．6％、69．3％，麥弗遜懸架在三個(gè)統(tǒng)計(jì)年度均占第一位。在全球范圍內(nèi)來(lái)看，前懸架都是麥弗遜式占主導(dǎo)地位，該懸架的突出優(yōu)點(diǎn)是增大了兩前輪的內(nèi)側(cè)空間，便于發(fā)動(dòng)機(jī)橫向布置，因此這種結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于從微型轎車到高級(jí)轎車的所有轎車中，且不分驅(qū)動(dòng)橋或非驅(qū)動(dòng)橋均適用。保時(shí)捷911、國(guó)產(chǎn)奧迪、桑塔納、夏利、富康等轎車的前懸架均為麥弗遜獨(dú)立懸架。
麥弗遜獨(dú)立懸架是現(xiàn)代汽車上廣泛采用的一種懸架結(jié)構(gòu)形式。懸架是連接車輪和車身的唯一部件，車輪把復(fù)雜的路況等行駛條件通過(guò)懸架系統(tǒng)傳遞給車身，所以懸架的運(yùn)動(dòng)特性、動(dòng)力特性等的好壞直接決定汽車行駛?cè)N性能能否實(shí)現(xiàn)。合理的幾何參數(shù)能保證懸架具有良好的運(yùn)動(dòng)特性。汽車在各種行駛條件下，車輪定位參數(shù)隨車輪的跳動(dòng)而變化, 從而影響汽車的操縱穩(wěn)定性、輪胎的磨損、安全性等性能, 是懸架設(shè)計(jì)主要考慮的指標(biāo)之一。
所以在設(shè)計(jì)懸架時(shí)就要充分考慮這些因素，進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，盡量滿足使用要求。懸架在成品之前首先要反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，做懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，以便進(jìn)一步進(jìn)行論證、改進(jìn)設(shè)計(jì)。
如何更好的設(shè)計(jì)懸架催生了對(duì)懸架的研究。汽車懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)研究方法很多，對(duì)它的研究在國(guó)外起步較早。德國(guó)的耶爾森·賴姆帕爾著的《汽車底盤技術(shù)》對(duì)各種懸架運(yùn)動(dòng)作了詳細(xì)的分析，對(duì)車輪定位參數(shù)做了準(zhǔn)確的定義，分析了他們的作用及其對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響。阿達(dá)姆·措莫托著的《汽車行駛性能》和安培正人著的《汽車的運(yùn)動(dòng)與操縱》介紹了懸架運(yùn)動(dòng)對(duì)汽車行駛性能的影響。
近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及各種基礎(chǔ)理論研究成果出現(xiàn)，而且在現(xiàn)代的工程研究領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)己成為熱門研究課題。這都為汽車動(dòng)力學(xué)研究提供了一個(gè)方便快捷的手段。國(guó)外各主要汽車生產(chǎn)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)，如Ford、GM、BMW、Audi和Volvo等的產(chǎn)品研發(fā)部門使用了大量的多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析軟件，在設(shè)計(jì)研發(fā)中發(fā)揮了重要作用。應(yīng)用得較多的這方面的軟件有美國(guó)MSC公司的ADAMS、美國(guó)CADSI公司的DADS等。機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System）是目前世界范圍內(nèi)使用最廣泛的虛擬樣機(jī)仿真軟件，應(yīng)用它可以方便地建立參數(shù)化的實(shí)體模型，并進(jìn)行仿真分析。
ADAMS中的 Car 模塊是ADAMS軟件中的一個(gè)專業(yè)化模塊，它整合了世界多家大型汽車企業(yè)在汽車設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)方面的經(jīng)驗(yàn)，能夠幫助快速建立精確的包括汽車車身、發(fā)動(dòng)機(jī)、懸架系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)以及制動(dòng)系統(tǒng)等系統(tǒng)在內(nèi)的參數(shù)化虛擬汽車模型。ADAMS/Insight 功能擴(kuò)展模塊是ADAMS 基于網(wǎng)頁(yè)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析模塊，能對(duì)仿真進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，可以更精確地對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行量化研究，應(yīng)用ADAMS/Insight，可以很方便地進(jìn)行一系列的仿真試驗(yàn)，從而精確地預(yù)測(cè)所設(shè)計(jì)的復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)在各種工作條件下的性能，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果提供專業(yè)化的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
在這種背景下，人們開(kāi)始運(yùn)用虛擬樣機(jī)仿真軟件ADAMS等建立車輛及懸架系統(tǒng)的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)仿真模型，并通過(guò)分析得出了許多有益結(jié)論。
懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真分析在汽車懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)中占有重要的地位。以機(jī)械CAD設(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)仿真技術(shù)為前題,提出運(yùn)用虛擬樣機(jī)仿真軟件ADAMS里的CAR模塊分析并進(jìn)行優(yōu)化汽車懸架的設(shè)計(jì)方法。首先,根據(jù)懸架各部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系和各部件的參數(shù)在ADAMS\CAR中建立某轎車的麥弗遜前懸架的三維CAD模型,再加上路面激勵(lì),分析懸架參數(shù)在汽車行駛中的變化規(guī)律，對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行修改和調(diào)整以發(fā)現(xiàn)其對(duì)各種性能參數(shù)的影響, 然后利用ADAMS\Insight對(duì)建立的懸架模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，最終提供較理想的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)解決方案。
選題目的：
由于懸架系統(tǒng)在汽車行駛中占有重要地位和發(fā)揮關(guān)鍵作用，懸架的設(shè)計(jì)越來(lái)越受到廣泛的重視。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，也出現(xiàn)了許多先進(jìn)設(shè)計(jì)方法和技術(shù)，比如CAD/CAE技術(shù)、有限元分析、模擬仿真、虛擬設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)等等。所以懸架系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)有廣闊前景。
在實(shí)際當(dāng)中，如果懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)，將會(huì)大大影響汽車產(chǎn)品的使用性能(如轉(zhuǎn)向沉重、車輪擺振、輪胎偏磨嚴(yán)重、影響輪胎使用壽命等)。
本課題研究的目的就在于運(yùn)用CAD/CAE技術(shù)對(duì)車輛麥弗遜式前懸架的虛擬設(shè)計(jì)。在試制前的階段運(yùn)用ADAMS/CAR進(jìn)行懸架結(jié)構(gòu)布置和建模仿真，獲得分析車輪垂直跳動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)與車輪前束角的變化等關(guān)系，總結(jié)規(guī)律。并且運(yùn)用ADAMS/Insight, 通過(guò)對(duì)模型某項(xiàng)或是多項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)調(diào)節(jié)相應(yīng)的參數(shù)來(lái)滿足設(shè)計(jì)要求。
初步驗(yàn)證運(yùn)用ADAMS /Car進(jìn)行汽車懸架建模和仿真的合理性，為生產(chǎn)實(shí)踐提供必要的理論支持。獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，在產(chǎn)品制造出之前，就可以發(fā)現(xiàn)并更正設(shè)計(jì)缺陷，并且提出優(yōu)化設(shè)計(jì)的意見(jiàn)，使參數(shù)間的匹配達(dá)到良好，從而為汽車懸架的設(shè)計(jì)提供一種新的可行性方案。
選題意義：
⑴.懸架是車輛行駛系的重要的組成部分。其主要任務(wù)是彈性連接車輪與車架，傳遞二者之間的力和力矩，并緩和沖擊、衰減振動(dòng)。對(duì)改善車輛的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性、減輕車輛自重、改善輪胎的磨損狀況以及減少對(duì)公路的破壞具有重要意義。
⑵.傳統(tǒng)的懸架設(shè)計(jì)一般采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、數(shù)學(xué)推導(dǎo)法以及幾何作圖等方法, 在懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、試制整個(gè)過(guò)程中必須邊試驗(yàn)、邊改進(jìn)，從設(shè)計(jì)到試制、試驗(yàn)、定型，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本較高，雖然可以滿足設(shè)計(jì)要求, 但精度和效率不高。所以，傳統(tǒng)的方法已經(jīng)很難滿足日益加速的設(shè)計(jì)需求, 為縮短開(kāi)發(fā)周期, 降低開(kāi)發(fā)成本, 有必要采用新的設(shè)計(jì)方法。
⑶.運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)，結(jié)合虛擬設(shè)計(jì)和虛擬試驗(yàn)，可以大大簡(jiǎn)化懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程，大幅度縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，大量減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)費(fèi)用和成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品的系統(tǒng)性能，獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)產(chǎn)品。有利于企業(yè)搶占市場(chǎng)和發(fā)展先機(jī)，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題
基本內(nèi)容：分析麥弗遜式懸架的結(jié)構(gòu)和懸架設(shè)計(jì)要求，在懸架設(shè)計(jì)中，根據(jù)整車的布置要求以及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定懸架的整體空間數(shù)據(jù)和性能參數(shù)，運(yùn)用PRO/E建立三維物理模型，并在ADAMS軟件平臺(tái)上建立麥弗遜懸架的簡(jiǎn)化物理模型，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析，通過(guò)分析車輪垂直跳動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)與車輪前束角的變化等關(guān)系獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，優(yōu)化相關(guān)參數(shù)，建立虛擬麥弗遜懸架模型。
主要技術(shù)指標(biāo)：
1）車輪跳動(dòng)時(shí)，輪距變化不超過(guò)±4mm以防止輪胎早期磨損；2）車輪跳動(dòng)時(shí)，前輪定位角變化特性合理；3）轉(zhuǎn)彎時(shí)，車身在0.4g側(cè)向加速度作用下，車身側(cè)傾角不大于3—5°，并保證車輪與車身傾斜同向，以增加不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)；4）制動(dòng)及加速時(shí)，車身應(yīng)有“抗點(diǎn)頭”及“抗后坐”效應(yīng)；5）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，以可靠地承受及傳遞除垂直力以外的力和力矩。
擬解決問(wèn)題：
1）利用ADAMS/Car 建立了麥弗遜式懸架模型；2）并進(jìn)行了左右車輪計(jì)算機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真試驗(yàn)，得出前輪各定位參數(shù)隨車輪跳動(dòng)的變化關(guān)系；3）仿真結(jié)束后，以前輪定位參數(shù)為主要優(yōu)化目標(biāo)，運(yùn)用ADAMS/Insight 模塊，通過(guò)對(duì)麥弗遜式懸架結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，使車輪定位參數(shù)得到優(yōu)化；4）另外還要保證懸架具有較好的橫向穩(wěn)定性、強(qiáng)度和剛度。
建立虛擬麥弗遜懸架模型
獲得車輪垂直跳動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)與車輪前束角的變化等關(guān)系的相關(guān)數(shù)據(jù)
進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析
在ADAMS軟件平臺(tái)上建立麥弗遜懸架簡(jiǎn)化物理模型
運(yùn)用PRO/E建立三維物理模型
確定懸架整體空間數(shù)據(jù)和性能參數(shù)
分析懸架結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求
三、技術(shù)路線（研究方法）
優(yōu)化相關(guān)參數(shù)
數(shù)據(jù)是否滿足要求
N
Y
四、進(jìn)度安排
（1）調(diào)研、資料收集、完成開(kāi)題報(bào)告 第1、2周（2月28日～3月6日）
(2) 根據(jù)給出的相關(guān)尺寸參數(shù)進(jìn)行相關(guān)部件的參數(shù)計(jì)算，并進(jìn)行驗(yàn)證 第 3、4周（3月7日～3月20日）
(3) 在ADAMS軟件平臺(tái)上建立零件的等比例物理模型，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 第5、6、7周（3月21日～4月10日）
（4）利用部件的鏈接關(guān)系建立部件之間的裝配 第8、9、10、11周（4月11日～5月8日）
（5）設(shè)計(jì)1.5萬(wàn)字說(shuō)明書一份，零件圖一套（包括PRO/E零件圖）第12、13、14周（5月9日～5月29日）
（6）畢業(yè)設(shè)計(jì)審核、修改 第15、16周（5月30日～6月12日）
（7）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周（6月13日～6月 19日）
五、參考文獻(xiàn)
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六、備注
七、指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
簽字： 年 月 日
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