基于ADAMS软件轿车前悬架动态模拟与仿真.docx

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1、第1章绪论1.1课题的研究目的和意义汽车悬架系统对整车行驶动力学（如操纵稳定性、行驶平顺性等）有举足轻重的影响，是汽车总布置设计、运动校核的重要内容之一，由于汽车悬架系统是比较复杂的空间机构，这些就给运动学、动力学分析带来较大困难。人们采用不同的途径或手段对其进行分析研究，包括试验、简化成理想约束条件下的机构分析。过去多用简化条件下的图解法和分析计算法对汽车悬架和转向系统的运动学及动力学性能进行分析计算，用多自由度的质量一阻尼刚体数学模型对汽车行驶状况进行仿真。所得的结果误差较大，并且费时费力。随着计算机技术的长足进步，虚拟技术

2、已经成为世界汽车开发设计的应用潮流。上世纪90年代中期以来，数字化设计与虚拟开发技术的应用在世界范围内得到大力推广，这是基于计算机辅助设计（CAD）、计算机仿真分析、计算机辅助制造（CAM）及虚拟制造、计算机辅助实验及虚拟实验等先进技术的全新的汽车设计开发技术休系和流程。特别二十世纪八十年代以来这种情况得到了改变，而多体系统动力学的成熟，使汽车动力学的建模与仿真产生了巨大飞跃，特别是ADAMS软件的成功应用使虚拟样机技术脱颖而出。基于ADAMS的虚拟样机技术，可把悬架视为是曲多个相互连接、彼此能够相对运动的多体运动系统，其运动学

3、及动力学仿真比以往通常用儿个自曲度的质量一阻尼刚体（振动）数学模型计算描述更加真实反映悬架特性及其对汽车行驶动力学影响。在传统悬架系统设计、试验、试制过程中必须边试验边改进，从设计到试制、试验、定型，产品开发成本较高，周期长。运用虚拟样机技术，结合虚拟设计和虚拟试验，可以大大简化悬架系统设计开发过程，大幅度缩短产品开发周期，大量减少产品开发费用和成木，提高产品质量和产品的系统性能，获得最优设计产品⑴。木课题研究的口的和意义就在于对麦弗逊式悬架进行虚拟设计及基于ADAMS的优化分析，在试制前的阶段进行设计和试验仿真，并且提出优化设

4、计的意见，在产品制造出之前，就可以发现并更正设计缺陷，完善设计方案，缩短开发周期，提高设计质量和效率。1.2汽车悬架技术研究现状和发展趋势mi一簧下质量m2—车身质量k、也一隔振弹簧c—阻尼器弘一动作器/—轮胎图1.1三种悬架的模型图完美是人类永恒的追求。在马车出现的时候，为了乘坐更舒适，人类就开始对马车的悬架(叶片弹簧)进行孜孜不倦的探索。在1776年，马车用的叶片弹簧取得了专利，并且一直使用到20世纪30年代叶片弹簧才逐渐被螺旋弹簧代替⑵。汽车诞生后，随着对悬架技术研究的深入，相继出现了扭杆弹簧、气休弹簧、橡胶弹簧、钢板弹

5、簧等弹性件，1934年世界上出现了第一个rtl螺旋弹簧组成的被动悬架。被动悬架的模型如图1.1(a)所示，被动悬架的参数根据经验或优化设计的方法确定，在行驶过程中路况保持不变，很难适应各种复杂路况，减振的效果较差。为了克服这种缺陷，采用了非线性刚度弹簧和车身高度调节的方法，该方法虽然有一定成效，但无法根除被动悬架的弊端。被动悬架主要应用于屮低档轿车上，现代轿车的前悬架一般采用带冇横向稳定杆的麦弗逊式悬架，比如桑塔纳、夏利、赛欧等车，后悬架的选择较多，主要有复合式纵摆臂悬架和多连杆悬架。被动悬架是传统的机械结构，刚度和阻尼都是不可

6、调的，依照随机振动理论，它只能保证在特定的路况下达到较好效果，但它的理论成熟、结构简单、性能可靠，成木相对低廉且不需额外能量，因而应用最为广泛，在我国现阶段，仍然有较高的研究价值。1、被动悬架性能的研究主要集中在三个方面(1)通过对汽车进行受力分析后，建立数学模型，然后再用计算机仿真技术或有限元法寻找悬架的最优参数；(2)研究可变刚度弹簧和可变阻尼的减振器，使悬架在绝大部分路况上保持良好的运行状态；(3)研究导向机构，使汽车悬架在满足平顺性的而提卜：稳定性有大的提高。被动悬架在一定的时间内仍将是应用最广泛的悬架系统，通过进一步优

7、化悬架结构和参数可以继续捉升悬架性能。半主动悬架的研究工作开始J*1973年，由D.A.Crosby和D.C.Karnopp首先捉岀,模型如1.1(b)o半主动悬架以改变悬架的阻尼为主，一般较少考虑改变悬架的刚度。工作原理是根据弹簧上质量相对车轮的速度响应、加速度响应等反馈信号，按照一定的控制规律调节弹簧的阻尼力或者刚度，半主动悬架产生力的方式与被动悬架相似，但其阻尼或刚度系数可根据运行状态调节，这和主动悬架极为相似，有级式半主动悬架是将阻尼分成几级，阻尼级由驾驶员根据“路感”选择或由传感器信号自动选择,无级式半主动悬架根据汽车

8、行驶的路面条件和行驶状态，对悬架的阻尼在几毫秒内由最小到最大进行无级调节。由丁半主动悬架结构简单，工作时不需要消耗车辆的动力,而月•可取得与主动悬架相近的性能，具有很好的发展前景⑶。1:12、半主动悬架的研究集中在执行策略的研究和执行器的研究两个方阻尼可调减振器