基于adamscar的钢板弹簧建模及仿真应用研究

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1、基于Adams/Car的钢板弹簧建模及仿真应用研究马天飞，佐安康吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室，长春130022【摘要】：简单介绍了利用铁木辛柯梁模拟钢板弹簧的基本理论，使用MSCAdams/Car软件建立了不考虑片间摩擦作用的钢板弹簧参数化模型。进行平行轮跳试验仿真。将所建立的钢板弹簧悬架系统应用于某商用车整车模型，进行平顺性仿真分析并利用道路试验验证了钢板弹簧模型的正确性。通过修改关键参数迅速重新构建钢板弹簧模型以改善整车平顺性，为改进钢板弹簧设计方案提供了依据。【关键词】汽车，钢板弹簧，参数化建模，仿真，MSCAdams/CarTheModelAnd

2、ApplicationResearch0fLeaf-springWithMSCAdams/CarMaTianfei,ZuoAnkangStateKeyLaboratoryofAutomobileDynamicSimulation,Changchun130022Abstract:Thecommontheoryofbuildingleaf-springmodelwithbeammethodisintroducedsimply.Theleaf-springmodelwithvariousstiffnessvaluesisbuiltbyusingMSCAdams/Ca

3、rwithoutconsideringthefrictionbetweentheleaves.Thesimulationofparallelwheeltraveliscarriedout.Thefullvehiclemulti-bodydynamicsmodeliscreatedinAdams/Car.Thesimulationofrideperformanceiscarriedout,anditsresultsareconformabletothatofvehicletestonprovingground.Therefore,itprovesthatvirt

4、ualprototypemodeliscorrectandbelievable.Thestiffnessvalueusedinthesimulationofrideperformancecanbegotthroughadjustingthekeyparametersofthebeam,theanalysiscanprovideevidenceindesigningleaf-spring.Keywords:vehicle，leaf-springmodel，parametric_modeling，simulation，MSCAdams/Car1引言随着计算机技术的

5、发展，多体动力学方法在汽车仿真领域应用的越来越广泛。在进行中重型载货汽车动力学仿真建模时，必然会遇到钢板弹簧建模的问题。由于板簧在工作过程中既是弹性元件又是导向机构，传递着三个方向的力和力矩，且存在的片间摩擦作用对其动力学特性有较大的影响，因此，它的动力学建模一直是车辆动力学仿真中的难点[1]。目前，在建立多体动力学整车模型时，钢板弹簧的模拟可以采用梁元（Beam）模型、有限元模型和三段梁模型。梁元模型是在多体动力学软件中将每个板簧叶片沿板长分割为多个刚体，各刚体之间通过无质量的铁木辛柯梁（Beam）进行连接，而不对其进行铰链约束，每个刚体具有六个自由度，叶片

6、之间可以定义片间摩擦作用[2-3]。这种处理方法保留了钢板弹簧的外形特征，可以建立与实际板簧形状、性能接近一致的模型。有限元建模方法是钢板弹簧设计中比较常用的设计手段[4]。其优点在于，能够精确地模拟板簧的刚度、应力等动力学特性，包括对等刚度、复合刚度和渐变刚度的仿真，也能够模拟钢板弹簧的位移和变形等运动学特性。但模型所含自由度过多，计算量过大，应用到整车的动力学仿真时困难较大。因此，有限元建模方法主要用于钢板弹簧总成自身的仿真计算和对各种简化模型的验证方面。三连杆模型是假设钢板弹簧的主叶片由三个连杆替代，与吊耳一起构成具有两个自由度的五杆机构，中间杆通过具有

7、三个方向扭转刚度的扭转弹簧在杆的两端与其相邻杆相连。模型能精确描述实际钢板弹簧的运动学和动力学特性，模型外形简单、自由度少且仿真速度快，另外在ADAMS/Solver中不会遇到求解困难，但由于其侧向刚度难于处理，所以这种方法还有待进一步研究[5-6]。对于少片钢板弹簧结构，其簧片间摩擦小，可简化为单片板簧模型。本文利用某商用车少片钢板弹簧总成的试验数据，通过调整连接刚体的梁单元参数，建立简化的等效板簧模型，通过悬架系统的建模与分析，验证了建模方法的可行性。进而建立整车模型，并将平顺性仿真结果与道路试验结果进行比较，验证了模型的正确性。通过修改模型关键参数实现了

8、迅速重新构建钢板弹簧模型，为改进钢板弹