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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。
麦弗逊悬架运动仿真分析摘要一种三维模型提出了一个麦克弗森型转向悬架的运动行为。
通常的方法提出了主要参数的确定（主销后倾角，车轮外倾角，转向角等），在系统的操作因素的作用中，（这些参数）影响车辆的操纵。
输入数据一方面是悬架和转向几何，另一方面是支柱的移动和转向轮转向的转向，这是通过监测车辆而获得的。
该模型已被施加到一个标准的车辆，其结果的有效性已被证实。
关键词：计算机模拟；汽车悬架；麦弗森；三维运动模型。
1.导言麦弗逊悬架是目前被大量应用在大多数中小型轿车上的系统。
在麦弗逊悬架通常的结构中，其组成是一个支柱刚性地连接到车轮或者转向节。
支柱上部通过柔性联结连接在车身上，（柔性联结）由一个弹性元件和一个允许支柱转动的推力球轴承组成。
图1.右前轮的特性部位的前后部视角在悬架的下部有一个横臂，连接转向节和车身。
在转向节和横臂之间的联结由一个球叉式万向节构成，横臂通过两个允许相对转动的衬套连接到车身。
为了将转向轮的转动传递到车轮，转向横拉杆也通过球叉式万向节（图1）被连接在转向节或减振器上。
由于系统的复杂性，必须使用允许车辆全面设计的最优化的分析模型。
在本文中，我们提出了一个运动的发展，对系统的特点的基础上，允许我们确定其性能，提出可行的改进。
2.真实系统解析在麦弗逊转向悬架的运动学研究中，下列最初的考虑已经被记述：•假设组成悬架的所有连接都是刚性的•忽略衬套的变形•车轮的有效半径由轮胎的动态特性决定对与路面车轮相对应的系统的运动学分析揭示了总共7个元素：车身，横臂，转向节，减振器活塞杆，横拉杆，转向齿条，车轮。
这些元素的运动学连接在表1中被给出。
机构中的自由度（dof）通过Kutzbach准则计算，表达式为：dof=6×﹙7×车身－1﹚－4×﹙球叉式万向节﹚×3﹣2﹙﹚×5﹣1×﹙平动﹚×5－1×﹙圆柱﹚×4=5 (1) 在五个自由度中，仅有两个反映了车轮的运动：转向齿条的位置和支柱的平动。
河北工业大学本科毕业设计中期报告毕业设计（论文）题目：某微型轿车麦弗逊悬架转向系统建模与性能仿真分析专业：车辆工程学生信息：学号:110249 姓名:高立通班级：车辆111指导教师信息：姓名:卞学良职称：教授报告提交日期：2015年4月23日一.毕业设计总体设计要求运用UG软件建立麦弗逊悬架装置的零件模型，用虚拟装配技术进行装配建模，然后导入ADAMS，利用ADAMS软件建立麦弗逊悬架装置虚拟样机模型，对其工作性能进行仿真分析，得出仿真结果。
通过本次毕业设计，使学生掌握麦弗逊悬架装置建模和动态仿真的一般方法。
二•毕业设计进展情况经过这几周的建模、装配等工作，毕业设计取得了阶段性成果。
在建模之前查阅了与麦弗逊悬架相关的文献资料，初步了解了麦弗逊悬架的基本组成和工作过程，之后进行了建模装配和仿真。
为了防止麦弗逊悬架关键点的位置发生变动，在UG 里面直接画出各个零件装配在一起的图，图如下：1•零件图：2.装配图:车轮.毕业设计过程中的问题及其解决方法由于以前已经学习过UG所以在建模的过程中没有遇到什么问题四.下一步工作内容下一步的工作内容就是对麦弗逊悬架进行运动仿真，做出需要的性能曲线，其中主要用到所以下一步的首要任务就是先熟悉一下ADAM软件，然后把用UG建立的麦弗逊悬架模型导入其进行运动仿真。
ADAM运动仿真软件，ADAMS/VIEW软件，对汽车转向系统的建模（尽量简化） 转向时所需施加的力（移动副位移驱动）车轮跳动时左右两侧运动是否一致（ ？） 内转向轮和外转向轮（理论值与实际值的对比） 横摆臂的建模外轮实际转向角函数 （外转角- --时间或位移） :曲线 1 外轮理论转向角函数 （内转角- --时间或位移） :曲线2内轮实际转向角函数 （内转角- --时间或位移） :曲线3【即理论】外轮实际转角与理论转角之差函数（外转角差 ---实际内转角）：曲线4 内外车轮实际转角之差函数（实际转角差---实际外转角或实际内转角）：曲线 5内外转向轮转角理论关系曲线：曲线 6 内外转向轮转角实际关系曲线：曲线 7（曲线6和曲线7合成在一张图上显示 如何做?）1方案X 2方案4沁方案2M 方案3图3不同方案内外转向轮转角的关系曲线【•r哽墀卑世壊转向拉杆位移驱动：线性位移驱动(大小？) 地面的驱动：正弦关系(-50mm---50mm )rsnsfeo —---一二阶拟合曲馥I11 | | ~ |0 50 104 W 2M转向图4. 9转向橫拉杆位移与醴胎转向角的二阶拟含曲线图1.驱动的函数表达式：60*sin (360d*time )车轮跳动量为(-60mm---60mm列 1 ・ ・-41rS040302O1O2.函数：DZ(MARKER_86, MARKER_89) (-60mm----60mm )mcK»e_lFU M C71ON_UL<1 VAR LAB-E_ C LA£&~------- -- U NCTIOH V< EA 1.QMeal 车轮跳动测量曲线3. 函数：ATAN(DY(MARKER_36, MARKER_59)/DZ(MARKER_59, MARKER_36))Mea2主销内倾角变化曲线〔Elli) LI &Li 『一O 3- 0.4 0.5 0.7 Timt 〔.we]09 1.0mDd«l_1FUMCTl^N Z VARIAB-E4. 函数：ATAN(DX(MARKER_59, MARKER_36)/DZ(MARKER_36, MARKER_59))Mea3主销外倾角变化曲线5. 函数：ATAN(DY(MARKER_85, MARKER_30)/DZ(MARKER_85, MARKER_30))AnayiifsMea4车轮外倾角变化曲线0.0Z ： -■ :■FLNCTI'.-ARI^LE_CLAE 缶号合总J1FU M-CTI ON U EA 4: VAR IAQ LE€ LA55.'1 D4.401OJ 05 oe0.9 1.06.函数：DY(MARKER_91, MARKER_93)-DY(MARKER_90, MARKER_92)medal」FUNCTION UEA 5- VARIABLE CLASSTIIMea5车轮前束变化曲线从汽车的正上方向下看，由轮胎的中心线与汽车的纵向轴线之间的夹角称为前束角函数：ATAN(DY(MARKER_90, MARKER_91)/DX(MARKER_90, MARKER_91))IMea6车轮前束角变化曲线7.函数：DY(MARKER_85, MARKER_86)Mea7车轮接地点侧向滑移量定制函数图形（共5个）：1>主销内倾角随车轮跳动量的变化曲线2>A"iys ■ _iSt_Rur[FUI4C Tl O N_ME>1_' - UN CTI ON^WEA_?]r/mccfvl 12.02.»3.0Antft Gfr ；>主销外倾角随车轮跳动量的变化曲线L:E ：y”：・4藍 2； X Q23>Hndel 1[^—F 』hC!T 二丄’ 'f.j.FUNtT 心](EE )O DWO-M0-0.51 □Angh {<W J车轮外倾角随车轮跳动量的变化曲线河北工业大学本科毕业设计中期报告5>rn«tl 11QQ.0五 b N CTI Jh 」事 1: R U NCTICN H EA 叮0.0车轮前束值随车轮跳动量的变化曲线车轮前束角随车轮跳动量的变化曲线4>-：：:Ar 且fysH La ：L&n^EFi |.mE』100.0201&-«-0621;1$48』0Arjiysit: La&t_Rbr-15Q.O Lergth {mm)3.0 <5雄EX 站 ZZ Q2:T河北工业大学本科毕业设计中期报告车轮接地点侧向滑移量随车轮跳动量的变化曲线17213ifikER 3E閒磚甩匹■旳^Tl4.MARkE R_7 7 P?A RT14.cm,^T7：MARKER_79RART7.tnl7w^cm___ —亠「饌&施加约束后的悬架模型汽车悬架模型零件模型:[1].轮毂[2].轮胎[3].弹簧[4].转向器1＞部件数量14:+ gs&aad.Pact 亍上tundj+ PAST1P=rt+ PART2+ PMT3Part.+ EAST4Faizt+ PARTS+ FARTf F"匸+ FART7F&rt+ PASTS P E"+E三二匕+ FART1Q fsEV+ FART11Earn+ PART 12F^Et+ FART13F=rt+ FART14Fact2＞约束类型及其数量:JDIWT_1 J51WI_2 JOINT」Fixe且F raced J&int Spherical Joint ■SpheJaint Sphere cal Jcint-JOT NT, JDINT_SJ&nrr_^F Laced Jo intjionrr_7F ixed JointJOTKTS■SpheEisa 1 Jo£n^JDINT_3Spherxeal Jc±nt-JOINT 10Sptierica 1 ■T-cin,&JOINT_13Transla^lnnai JtrinTJ&INT_L4Translatiunal Joint；J10IKT_lo Translatioiial JoinxJOINT_L6IrA^slationftlJOINT_17R evolute Jdint2 evo il口匸e Jci ntJPRIM_1Inplane P：Eiinitive_J口丄口匸JPRIM_2Inplana P E imitive_J Q intGrAvicy_Fi^ldiirLalys±s_^lag5{L2>AMS_A2ia 1 y a i 3_^1 宜gm el Ha 七ezrxal+SPR IKG_L apzxng+SPRING 2spring转向系统分析：1> 函数：DY (MARKER_90, MARKER_91)Mea8:转向器位移曲线2>函数：ATAN(DX(MARKER_30, MARKER_93)/DY(MARKER_30, MARKER_93))Mea9外转向轮实际转角:壬:-5.0rnoOel 1FLSNCTIDH VEA 8: '.-AR IML= GLASS/7D05 1 0.3Anjlys^ L ；百 Run□斜 0.5 0.6 G7 0.E 09 IS2515^^ 13：M ：0T_FU HCT lOh<MEA_S. VARI AE-E_二 LA SS £o o3＞函数：ATAN(DX(MARKER_92, MARKER_45)/DY(MARKER_92, MARKER_45))Mea10内转向轮实际转角4＞函数:ATAN(1/(D Y(MARKER_92, MARKER_45)/DX(MARKER_92,MARKER_45)+1200/2395))FUNGHON yEA GLASS 12Mea11 :外转向轮理论转角5＞函数:ATAN(DX(MARKER_30,MARKER_93)/D Y(MARKER_30,MARKER_93))-ATAN(1/(D Y(MARKEF 2, MARKER_45)/DX(MARKER_92, MARKER_45)+1200/2395))FUNCTION UEA VARIABLE CLASS itMea12 :外转向轮实际转角与理论转角之差6＞函数:ATAN(DX(MARKER_92, MARKER_45)/D Y(MARKER_92, MARKER_45))-ATAN(DX(MARKER_MARKER_93)/D Y(MARKER_30, MARKER_93))nn&c*_'FUNCTION WEA '3: '-■A^IAaLE CLASS 12Mea13内转向轮实际转角与外转向轮实际转角之差外转向轮实际转角与理论转角之差 随外转向轮实际转角 的变化内转向轮实际转角与外转向轮实际转角之差 随外转向轮实际转角 的变化7> model l Auty> s Lsi-t_R-u nW.0 (c#3)8> Aiurys«島冈唾｛翊） 201^04-Zt 13:09:07纵坐标为车轮外转角红线为实际内外轮转角曲线蓝线为理论内外轮转角曲线。
武汉理工大学硕士学位论文麦弗逊悬架的虚拟设计及试验平台的研究开发姓名：***申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：***20070501（６）缩短产品开发周期，提高产品质量及竞争力。
图３－１为ＡＤＡＭＳ／ｖＪｅｗ的设计主窗口，包括菜单、主工具箱、工作屏幕区和状态栏。
图３－１ＡＤＡＭＳ／Ｖｉｅｗ的界面３．１．１虚拟样机几何建模１、几何体类型ＡＤＡＭＳ／Ｖｉｅｗ可以产生４种类型的几何体：刚性形体、柔性形体、点质量和地基形体。
刚体形体的几何形状在任何时候都不会发生变化，在机械系统中将刚体形体称为刚性构体。
刚住形体有质量和惯性矩。
在力的作用下，柔住形体会发生变形，同刚性形体类似，柔性形体也有质量和惯性矩。
点质量的体积为零，它仅有质量而没有惯性矩。
地基形体没有质量和速度，其自由度为零，在任何时候都保持静止。
地基形体定义了地面坐标系的位置，在默认状态下，地基形体还是所有构件的速度和加速度的惯性参考坐标。
２、几何体坐标系每一个新产生的几何体都设有一个参考坐标系，即：构件机架坐标系。
在仿真分析过程中，几何体的尺寸和形状相对于该几何体参考系坐标静止不变，的单位（Ｕｎｉｔｓ）命令，将模型的长度单位、质量单位、力的单位、时间单位、角度单位和频率单位分别设置为毫米、千克、牛顿、秒、度和赫兹；在ＡＤＡＭｓ菜单栏中，选择设置（Ｓｅｔｔｉｎｇｓ）菜单中的工作网格设置（ＷｏｒｋｉｎｇＧｒｉｄ）命令，将网格ｘ方向和Ｙ方向的大小分别设置为５００和５００，将网格的间距设置为２５；坐标系与２．５．２节的图２－３所示坐标系一样。
（２）创建关键点坐标，关键点是创建构件和各个构件运动副相连接的位置。
在ＡＤ删ｓ菜单栏中，选择工具（Ｔｏｏｌｓ）菜单中的列表编辑器（ＴａｂｌｅＥｄｉｔｏｒ），在其中的关键点（Ｐｏｉｎｔｓ）界面中依据２．５．３章节所计算得到的数据添加关键点坐标，创建８个关键点，如图４－２所示，取名规则对照图２－３。
图４—２创建关键点（３）创建悬架的运动构件。
麦弗逊悬架仿真分析一、本文概述随着汽车工业的飞速发展和消费者对车辆性能要求的不断提高，悬架系统作为车辆的重要组成部分，其设计优化和性能分析显得尤为关键。
麦弗逊悬架作为一种常见的独立前悬架类型，以其结构简单、紧凑且性能稳定的特点，被广泛应用于各类乘用车中。
本文旨在通过仿真分析的方法，对麦弗逊悬架的动态特性进行深入探讨，以期为悬架设计优化和车辆性能提升提供理论支持和实践指导。
本文首先将对麦弗逊悬架的基本原理和结构特点进行简要介绍，为后续分析奠定理论基础。
随后，将详细介绍仿真分析的方法论，包括模型的建立、边界条件的设定、仿真工况的选择等，以确保分析结果的准确性和可靠性。
在此基础上，本文将重点分析麦弗逊悬架在不同工况下的动态响应特性，如位移、速度、加速度等关键参数的变化规律，并探讨其对车辆操纵稳定性和乘坐舒适性的影响。
本文将对仿真结果进行总结，并提出针对性的优化建议，以期为麦弗逊悬架的设计改进和车辆性能的提升提供有益的参考。
通过本文的研究，不仅可以加深对麦弗逊悬架动态特性的理解，还可以为车辆悬架系统的优化设计和性能评估提供科学的方法和依据。
本文的研究方法和成果也可为其他类型悬架系统的仿真分析提供参考和借鉴。
二、麦弗逊悬架结构与工作原理麦弗逊悬架（McPherson Strut Suspension）是汽车工业中应用最为广泛的一种独立悬架形式。
其名称来源于其发明者，英国工程师约翰·麦弗逊（John Alexander McPherson）。
麦弗逊悬架以其结构紧凑、成本低廉、性能稳定等优点，在乘用车市场中占据了主导地位。
麦弗逊悬架主要由减震器、螺旋弹簧、下摆臂、转向节、轴承等部件组成。
减震器与螺旋弹簧组合在一起，构成了悬架的支柱，既起到了支撑车身的作用，又能够吸收路面冲击产生的振动。
下摆臂则连接车轮与车身，通过轴承与转向节相连，使得车轮可以相对于车身进行转向运动。
当车辆行驶在不平坦的路面上时，路面的起伏会引起车轮的上下跳动。
基于ADAMS的麦弗逊悬架的仿真分析与优化基于悬架系统对汽车舒适性和操稳性的重要影响，本文利用ADAMS仿真软件对麦弗逊式独立悬架进行动力学仿真与优化。
根据麦弗逊式独立悬架的CATIA模型及硬点，首先在ADAMS/Car模块中搭建悬架的物理模型，然后进行仿真分析，再利用后处理模块ADAMS/PostProcessor模块查看仿真结果，得到有关悬架性能的曲线，包括四轮定位参数曲线，并对分析不合理的车轮前束角通过ADAMS/Insight模块进行了进一步的优化，最终明显提高了汽车的舒适性和操稳性。
标签：ADAMS；麦弗逊；悬架；仿真；优化Abstract：In view of the important influence of suspension system on the comfort and stability of vehicle，simulation analysis and optimization of MacPherson suspension system are carried out by ADAMS. Firstly，based on the CATIA model and the hard points of MacPherson independent suspension，the model of MacPherson independent suspension is built by the ADAMS/Car. Then the simulation analysis is carried out and the simulation results are gained by the ADAMS/Postprocessor. The results get the suspension performance curve，including the four-wheel positioning parameter curve. Finally，the experiments prove obviously on improving the comfort and stability of vehicle through analyzing the unreasonable wheel toe Angle by ADAMS/ Insight.Key words：ADAMS；MacPherson；suspension；simulation；optimization一、引言近些年来，汽车行业的迅速发展推动了汽车技术的不断完善，促使汽车的舒适性和操稳性能也在不断提高，不断满足人们对于汽车性能的要求。
