基于ADAMSCAR前悬架仿真模板(共20页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘 要操纵稳定性是汽车的重要使用性能之一,它不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度,而且也是决定高速汽车行驶安全的一个重要性能,被称为“高速车辆的生命线”。因此操纵稳定性日益受到人们的重视。但是传统的研究分析方法已无法满足现代汽车的研究要求,现在虚拟样机技术作为一项新的产业技术,己经开始应用到各个领域。本文正是利用动力学仿真软件ADAMS研究探讨悬架系统对操纵稳定性的影响。 本文以汽车的前悬架系统为研究对象,应用ADAMS软件对汽车做仿真优化分析。第二章和第三章详细的介绍了汽车操纵稳定性在国内外发展状况及研究成果及ADAMS软件。然后利用ADAMS/Car模块建立汽车的前悬

2、架系统并对该系统进行模拟仿真分析 。 关键字 ADAMS/CAR 汽车操纵稳定 前悬架 运动学仿真专心-专注-专业窗体顶端 AbstractHandling and stability is one of the important performance of the car, it not only affects the ease of manipulation of motorists, but also determine the performance of an important high-speed cars with security, known as high-spee

3、d vehicles lifeline. Therefore, increasing handling stability peoples attention. But the traditional analysis methods have been unable to meet the research requirements of modern car, and now virtual prototype technology as a new industrial technology, had begun applied to various fields. This artic

4、le is the use of dynamic simulation software ADAMS study investigated the effect of steering stability of the suspension system.In this paper, the cars front suspension system for the study, application software ADAMS simulation and optimization analysis of automobile do. The second and third chapte

5、rs detailed description of the vehicle handling and stability at home and abroad and the research and development of ADAMS software. Then use ADAMS / Car module builds the front suspension system of the vehicle and the system simulation analysis.Keywords ADAMS / CAR car front suspension kinematics s

6、imulation steering stability 目 录摘要.Abstract.1 绪论. 1.1 课题研究背景. 1.2 课题的研究意义与内容.2 汽车操纵稳定性的介绍.2.1 汽车操纵稳定的基本概念.2.1 汽车操纵稳定的研究历史与现状.3 ADAMS 软件介绍. 3.1 软件简介.3.2 ADAMS 模块简介. 4 基于ADAMS/Car 汽车前悬架系统模型的建立. 4.1 ADAMS/Car 建模原理.4.2 悬架系统介绍. 4.2.1 双臂独立式悬架. 4.2.2 麦佛逊式独立悬架.4.3 前悬架系统模型的建立.4.4 本章小结.5 前悬架系统的仿真.5.1 运动学仿真目的.

7、5.2 前悬架系统的运动学仿真. 5.2.1 5.3 本章小结. 6 总结与展望.参考文献. 致谢.1 绪 论1.1 课题研究背景 当今世界汽车工业迅猛发展,汽车已经成为人们日常生活和工农业生产中不可缺少的重要交通运输工具。随着汽车工业的发展和汽车的普及,人们对汽车的要求也越来越高,在获得良好的动力性和经济性的同时,还要求汽车具有良好的操纵稳定性和行驶平顺性。操纵稳定性是影响汽车安全性的主要因素之一,因此如何评价和设计汽车的操纵稳定性、获得良好的安全性,一直是汽车领域的重要课题。 在这一领域中,基础车辆动力学模型理论的研究和利用所得模型进行计算机仿真研究都显得十分重要。尤其在计算机工业高度发达

8、的今天,在计算机上进行仿真分析是一种既现实又经济的方法。而我们所建立的汽车模型也经历了一个从简单到复杂、从粗糙到精确的过程。这是因为汽车是一个包含惯性、弹性、阻尼等动力学特性的一个多自由度非线性连续体振动系统。而且由于组成汽车的各机械子系统如转向系统、悬架系统、轮胎等之间的相互祸合作用,使汽车的动态特性非常复杂。要想真实地描述汽车的动态特性,必须考虑尽可能多零件的运动,得到精确的数学模型。然而,太复杂的模型方程又给求解带来巨大困难,甚至得不到结果。因此,各国学者在这一领域中研究的传统方法是通过试验或人为地把汽车各子系统加以简化,抽取出能够代表系统或总成特性的本质因素,建立起较简单的数学、力学模

9、型进行求解,并把求得的结果试验加以验证川。 理论研究的发展和计算机技术的进步,使得虚拟样机技术应运而生。以多体系统动力学理论为基础编写的大型通用软件为工程技术人员提供了方便的建模手段。应用大型通用软件能自动生成运动学和动力学方程,并利用软件内部的数学求解器准确的求解,不需要人工建立、求解方程,编写程序,因而能够节省大量的时间和人力物力,提高工作效率。这对于行业竞争逐渐加剧的汽车工业行业来说无疑是一大福音。在产品开发中采用虚拟样机分析的开发策略,成为各大汽车公司缩短产品开发周期、减少产品开发费用、提高产品开发质量,从而提高竞争能力的主要做法。 随着CAD/CAE/CAM在汽车产品设计开发中的广泛

10、采用,人们逐渐意识到提高产品质量、缩短产品开发周期及降低产品开发最有效的途径应用数字化功能样机进行系统水平的设计。它可以有效地将三维实体模型及应用有限元FEA(Finite Element Analysis)软件描述的零部件模态有机地结合起来,准确地预测机械系统在虚拟实验室、虚拟场地上进行的各种模拟试验的性能。在这一领域美国MSC公司的ADAMS软件是目前无可基于的汽车操纵稳定性仿真试验初步研究争议的领导者,是世界上市场占有率最高的机械系统仿真MSS(Mechanical System Simulation)软件。汽车的操纵稳定性是影响其主动安全性的主要性能之一,而且计算机仿真技术日益成熟,在

11、这种背景下软件将越来越广泛的应用于汽车操纵稳定性研究中。1.2 课题的研究意义与内容 SUV（运动型多功能车） 通常采用非承载式车身结构，底盘有坚固的车架，使得 SUV在碰撞或者翻车时对乘员有良好的保护作用；同时SUV离地间隙大使得汽车有良好的通过性能和良好的视野。这些特点使得SUV具有很好的道路适应性和更多的驾驶乐趣，于是越来越受到大家的欢迎。但是 SUV重心高非簧载质量大等缺点使得汽车的操纵稳定性受到很大的影响，使得SUV的侧倾稳定性比较差在避让或转弯时侧翻的事故率很高，这已经成为生产厂家和交通安全部门一个十分头疼的问题。据资料统计，在美国，2004年SUV翻车造成的悲剧在SUV的各类车祸

12、中占到61，是一般轿车翻车事故死亡率的三倍，所以SUV的安全问题越来越受到人们的关注。 如果采用传统的设计方法来解决这一问题，也是国内目前普遍采用的方法，就是先分析 SUV 产生侧翻的原因主要为汽车重心高度、悬架侧倾角刚度、侧倾中心高度等，然后计算在某一状态下汽车的侧倾刚度、侧倾中心的一系列的参数，由于汽车的悬架系统是个很复杂的运动系统，整个运动过程的计算过于繁琐，这些参数都只能在很小的范围内保证其准确性，并且还没法考虑其系统中的橡胶衬套等元件的变形，往往通过多次试验才能达到设计要求，并且通过试验发现的问题也很难找到产生问题的原因。于是人们想到了如果利用计算机来解决这一问题会大大缩短开发周期，

13、并能提高分析的准确性。 内容还没有完2 汽车操纵稳定性的介绍 2.1 汽车操纵稳定的基本概念 汽车操纵稳定性，是指在驾驶员不感觉过分紧张、疲劳的条件下，汽车能按照驾驶员通过及转向车轮给定的方向（直线或转弯）行驶；且当受到外界干扰（路不平、侧风、货物或乘客偏载）时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的性能。 操纵稳定性不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度,而且也是决定高速汽车安全行驶的一个主要性能,所以被称为“高速车辆的生命线”。随着道路条件的不断改善,汽车在公路上的行驶速度也不断提高。因此汽车的高速操纵稳定性日益受到人们的重视,如何研究和评价汽车的操纵稳定性,以获得良好的汽车主动安全性也成为一个重要的课

14、题。 2.2 汽车操纵稳定的研究历史与现状 汽车操纵稳定性的研究,是与汽车车速的不断提高分不开的。早期的低速汽车,还谈不上操纵稳定性问题,最早提出操纵稳定性的问题是在具有较高车速的赛车上。后来,随着车速的不断提高,在轿车、大客车和载重汽车上也都不同程度地出现了类似的问题。操纵稳定性不好的汽车通常会有“飘”、“反应迟钝”、“晃”、“丧失路感”和“失去控制”等现象。 在国外,二十世纪三十年代才开始对汽车的操纵稳定性进行系统的研究。并取得了不少有价值的研究成果。1925年法国工程师乔治布劳海特发现了轮胎侧偏现象。同时,这一年也建立起了驱动力学的普遍原理。但由于缺乏对轮胎产生的横向力的理解,此项理论一

15、直没有得到全面的应用。1935年Evans给出了有关轮胎力学特性较为深入的结果,包括轮胎侧偏刚度随着侧偏角变化的规律。随后的几年里,汽车操纵稳定性理论的一些重要的基本概念,如不足转向、过度转向、临界车速等已被汽车工程师们所熟悉。英国的Lanchester法国的Broulhet开始了车辆独立悬架的研究,并对转向运动学和悬架运动学对车辆性能的影响进行了分析。并月人们开始认识到了轮胎侧向力学的重要性。1934年 Olley首先提出车速是一个关键因素。固特异轮胎公司根据他们的研究成果,进行了转鼓实验,研究了轮胎特性。1935年,Evans发表了关于轮胎横向特性的文章,并给出了转向力和回正力矩”。195

16、6年,Cornell Aeronautical实验室的William F.Milliken,David W.Whitcomb和Leonard Segel发表了一套较为完整的关于车辆操纵稳定性的理论和定量分析的文章。其中很多的理论到现在仍被引用。在Whitcomb的文章中,他利用两自由度模型得出了一系列汽车稳定性和操纵性方面的结论。由于不考虑侧倾自由度,Whitcomb把汽车简化成了相当于自行车的两自由度模型,研究了两自由度模型的稳态响应和瞬态响应。在研究汽车横摆响应时,引入了稳定性因数K的概念。 在二十世纪60年代以前,对操纵稳定性的研究主要以开环研究为主,所谓开环研究就是把汽车作为一个开环控

17、制系统,求出汽车曲线行驶的时域响应和频率响应特性,对系统进行稳态和瞬态分析,用横摆角速度频率响应特性、方向盘转角阶跃输入下的稳态响应、方向盘转角阶跃输入下的瞬态响应、不足转向特性和过度转向特性等来表征汽车的特性。按照这种方法研究汽车操纵稳定性,需要建立精确的汽车动力学模型。之前的开环研究取得了许多的研究成果,详细讨论了汽车的不足转向和过度转向特性分析了保持汽车行驶方向的稳定性条件是临界车速必须大于汽车最高车速等。其应用的基础是经典控制理论,依据汽车的稳态和瞬态分析,使用不足一过度转向特性和转向输入的阶跃响应特性,来对汽车的操纵稳定性进行评价。Martin Goland和Frederick Ji

18、ndra在1961年发表的文章中用两个自由度的模型研究了四轮汽车的操纵性和稳定性。他将侧倾自由度用作用于轮胎上的垂直载荷来近似模拟,考虑了轮荷转移效应,并分析轮胎的力学特性随着车轮载荷的变化而改变。结果表明操纵稳定性随着质心的变化而变化,并且轮胎压力和轮胎宽度都在改变。1967年,通用公司的R.Thomas Bundorf在文章中讨论了汽车参数设计和不足转向以及特征车速的关系,并提出如何预测和实际测量车辆的不足转向特性。他指出特征车速是线性模型的产物;在正常行驶条件下(横向加速度小于1/3g),车辆可由线性模型模拟,并且需要建立大直径侧滑试验场来测量特征车速。Bundorf还推导出了在给定设计

19、参数下预测特征车速的表达式。 在日本,自从近藤提出了关于驾驶员对车辆操纵动作的基本观点以来,藤井、井口、三川等人的研究中采用了各种传递函数来描述驾驶员的操纵和汽车的运动。因为有精确的数学模型,能够得出精确的数字解,这些研究工作对车辆的设计、分析和评价车辆性能是很有价值的。电子计算机的发展和对轮胎侧偏特性的深入研究,使得已经有可能对汽车的动态响应做出相当全面而逼真的仿真,人们提出了自由度越来越多的数学力学模型,同时也提出了各种评价指标来评价汽车的操纵稳定性。 七十年代初期,EVS研究计划开始实施,促使人们去研究实用的操纵稳定性设计方法。鉴于当时的驾驶员模型仍处于提高闭环跟踪响应的仿真精度的水平,

20、各国研究人员主要采用系统工程学的方法去探索操纵稳定性的评价方法。依据大量的试验与理论分析,首先指出了稳态响应特性、瞬态响应特性、回正特性和侧向滑移特性的安全容许范围或极限,对操纵性进行了客观评价。从七十年代开始,计算机技术迅猛发展,操纵稳定性的研究和计算机紧密地结合起来,车辆仿真模型变得更加复杂和真实,对操纵稳定性的研究也更加逼真。先期的仿真工作都在模拟计算机上进行,它能解决实时动力学问题,但其致命缺点是不能解决非线性问题。70年代早期,工程师设计了在数字和模拟联合计算机上运行的代码,使车辆动力学模型既可实时仿真又可包含非线性因素。具有代表性的工程师有Murpphy Tiffany Hickn

21、er 。 七十年代中期以后,开始利用驾驶员对汽车直线行驶性能、转弯性能和转向轻便性等特性的感觉,进行主观评价。主观评价方法虽然没有经过理论推导,但是由于考虑了驾驶员因素和道路环境的特点,所以在一定程度上体现了闭环设计的思想。但由于对汽车的瞬态响应等特性的主、客观评价不一致,难以有效地设计汽车的操纵稳定性。 八十年代初,人们从理论和试验两方面入手,重新开始深入研究人一车闭环系统。在理论方面,充分地考虑到人的学习性和适应性,建立了许多确定性驾驶员方向控制模型,有效地仿真了人一车闭环系统对给定路径的跟随过程。在试验方面,考虑到驾驶员模型的进展程度不能满足主动安全性闭环设计的要求以及安全试验设计方法只

22、能在样车试制后采用并受自然条件限制等缺陷,研制了开发型驾驶模拟器。这种驾驶模拟器采用先进的实时仿真、数字成像、液压控制等技术,将真实的人和模型化的汽车相结合,通过室内计算机仿真代替场地试验,缓和了理论研究的发展程度与汽车主动安全性闭环设计要求之间的矛盾。 九十年代以来,利用开发型驾驶模拟器进行人一车闭环系统主动安全性研究,改进汽车运动性能是国际上近期主要的发展方向之一。1991年日本马自达汽车公司兴建了运动车型开发型驾驶员模拟器。1993年初,美国福特汽车公司也研制出开发型驾驶员模拟器。我国吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室建设成功的开发型驾驶模拟器也投入使用,现属世界一流水平。在我国,汽车操

23、纵稳定性研究始于七十年代。清华大学和长春汽车研究所都同时系统地开展了这方面研究工作。我国开展汽车操纵稳定性研究的历史虽不太长,但吸取了国外的研究成果和经验,进展较快。其中,成就最突出的是吉林大学的郭孔辉院士。郭孔辉教授在驾驶员模型、人一车闭环系统特性及人一车闭环系统的定量评价方面做了大量研究工作。他在研究驾驶员一汽车一道路闭环操纵系统模型且考虑了影响汽车操纵性的诸多因素的基础上,提出了物理意义明确的各个单项总方差评价指标,并应用频率统计分析方法提出了闭环系统主动安全性的综合评价与优化设计方法,在工程实际中得到了广泛应用。3 ADAMS 软件介绍 3.1 软件简介 ADAMS，即自动分析(Aut

24、omatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，该软件是美国机械动力公司(Mechanical Dynamics Inc.)(现已并入美国MSC 公司)开发的虚拟样机分析软件。ADAMS已经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。根据1999年动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料，ADAMS软件销售总额近八千万美元、占据了51%的份额，现已经并入美国MSC公司。 ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动

25、学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。 ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。另一方面，又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。 3.2 ADAMS 模块简介 ADAMS软件由基本模块、扩展模块、接口模块、专业领域模块及5组成。用户不仅可以采用通用模块对一般的进行仿真，而且可以采用专用模块针对特定工业应用领域的问题进行快速有效

26、的建模与仿真分析。Adams是全球运用最为广泛的，用户可以利用Adams在计算机上建立和测试虚拟样机，实现实时在线仿真，了解复杂的运动性能。MD Adams（MD代表多学科）是在企业级 MSC SimEnterprise仿真环境中与MD Nastran相互补充，提供了对于复杂的高级工程分析的完整的仿真环境， SimEnterprise是当今最为完整的集成仿真和分析技术。MD Adams的发布完全支持运动-结构耦合仿真，与MD Nastran的双向集成可以释放便利地将Adams的模型输出到Nastran进行更为详细的NVH分析或应力恢复，继而进行寿命/损伤计算。MD Adams/Car应用MD

27、Adams/Car，技术团队可以快速建立和测试整车和子系统的功能化虚拟样车。这可以帮助在车辆研发过程中节省时间、降低费用和风险，提升新车设计的品质。通过MD Adams/Car的仿真环境，汽车工程师们可以在中对于不同的路面、不同的实际条件反复测试他们的设计，从而得到满意的结果。MD Adams/Car包含许多的功能模块用于多学科仿真。Multidiscipline Value多学科价值多学科的价值在于大大地拓广了数字分析的能力，MSC的MD技术是优化的涵盖跨学科/多学科的集成，可以充分利用现有的高性能计算技术解决大量大规模的问题。多学科技术聚焦于提升仿真效率、保证设计初期设计的有效性、提升品质

28、、加速产品投放市场。4 基于ADAMS/Car 汽车前悬架系统模型的建立4.1 ADAMS/Car 建模原理 DAMS/Car模块通常的建模程序是：设计人员首先在“Template Budider”（模板）下创建所需的模板，或对已有的模板进行修改以适应建模要求；然后根据建立的模板在“Standard Interface”（标准界面）下建立子系统模型，并将子系统模型组装成系统总成或整车模型；最后根据研究目标对组装好的悬架或整车模型给出不同的分析命令，即可进行不同工况下的仿真分析或优化设计8。由于ADAMS/Car模板采用的是自下而上的建模顺序(即悬架整车总成模型都是建立于子系统模型基础之上，而不

29、同的子系统则需要建立不同的模板)，因此，在“Template Builder”中建立模板是ADAMS/Car仿真分析首要的关键步骤。（1）物理模型的简化 根据物理模型中各零件之间的相对运动关系，定义出各零件的拓扑结构，把没有相对运动关系的零件进行整合，定义为“General Part”。（2）确定“Hard Point”(硬点) 硬点即为各零件间连接处的几何定位点，确定硬点就是在模板坐标系内给出零件之间连接点的几何位置。（3）创建零件 根据硬点位置或零件质心的绝对坐标创建零件，并将实际零件的参数（如质量、转动惯量、质心位置等）输入到相应的对话框中。注意，零件的三个坐标轴方向必须与绝对坐标系的相

30、应坐标轴平行。（4）定义“Mount”（组装） 系统总成或整车模型都是由多个子系统装配而成，因而要在各子系统中定义“Mount”（组装），以方便各子系统模型之间的装配连接。（5）创建零件的“Geometry”(几何形体) 在硬点的基础上建立零件的几何形体。由于零件的动力学参数已经确定，因此几何形体对动力学仿真结果实际上没有影响4。但在运动学分析中，零件的外形轮廓直接关系到机构的运动干涉。考虑到模型的直观性，零件的几何形状应尽可能地贴近实际结构。（6）定义“Attachment”(连接) 按照各个零件间的运动关系确定约束类型，通过“Joint”（约束）或“Bushing”(衬套)等将各零件连接起

31、来，从而构成子系统模板的结构模型。定义连接是正确建模的重要步骤，它直接关系着系统自由度的合理性。（7）定义“Parameter Variable”(参数变量)对不同的子系统模板，通常还需定义相应的参数变量，例如悬架模型中通常需对前轮定位参数进行定义。（8）定义、测试通讯器（Communicator）。创建、核对与外部连接的通讯器的类型、名称、对称性。4.2 越野车前悬架模型的建立 4.2.1 简化模型 设悬架模型的绝对坐标系的坐标原点为两侧车轮接地印迹中心点连线之中点，车辆行驶方向为x轴负向，y轴由坐标原点指向驾驶员右侧，z轴符合右手螺旋法则垂直向上。假设前悬架关于整车纵向中心对称面对称，这样

32、在建模过程中将type选为left，只需建立半个前悬架模型，另一半模型（包括零件、硬点、约束）可由ADAMS/Car自动生成。忽略导向杆件的柔性和变形，假设前悬架是一个多缸体系统，除了在减振器与车身及控制臂与副车架等连接处定义了“Bushing”(衬套)的弹性特性之外，系统各零件及车身均假定为缸体。假设所研究的越野车前后部符合不耦合力学条件，即前后悬架弹簧上质量的垂向运动相互独立，无轴荷纵向转移。簧上质量根据质心位置安比例分配与前、后车架上。 表4-1 前悬架简化模板的约束情况类型约束自由度个数万向副42圆柱副42球形副32移动副51转动副52固定副61点线约束21 由表4-1可知， 汽车前悬

33、架的约束方程数目为：=+=m=4*2+4*2+5*1+5*2+6*1+2*1=45 （4.1） 汽车前悬架的自由度为： DOF=6*8-m=48-45=3 （4.2）汽车悬架共有 3 个自由度，分别为车轮绕车轴的转动、车轮绕主销的转动和车轮的上下跳动。 4.2.2 确实硬点坐标 表 4-2 前悬架定位参数序号硬点Hard Pointx/mmy/mmz/mm1驱动轴内支点drive_shaft_inr0-2002802下控制臂前支点lca_front-169-3272333下控制臂外支点lca_outer0-6902204下控制臂后支点lca_rear230-3422335上控制臂前支点uca_

34、front15-3456366上控制臂外支点uca_outer23-6046617上控制臂后支点uca_rear139-3756228减振器下安装点lwr_strut_mount0-5172269减振器上安装点top_mount0-51763610转向横拉杆内支点tierod_inner200-42033611转向横拉杆外支点tierod_outer150-72033612车轮中心wheel_center0-75033613副车架前支点subframe_front-400-38023314副车架后支点subframe_rear400-380233 将硬点坐标输入到 Hardpoint Tabl

35、e 中 如图所示 图4-1 硬点（hardpoint）坐标4.2.3 生成悬架系统模型 在ADAMS/Car 中建立的部件主要包括一般部件和安装部件。一般部件是指确定了初始位置、方向、质量、惯量和质心的刚性体，所建模型中主要包含：下控制臂（lower_control_arm）、转向节（upright）、加强臂（yoke）、减振器（strut）、转向横拉杆（tierod）等；安装部件用于模型内部部件与其他子系统、试验台或地面连接，所建模型中主要包含：减振器与车身子系统连接件（strut_to_body）、转向横拉杆与转向子系统连接（tierod_to_steering）、下摆臂与车身子系统连接件

36、（lca_to_body）等。在ADAMS/Car 中建立的前悬架系统仿真模型如图所示。图 4-2 前悬架仿真模型4.4 本章小结 5 前悬架系统的仿真 5.1 运动学仿真的目的 悬架系统可以用来传递车轮与车架之间的力与力矩，它的运动学特性影响着汽车的使用性能，特别是汽车的操纵稳定性、转向轻便性和轮胎的磨损。所以对前悬架系统进行运动学仿真的目的是考察随着车轮的跳动，车轮定位参数前轮前束角、车轮外倾角、主销内倾角、主销后倾角、轮距变化等相关参数的变化是否合理。 5.2 前悬架系统的运动学仿真 5.2.1 悬架双轮同向跳动试验 对于悬架来说，可以进行很多种仿真，如：双轮同向跳动(Parallel

37、Wheel Travel)；双轮反向跳动(Oppssite Wheel Travel)；单轮跳动(Single Wheel Travel)；转向(Steering)；静载(Static Load)；侧倾和垂向力(Roll & Vertical Force)等。在这里我进行的是双轮同向跳动试验，这是悬架最常做的试验之一。仿真过程参数的设置如图图 5-1 仿真过程参数 5.2.2 仿真结果分析仿真前定义的测量函数前轮的定位参数,在ADAMS/PostProcessor模块中以曲线图形或表格数据的形式输出,可以清楚的看出车轮上下轮跳动时各种参数的变化。5.2.2.1 主销内倾角 主销内倾有利于主销横

38、向偏移距的减小，从而可减少转向时驾驶员加在方向盘上的力，使转向操纵轻便，同时也可减少从转向轮传到方向盘上的冲击力。内倾角不宜过大，否则在转向时，车轮绕主销转动的过程中，轮胎与路面之间将产生较大的滑动，增加了轮胎与路面间摩擦阻力，这不仅使转向发沉，而且加速了轮胎的磨损。实际设计时，大致范围为:7- 13，希望取较小的数值。从图可以看出，在车轮跳动过程中，主销内倾角变化幅度不大，其变化范围也较为理想。 图 5-2 主销内倾角曲线 The kingpin inclination curve 5.2.2.2 主销后倾角 主销后倾角对转向时的车轮外倾变化影响较大。假若主销后倾角设计较大，则外侧转向轮的外

39、倾角会向负方向变化。因此，当前轮主销后倾角较大时，需增加前轮转向所必须的横向力，以抵消外倾推力，这样不足转向弱，最大横向加速度会增大。一般认为2- 3。是合理的范围。图为车轮跳动时主销后倾角的变化曲线。可以看出，主销后倾角在2.54附近变化，满足设计要求。 图 5-3 主销后倾角曲线 The caster angle curve5.2.2.3 前轮外倾角 除上述主销后倾和内倾两个角度保证汽车稳定直线行驶外，前轮外倾角也具有定位作用。如果空车时车轮的安装正好垂直于路面，则满载时，车桥将因承载变形，而可能出现车轮内倾。这样将加速汽车轮胎的偏磨损。另外，路面对车轮的垂直反作用力沿轮毅的轴向分力将使轮

40、毅压向轮毅外端的小轴承，加重了外端小轴承及轮毅紧固螺母的负荷，降低它们的使用寿命。因此，为了使轮胎磨损均匀和减轻轮毅外轴承的负荷，安装车轮时预先使车轮有一定的外倾角，以防止车轮内倾。同时，车轮有了外倾角也可以与拱形路面相适应。但是外倾角也不宜过大，否则也会使轮胎产生偏磨损。 另外，车轮跳动时的外倾变化对车辆的稳态响应特性等有很大影响I11，应尽量减少车轮相对车身跳动时的外倾角变化，一般上跳时，对车身的外倾变化为一2- 0.5/50mm。图4.6为左右车轮同步上下跳动时车轮外倾角的变化曲线。可以看出，在车轮上跳过程(横坐标0-50mm)中，车轮外倾角在1.0 - 1.1之间变化，变化范围约为0.1 /50mm，满足设计要求。 图 5-4 前轮外倾角曲线 The camber angle curve 5.2.2.4 前轮前束角 车轮跳动时的前束变化对车辆的直