前悬架力学计算、建模及仿真分析

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1、前悬架力学计算、建模及仿真分析关键词：前悬架力学计算建模仿真分析概述：本课题内容共两项：1.计算、分析或测量系列前独立悬架中前梁在静载条件下，其外力大小和方向2.针对汽车的前梁与独立悬架总成设计、开发中的实际问题，利用机械系统自动动力学仿真软件，开发汽车前悬架系统设计模块，模拟汽车的实际工况，建立力学分析模型，分析影响汽车前轮定位参数的结构因素为测量前悬架设计提供理论依据，为汽车前悬架提供最佳的结构尺寸。1前悬架力学计算1.1．前悬架受力分析前悬架的结构为双横臂带扭杆弹簧，且扭杆弹簧上置。静载时分析悬架受力如下图1-

2、1所示：图1-1悬架受力图(1)在轮胎中心线oo’接地点o’受垂直载荷Fz和横向力Fy(2)上摆臂在球头A处受横向和纵向力分别为F2y和F2z(作用力方向假设为图示方向)，在D处受扭杆产生的扭矩m(3)下摆臂在球头B处受力为F1（由于扭杆上置，下摆臂为二力杆，F1的方向与下摆臂两节点的连线共线）。由静力平衡建立方程可得：--------------------------(1-1)-----------------------(1-2)--------------------------(1-3)----------

3、---------------(1-4)式中----------------------为主销长度，由图纸尺寸可得约为264mm----------------------为上摆臂长度，由图纸尺寸可得为270mm----------------------为主销内倾角，由图纸尺寸可得为6.5度--------------------为下、上摆臂角a----------------------为车轮接地点至上摆臂球头A中心的水平距离h2----------------------为上摆臂球头A至地面高度Fz,Fy---

4、---------------分别为单个车轮的垂直,横向载荷------------------分别为上摆臂球头A处的受力F1----------------------为下摆臂在B处的受力M----------------------为上摆臂在C处受的扭矩（1）由式1可求得下摆臂B处所受的力F1;式中取Fz=12.25KN(设整个前桥载荷为2.5吨,单轮载荷为1.25吨)Fy=0(静载时没有横向力)(取上摆臂能达到的最大角度,78mm为轮胎上跳的最大距离,369mm为上摆臂D点至轮胎接地点垂直中心线的距离)（2）由

5、式2、3可求得上摆臂A处所受的力F2y和F2z;式中取Fy=0(静载时没有横向力)(取下摆臂能达到的最大角度,78mm为轮胎上跳的最大距离,449mm为下摆臂C点至轮胎接地点垂直中心线的距离)（3）扭杆所受的扭矩为m=1854.9790(N.m)1.2.前悬架各工况下受力计算1.2.1基本载荷的受力分析研究的前梁总成，确定前桥载荷24.5KN为分析的基本载荷，单侧为12.25KN。（1）静载时:F1=(0-12.25*110)/{2*cos(0-7)}=-5.123KN静载时摆臂水平（2）在上限位置时:F1=(0-1

6、2.25*110)/{2*cos(17.378-7)}=-5.17KN轮胎上跳距离为84.5mm,上摆臂角度为arctg（84.5/270）=17.378,下摆臂角度为arctg（84.5/382.5）=12.457（3）在下限位置时:F1=(0-12.25*110)/{2*cos(-16.7-7)}=-5.55KN轮胎上跳距离为81mm,上摆臂角度为arctg（-81/270）=-16.7,下摆臂角度为arctg（-81/382.5）=-11.96月牙板处受力如图:图1-2月牙板处受力图静载时上摆臂衬套处受力分析（

7、图1-3）:图1-3上摆臂衬套处受力图由式1-2、1-3可求得上摆臂A处所受的力F2y和F2z-------------------------1-2--------------------------1-3代入数值可得:(1)在摆臂水平时:F1=-5.123KNF2y=(-5.123*cos0)-0=-5.123KNF2z=12.25+(-5.123)*sin0=12.25KN其合力为arctan（12.25/5.123）=67.3方向为和水平线成67.3度.(2)在上限位置时:F1=-5.17KN,下摆臂角度为1

8、2.457F2y=(-5.123*cos12.457)-0=-5KNF2z=12.25+(-5.123)*sin12.457=11.14KN其合力为Fd=12.21KNarctan(11.14/5)=.8方向为和水平线成.8度.(3)在下限位置时:F1==-5.55KN,下摆臂角度为-11.96F2y=(-5.123*cos11.96)-0=-