基于ADAMS的双叉臂悬架系统动力学研究

基于ADAMS的悬架系统动力学仿真分析与优化设计一、概述本文以悬架系统为研究对象，运用多体动力学理论和软件，从新车型开发中悬架系统优化选型的角度，对悬架系统进行了运动学动力学仿真，旨在研究悬架系统对整车操纵稳定性和平顺性的影响。

文章提出了建立悬架快速开发系统平台的构想，并以新车型开发中的悬架系统优化选型作为实例进行阐述。

简要介绍了汽车悬架系统的基本组成和设计要求。

概述了多体动力学理论，并介绍了利用ADAMS软件进行运动学、静力学、动力学分析的理论基础。

基于ADAMSCar模块，分别建立了麦弗逊式和双横臂式两种前悬架子系统，多连杆式和拖曳式两种后悬架子系统，以及建立整车模型所需要的转向系、轮胎、横向稳定杆等子系统，根据仿真要求装配不同方案的整车仿真模型。

通过仿真分析，研究了悬架系统在左右车轮上下跳动时的车轮定位参数和制动点头量、加速抬头量的变化规律，以及汽车侧倾运动时悬架刚度、侧倾刚度、侧倾中心高度等侧倾参数的变化规律，从而对前后悬架系统进行初步评估。

1. 悬架系统的重要性及其在车辆动力学中的作用悬架系统是车辆的重要组成部分，对车辆的整体性能有着至关重要的作用。

它负责连接车轮与车身，不仅支撑着车身的重量，还承受着来自路面的各种冲击和振动。

悬架系统的主要功能包括：提供稳定的乘坐舒适性，保持车轮与路面的良好接触，以确保轮胎的附着力，以及控制车辆的姿态和行驶稳定性。

在车辆动力学中，悬架系统扮演着调节和缓冲的角色。

当车辆行驶在不平坦的路面上时，悬架系统通过其内部的弹性元件和阻尼元件，吸收并减少来自路面的冲击和振动，从而保持车身的平稳，提高乘坐的舒适性。

同时，悬架系统还能够根据车辆的行驶状态和路面的变化，自动调节车轮与车身的相对位置，确保车轮始终与路面保持最佳的接触状态，以提供足够的附着力。

悬架系统还对车辆的操控性和稳定性有着直接的影响。

通过合理的悬架设计，可以有效地改善车辆的操控性能，使驾驶员能够更加准确地感受到车辆的行驶状态，从而做出更为精确的操控动作。

基于ADAMS的悬架系统动力学仿真分析与优化设计摘要：本文基于ADAMS软件，对悬架系统进行了动力学仿真分析与优化设计。

通过建立悬架系统的模型，应用动力学仿真技术，研究了悬架系统在不同工况下的动力学性能，并进行了相应的优化设计。

仿真结果表明，通过优化设计，悬架系统的动力学性能得到了明显的提升，进而提高了整车的操纵稳定性和行驶舒适性。

1. 引言随着汽车工业的发展，悬架系统的性能对于整车的操纵稳定性和行驶舒适性起着至关重要的作用。

因此，对悬架系统进行动力学仿真分析和优化设计具有重要的理论意义和工程应用价值。

2. 悬架系统模型建立首先，根据悬架系统的实际结构和工作原理，建立了悬架系统的运动学和动力学模型。

模型包括弹簧、减振器、转向杆等各个部件，并考虑了车轮与地面之间的接触力和摩擦力。

通过ADAMS软件的建模工具和功能，对悬架系统进行了准确地建模。

3. 悬架系统动力学仿真基于悬架系统的模型，进行了不同工况下的动力学仿真分析。

通过设定不同的工况参数，如路面不平度、悬架系统参数等，研究了悬架系统在不同路况下的动力学性能。

仿真结果显示了悬架系统的悬架行程、车体加速度、横向加速度、滚动转矩等关键参数的变化规律。

4. 悬架系统优化设计根据悬架系统动力学仿真的结果，对悬架系统进行了优化设计。

通过改变悬架系统的参数和结构，优化了悬架系统的动力学性能。

具体而言，通过增加弹簧刚度、调整减振器阻尼等方式改善了悬架系统的行程和刚度特性。

通过优化悬架系统的参数，达到了提高整车操纵稳定性和行驶舒适性的目的。

5. 结果与分析通过悬架系统动力学仿真和优化设计，得到了悬架系统在不同工况下的性能变化趋势。

仿真结果表明，通过合理的优化设计，悬架系统的行程和刚度均得到了明显的改善。

同时，整车的操纵稳定性和行驶舒适性也得到了显著提升。

6. 结论本文基于ADAMS软件，对悬架系统进行了动力学仿真分析与优化设计。

通过建立悬架系统的模型，进行了不同工况下的仿真分析，并进行了相应的优化设计。

基于ADAMS双横臂独立悬架的运动学仿真分析
刘虹;王其东
【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2007(030)001
【摘要】悬架的运动学特性首先反映在车轮定位参数的变化趋势上.文章采用虚拟样机技术,在ADAMS软件环境下,建立了某商务车的双横臂扭杆独立悬架的多体动力学模型,并进行了运动学仿真分析,获得了随车轮上下跳动该悬架车轮定位参数的变化规律,为汽车悬架系统开发提供一种有效的现代化手段.
【总页数】3页(P57-59)
【作者】刘虹;王其东
【作者单位】合肥工业大学,机械与汽车工程学院,安徽,合肥,230009;合肥工业大学,机械与汽车工程学院,安徽,合肥,230009
【正文语种】中文
【中图分类】U463
【相关文献】
1.基于ADAMS/View的双横臂独立悬架的运动学仿真分析 [J], 王南;郝莉红;张莉婷;张俊
2.基于ADAMS的双横臂独立悬架仿真分析及优化设计 [J], 周磊磊;徐梦茹
3.基于ADAMS双横臂独立悬架的运动学建模与仿真 [J], 刘虹;王其东;汤传玲
4.基于ADAMS的双横臂独立悬架仿真分析及优化设计 [J], 詹隽青;赵子涵;孟祥德;王雷
5.基于ADAMS的双横臂独立悬架的仿真分析及优化设计 [J], 张亮亮;裴永生;吴丹丹
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基于ADAMS双横臂式独立悬架的仿真设计摘要：双横臂独立悬架是常用的悬架形式之一，在汽车领域内有着广泛的应用，要求具有稳定可靠的性能。

其突出优点在于设计的灵活性，可以通过合理选择空间导向杆系的铰接点的位置及控制臂的长度，使得悬架具有合适的运动特性。

本文应用多体动力学软件ADAMS/View建立了某轻型汽车的前双横臂式独立悬架模型，进而进行运动学分析，得到了上横臂长度主销长度、上横臂在汽车横向平面的倾角、下横臂长度和下横臂在汽车横向平面的倾角的值最终优值，从而为设计和改进提供快速、可靠的技术依据，达到大幅度降低设备研制成本，大大降低了轮胎的磨损情况的目的。

关键词：ADAMS 双横臂独立悬架车轮定位参数建模运动学仿真分析引言随着科学技术的发展，计算机辅助设计技术越来越广泛的应用在各个领域。

现在，他已经突破了二位图纸电子化的框架，装向三维实体建模、动力学模拟仿真和有限元分析为主线的虚拟样机制作技术。

使用虚拟样机制作技术可以在设计阶段预测产品的性能，优化产品的设计，缩短产品的研制周期，节约开发费用。

机械系统动力学仿真分析软件ADAMS可以直接创建完全参数化的机械系统几何模型，也可以使用其它CAD软件(如：Pro/ENGINEER)传过来的造型逼真的几何模型；然后，在几何模型上施加约束、力/力矩和运动激励；最后对机械系统进行交互式的动力学仿真分析，在系统水平上真实地预测机械结构的工作性能，实现系统水平的最优设计。

目前不等长双横臂式悬架已广泛应用在轿车的前后悬架上，可以通过合理选择空间导向杆系的铰接点的位置及控制臂的长度，使得悬架具有合适的运动特性。

采用运动学原理和空间解析几何的方法，可以分析双横臂独立悬架的空间运动和前轮定位参数下轮胎的运动，提出轮胎磨损的评价指标，从而可以建立双横臂独立悬架的运动、前轮定位参数与轮胎磨损间关系的数学模型。

同时可以研究双横臂独立悬架初始状态和定位参数对轮胎磨损的影响以减少轮胎磨损。

万方数据・设计・计算．研究．悬架，其不同于传统结构之处在于下控制臂为双铰点结构，从而保证主销偏置距为负值，提高了制动时的回正性。

该结构的连杆布置使车轮中心到主销轴线偏置距变小．减小了绕主销轴线的惯性力矩。

能够实现精确的车轮定位．确保操纵稳定性和乘坐舒适性。

图１为前悬架右半部分示意图。

其中Ｂ４。

与Ｂ４：构成上控制臂，日３ｆ４，与口４。

构成下控制臂，Ｂ４，为转向横拉杆，曰４。

为减振器，Ｂ４，为弹簧，Ｃ点为车轮中心点。

约束关系如下：转向节与上下控制臂及转向横拉杆分别在曰。

、毋、玩与日，点为球铰连接：车轮与转向节在Ｃ点为旋转副；上控制臂与副车架在Ａ４：方向上为旋转副；减振器上端与下端鼠、Ａ。

以及下控制臂与副车架连接处Ａ，、Ａ。

为万向节副；减振器上、下之间为圆柱副；横向稳定杆与转向齿条为移动副。

图１前悬架右半邵分不惹在ＡＤＡＭＳ／ＣＡＲ中建立模型有２种方法，一是直接在ＡＤＡＭＳ／ＣＡＲ中建模．利用软件提供的基本体进行组合．形成所需的模型；二是先在其它一些专业ＣＡＤ软件（如ＵＧ、ＣＡＴＩＡ）中建立实体模型，再通过两个软件的接口将模型导入ＡＤＡＭＳ／ＣＡＲ中进行仿真。

比较２种方法，后者较前者建立的模型更加准确，更接近实际情况。

本文采用的是第２种方法，将ＣＡＴＩＡ中的前悬架模型导入ＡＤＡＭＳ／ＣＡＲ，具体如图２所示。

图２前悬架模型由图２可知．前悬架主要由减振器、弹簧、上控制臂、下控制臂、转向节和转向横拉杆组成。

按照前述的约束关系添加约束．并在副车架与车身之间添加橡胶衬套，使之组成完整的系统，具体如图３所示。

２００９年第８期图３建立约束的前悬架模型整个前悬架系统的自由度Ⅳ为：Ｎ＝６ｎ—－ＥＫ＝６ｘ２１—－１２４－－２式中，／７，为有相对运动的部件总数；∑Ｋ为系统刚性约束之和。

这２个自由度分别是悬架左、右两侧摆臂的上、下摆动，即减振器的上、下跳动。

在进行仿真时引入转向系统和传动系统，在ＡＤＡＭＳ／ＣＡＲ中的仿真模型如图４所示。

设计与研究Design and Research基于ADAMS的双横臂悬架系统仿真ADAMS double wishbone suspension system simulation based on赵 妞（金肯职业技术学院 汽车与机械工程系）摘 要：本文运用ADAMS/Car对双横臂独立悬架进行建模并仿真，在观察悬架运 动过程中，初步验证了运用ADAMS/Car进行汽车悬架建模仿真的合理性，从而为悬架的设计提供了一种新的可行性方案。

关键词：车辆工程 双横臂悬架 仿真中图分类号：U463.33Abstract: in this paper, using ADAMS/Car modeling and Simulation of the double wishbone independent suspension, in the observation of suspension movement process, preliminaryvalidate the rationality of the use of ADAMS/Car vehicle suspension system modeling andsimulation, which provides a new feasible scheme for suspension design.Keywords: vehicle engineering double wishbone suspension simulation1 ADAMS/Car简介及双横臂悬架系统的结构分析A D A M S/C a r模块分为S t a n d a r d（标准）和Template Builder（模板建模器）两种模式，并对应不同的菜单界面功能。

其中，标准模式是以模板为基础对已存在的半车模型和整车模型进行仿真分析。

双横臂式独立悬架的两个摆臂长度可以相等，也可以不等，按上下摆臂是否相等，可以分为等长双横臂式和不等长双横臂式两种。

基于ADAMS/Car 的双叉臂独立悬架优化设计张学荣1王若平1李成彬1严小俊2类雪2（1江苏大学汽车与交通工程学院，镇江212013）（2南京汽车集团有限公司名爵分公司，南京210031）Optimum design of double-wishbone independent suspension based on ADAMS/CarZHANG Xue-rong 1，WANG Ruo-ping 1，LI Cheng-bin 1，YAN Xiao-jun 2，LEI Xue 2（1School of Automobile and Traffic Engineering ，Jiangsu University ，Zhenjiang 212013，China ）（2Nanjing Automobile（Group ）Corporation ，Nanjing 210031，China ）文章编号：1001-3997（2009）12-0264-03【摘要】利用ADAMS 建立了某国产跑车的双叉臂独立悬架的虚拟样机模型。

在ADAMS/CAR 中针对该跑车悬架系统进行仿真，研究悬架参数对操纵稳定性的影响并分析在路试过程中出现的操纵稳定性较差、轮胎磨损严重等问题的原因。

通过优化分析提出了悬架参数的改进意见。

关键字：ADAMS ；双叉臂式独立悬架；操纵稳定性；优化设计【Abstract 】It a virtual prototype model of a double-wishbone independent suspension of a certain domestic sports car was established under ADAMS .With the help of ADAMS/CAR ，the suspension system of this sports car has been simulated in order to study the effect of the suspension parameters on vechile handing stability and analyse the problems such as poor vechile handing stability ，serious tire wear and so on.Through the optimum design ，a improved suspension is obtained.Key words ：ADAMS ；Double-wishbone independent suspension ；Vechile handing stability ；Op －timum design中图分类号：TH12，U463.1文献标识码：A＊来稿日期：2009-02-201前言目前，跑车的导向机构大多是双叉臂式悬架，又称双A 臂式独立悬架。

基于ADAMS的双横臂独立悬架的仿真分析及优化设计双横臂独立悬架是一种常见的汽车悬架结构，在承载、减震等方面都有良好的表现。

本文将基于ADAMS软件对双横臂独立悬架进行仿真分析及优化设计。

首先，建立模型。

模型包括车辆、轮胎和悬架三部分。

车辆和轮胎可以在ADAMS软件库中选择合适的模型，而悬架部分需要根据实际情况进行建模。

本文选用的汽车型号为A车型，采用铝合金材料制作。

悬架部分包括上下控制臂、防滚杆、弹簧和减震器。

其次，进行初始仿真分析。

在初始状态下，车辆是静止的，因此只需分析悬架部分的静态特性。

通过仿真分析，可以得出悬架的几何参数、弹簧刚度和减震器阻尼等关键参数，为后续优化设计提供依据。

接着，进行参数优化设计。

通过改变几何参数、弹簧刚度和减震器阻尼等参数，分析对悬架性能的影响。

优化的目标是使悬架在承载和减震方面达到最佳性能。

可以采用遗传算法等优化算法进行参数优化，以求得最优解。

最后，进行动态仿真分析。

在动态情况下，车辆会受到外部力的作用，因此需要对悬架进行动态特性分析。

通过动态仿真分析，可以得出悬架的动态特性，包括自然频率、振幅和动态刚度等重要参数。

根据这些参数，可以进一步改进悬架的设计，使其在动态工况下具有更好的性能表现。

综上所述，基于ADAMS的双横臂独立悬架的仿真分析及优化设计有着广泛的应用前景。

通过仿真分析和参数优化设计，可以大大缩短产品研发周期，降低研发成本，提高产品的可靠性和性能表现。

为了更好地进行双横臂独立悬架的仿真分析及优化设计，需要对其相关数据进行收集和分析。

以下是一些重要数据及其分析：1. 车辆重量：车辆重量是影响悬架设计和性能的重要因素。

一般来说，车辆重量越大，悬架需要承受的压力也就越大，因此需要更强的支撑力来保证悬架的性能。

在优化设计过程中，需要充分考虑车辆重量对悬架性能的影响，以使悬架在承载方面具有较好的表现。

2. 弹簧刚度：弹簧刚度是指在径向方向施加单位力量时，弹簧产生的变形量。

基于ADAMS的双横臂悬架性能多目标优化研究李瑜婷,赵治国,章　桐(同济大学汽车学院,上海　201804)摘要:针对某微型电动车操纵稳定性不佳的问题,基于ADAMS/Car建立了某双横臂前悬架运动学模型并对其进行了仿真分析,利用ADAMS/Insight选取了适当的硬点坐标作为优化变量,以各定位参数变化范围最小为优化目标,采用统一目标法将多目标函数转化为单目标函数,并在ADAMS/View中对前轮定位参数进行了优化。

仿真结果表明:该双横臂悬架的运动学性能得到了有效改善。

关键词:悬架运动学;ADAMS;多目标优化中图分类号:U463.33+1 文献标识码:A 文章编号:1672-1616(2009)17-0030-05 悬架是连接车轮与车架的弹性传力装置,它与汽车的操纵稳定性、平顺性及安全性等性能均有关。

悬架运动学主要研究内容是车轮定位参数与悬架变形量(或车轮跳动量)的关系[1],随着各种形式的独立悬架的出现和应用,车轮定位参数在行驶过程中所引起的运动学变化对汽车操纵稳定性有着很大的影响。

双横臂悬架作为目前应用最广泛的独立悬架之一,其主要优点是:运动规律可以设计,对前轮定位参数的变化和侧倾中心位置的变化的设定自由度较大,如果能适当地选择设计参数,可以使车辆得到很好的操纵性和平顺性。

本文针对某轮毂电机微型电动车行驶过程中所产生的过多转向问题,针对双横臂悬架的特性,利用ADAMS软件对其进行建模分析,并根据仿真分析的结果确定优化目标并建立多目标优化函数,对悬架运动学性能进行优化,突破以往的单目标优化或是平面优化的局限,对悬架进行了多目标空间结构的优化。

1　建模及仿真分析1.1　双横臂悬架运动学模型的简化为了便于分析,在建立前悬架的多刚体运动学模型时,要对其作一定的合理简化。

考虑到悬架运动学分析的目的是为了得到各前轮定位参数与车轮上下跳动量之间的关系,故将悬架简化为一个多连杆机构,在进行运动学分析时,只需确定几个铰接点的位置,即可进行运动学分析。

（ａ）（ｂ）图３工况２温度场分布图５小结（１）运用ＭＳＣ．ＭＲＣ有限元软件，对铝锭半连续铸造过程进行了热力耦合分析；分析了初始温度、拉坯速度及结晶器冷却能力对铝锭温度场和应力场的影响。

（２）模拟现场工艺条件，建立了铝合金大扁锭半连续铸造仿真计算的有限元模型，根据现场工艺，确定了相应的边界条件。

（３）仿真结果与现场实验观测结果基本吻合，说明了仿真分析的准确性，同时，仿真分析为确定正确的工艺参数，寻找改善应力场分布的途径，探索抑制裂纹出现的措施提供了依据，能够很好的用于半连续铸造过程的仿真研究。

参考文献１单长智，王立娟，王德满．实心圈锭的应力分析及防止裂纹的措施［Ｊ］，轻合金加工技术，１９９７（２５）：１￣４．２李晓谦，胡仕成，快速铸轧中的接触热导及带坯在铸轧区的温度分布的仿真分析［Ｊ］．重型机械，１９９９（３）：３４￣３７．３段湘安．铸轧辊套传热的集肤效应与参数影响的数值仿真研究：［硕士论文］．长沙：中南大学机电工程学院．２００２．４邢书明．难变形钢铁材料半固态连铸技术研究［Ｄ］．北京：北京科技大学出版社，１９９６．５邢书明，李亚敏，胡汉起．半固态连铸过程拉漏（断）机理研究［Ｊ］．特种铸造及有色合金，２０００（１）：１６￣１９．６杨世铭，陶文铨，传热学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００３．７干勇，仇圣桃，萧泽强．连续铸钢过程数学物理模拟［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，２００１．８李毅波．连续铸轧多场耦合建模及工艺参数匹配规律的仿真研究：［硕士论文］．长沙：中南大学机电工程学院，２００５．９陈火红，于军泉，席源山．基础与应用实例［Ｍ］．北京：科学出版社．２００４．１０Ｍｓｃ．Ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｍｓｃ．Ｍａｒｃ２００５（ＶｏｌｕｍｅＡ）：ＴｈｅｏｒｙａｎｄＵｓｅｒＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．［Ｍ］ＭＳＣ．Ｓｏｆｔｗａｒｅ．２００５．基于ＡＤＡＭＳ的双横臂独立悬架优化仿真分析于海峰于学兵（大连理工大学动力与能源工程学院，大连１１６０２３）ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｄｏｕｂｌｅｗｉｓｈｂｏｎｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＡＤＡＭＳ／ＣＡＲＹＵＨａｉ－ｆｅｎｇ，ＹＵＸｕｅ－ｂｉｎｇ（ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＯｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２３）!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!"【摘要】利用机械系统动力学分析软件ＡＤＡＭＳ，建立了带有转向系统的双横臂独立前悬架虚拟样机模型。

基于ADAMS的双叉臂式独立前悬架仿真分析双叉臂式独立前悬架是一种常见的汽车前悬架形式。

在这种悬架系统中，悬架的每个轮子都被单独固定在车辆的车体上，而不是通过一个轴连接在一起。

这种设计使得车辆的悬挂系统可以更好地适应不平的路面，并提高汽车的稳定性和操控性。

本文将基于ADAMS软件对双叉臂式独立前悬架进行仿真分析。

首先，我们需要绘制双叉臂式独立前悬架的模型，并对其进行建模。

我们需要确定每个零件的几何形状和材料属性，以及每个零件与其他零件之间的连接方式。

在ADAMS中，我们可以使用现有的汽车模型，也可以自己绘制模型进行仿真。

接下来，我们需要设置模拟的运行条件，包括路面条件、车辆速度和悬挂系统的初参数。

在ADAMS中，我们可以使用不同类型的道路车辆移动器和仿真器来模拟不同类型的路面条件和速度。

然后，我们可以进行仿真实验，观察双叉臂式独立前悬架的运动和响应。

我们可以观察悬架的行程、轮胎垂直位移、车辆横向加速度、车轮动能和悬挂系统的应变等指标。

我们还可以对不同的悬挂系统参数进行优化，以提高汽车的性能和稳定性。

最后，我们需要对仿真实验进行数据分析，以便更好地了解双叉臂式独立前悬架的特点和性能。

我们可以使用ADAMS的数据处理工具来分析和比较不同实验的结果，并生成图表或报告以便更好的辨别和了解结果。

总之，在ADAMS软件上进行双叉臂式独立前悬架的仿真分析可以为汽车制造商和设计工程师提供重要的数据和信息，并帮助他们改进悬挂系统方案，提高汽车的性能和安全性。

双叉臂式独立前悬架是一项重要的汽车悬挂系统技术，其受到了广泛的关注和研究。

在进行仿真分析时，我们可以收集和分析许多相关数据，以更好地评估和优化悬挂系统的性能和稳定性。

以下是一些可能相关的数据指标：1. 悬架的行程：悬架的行程是指悬架系统的可用行程，即悬架系统可以接受的最大垂直位移。

悬架的行程可以影响车辆的行驶平稳性和舒适性，对于后续车辆运动学分析也有很大的影响。

随着生活质量的提高,人们对汽车的要求越来越注重行驶过程平顺性以及操纵稳定性。

而悬架的结构特点对操纵稳定性和平顺性的影响至关重要[1]。

双叉臂式独立悬架是汽车悬架结构中常见的一种形式,具有诸多优点,使其广泛地应用于轿车、轻型车等的前悬架。

目前对双叉臂悬架运动规律的研究较多[2～4]。

为减少研发成本,虚拟样机技术的应用随着计算机的普及得到了大的推广。

ADA MS具有丰富的建模功能和强大的运动学与动力学解算能力,可以建立规模庞大、机构复杂的系统级仿真模型,可对悬架和整车的性能进行综合评价,被广泛应用与悬架和整车设计开发[5～8]。

为了分析双叉臂式前悬架的性能以及对操纵稳定性的影响,本文在adams/car中建立该悬架的虚拟样机模型,利用ADAMS/Insight 优化了影响悬架性能的关键硬点参数,对优化前后的悬架进行仿真分析,对比了优化前后的主销偏距、前束角、车轮外倾角等悬架性能参数,结果表明优化后的悬架操控性能有了大幅度的提升。

1 构建仿真模型在建立双叉臂悬架模型前,必须对悬架系统进行合理的数学模型简化和基本假设:整个双叉臂悬架作为一个多刚体系统进行仿真,系统的各个刚体在各方向的惯性力均为零;某些铰链在一些方向的力的约束真值比较小,对整车动力学的影响可以忽略不计,也假设其为零;减振器简化为线性弹簧和阻尼,各运动副里的摩擦力忽略不计;本文的研究重点为悬架,轮胎可简化为刚性体。

硬点是各零件之间连接处的关键几何定位点,确定硬点就是在子系统坐标系中给出零件之间连接点的几何位置。

从厂家提供的零部件装配图上可以得到硬点的坐标值。

计算或者测量整合零件的质量、质心位置以及绕质心坐标系三个坐标轴的转动惯量,将这些动力学参数填写到相应的输入中。

以硬点为基础创建几何模型,定义各零件间的运动关系,确定约束类型将各零件连接起来,从而构成模板,然后将模板生成子系统并且与试验台装配成悬架测试系统,完成双叉臂式悬架在ADA MS/C ar中的虚拟样机模型,如图1所示。

基于ADAMS的双横臂悬架优化设计李胜琴;赵立;杨春博【摘要】根据某汽车双横臂前悬架硬点坐标等参数，应用ADAMS/Car建立该悬架虚拟样机模型，并对悬架系统进行车轮跳动仿真分析，模拟车轮跳动对双横臂悬架前轮定位参数的影响，得出相应参数的变化规律曲线。

根据仿真试验结果和相关参数的设计要求，对该悬架的部分硬点位置及悬架特性参数进行优化，使悬架的综合性能达到最佳。

结果表明，所做的优化设计有效，改善了悬架系统的运动学特性。

%Based on given parameter values ,such as the hardpoint coordinates ,the double wishbone front suspension model was built through the ADAMS/Car software in this paper .The dynamics of simulation analysis on the model is done by means of w heel run-out ,in order to get corresponding pa-rameter variation curve ,we simulate its impact on front wheel alignment parameter .To achieve the best performance on the suspension ,the hard point location of the suspension and parameters need to be optimized according to the simulation results and the design requirements of the relevant parame-ters .The results show that the optimization was done correctly and effectively on improving the kine-matic characteristics of the suspension system .【期刊名称】《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】4页(P89-92)【关键词】双横臂悬架;ADAMS/Car;仿真;优化【作者】李胜琴;赵立;杨春博【作者单位】东北林业大学交通学院哈尔滨 150040;东北林业大学交通学院哈尔滨 150040;东北林业大学交通学院哈尔滨 150040【正文语种】中文【中图分类】U463.5基于多体动力学理论的虚拟样机技术可在各种虚拟环境中模拟产品整体的运动及受力情况等，对多种设计方案进行快速分析，ADAMS软件就是虚拟样机技术的典型代表，其Car模块是一种基于模板建模和仿真的工具．由于集成了专家们在汽车设计、开发等方面的经验，故利用它可在很大程度上简化建模的步骤、加快建模速度并且提高仿真分析效率［1］．本文将运用 ADAMS／Car模块建立某汽车双横臂前悬架模型并进行仿真分析，根据相应参数的变化范围和趋势，通过修改硬点坐标，使该悬架的各定位参数的变化达到要求，进而改善悬架的性能．1 悬架模型分析及建立ADAMS／Car模块采用的建模顺序是先根据硬点坐标建立模板，不同的模板组成子系统，最后由子系统生成模型．在利用ADAMS／Car进行建模时，首先将物理模型简化，即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，之后只需建立左边或右边的1／2悬架模型，另一半将会根据对称性自动生成［2］，双横臂前悬架初始硬点坐标见表1．表1 双横臂悬架初始硬点坐标序号 ADMAS hardpoint name 三维坐标1 drive＿shaft＿inr 750，－200，550 2 lca＿front 636，－373，464 3 lca＿outer625，－736，424 4 lca＿rear 946，－338，464 5 lwr＿strut＿mount 629，－617，439 6 subframe＿front －74，－494，552 7 subframe＿rear 991，－253，434 8 tierod＿inner 781，－400，562 9 tierod＿outer 780，－676，562 10 top＿mount 616，－513，1129 11 uca＿front 495，－508，979 12 uca＿outer 661，－713，962 13 uca＿rear 696，－518，964 14 wheel＿center 638，－770，564双横臂前悬架主要由上横臂、下横臂、主销、转向节、转向横拉杆和减振器等组成．上横臂与主销之间通过旋转副连接，在运用ADAMS／Car建立模板时，将上横臂定义为一个部件，使其成为一个整体（实际上在建模过程中部件的几何形体并不影响仿真结果，但在实际的分析中部件的几何形体的形状却能引发运动干涉）；把主销与转向节定义为一个整体，使其具有相同的运动形式；上控制臂和下控制臂与副车架（在建立模板时，将副车架视为固定的）之间通过旋转副进行连接，主销与下横臂之间通过万向副进行连接［3］．根据初始硬点坐标建立的模型图见图1．图1 双横臂前悬架模型2 双横臂悬架的仿真分析在对所建好的悬架模型进行仿真分析前，应先对该悬架轮胎自由半径、轮胎垂向刚度、质心高度、簧上质量和轴距等相关仿真参数进行设定，具体设定参数见图2．图2 悬架参数参数设定对话框在ADAMS／Car模块中，系统提供了很多的仿真类型以供用户的选择，对于悬架而言，其典型的分析工况有双轮同向激振仿真试验（parallel wheel travel）、双轮反向激振仿真试验（opposite wheel travel）、单轮激振仿真试验（single wheel travel）等．本文拟取外倾角、前束角、后倾角的变化范围和变化趋势，选择双轮同向激振仿真试验和双轮反向激振仿真试验进行分析和优化［4］．1）外倾角外倾角是重要的定位参数之一．外倾角过小，将不足以抵消当汽车满载时轮胎的内倾角度，从而无法最大的发挥外倾角的作用，轮胎将会产生不同程度的偏磨损；外倾角过大，轮胎也会产生偏磨损．一般认为外倾角变化范围在－2°～0．5°较为适宜［5］．图3为外倾角变化曲线．由图3可知，车轮同向跳动时，悬架外倾角曲线变化范围为－1．9°～1．1°，不符合要求；车轮反向跳动时，外倾角变化范围为－1．80°～1．1°，基本符合上述要求，但应需进一步予以优化．图3 外倾角在2种工况下仿真曲线2）前束角前束角的主要作用是抵消外倾角带来的副作用，若前束角变化过大将会使轮胎的磨损加剧，故希望前束角变化应尽可能小，较适宜的前束角变化幅度为0°～0．5°．图4为前束角变化曲线．车轮同向跳动时的变化范围为－2．25°～1．36°，变化幅度较大，不符合要求，需要进行优化；车轮反向跳动时，前束角变化范围为－3．78°～3．42°，幅度为0．36°，基本符合要求，但需进一步优化［6］．图4 前束角在2种工况下仿真曲线3）后倾角后倾角过小将不能产生合适的稳定力矩，过大又会使驾驶员施加的力增大，一般认为合理的主销后倾角为2°～3°．由图5可知该双横臂悬架主销后倾角的变化范围在同向车轮跳动时为2．45°～3．72°；在车轮反向跳动时为2．30°～3．55°，角度均偏大，不符合要求．图5 后倾角在两种工况下仿真曲线3 双横臂前悬架优化设计硬点坐标的变化会改变悬架中各个零件之间的相对位置，继而影响悬架的性能，故将对各硬点坐标进行反复的修改，再对修改后的模型进行仿真分析，以得出修改后各定位参数的变化范围和变化趋势，如不符合要求，则继续对硬点参数进行修改，再次进行分析．经反复修改后，从中选出使得定位参数最符合要求的一组硬点标．在ADAMS／Insight模块中，选取麦弗逊式悬架系统的9个关键点作为设计变量，对包括下控制臂前支点（lca＿innr＿fr），下控制臂外支点（lca＿otr），转向横拉杆内支点（tierod＿innr），转向横拉杆外支点（tierod＿otr）等4个硬点的12个坐标值进行优化分析［7］．优化前后双横臂悬架系统各主要硬点的空间坐标参数对比见表2．表2 双横臂悬架硬点坐标优化前后对比ADMAS hardpoint name 三维坐标优化前优化后lca＿front 636，－373，464 650，400，470 lca＿outer 625，－736，424 630，－750，430 lca＿rear 946，－338，464 940，－330，460 tierod＿inner 781，－400，562 775，－405，560 tierod＿outer 780，－676，562 775，－670，560 uca＿front 495，－508，979 495，－508，980 uca＿outer 661，－713，962 661，－713，1000优化前后的定位参数变化总结对比如下．1）外倾角优化结果对比外倾角优化前后对比见图6．由图6可知，经优化后，在车轮同向跳动时，外倾角的变化范围由原来的－1．9°～1．1°变为现在的－0．55°～0°；在车轮反向跳动时，其变化范围由原来的－1．80°～1．1°变为了－0．55°～0°，均符合了要求，达到了优化的目的．图6 外倾角优化前后对比曲线2）前束角优化结果对比前束角优化前后对比见图7．由图7可知，车轮同向跳动时，前束角变化范围由原来－2．25°～1．36°变为现在的更接近0°；车轮反向跳动时，前束角变化范围由原来的－2．3°～1．5°，变为现在的－1．6°～0．6°，符合设计要求，达到了优化的目的．图7 前束角优化前后对比曲线3）后倾角优化结果对比后倾角优化前后对比见图8．由图8可知，经优化后，在车轮同向跳动工况下，后倾角的变化范围由原来的2．30°～3．55°变为2．9°～3．05°；在车轮反向跳动工况下，后倾角的变化范围由原来的3．4°～3．8°变为了现在的2．9°～3．05°，变化更为平缓，达到了优化的目的．图8 后倾角优化前后对比曲线4 结束语本文运用ADAMS／Car模块对双横臂前悬架进行建模，模型正确建立后，对该悬架进行仿真分析，以得出车轮定位参数随车轮跳动时的变化范围和趋势，从而对该双横臂悬架的性能进行分析和评价，评价结束后，以优化悬架性能为目标，通过改变相应硬点坐标的数值，经多次仿真分析，找出使相应定位参数的变化范围和趋势最佳的一组硬点坐标数值，完成优化．优化结果表明，各个定位参数的变化范围更为合理，使得该悬架的性能得到了改善．需说明的是，本论文只进行了仿真分析，并没有对优化结果进行试验验证，在后续的研究中需结合试验做进一步优化．参考文献［1］陈家瑞．汽车构造［M］．下册．北京：人民交通出版社，2001．［2］郑凯，胡仁喜，陈鹿民．ADAMS2005机械设计高级应用实例［M］．北京：机械工业出版社，2006．［3］李军．ADAMS实例教程［M］．北京：北京理工大学出版社，2002．［4］MOTOVAMA K，YAMANAKA T．A study of suspension design using optimization and DOE［D］．Mechanical Dynamics，Ine．International ADAMS User Conference，2000．［5］余志生．汽车理论．北京：机械工业出版社，2009．［6］吴镇，吴庆鸣，孙国正．运用虚拟样机技术对四连杆组合臂架变幅轨迹的仿真研究［J］．武汉理工大学学报：交通科学与工程版，2004（2）：226－228．［7］ HARGCRTT D，KOERNER S．ADAMS／Insight and Rapid Simulation Technology．The Power of Virtual Prototyping［C］∥ MechanicalDynamicsIne，2000．。