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基于A(yíng)DAMS軟件轎車(chē)前懸架動(dòng)態(tài)模擬與仿真本科生畢業(yè)論文

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1、本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第1章 緒 論 1.1 課題的研究目的和意義 汽車(chē)懸架系統(tǒng)對(duì)整車(chē)行駛動(dòng)力學(xué)(如操縱穩(wěn)定性、行駛平順性等)有舉足輕重的影響,是汽車(chē)總布置設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)校核的重要內(nèi)容之一,由于汽車(chē)懸架系統(tǒng)是比較復(fù)雜的空間機(jī)構(gòu),這些就給運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析帶來(lái)較大困難。人們采用不同的途徑或手段對(duì)其進(jìn)行分析研究,包括試驗(yàn)、簡(jiǎn)化成理想約束條件下的機(jī)構(gòu)分析。過(guò)去多用簡(jiǎn)化條件下的圖解法和分析計(jì)算法對(duì)汽車(chē)懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行分析計(jì)算,用多自由度的質(zhì)量—阻尼剛體數(shù)學(xué)模型對(duì)汽車(chē)行駛狀況進(jìn)行仿真。所得的結(jié)果誤差較大,并且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步,虛擬技術(shù)已經(jīng)成為世界汽車(chē)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)

2、的應(yīng)用潮流。上世紀(jì)90年代中期以來(lái),數(shù)字化設(shè)計(jì)與虛擬開(kāi)發(fā)技術(shù)的應(yīng)用在世界范圍內(nèi)得到大力推廣,這是基于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)仿真分析、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)及虛擬制造、計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)及虛擬實(shí)驗(yàn)等先進(jìn)技術(shù)的全新的汽車(chē)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)技術(shù)體系和流程。特別二十世紀(jì)八十年代以來(lái)這種情況得到了改變,而多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的成熟,使汽車(chē)動(dòng)力學(xué)的建模與仿真產(chǎn)生了巨大飛躍,特別是ADAMS軟件的成功應(yīng)用使虛擬樣機(jī)技術(shù)脫穎而出?;贏(yíng)DAMS的虛擬樣機(jī)技術(shù),可把懸架視為是由多個(gè)相互連接、彼此能夠相對(duì)運(yùn)動(dòng)的多體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),其運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)仿真比以往通常用兒個(gè)自由度的質(zhì)量一阻尼剛體(振動(dòng))數(shù)學(xué)模型計(jì)算描述更加真實(shí)反映懸架

3、特性及其對(duì)汽車(chē)行駛動(dòng)力學(xué)影響。 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[1]。 本課題研究的目的和意義就在于對(duì)麥弗遜式懸架進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)及基于A(yíng)DAMS的優(yōu)化分析,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),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。 1.2 汽車(chē)懸架技術(shù)研究現(xiàn)狀和

4、發(fā)展趨勢(shì) m 1— 簧下質(zhì)量 m 2—車(chē)身質(zhì)量 k1、k2—隔振彈簧 c—阻尼器 u—?jiǎng)幼髌鳌—輪胎 圖1.1 三種懸架的模型圖 完美是人類(lèi)永恒的追求。在馬車(chē)出現(xiàn)的時(shí)候, 為了乘坐更舒適, 人類(lèi)就開(kāi)始對(duì)馬車(chē)的懸架(葉片彈簧)進(jìn)行孜孜不倦的探索。在1776年,馬車(chē)用的葉片彈簧取得了專(zhuān)利, 并且一直使用到20世紀(jì)30年代葉片彈簧才逐漸被螺旋彈簧代替[2]。 汽車(chē)誕生后,隨著對(duì)懸架技術(shù)研究的深入,相繼出現(xiàn)了扭桿彈簧、氣體彈簧、橡膠彈簧、鋼板彈簧等彈性件,1934年世界上出現(xiàn)了第一個(gè)由螺旋彈簧組成的被動(dòng)懸架。 被動(dòng)懸架的模型如圖1.1(a) 所示,被動(dòng)懸架的參數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法

5、確定, 在行駛過(guò)程中路況保持不變,很難適應(yīng)各種復(fù)雜路況,減振的效果較差。為了克服這種缺陷,采用了非線(xiàn)性剛度彈簧和車(chē)身高度調(diào)節(jié)的方法,該方法雖然有一定成效,但無(wú)法根除被動(dòng)懸架的弊端。被動(dòng)懸架主要應(yīng)用于中低檔轎車(chē)上,現(xiàn)代轎車(chē)的前懸架一般采用帶有橫向穩(wěn)定桿的麥弗遜式懸架,比如桑塔納、夏利、賽歐等車(chē),后懸架的選擇較多,主要有復(fù)合式縱擺臂懸架和多連桿懸架。被動(dòng)懸架是傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu),剛度和阻尼都是不可調(diào)的,依照隨機(jī)振動(dòng)理論,它只能保證在特定的路況下達(dá)到較好效果,但它的理論成熟、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠,成本相對(duì)低廉且不需額外能量,因而應(yīng)用最為廣泛,在我國(guó)現(xiàn)階段,仍然有較高的研究?jī)r(jià)值。 1、被動(dòng)懸架性能的研究主

6、要集中在三個(gè)方面 (1)通過(guò)對(duì)汽車(chē)進(jìn)行受力分析后,建立數(shù)學(xué)模型,然后再用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)或有限元法尋找懸架的最優(yōu)參數(shù); (2)研究可變剛度彈簧和可變阻尼的減振器,使懸架在絕大部分路況上保持良好的運(yùn)行狀態(tài); (3)研究導(dǎo)向機(jī)構(gòu),使汽車(chē)懸架在滿(mǎn)足平順性的前提下,穩(wěn)定性有大的提高。 被動(dòng)懸架在一定的時(shí)間內(nèi)仍將是應(yīng)用最廣泛的懸架系統(tǒng),通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化懸架結(jié)構(gòu)和參數(shù)可以繼續(xù)提升懸架性能。 半主動(dòng)懸架的研究工作開(kāi)始于1973年,由D.A.Crosby 和D.C. Karnopp 首先提出,模型如1.1(b)。半主動(dòng)懸架以改變懸架的阻尼為主,一般較少考慮改變懸架的剛度。工作原理是根據(jù)彈簧上質(zhì)

7、量相對(duì)車(chē)輪的速度響應(yīng)、加速度響應(yīng)等反饋信號(hào),按照一定的控制規(guī)律調(diào)節(jié)彈簧的阻尼力或者剛度,半主動(dòng)懸架產(chǎn)生力的方式與被動(dòng)懸架相似,但其阻尼或剛度系數(shù)可根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)節(jié),這和主動(dòng)懸架極為相似,有級(jí)式半主動(dòng)懸架是將阻尼分成幾級(jí), 阻尼級(jí)由駕駛員根據(jù)“路感”選擇或由傳感器信號(hào)自動(dòng)選擇,無(wú)級(jí)式半主動(dòng)懸架根據(jù)汽車(chē)行駛的路面條件和行駛狀態(tài),對(duì)懸架的阻尼在幾毫秒內(nèi)由最小到最大進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。由于半主動(dòng)懸架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作時(shí)不需要消耗車(chē)輛的動(dòng)力,而且可取得與主動(dòng)懸架相近的性能,具有很好的發(fā)展前景[3] 。 2、半主動(dòng)懸架的研究集中在執(zhí)行策略的研究和執(zhí)行器的研究?jī)蓚€(gè)方面 阻尼可調(diào)減振器主要有兩種,一種是通過(guò)改變節(jié)流

8、孔的大小調(diào)節(jié)阻尼,一種是通過(guò)改變減振液的粘性調(diào)節(jié)阻尼,節(jié)流孔的大小一般通過(guò)電磁閥或步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行有級(jí)或無(wú)級(jí)的調(diào)節(jié)。這種方法成本較高, 結(jié)構(gòu)復(fù)雜,通過(guò)改變減振液的粘性來(lái)改變阻尼系數(shù), 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、無(wú)噪音和沖擊等特點(diǎn),因此是目前發(fā)展的主要方向。在國(guó)外,改變減振液粘性的方法主要有電流變液體和磁流變液體兩種。北京理工大學(xué)的章一鳴教授進(jìn)行了阻尼可調(diào)節(jié)半主動(dòng)懸架的研究,林野進(jìn)行了懸架自適應(yīng)調(diào)節(jié)的控制決策研究,哈工大的陳卓如教授對(duì)車(chē)輛的自適應(yīng)控制方面進(jìn)行了研究,執(zhí)行策略的研究是通過(guò)確定性能指標(biāo),然后進(jìn)行控制器的設(shè)定。目前,模糊控制在這方面應(yīng)用較多[3]。 隨著道路交通的不斷發(fā)展,汽車(chē)車(chē)速有了很大的

9、提高,被動(dòng)懸架的缺陷逐漸成為提高汽車(chē)性能的瓶頸,為此人們開(kāi)發(fā)了能兼顧舒適和操縱穩(wěn)定的主動(dòng)懸架。主動(dòng)懸架的概念是1954年美國(guó)通用汽車(chē)公司在懸架設(shè)計(jì)中率先提出的,主動(dòng)懸架的模型如圖1.1(c)所示。它是在被動(dòng)懸架的基礎(chǔ)上,增加可調(diào)節(jié)剛度和阻尼的控制裝置,使汽車(chē)懸架在任何路面上保持最佳的運(yùn)行狀態(tài)??刂蒲b置通常由測(cè)量系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)、能源系統(tǒng)等組成。20世紀(jì)80年代,世界各大著名的汽車(chē)公司和生產(chǎn)廠(chǎng)家競(jìng)相研制開(kāi)發(fā)這種懸架,豐田、洛特斯、沃爾沃、奔馳等在汽車(chē)上進(jìn)行了較為成功的試驗(yàn)。1982年,瑞典的Volvo公司在Volvo740轎車(chē)上安裝了Lotus全主動(dòng)懸架;三菱汽車(chē)公司也生產(chǎn)了能調(diào)節(jié)車(chē)身高度和改

10、變阻尼的全主動(dòng)懸架系統(tǒng);日產(chǎn)汽車(chē)公司獨(dú)立開(kāi)發(fā)了液壓全主動(dòng)懸架系統(tǒng)。裝置主動(dòng)懸架的汽車(chē),即使在不良路面高速行駛時(shí),車(chē)身非常平穩(wěn),輪胎的噪音小,轉(zhuǎn)向和制動(dòng)時(shí)車(chē)身保持水平,特點(diǎn)是乘坐非常舒服,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能耗高,成本昂貴,可靠性存在問(wèn)題[3]。 3、主動(dòng)懸架研究也集中在可靠性和執(zhí)行器兩個(gè)方面 由于主動(dòng)懸架采用了大量的傳感器、單片機(jī)、輸出輸入電路和各種接口,元器件的增加降低了懸架的可靠性,所以加大元件的集成程度,是一個(gè)不可逾越的階段。執(zhí)行器的研究主要是用電動(dòng)器件代替液壓器件,氣動(dòng)力系統(tǒng)中的直線(xiàn)伺服電機(jī)和永磁直流直線(xiàn)伺服電機(jī)具有較多的優(yōu)點(diǎn),今后將會(huì)取代液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)用電磁蓄能原理,結(jié)合參數(shù)估計(jì)自校正

11、控制器,可望設(shè)計(jì)出高性能低功耗的電磁蓄能式自適應(yīng)主動(dòng)懸架,使主動(dòng)懸架由理論轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用,技術(shù)的每次跨越,都和相關(guān)學(xué)科的發(fā)展密切相關(guān),計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、先進(jìn)制造技術(shù)、運(yùn)動(dòng)仿真等為懸架的進(jìn)一步發(fā)展提供了有力的保障,懸架的發(fā)展也給相關(guān)學(xué)科提出更高的理論要求,使人類(lèi)的認(rèn)識(shí)邁向新的、更高的境界。 我國(guó)對(duì)半主動(dòng)和主動(dòng)懸架的研究方面起步較晚,與國(guó)外的差距大。同時(shí)由于半主動(dòng)和主動(dòng)懸架技術(shù)復(fù)雜、生產(chǎn)成本高等原因,我國(guó)的絕大部分汽車(chē)采用被動(dòng)懸架。在西方發(fā)達(dá)國(guó)家,半主動(dòng)懸架在20世紀(jì)80年代后期趨于成熟,福特公司和日產(chǎn)公司首先在轎車(chē)上應(yīng)用,取得了較好的效果,主動(dòng)懸架雖然提出早,但由于

12、控制復(fù)雜,并且牽涉到許多學(xué)科,一直很難有大的突破。進(jìn)入20世紀(jì)90年代,僅應(yīng)用于排氣量大的豪華汽車(chē),未見(jiàn)國(guó)內(nèi)汽車(chē)產(chǎn)品采用此技術(shù)的報(bào)道,只有北京理工大學(xué)和同濟(jì)大學(xué)等少數(shù)幾個(gè)單位對(duì)主動(dòng)懸架展開(kāi)研究[4]。 1.3 設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容和方法 本設(shè)計(jì)結(jié)合懸架設(shè)計(jì)的知識(shí),應(yīng)用虛擬樣機(jī)技術(shù),進(jìn)行了麥弗遜式懸架的虛擬設(shè)計(jì)及優(yōu)化,減少了開(kāi)發(fā)周期,提高了設(shè)計(jì)效率。在懸架設(shè)計(jì)中,基于A(yíng)DAMS平臺(tái)參數(shù)化的特性生成懸架的仿真模型,依據(jù)仿真結(jié)果提出改進(jìn)方案并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),選定比較合適的空間結(jié)構(gòu)參數(shù)和懸架性能參數(shù),對(duì)懸架零件進(jìn)行選取和模型建立最后完成懸架的裝配。 具體內(nèi)容包括: (1)分析麥弗遜式懸架的結(jié)構(gòu)和懸架設(shè)

13、計(jì)要求,對(duì)減振器、彈簧的基本參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,利用空間機(jī)構(gòu)知識(shí)進(jìn)行分析。 (2)使用ADAMS軟件的View模塊,對(duì)麥弗遜懸架進(jìn)行合理簡(jiǎn)化,建立麥弗遜式懸架的空間機(jī)構(gòu)模型,進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析;對(duì)完成的麥弗遜式懸架模型進(jìn)行參數(shù)化處理,實(shí)現(xiàn)懸架模型的參數(shù)化,把所用到的設(shè)計(jì)變量和虛擬設(shè)計(jì)平臺(tái)對(duì)應(yīng)起來(lái),分析懸架優(yōu)化的目標(biāo)參量及其測(cè)量表達(dá)式; (3)對(duì)所建立的模型進(jìn)行懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真試驗(yàn),研究考慮每個(gè)設(shè)計(jì)變量的變化對(duì)樣機(jī)性能的影響,進(jìn)行優(yōu)化,對(duì)比討論優(yōu)化前后的仿真結(jié)果,最后對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià); (4)利用Pro/E軟件對(duì)優(yōu)化完的懸架進(jìn)行模型的建立。

14、 第2章 麥弗遜懸架的概述 2.1 懸架的作用和組成分類(lèi) 汽車(chē)懸架是汽車(chē)重要的組成部分,它是連接車(chē)輪與車(chē)架的彈性傳力裝置,不僅承受作用在車(chē)輪和車(chē)體之間的力,還可以吸收與緩和汽車(chē)在不平的路面上行駛時(shí),所產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊,從而提高乘坐的舒適性,延長(zhǎng)機(jī)件的壽命。懸架由彈性元件,導(dǎo)向裝置與減振器等三種元件和機(jī)構(gòu)組成[5]。 2.1.1 懸架的分類(lèi) 1、非獨(dú)立式懸架 兩側(cè)車(chē)輪安裝于一根整體式車(chē)橋上,車(chē)橋通過(guò)懸掛與車(chē)架相連。這種懸掛結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,傳力可靠,但是兩輪受沖擊振動(dòng)時(shí)互相影響。當(dāng)汽車(chē)行駛在左右傾斜的凸凹面上時(shí),非獨(dú)立懸架車(chē)輛的車(chē)

15、體發(fā)生明顯的傾斜,而且由于非懸掛質(zhì)量較重,懸架的緩沖性能較差,行駛時(shí)汽車(chē)振動(dòng)、沖擊較大,該懸掛一般多用于載重汽車(chē)、普通客車(chē)和一些其他車(chē)輛上。 圖2.1 四種基本類(lèi)型的獨(dú)立懸架示意圖 2、獨(dú)立式懸架 汽車(chē)的每個(gè)車(chē)輪單獨(dú)通過(guò)一套懸掛安裝于車(chē)身或者車(chē)橋上,車(chē)橋采用斷開(kāi)式,中間一段固定于車(chē)架或車(chē)身上;此種懸掛兩邊車(chē)輪受沖擊時(shí)互不影響,而且由于非懸掛質(zhì)量較輕,緩沖與減振能力很強(qiáng),乘坐舒適,各項(xiàng)指標(biāo)都優(yōu)于非獨(dú)立式懸掛,但該懸掛結(jié)構(gòu)復(fù)雜,而且還會(huì)使驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)變得復(fù)雜起來(lái)。采用此種懸掛的轎車(chē)、客車(chē)以及載人車(chē)輛,可明顯提高乘坐的舒適性,并且在高速行駛時(shí)提高汽車(chē)的行駛穩(wěn)定性。而越野車(chē)輛、軍用車(chē)輛和

16、礦山車(chē)輛,在壞路或無(wú)路的情況下,可保證全部車(chē)輪與地面的接觸,提高汽車(chē)的行駛穩(wěn)定性和附著性,發(fā)揮汽車(chē)的行駛速度。 獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)分有橫臂式如圖2.1(a)、縱臂式如圖2.1(b)、燭式如圖2.1(c)、麥弗遜式如圖2.1(d)等多種,其中燭式和麥弗遜式形狀相似,兩者都是將螺旋彈簧與減振器組合在一起,但因結(jié)構(gòu)不同又有重大區(qū)別。 燭式采用車(chē)輪沿主銷(xiāo)軸方向移動(dòng)的懸架形式,形狀似燭形南而得名。特點(diǎn)是主銷(xiāo)位置和前輪定位角不隨車(chē)輪的上下跳動(dòng)而變化,有利于汽車(chē)的操縱性和穩(wěn)定性。麥弗遜式是絞結(jié)式滑柱與下橫臂組成的懸架形式,減振器可兼做轉(zhuǎn)向主銷(xiāo),轉(zhuǎn)向節(jié)可以繞著它轉(zhuǎn)動(dòng)。特點(diǎn)是主銷(xiāo)位置和前輪定位角隨車(chē)輪的上下跳動(dòng)

17、而變化,這點(diǎn)與燭式懸架正好相反。這種懸架構(gòu)造簡(jiǎn)單,布置緊湊,前輪定位變化小,具有良好的行駛穩(wěn)定性。所以,目前轎車(chē)使用最多的獨(dú)立懸架是麥弗遜式懸架[6]。 2.1.2 懸架的組成 現(xiàn)代汽車(chē)的懸架盡管各有不同的結(jié)構(gòu)型式,但一般都是由彈性元件、減振器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)三部分組成。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在輕型汽車(chē)中,也是連接車(chē)架(或車(chē)身)與車(chē)橋(或車(chē)輪)的結(jié)構(gòu),除了傳遞作用力外,還能夠使車(chē)架(或車(chē)身)隨車(chē)輪按照一定的軌跡運(yùn)動(dòng)。這三部分分別起緩沖,減振和力的傳遞作用。轎車(chē)上來(lái)講,彈性元件多采用螺旋彈簧,它只承受垂直載荷,緩和不平路面對(duì)車(chē)體的沖擊,具有占用空間小,質(zhì)量小,無(wú)需潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn),但是沒(méi)有減振作用。減振器在車(chē)架(或車(chē)

18、身)與車(chē)橋(或車(chē)輪)之間作彈性聯(lián)系,起到承受沖擊的作用。采用減振器是為了吸收振動(dòng),使汽車(chē)車(chē)身振動(dòng)迅速衰弱(振幅迅速減小),使車(chē)身達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。減振器指液力減振器,是為了加速衰減車(chē)身的振動(dòng),它是懸架機(jī)構(gòu)中最精密和復(fù)雜的機(jī)械件。傳力裝置是指車(chē)架的上下擺臂等叉形剛架、轉(zhuǎn)向節(jié)等元件,用來(lái)傳遞縱向力,側(cè)向力及力矩,并保證車(chē)輪相對(duì)于車(chē)架(或車(chē)身)有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 1、彈性元件的種類(lèi) (1)鋼板彈簧 由多片不等長(zhǎng)和不等曲率的鋼板又疊合而成。安裝好后兩端自然向上彎曲。鋼板彈簧除具有緩沖作用外,還有一定的減振作用,縱向布置時(shí)還具有導(dǎo)向傳力的作用,非獨(dú)立懸掛大多采用鋼板彈簧做彈性元件,可省去導(dǎo)向裝置和

19、減振器,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 (2)螺旋彈簧 只具備緩沖作用,多用于轎車(chē)獨(dú)立懸掛裝置。由于沒(méi)有減振和傳力的功能,還必須設(shè)有專(zhuān)門(mén)的減振器和導(dǎo)向裝置。 (3)油氣彈簧 以氣體作為彈性介質(zhì),液體作為傳力介質(zhì),它不但具有良好的緩沖能力,還具有減振作用,同時(shí)還可調(diào)節(jié)車(chē)架的高度,適用于重型車(chē)輛和大客車(chē)使用。 (4)扭桿彈簧 將用彈簧桿做成的扭桿一端固定于車(chē)架,另一端通過(guò)擺臂與車(chē)輪相連,利用車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)的扭轉(zhuǎn)變形起到緩沖作用,適用于獨(dú)立懸掛使用。 2、減振器 多采用筒式減振器,利用油液在小孔內(nèi)的節(jié)流作用來(lái)消耗振動(dòng)能量。減振器的上端與車(chē)身或者車(chē)架相連,下端與車(chē)橋相連。多數(shù)為壓縮和伸張行程都起作用的雙作用減

20、振器。本設(shè)計(jì)也采用雙筒式雙向作用減振器。 減振器是懸架的阻尼元件。它可將車(chē)輪與車(chē)身相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能部分地轉(zhuǎn)變?yōu)橛鸵夯蚰Σ帘砻娴臒崮懿⑸l(fā)出去,從而迅速衰減振動(dòng)。現(xiàn)代轎車(chē)的懸架都有減振器,當(dāng)轎車(chē)在不平坦的道路上行駛,車(chē)身會(huì)發(fā)生振動(dòng),減振器能迅速衰減車(chē)身的振動(dòng),利用本身的油液流動(dòng)的阻力來(lái)滄海橫流振動(dòng)的能量。當(dāng)車(chē)架與車(chē)軸相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),減振器內(nèi)的油液會(huì)通過(guò)一些窄小的孔、縫等通道反復(fù)地從一個(gè)腔室流向另一個(gè)腔室,這時(shí)孔壁與油液間的摩擦形成了對(duì)車(chē)身振動(dòng)的阻力,這種阻力工程上稱(chēng)為阻尼力。阻尼力會(huì)將車(chē)身的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能,并被油液和殼體所吸收。人們?yōu)榱烁玫貙?shí)現(xiàn)轎車(chē)的行駛平穩(wěn)性和安全性,將阻尼系數(shù)不固定在某一數(shù)

21、值上,而是能隨轎車(chē)運(yùn)行的狀態(tài)而變化,使懸架性能總是處在最優(yōu)的狀態(tài)附近。因此,有些轎車(chē)的減振器是可調(diào)式的,將阻尼分兩級(jí)或三級(jí),根據(jù)傳感器信號(hào)自動(dòng)選擇所需要的阻尼級(jí)。 3、導(dǎo)向裝置 獨(dú)立懸架上的彈性元件,大多吸能傳遞垂直載荷而不能傳遞縱向力和橫向力,必須另設(shè)導(dǎo)向裝置,如上、下擺臂和縱向、橫向穩(wěn)定器等。汽車(chē)懸架的彈性元件有鋼板彈簧,螺旋彈簧等輕型汽車(chē)的懸架一般很軟,它可以提高汽車(chē)的平順性,為減少傾斜并提高剛性,通常設(shè)置橫向穩(wěn)定桿。導(dǎo)向裝置可控制車(chē)輪相對(duì)車(chē)身按設(shè)定的軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng),并在車(chē)輪與車(chē)架之間傳遞力和力矩[7]。 2.2 麥弗遜懸架的特點(diǎn) 麥弗遜式懸架(Macpherson Suspens

22、ion)是獨(dú)立懸架的一種,于1947年當(dāng)時(shí)任職福特汽車(chē)公司的麥弗遜(Earl 5. MacPherson)發(fā)明。麥弗遜式懸架首先于1950年在福特汽車(chē)公司的車(chē)型上采用,從此以后,麥弗遜式懸架以其節(jié)約空間和成本較低成為最為流行的汽車(chē)獨(dú)立懸架系統(tǒng)之一。 根據(jù)對(duì)日本在1987年到2000年之間生產(chǎn)的轎車(chē)的統(tǒng)計(jì),轎車(chē)中前懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)型式都是以麥弗遜式為主,雙橫臂式獨(dú)立懸架次之。1987年末、1994年末、2000年末采用麥弗遜式懸架作為前懸架的車(chē)型所占比例分別為:69.6%,61.6%,69.3%,麥弗遜式懸架在三個(gè)統(tǒng)計(jì)年度均占第一位;采用麥弗遜式懸架作為后懸架的車(chē)型所占比例分別為:24.8%,27

23、.8%, 12.4%,其中麥弗遜式懸架在1987年末占第二位,在1994年末占第一位,在2000年末占第四位。在全球范圍內(nèi),前懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)型式比較單一,發(fā)展趨勢(shì)較為明朗,都是麥弗遜式(滑柱連桿式)占主導(dǎo)地位,這種結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于從微型轎車(chē)到高級(jí)轎車(chē)的所有轎車(chē)中,且不分驅(qū)動(dòng)橋或非驅(qū)動(dòng)軸均適用[7]。 麥弗遜式懸架是一種單橫臂式獨(dú)立懸架,它將減振器作為懸架桿系的一部分加以利用,并將兼作轉(zhuǎn)向主銷(xiāo)用的滑柱和擺臂組裝在一起,主要用于中型以下的轎車(chē)上,也用于運(yùn)動(dòng)型汽車(chē)的后軸,此時(shí)稱(chēng)為查普曼(Chapman)式懸架。與雙橫臂式懸架相比,麥弗遜式懸架用汽車(chē)翼子板上的鉸鏈點(diǎn)代替了上橫臂,減振器的活塞桿頭和

24、螺旋彈簧支承在這里。麥弗遜式懸架將所有承擔(dān)彈性元件功能和車(chē)輪導(dǎo)向功能的零件組合在一個(gè)結(jié)構(gòu)單元內(nèi),這些零件包括:支撐螺旋彈簧下端的托盤(pán)、輔助彈簧和壓縮行程限位塊、與連桿連接的擺軸式橫向穩(wěn)定桿和車(chē)輪轉(zhuǎn)向節(jié)。 與雙橫臂式懸架相比,麥弗遜式懸架的側(cè)擺中心高,車(chē)體側(cè)擺時(shí)側(cè)擺中心的變化比較小,車(chē)輪作上下振動(dòng)時(shí)車(chē)輪外傾角、主銷(xiāo)后傾角和輪距的變化小。各個(gè)支撐點(diǎn)相互之間的距離較遠(yuǎn),從而因制造誤差而引起的車(chē)輪外傾角和主銷(xiāo)后傾角的變化也較小,因此不需要特別的調(diào)整機(jī)構(gòu)。同時(shí),由于路面沖擊分散得很廣以及能夠把懸架裝在車(chē)輪附近,所以懸架彈簧剛度小而有利于車(chē)體構(gòu)造,占用空間小。但是,由于減振器兼作轉(zhuǎn)向部件,所以它的滑動(dòng)部

25、分容易松動(dòng),轉(zhuǎn)彎時(shí)車(chē)輪的外傾角變化也比較大。轉(zhuǎn)向系的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大一些,車(chē)體不是整體構(gòu)造時(shí)難于使用。 簡(jiǎn)單地說(shuō),麥弗遜懸掛的主要結(jié)構(gòu)即是由螺旋彈簧加減振器組成,減振器可以避免螺旋彈簧受力時(shí)向前、后、左、右偏移的現(xiàn)象,限制彈簧只能作上下方向的振動(dòng),并可以用減振器的行程長(zhǎng)短及松緊,來(lái)設(shè)定懸掛的軟硬及性能。麥弗遜式懸架系統(tǒng)與其它懸架系統(tǒng)相比,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,緊湊,占用空間少,性能優(yōu)越等特點(diǎn)。該懸架還具有較為合理的運(yùn)動(dòng)特性,能夠保證整車(chē)性能要求。因此麥弗遜式懸架在轎車(chē)和微型汽車(chē)上有著廣泛的應(yīng)用[8]。 輕型轎車(chē)中的麥弗遜式懸架是典型的空間機(jī)構(gòu)。如圖2.2是某微型汽車(chē)的麥弗遜式前懸架機(jī)構(gòu)。 1—橫擺

26、臂 2—車(chē)輪 3—轉(zhuǎn)向節(jié) 4—減振器 5—車(chē)身 6—彈簧 圖2.2 麥弗遜式懸架結(jié)構(gòu)圖 筒式減振器4的上端用螺栓和橡膠墊圈與車(chē)身5連接,減振器鋼筒下端固定在轉(zhuǎn)向節(jié)3上,而轉(zhuǎn)向節(jié)通過(guò)球鉸鏈與橫擺臂1連接。車(chē)輪所受的側(cè)向力通過(guò)轉(zhuǎn)向節(jié)大部分由橫擺臂承受,其余部分由減振器承受。因此,這種結(jié)構(gòu)形式較其余懸架在一定的程度上減少了滑動(dòng)摩擦。螺旋彈簧6套在筒式減振器的外面。主銷(xiāo)的軸線(xiàn)通過(guò)上下鉸鏈中心。當(dāng)車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí),因減振器的下支點(diǎn)隨橫擺臂擺動(dòng),故主銷(xiāo)軸線(xiàn)的角度是變化的,這說(shuō)明車(chē)輪是沿著擺動(dòng)的主銷(xiāo)軸線(xiàn)而運(yùn)動(dòng)。因此,這種懸架在變形時(shí),使得主銷(xiāo)的定位角和輪距都有些變化。然而如果適當(dāng)調(diào)整桿系的結(jié)構(gòu)的

27、布置,可以使車(chē)輪的這些定位參數(shù)變化極小[9]。 2.3 麥弗遜懸架的結(jié)構(gòu)分析 圖2.3 麥弗遜懸架機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 以下用空間機(jī)構(gòu)知識(shí)分析麥弗遜懸架機(jī)構(gòu)。由于麥弗遜懸架是各個(gè)零件組成的,在懸架機(jī)構(gòu)分析中采用空間機(jī)構(gòu)分析。機(jī)構(gòu)都是由構(gòu)件組成的。構(gòu)件不同于零件,前者是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的概念,而后者是機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)和機(jī)械制造理論的概念。一個(gè)構(gòu)件可以是一個(gè)零件,也可以是由幾個(gè)甚至很多零件組成。在機(jī)構(gòu)學(xué)中一般認(rèn)為構(gòu)件是剛性,彈性和彈性體不視為構(gòu)件,這與多體運(yùn)動(dòng)學(xué)中把它們視為是不同的。構(gòu)件和構(gòu)件是由運(yùn)動(dòng)副連接成運(yùn)動(dòng)鏈。運(yùn)動(dòng)副是構(gòu)件的一種活動(dòng)連接,它即限制所連接的兩個(gè)構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(即提供一定的約束),又保留了構(gòu)件

28、間的一定相對(duì)運(yùn)動(dòng),所保留的獨(dú)立相對(duì)運(yùn)動(dòng)數(shù)目為運(yùn)動(dòng)副的自由度。運(yùn)動(dòng)副按照其接觸情況分為高副和低副。高副所連接的兩個(gè)構(gòu)件成點(diǎn)接觸或線(xiàn)接觸,在接觸區(qū)域副元素的幾何輪廓是重合的。如圖2.3所示,表示汽車(chē)前懸架機(jī)構(gòu)圖。 車(chē)架與橫擺臂是轉(zhuǎn)動(dòng)副連接;橫擺臂與轉(zhuǎn)向節(jié)總成(包括減震器筒體)是球副連接;減震器桿與轉(zhuǎn)向節(jié)總成(包括減震器筒體)是圓柱副;減震器桿車(chē)架是球副連接;麥弗遜式懸架是閉式空間機(jī)構(gòu),機(jī)架就是車(chē)身,沒(méi)有原動(dòng)件,只是行駛過(guò)程中,由于車(chē)輪的上下跳動(dòng),帶動(dòng)麥弗遜式懸架機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向節(jié)和橫擺臂被動(dòng)地運(yùn)動(dòng)[10]。 2.4 本章小結(jié) 本章介紹了汽車(chē)懸架的重要作用和組成元件以及懸架的分類(lèi),介紹了麥弗遜式懸架的

29、特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要求,并對(duì)麥弗遜式懸架的結(jié)構(gòu)加以分析。 第3章 懸架設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 懸架特性參數(shù) 懸架設(shè)計(jì)的主要目的之一是確保汽車(chē)有良好的行駛平順性。汽車(chē)行駛時(shí)振動(dòng)越劇烈,則平順性越差。大量的研究及實(shí)踐結(jié)果表明,對(duì)平順性影響最為顯著的懸架特性參數(shù)分別是:懸架的彈性特性、阻尼特性以及非簧載質(zhì)量[11]。 3.1.1 阻尼特性 懸架受到的垂直外力與由此所引起的車(chē)輪中心相對(duì)于車(chē)身位移(即懸架的變形)的關(guān)系,稱(chēng)為懸架的彈性特性。為了減少振動(dòng)頻率和車(chē)身高度的變化,本設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)采用鋼度可變的非線(xiàn)性彈性特性懸架,即懸架變形與所受垂直力之間不成固定的

30、比例變化。 汽車(chē)懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率,是影響汽車(chē)行駛平順性的主要參數(shù)之一。因此,固有頻率(Hz)可用式(3.1)表示。 (3.1) 式中: ——重力加速度,g=9810mm/s2; ——懸架鋼度,N/mm; ——懸架簧載重力,N。 由于本車(chē)單輪簧載質(zhì)量kg,則N。 一般乘用車(chē)的固有頻率在1~1.45Hz之間,本設(shè)計(jì)取Hz,由式(3.1)得懸架的鋼度為 N/mm 由于懸架靜撓度,因此式(3.1)又可表達(dá)為

31、 (3.2) 式中的單位為mm。 當(dāng)時(shí) mm 為了避免汽車(chē)行駛過(guò)程中頻繁撞擊車(chē)架,應(yīng)當(dāng)有足夠的動(dòng)撓度,一般乘用車(chē)的動(dòng)撓度范圍為(70~90mm)。 3.1.2 阻尼特性 當(dāng)汽車(chē)懸架僅有彈性元件而無(wú)摩擦或減振裝置時(shí),汽車(chē)簧載質(zhì)量的振動(dòng)將會(huì)延續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間,因此,懸架中一定要有減振的阻尼力。對(duì)于選定的懸架剛度,只有恰當(dāng)?shù)倪x擇阻尼力才能充分發(fā)揮懸架的緩沖減振作用。當(dāng)汽車(chē)在不平的路面上行駛時(shí)或當(dāng)車(chē)輪受到?jīng)_擊負(fù)荷時(shí),為了衰減車(chē)身的自由振動(dòng)和抑制車(chē)身、車(chē)輪的共振,以減小車(chē)身的垂直加速度和車(chē)輪的振幅,懸架系統(tǒng)應(yīng)具有合適的阻尼。 雖然在懸架中存在干摩擦能衰減振動(dòng),但阻尼力不穩(wěn)定,不易

32、控制,而且干摩擦的存在又使懸架在承受路面沖擊時(shí),將部分沖擊傳給車(chē)身,損壞了行駛平順性。故目前多數(shù)汽車(chē)的懸架系統(tǒng)中盡量減少干摩擦而裝液力減振器,促使振動(dòng)迅速衰減以提高汽車(chē)行駛平順性。 3.1.3 非簧載質(zhì)量 根據(jù)是否由懸架彈簧支撐,汽車(chē)的總質(zhì)量可以分為簧載質(zhì)量和非簧載質(zhì)量?jī)刹糠?。非簧載質(zhì)量即為非懸掛質(zhì)量,例如車(chē)輪和轉(zhuǎn)向節(jié)的質(zhì)量,此外,還應(yīng)包括車(chē)輪和車(chē)身或車(chē)橋之間各連接件質(zhì)量的一半,比如導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的擺臂、彈簧(固定在車(chē)架上的扭桿彈簧除外)、減振器、橫向推力桿、轉(zhuǎn)向橫拉桿等。為了獲得良好的平順性,非簧載質(zhì)量應(yīng)該盡量小。一般而一言,對(duì)于轎車(chē)的非驅(qū)動(dòng)橋,其非簧載質(zhì)量約為(50~90)kg之間,采用獨(dú)立

33、懸架時(shí)約為下限,采用非獨(dú)立懸架時(shí)約為上限,采用復(fù)合縱臂式后支持橋懸架時(shí)約為中間值。轎車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋,獨(dú)立懸架的非簧載質(zhì)量約為(60~100)kg,而非獨(dú)立懸架由于帶有主減速器、差速器和剛體橋殼,非簧載質(zhì)量可達(dá)(100~140)kg。 3.2 螺旋彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 螺旋彈簧作為彈性元件,由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便及有高的比能容量,因此在現(xiàn)代輕型以下汽車(chē)的懸架中應(yīng)用相當(dāng)普遍,特別是在轎車(chē)中,由于要求良好的乘用舒適性和懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在大擺動(dòng)量下仍具有保持車(chē)輪定位角的能力,本設(shè)計(jì)中小型觀(guān)光旅游車(chē)選用螺旋彈簧作為其彈性元件。 3.2.1 螺旋彈簧計(jì)算公式 (1)應(yīng)力公式

34、 (3.3) 式中: ——彈簧鋼絲表面的剪應(yīng)力,MPa; ——彈簧載荷,N; ——彈簧中徑,mm; ——鋼絲直徑,mm; ——應(yīng)力修正系數(shù) (3.4) 式中:為彈簧指數(shù)。 (2)彈簧鋼度公式(或撓度公式) (3.5) (3.6) 式中: ——彈簧鋼度,N/mm; ——彈簧工作圈數(shù); ——彈

35、簧撓度,mm。 對(duì)彈簧鋼、硬 鋼絲、琴鋼絲、油回火鋼絲等材料,不管其鋼絲直徑粗細(xì),原則上都取剪切彈性模數(shù)G=83000MPa。 (3)固有頻率公式 (3.7) 式中: ——懸掛質(zhì)量的固有頻率,Hz; ——重力加速度,9800mm/s2。 (4)阻尼公式(臨界阻尼系數(shù)公式) (3.8) 式中:Ccr臨界阻尼系數(shù),是決定減振器阻尼力的基礎(chǔ)。 對(duì)應(yīng)力公式來(lái)說(shuō),在應(yīng)力計(jì)算中有四個(gè)變量,其中包含應(yīng)力修正系數(shù)K、彈簧鋼絲直徑的三次方

36、計(jì)算等。計(jì)算起來(lái)很麻煩,而且當(dāng)計(jì)算結(jié)果應(yīng)力過(guò)大時(shí)還要改變d、D值,反復(fù)多次才能算好。而實(shí)際上是先決定許用應(yīng)力,在許用應(yīng)力的范圍內(nèi)尋求d、D值。對(duì)彈簧鋼度的計(jì)算也是如此。但是,在這些計(jì)算公式中,預(yù)先決定許用應(yīng)力、彈簧鋼度,然后定出d、D值中的一個(gè),再求出另一個(gè)是相當(dāng)費(fèi)事的。 由公式(3.3)變形得 (3.9) 故應(yīng)力計(jì)算公式變形為: (3.10) 式中: K——應(yīng)力修正系數(shù),; A——彈簧鋼絲截面積,(mm2); S——由彈簧指數(shù)C決定的值。 S=2KC

37、 (3.11) (3.12) 將C作為待求的量,改變上式得彈簧指數(shù)計(jì)算公式 (3.13) 由公式(3.5)變形得 (3.14) 設(shè)為每一圈彈簧的鋼度,則 (3.15) 取G=83000Mpa,則 (3.16) 3.2.2 螺旋彈簧的計(jì)算 由于彈簧需要承受的沖擊載荷較大,因此需要彈簧有較高的強(qiáng)度。在此選取60Si2Mn為懸架彈簧材料。 滿(mǎn)載靜平衡

38、時(shí)彈簧載荷P=1637N,從汽車(chē)平順性考慮取固有頻率=1.35Hz。 初選彈簧鋼絲直徑d=8mm,查表得許用拉應(yīng)力Mpa,則許用切應(yīng)力Mpa。 當(dāng)懸架彈簧經(jīng)噴丸處理時(shí),最大載荷剪切應(yīng)力應(yīng)控制在Mpa以下。作用在彈簧上的負(fù)荷倍數(shù)n一般取1.5左右。由于采用橡膠緩沖塊等故可防止過(guò)載,靜載荷時(shí)把應(yīng)力控制在600 Mpa以下為好。(即當(dāng)載荷倍數(shù)n=1.5時(shí),使最大載荷時(shí)的應(yīng)力不超過(guò)Mpa,同時(shí)為以后改進(jìn)設(shè)計(jì)留有增加的重量的余地)。在此選取靜載荷時(shí)應(yīng)力Mpa。 由d=8mm可算出鋼絲截面積 mm2 由式(3.12)解得 將S帶入式(3.13)得 由式C=D/d得mm 把C、d帶

39、入式(3.15)得 N/mm 根據(jù)式(3.7)求得彈簧鋼度和靜撓度 N/mm mm 根據(jù)式(3.15)求得彈簧的有效圈數(shù) 壓并高度mm。 為了保證彈簧有足夠大的動(dòng)撓度,取載荷指數(shù)為1.5,即彈簧最大工作載荷 F2=1.51637=2455.5N 最大行程mm。 動(dòng)撓度mm,在允許范圍內(nèi)。 彈簧的自由高度可由彈簧壓并高度和最大行程決定,即。 但為了避免全壓縮,使自由高度高出一段距離更安全,取5mm。 因此彈簧自由高度 mm。 對(duì)彈簧鋼絲直徑進(jìn)行校核,因?yàn)閺椈芍笖?shù)C=7.5,則曲度系數(shù) 小于原設(shè)定的值,取d=8mm。 長(zhǎng)徑比,不失穩(wěn)(合格)。 3.

40、3 減振器的計(jì)算 (1)相對(duì)阻尼系數(shù) 在選擇時(shí)應(yīng)考慮到的取值較大,能使系統(tǒng)振動(dòng)迅速衰減,但會(huì)使較大的不平路面的沖擊力傳到車(chē)身;選得過(guò)小,振動(dòng)衰減過(guò)慢,不利于行駛平順性。對(duì)于內(nèi)無(wú)摩擦彈性元件(螺旋彈簧)懸架,取。 (2)主要尺寸參數(shù)的選擇 工作缸筒常由低炭無(wú)縫鋼管支撐,其壁厚一般取mm。單筒式減振器為防止外物撞擊而產(chǎn)生變形,應(yīng)取2mm。貯油筒直徑,壁厚取2mm,材料選取20鋼,活塞桿直徑d一般?。?.40~0.55)D,工作缸筒長(zhǎng)度的長(zhǎng)度一般設(shè)計(jì)為減振器工作行程的2~3倍,為筒式減振器工作直徑。 為了能以最少產(chǎn)品型號(hào)滿(mǎn)足各類(lèi)汽車(chē)的需要,我國(guó)己制訂了汽車(chē)筒式減振器標(biāo)準(zhǔn),由專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)進(jìn)行系列化

41、生產(chǎn)。筒式減振器以工作缸直徑制定系列,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)確定了工作缸徑的系列為:20、30、40、50、65、80(mm)。 所計(jì)算得到的工作缸徑,要在系列尺寸中找出相近的缸徑作為最后確定尺寸。 (3)減振器阻尼系數(shù) (3.17) 式中: ——懸架剛度,N/m; ——簧載質(zhì)量,kg。 式中kg,N/m,。 KN/ms-1 為滿(mǎn)足減振器阻尼特性,伸張行程相對(duì)阻尼系數(shù)與壓縮行程相對(duì)阻尼系數(shù)之間的關(guān)系應(yīng)滿(mǎn)足式(3.16)和(3.17)的要求

42、 (3.18) (3.19) 解式(3.18)和(3.19)得, ,滿(mǎn)足式(3.17)中要求,則 減振器壓縮行程阻尼系數(shù):KN/ms-1 減振器伸張行程阻尼系數(shù):KN/ms-1 (4)卸荷速度 為減少傳到車(chē)身上的沖擊力,當(dāng)減振器活塞振動(dòng)速度達(dá)到一定值時(shí),減振器應(yīng)打開(kāi)卸荷閥。打開(kāi)卸荷閥瞬時(shí)的減振器活塞速度稱(chēng)為卸荷速度。 一般為0.15~0.3m/s在此取0.2m/s (5)筒式減振器工作直徑的確定

43、 (3.20) mm 取標(biāo)準(zhǔn)值D=20mm。 式中: ——缸內(nèi)最大容許壓力,?。? ——為最大卸荷力(伸張過(guò)程),; ——為伸張阻力系數(shù),KN/ms-1; ——為缸筒直徑與連桿直徑之比,取。 (6)筒式減振器外形尺寸的確定 選取減振器基長(zhǎng)mm,工作行程mm; 工作缸長(zhǎng)度mm; 減振器貯油筒直徑mm; 選取活塞桿直徑mm; 減振器最大長(zhǎng)度mm; 減振器最小長(zhǎng)度mm。 3.4 懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 圖3.1麥弗遜式懸架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 3.4.1 懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)空間位置的分析 麥弗遜式懸架由

44、橫擺臂、轉(zhuǎn)向節(jié)、減振器和車(chē)身構(gòu)成機(jī)構(gòu)組成部分。如圖3.1為麥弗遜式左1/2懸架的結(jié)構(gòu)示意圖,其中BD為主銷(xiāo)中心線(xiàn),MN為下擺臂旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn),DE為減振器中心線(xiàn),P點(diǎn)為拉臂球頭中心,F(xiàn)為車(chē)輪的中心,Q點(diǎn)為主銷(xiāo)的中心線(xiàn)與車(chē)輪軸線(xiàn)的在后視圖上的交點(diǎn),O點(diǎn)為MN連線(xiàn)的中點(diǎn),G為車(chē)輪的著地點(diǎn),G'為主銷(xiāo)中心線(xiàn)與地面的交點(diǎn)。坐標(biāo)系X_Y_Z為靜坐標(biāo)系,為了方便后續(xù)的計(jì)算,取坐標(biāo)系的原點(diǎn)在懸架對(duì)稱(chēng)中心平面(即YZ平面)上,并且XY平面過(guò)O點(diǎn),XZ平面為地面。Z軸指向汽車(chē)的尾部,Y軸垂直向上,X軸由右手定,拇指指向Z軸,食指指向Y軸,則中指指向的則是X軸。 1、前輪定位參數(shù)的計(jì)算 在麥弗遜式懸架模型中,主銷(xiāo)內(nèi)

45、傾角、主銷(xiāo)后傾角、前輪外傾角、前輪前束角可以由以下的坐標(biāo)參數(shù)表示。 主銷(xiāo)內(nèi)傾角為主銷(xiāo)中心線(xiàn)BD與YZ平面的夾角。 (3.21) 主銷(xiāo)后傾角為主銷(xiāo)中心線(xiàn)BD與XY平面的夾角。 (3.22) 前輪外傾角主要由轉(zhuǎn)向節(jié)EF的零件設(shè)計(jì)來(lái)保證,為EF和XZ平面的夾角。 (3.23) 前輪前束角在機(jī)構(gòu)里面表示為EF和XY平面的夾角。

46、 (3.24) 2、B、O、D點(diǎn)的坐標(biāo) O、D、S點(diǎn)坐標(biāo)在懸架運(yùn)動(dòng)中保持相對(duì)不變,可由總布置要求來(lái)確定其取值范圍。 B點(diǎn)初始位置坐標(biāo)(即懸架平衡位置時(shí)的坐標(biāo))關(guān)系著主銷(xiāo)內(nèi)傾角和主銷(xiāo)后傾角,B點(diǎn)坐標(biāo)、O點(diǎn)坐標(biāo)、下擺臂BO的空間位置、D點(diǎn)坐標(biāo)、主銷(xiāo)內(nèi)傾角和主銷(xiāo)后傾角是相關(guān)聯(lián)的。在選取初始值的同時(shí),根據(jù)底盤(pán)布置的要求,適當(dāng)?shù)恼{(diào)整以下幾個(gè)量: 、、和B點(diǎn)的坐標(biāo),來(lái)控制懸架的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。B點(diǎn)的坐標(biāo)可以通過(guò)BO的空間位置來(lái)控制,BO的空間位置由BO的長(zhǎng)度、下擺臂的水平夾角(與XZ平面的夾角)和下擺臂橫向平面的夾角(與XY平面的夾

47、角)來(lái)確定。 由于O點(diǎn)在XY平面上,則O點(diǎn)的坐標(biāo)為。 由空間幾何運(yùn)算,容易計(jì)算出B點(diǎn)的坐標(biāo)為: (3.25) 再根據(jù)式(3.15)和(3.16)反求出: (3.26) B、O、D點(diǎn)的坐標(biāo)就是通過(guò)上面提供的6個(gè)變量來(lái)表示的。 3、E、F、G點(diǎn)的坐標(biāo) 由于要保證前輪輪距,則有;G點(diǎn)在地面,則有。 FG的長(zhǎng)度(車(chē)輪半徑)為,由于前輪外傾,則有 (3.27) 所以F、G點(diǎn)的坐標(biāo)表示為: (3.28) (3.29) 其中為未知量。 在平衡位置時(shí),設(shè)計(jì)減振器中心線(xiàn)DE平

48、行于XY平面,DE與YZ平面的夾角為,則有: (3.30) 其中為未知量。 將E、F的坐標(biāo)代入到式(3.28)和(3.30)中,2個(gè)方程兩個(gè)未知量,求解和,得到方程: (3.31) 其中 解方程得: (3.32) (3.33) 在此加入一個(gè)控制變量。 4、、點(diǎn)的坐標(biāo) 、點(diǎn)雖然不參與前輪定位參數(shù)的形成,但是在車(chē)輪跳動(dòng)過(guò)程中也影響到了前輪定位參數(shù)的變化,在、點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算中,需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)保證一定的范圍取值,在本設(shè)計(jì)中不作另外討論,只列出控制變量,

49、在程序中配合經(jīng)驗(yàn)選取恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)。 為了方便計(jì)算,取點(diǎn)的3個(gè)坐標(biāo)以及桿的空間位置作為控制參數(shù),即:、、、轉(zhuǎn)向拉桿PS的長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)向拉桿的水平夾角(與XZ平面的夾角)和轉(zhuǎn)向拉桿橫向平面的夾角(與XY平面的夾角)。 根據(jù)空間運(yùn)算關(guān)系,容易得出: (3.47) (3.48) 3.5 懸架結(jié)構(gòu)元件的選取 1、下擺臂 為了減少車(chē)身縱向力作用,下擺臂選取叉形臂,為了盡量減小非簧載質(zhì)量,臂體采用鋁合金鑄造,為了減小作用在車(chē)身上固定支點(diǎn)處的力,擺臂支點(diǎn)間距離選取應(yīng)盡量大,在此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取支點(diǎn)間距為200mm,擺臂厚取20mm。 2、接頭 根

50、據(jù)結(jié)構(gòu)不同,接頭有軸銷(xiāo)式接頭和球銷(xiāo)式接頭兩種。根據(jù)懸架各元件間的運(yùn)動(dòng)形式和傳力特點(diǎn),并能夠完成空間運(yùn)動(dòng),取下擺臂與轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向拉桿與轉(zhuǎn)向節(jié)連接處接頭為球銷(xiāo)式接頭,下擺臂與車(chē)架連接處接頭為軸銷(xiāo)式球頭。接頭處連接方式采用螺紋連接。 3、轉(zhuǎn)向拉桿 雖然轉(zhuǎn)向拉桿不參與前輪定位參數(shù)的形成,但是在車(chē)輪跳動(dòng)過(guò)程中也影響到了前輪定位參數(shù)的變化,轉(zhuǎn)向拉桿的具體參數(shù)需配合轉(zhuǎn)向系進(jìn)行選取,在此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取轉(zhuǎn)向拉桿直徑為10mm。 4、轉(zhuǎn)向拉桿 該車(chē)采用13寸寬輪胎,直徑:13英寸(330.2mm),胎寬:165mm。 3.6 本章小結(jié) 本章對(duì)懸架特性參數(shù)和減振器以及彈簧的基本參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算,對(duì)懸架導(dǎo)

51、向機(jī)構(gòu)空間關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)的進(jìn)行分析。 第4章 基于A(yíng)DAMS/View麥弗遜懸架建模 機(jī)械也稱(chēng)機(jī)械系統(tǒng),它是由可以相對(duì)運(yùn)動(dòng)的剛體通過(guò)運(yùn)動(dòng)副或約束聯(lián)接形成的多剛體系統(tǒng)。汽車(chē)就是一種典型的機(jī)械系統(tǒng),在汽車(chē)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析中,前懸架占有重要的地位。本章將應(yīng)用ADAMS軟件,建立計(jì)算汽車(chē)前懸架模型。 當(dāng)建立麥弗遜懸架的模型前,為了建模和分析的方便,需要作以下幾個(gè)假設(shè): (1)各運(yùn)動(dòng)副均為剛性連接,且內(nèi)部間隙和摩擦力忽略不計(jì); (2)擺臂軸和懸架端與車(chē)身連接處球銷(xiāo)的橡膠襯套是剛性的; (3)轉(zhuǎn)向拉桿與中

52、間拉桿的球連接用球鉸表示,取消拉桿繞它的縱向軸的旋轉(zhuǎn); (4)輪胎為剛性的; (5)懸架上下緩和塊可簡(jiǎn)化為線(xiàn)性彈簧和阻尼; (6)僅研究懸架特性時(shí),車(chē)身相對(duì)地面假設(shè)不動(dòng); (7)為模擬地面不平引起的激勵(lì),假想一構(gòu)件,它與輪胎直接接觸,與地面之間通過(guò)移動(dòng)副相連,可垂直地上下運(yùn)動(dòng)[12]。 4.1 仿真軟件ADAMS的介紹 4.1.1 ADAMS的簡(jiǎn)介 機(jī)械系統(tǒng)分析軟件ADAMS是世界上應(yīng)用廣泛的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件。它是有美國(guó)學(xué)者蔡斯等人利用多剛體動(dòng)力學(xué)理論,選取系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)剛體質(zhì)心在慣性參考系中的三個(gè)直角坐標(biāo)和反映剛體方位的歐拉角為廣義坐標(biāo)編制的計(jì)算程序。ADAMS軟件應(yīng)用了

53、解決剛性積分問(wèn)題的方法,并采用稀疏矩陣技術(shù)提高了計(jì)算效率。 用戶(hù)利用ADAMS軟件可以建立和測(cè)試虛擬樣機(jī),實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上仿真分析復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)性能。目前ADAMS軟件在汽車(chē)和航天等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。利用ADAMS軟件,用戶(hù)可以快速、方便地創(chuàng)建完全參數(shù)化的幾何模型。該模型可以是在A(yíng)DAMS軟件中直接建造的簡(jiǎn)化幾何模型,也可以是從其他CAD軟件中轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)的造型逼真的幾何模型;然后,在幾何模型上施加力和力矩及運(yùn)動(dòng)激勵(lì);最后執(zhí)行一組與實(shí)際狀況十分接近的運(yùn)動(dòng)仿真測(cè)試,得到實(shí)際機(jī)械系統(tǒng)工作過(guò)程的運(yùn)動(dòng)仿真。 ADAMS軟件采用模擬樣機(jī)技術(shù),將多體動(dòng)力學(xué)的建模方法與大位移及非線(xiàn)性分析求解功能相結(jié)合。

54、 機(jī)械系統(tǒng)分析軟件ADAMS使用交互式圖形環(huán)境和部件庫(kù)、約束庫(kù)、力庫(kù),用堆積木式方法建立三維機(jī)械系統(tǒng)參數(shù)化模型并通過(guò)對(duì)其運(yùn)動(dòng)性能的仿真分析和比較來(lái)研究“虛擬樣機(jī)”可供選擇的設(shè)計(jì)方案。ADAMS仿真可用于估計(jì)機(jī)械系統(tǒng)性能、運(yùn)動(dòng)范圍、碰撞檢測(cè)、峰值載荷以及計(jì)算有限元的載荷輸入。ADAMS的核心仿真軟件包有交互式圖形環(huán)境ADAMS/View和仿真求解器ADAMS/Solver。還有建模用集成用、顯示用、擴(kuò)展模塊。 ADAMS軟件包括3個(gè)最基本的解題程序模塊:ADAMS/View(基本環(huán)境)、ADAMS/Slover(求解器)和ADAMS/Postprocessor(后處理)。另外還有一些特殊場(chǎng)合應(yīng)

55、用的附加程序模塊,例如:ADAMS/Car(轎車(chē)模塊)、ADAMS/Rail(機(jī)車(chē)模塊)、ADAMS/Driver(駕駛員模塊)、ADAMS/Tire(輪胎模塊)、ADAMS/Linear(線(xiàn)性模塊)、ADAMS/Flex(柔性模塊)、 ADAMS/Control(控制模塊)、 ADAMS/FEA (有限元模塊)、 ADAMS/Hydraulics(液壓模塊)、 ADAMS/Exchange(接口模塊)、 Mechanism/Fro(與Pro/Engineer的接口模塊)、ADAMS/Animation(高速動(dòng)畫(huà)模塊)等。下面介紹一下ADAMS軟件的基本模塊。 ADAMS/View(基本環(huán)境

56、)是以用戶(hù)為中心的交互式圖形環(huán)境,它提供豐富的零件幾何圖形庫(kù)、約束庫(kù)和力庫(kù),將便捷的圖標(biāo)操作、菜單操作、鼠標(biāo)點(diǎn)取操作與交互式圖形建立模型、仿真計(jì)算、動(dòng)畫(huà)顯示、優(yōu)化設(shè)計(jì)、曲線(xiàn)圖處理、仿真結(jié)果分析和數(shù)據(jù)打印等功能集成在一起。 ADAMS/Slover(求解器)是ADAMS軟件的仿真“發(fā)動(dòng)機(jī)”,它自動(dòng)形成機(jī)械系統(tǒng)模型的動(dòng)力學(xué)方程,提供靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的計(jì)算結(jié)果。ADAMS/Slover有各種建立模型和求解選項(xiàng),以便于精確有效地解決各種工程問(wèn)題。 ADAMS/Postprocessor(后處理)是ADAMS軟件仿真結(jié)果的后處理,ADAMS/Postprocessor模塊主要有兩個(gè)功能:仿真結(jié)

57、果回放功能和分析曲線(xiàn)繪制功能。通過(guò)仿真結(jié)果的后處理,可以完成以下主要工作: (1)可以通過(guò)多種方式驗(yàn)證仿真結(jié)果,并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的分析; (2)可以繪制各種仿真分析曲線(xiàn)并進(jìn)行一些曲線(xiàn)的數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)計(jì)算; (3)可以通過(guò)圖形和數(shù)據(jù)曲線(xiàn)比較不同條件下的分析結(jié)果; (4)可以進(jìn)行分析結(jié)果曲線(xiàn)圖的各種編輯等等; (5)對(duì)進(jìn)一步調(diào)試樣機(jī)提供指南; ADAMS/Controls(控制模塊)可以通過(guò)簡(jiǎn)單的繼電器、邏輯與非門(mén)、阻尼線(xiàn)圈等建立簡(jiǎn)單的控制機(jī)構(gòu),或者利用在通用控制系統(tǒng)軟件中建立的控制系統(tǒng)框圖,建立包括控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的仿真模型。 ADAMS/Linear(系統(tǒng)模態(tài)分

58、析模塊)可以在進(jìn)行系統(tǒng)仿真時(shí)將系統(tǒng)的非線(xiàn)性的運(yùn)動(dòng)學(xué)或動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行線(xiàn)性化處理,以便快速計(jì)算系統(tǒng)的固有頻率、特征向量和狀態(tài)空間矩陣,更快更全面地了解系統(tǒng)的固有特性。 ADAMS/Flex(柔性分析模塊)提供ADAMS軟件與有限元分析軟件之間雙向數(shù)據(jù)交換接口。利用它與ANSYS、 MSC/NASTRAN 、ABAQUS、 I-DEAS等軟件的接口,可以方便地考慮零部件的彈性特性,建立多體動(dòng)力學(xué)模型,以提高系統(tǒng)的仿真精度。 MECHANISM/Pro(Pro/E接口)是連接Pro/E與ADAMS之間的橋梁,二者采用無(wú)縫連接的方式,不需要退出Pro/E應(yīng)用環(huán)境,就可以將裝配的總成根據(jù)其運(yùn)動(dòng)關(guān)系定義

59、機(jī)械系統(tǒng),進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,并進(jìn)行干涉檢查、確定運(yùn)動(dòng)鎖止位置,計(jì)算運(yùn)動(dòng)副的作用力等等。 ADAMS/Car(轎車(chē)模塊)是MDI(Mechanical Dynamics Inc.)公司與Audi、 Bmw、 Renault 和Volvo等公司合作開(kāi)發(fā)的整車(chē)設(shè)計(jì)模塊,它能夠快速建造高精度的整車(chē)虛擬樣機(jī),其中包括車(chē)身、懸架、傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、制動(dòng)系統(tǒng)等,可以通過(guò)高速動(dòng)畫(huà)直觀(guān)地再現(xiàn)在各種試驗(yàn)工況下(如:天氣、道路狀況、駕駛員經(jīng)驗(yàn))整車(chē)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng),并輸出標(biāo)志操縱穩(wěn)定性、制動(dòng)性、乘坐舒適性和安全性的特征參數(shù)。 ADAMS/Driver(駕駛員模塊)是在德國(guó)的IPG-Driver基礎(chǔ)上,

60、經(jīng)過(guò)二次開(kāi)發(fā)而形成的成熟產(chǎn)品,可以確定汽車(chē)駕駛員的行為特征,確定各種操作工況(例如:穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)彎制動(dòng)、ISO變線(xiàn)試驗(yàn)、側(cè)向風(fēng)試驗(yàn)等),同時(shí)確定轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角或傳矩、加速踏板位置、作用在制動(dòng)踏板上的力、離合器位置、變速器檔位等,提高車(chē)輛仿真動(dòng)力學(xué)特性,并具有記憶功能。 ADAMS/Rail(鐵道模塊)是由美國(guó)MDI公司、荷蘭鐵道組織(NS)、 Delft工業(yè)大學(xué)以及德國(guó)ARGE CARE公司合作開(kāi)發(fā)的,可以用于研究鐵路機(jī)車(chē)、車(chē)輛、列車(chē)和線(xiàn)路相互作用的動(dòng)力學(xué)分析軟件。利用ADAMS/Rail可以方便快速地建立完整的、參數(shù)化的機(jī)車(chē)車(chē)輛或列車(chē)模型以及各種子系統(tǒng)模型和各種線(xiàn)路模型,并根據(jù)分析目的的不同而

61、定義相應(yīng)的輪/軌接觸模型,可以進(jìn)行機(jī)車(chē)車(chē)輛穩(wěn)定性臨界速度、曲線(xiàn)通過(guò)性能、脫軌安全性、牽引/制動(dòng)特性、輪軌相互作用力、隨機(jī)響應(yīng)性能和乘坐舒適性指標(biāo)以及縱向列車(chē)動(dòng)力學(xué)等問(wèn)題的研究[13]。 4.1.2 ADAMS軟件的優(yōu)點(diǎn) ADAMS軟件一方面是機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真軟件的應(yīng)用軟件,用戶(hù)可以運(yùn)用該軟件非常方便地對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析。另一方面,又是機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真分析開(kāi)發(fā)工具,其開(kāi)放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口,可以成為特殊行業(yè)用戶(hù)進(jìn)行特殊類(lèi)型機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真分析的二次開(kāi)發(fā)工具平臺(tái)。在產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程中,工程師通過(guò)應(yīng)用ADAMS軟件會(huì)收到明顯效果: (1)分析時(shí)間由數(shù)月減少為數(shù)天;

62、 (2)降低工程制造和測(cè)試費(fèi)用; (3)在產(chǎn)品制造出之前,就可以發(fā)現(xiàn)并更正設(shè)計(jì)錯(cuò)誤,完善設(shè)計(jì)方案; (4)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中,減少所需的物理樣機(jī)數(shù)量; (5)進(jìn)行物理樣機(jī)測(cè)試有危險(xiǎn)、費(fèi)時(shí)和成本高,可利用虛擬樣機(jī)進(jìn)行仿真分析; (6)縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。 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)用機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析軟件ADAMS進(jìn)行仿真分析以及優(yōu)化設(shè)計(jì),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,明顯提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高產(chǎn)品的系統(tǒng)及性能獲得最優(yōu)化和創(chuàng)新的設(shè)計(jì)產(chǎn)品[14]。 圖

63、4.1 單位設(shè)置窗口 圖4.2 工作網(wǎng)格設(shè)置窗口 圖4.3 重力設(shè)置窗口 4.2 在A(yíng)DAMS/View中創(chuàng)建懸架模型 1、創(chuàng)建新模型 首先啟動(dòng)ADAMS/View。在歡迎對(duì)話(huà)框中選擇“Create a new model”,在模型名稱(chēng)(Model Name)欄中輸入“maifuxunxuanjia”,其它選項(xiàng)欄中選擇系統(tǒng)默認(rèn)的選項(xiàng),按“OK”。 2、設(shè)置工作環(huán)境 在A(yíng)DAMS/View菜單欄中,選擇設(shè)置(Setting)菜單中的(Units)命令,將模型的長(zhǎng)度單位、質(zhì)量單位、力的單位、時(shí)間單位、角度單位和頻率單位分別設(shè)置為毫米、千克、牛頓、秒、度和赫茲(如圖4.

64、1所示)。 在A(yíng)DAMS/View菜單欄中,選擇設(shè)置(Setting)菜單中的(Working Grid)命令,將網(wǎng)格X方向和Y方向的大小分別設(shè)置為750和800,將網(wǎng)格的間距設(shè)置為50(如圖4.2所示)。 在A(yíng)DAMS/View菜單欄中,選擇設(shè)置(Setting)菜單中的(Gravity)命令,將重力方向設(shè)置為沿Y軸負(fù)方向,大小為-9806.65(如圖4.3所示)。 在A(yíng)DAMS/View菜單欄中,選擇設(shè)置(Setting)菜單中的(Icons)命令,將圖標(biāo)大小設(shè)置為50。 3、創(chuàng)建設(shè)計(jì)點(diǎn) 點(diǎn)擊ADAMS/View中零件庫(kù)的點(diǎn)(Point),選擇“Add to Ground”和“D

65、on’t Attach”,在工作窗口創(chuàng)建如圖4.4所示的八個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)。這八個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)是各個(gè)運(yùn)動(dòng)副相連接的位置。 圖4.4 列表編輯器 4、創(chuàng)建懸架的構(gòu)件 利用ADAMS/View中零件庫(kù)的圓柱體(Cylinder)和球體(Sphere)命令,根據(jù)設(shè)計(jì)點(diǎn)的位置,分別建立汽車(chē)懸架的各個(gè)構(gòu)件:下擺臂(Swing_arm),轉(zhuǎn)向節(jié)(Knuckle),主銷(xiāo)(King_pin),轉(zhuǎn)向拉桿(Tie_rod),車(chē)輪(Wheel),減振器上筒(King_pin)以及彈簧(Spring)。建模完成后的懸架模型如圖4.5所示。 圖4.5 懸架模型圖 5、創(chuàng)建測(cè)試平臺(tái) 點(diǎn)擊ADAMS/View中零件庫(kù)

66、的點(diǎn)(Point),選擇“Add to Ground”和“Don’t Attach”,在(-594.0159,-40,-155.4536)處建一個(gè)點(diǎn),并以該點(diǎn)為對(duì)角點(diǎn)建立一個(gè)立方體,構(gòu)成測(cè)試平臺(tái)。 表4.1 懸架模型連接副明細(xì)表 連接副類(lèi)型 連接副圖標(biāo) 第一構(gòu)件 第二構(gòu)件 連接副位置 旋轉(zhuǎn)副 Revolute Joint Swing_arm Ground O 球副 Spherical Joint King_pin Ground D 球副 Spherical Joint Tie_rod Ground S 球副 Spherical Joint Swing_arm Knuckle B 球副 Spherical Joint Tie_rod Knuckle P 圓柱副 Cylindrical Joint King_pin Knuckle E 固定副 Fixed Joint Wheel Knuckle F 點(diǎn)面約束副 Inplane Joint Primitive Wheel

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