基于ADAMS双横臂悬架专用仿真分析系统的开发

计算虮应用　汽车科技第４期２００６年７月　

基于ＡＤＡＭＳ取横臂悬架专用仿真分析系统的开发　

陈克，席鹏东　

（沈阳理工大学汽车与交通学院，沈阳１１０１６８）　

摘要：基于ＡＤＡＭＳ／ＶｉｅｗＺ．次开发平台。利用ＡＤＡＭＳ提供的ｃｍｄ语言。建立了双横臂独立悬架的专用动力学仿真分析　模块。该模块能以菜单和对话框为人机交互界面自动完成双横臂独立悬架的动力学建模。根据输入的工况条件自动　完成动力学分析，在分析结果中自动实现有关数据的提取、管理和显示。通过实际算例。验证了本系统的正确性和良　好的使用效果。　关键词：双横臂悬架；动力学仿真分析；ＡＤＡＭＳ；二次开发　中圈分类号：Ｕ４６３．３３￣１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００５－２５５０（２００６）０４－００４２－０４　

悬架系统的运动学和动力学特性分析是研究整　

车操纵稳定性的基础【”。双横臂独立悬架是比较复　

杂的空间四杆机构．过去常用简化条件下的图解法　

和多刚体动力学方法进行理论分析计算．所得的结　

果误差较大．ＡＤＡＭＳ软件的出现很好地解决了这个　

问题［２］。但正是由于ＡＤＡＭＳ软件通用性的特点。使　

其缺乏针对性。对专业问题的处理显得过于繁杂【引。　

为了快速、高效地对双横臂独立悬架进行建模、仿真　

分析。本文以ＡＤＡＭＳ／Ｖｉｅｗ为开发平台。利用　

ＡＤＡＭＳ／Ｖｉｅｗ提供的ｃｍｄ语言．对双横臂悬架的参数　

化建模、运动分析、后处理、优化等模块进行二次开　

发。建立一个针对双横臂独立悬架的专用分析模块。　

该模块能以菜单和对话框为人机交互界面自动完成　

双横臂独立悬架的动力学建模．根据输入的工况条　

件自动完成动力学分析．在分析结果中自动实现有　

关数据的提取、管理和显示。用户可以通过人机界面　

的交互功能快速、准确、高效地进行双横臂悬架的动　

力学仿真分析。　

收稿日期：２００５—１０－－０１　１　ＡＤＡＭＳ二次开发实现途径　

ＡＤＡＭＳ具有很强的二次开发功能．包括　

ＡＤＡＭＳ／Ｖｉｅｗ界面的用户化设计．利用ｃｍｄ语言实现　

自动建模和仿真控制．通过编制用户子程序满足用　

户的某些特定需求，甚至可以拓展ＡＤＡＭＳ的功能。　

１．１　ＡＤＡＭＳ环境的初始化　

ＡＤＡＭＳ／Ｖｉｅｗ的二次开发的主体部分通常包括　

３种程序文件。分别是菜单文件、对话框文件和　

ＡＤＡＭＳ命令文件。其中ＡＤＡＭＳ命令文件的文件名　

可以作为一个宏命令直接调用。除了以上３类文件以　

外．通常还要包括一个模块的启用文件ｂｉｕｌｄ．ｃｍｄ和　

一个ＡＤＡＭＳ￣境的初始化文件ｂｅｇｉｎ．ｃｍｄ。　

为了对上述文件进行管理．应建立如图１所示的　

文件组织结构。　

ａｖｉｅｗ文件是二次开发模块的人口文件．通过运　

行该文件来启动二次开发模块。ｂｕｉｌｄ．ｃｍｄ文件将完　

成对菜单、对话框、建模文件、全局变量的调用。　

ｂｕｉｌｄ文件的主要代码说明如下：　

调用菜单文件：ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｍｅｎｕｂａｒ　ｒｅａｄ　ｍＩｍｕｂａｒ　

［２］郝利君，孙业保。孙岩．燃料电池电动汽车［Ｊ］．商用汽　车．２００１（２）．　［３］Ｒｅｄａ　Ｂａｔａ，Ｙａｓｓｅｒ　Ｙａｃｏｕｂ，Ｗｅｎｇｕａｎｇ　Ｗａｎｇ。ｅｔ　ａ１．Ｈｅａｖｙ　ｄｕｔｙ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｃｙｃｌｅｓ：ｓｕｒｖｅｙ　ａｎｄ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ．ＳＡＥ　９４２２６３．　［４］Ｔｚｅｎｇ　Ｇｗｏ－Ｈｓｈｕｉｎｎｇ，（：ｈｅｎ　Ｊｕｎｅ－Ｊｙｅ．Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ａ　ＴＡＩＰＥＩ　Ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ　Ｄｒｉｖｉｎｇ　Ｃｙｃｌｅ　ｆｏｒ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　Ｆｕｅｌ　Ｅｃｏｎｏｍｙ．　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｐａｒｔ　Ｄ，１９９８．　［５］刘希玲，丁焰．我国城市汽车行驶工况调查研究［Ｊ］．环　境科学研究，２０００，１３（１）．　【６］李忠剑，张俊智，卢青春，等．运用特征参数对汽车驾驶　循环的研究［Ｊ］．汽车技术，２００１（７）．　

・４２・　Ｒｏａｄ　Ｔｅｓｔ　ｏｆ　Ｆｕｅｌ　Ｃｅｌｌ　Ｃｉｔｖ　Ｂｕｓ　

ＧＵ０　Ｂｉｎ，删Ｚｈｅｎ－ｈｕａ，ＬＵ　Ｑｉｎｇ－ｃｈｕ．　（Ｔｓｉｎｇｈ￣Ｕｎｉｖｅｍｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｍａｄ　ｔｅｓｔ　ｏｆ　ａ　ｆｕｅｌ　ｃｅｌｌ　ｃｉｔｙ　ｂｕｓ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ；ｉｎ－　ｃｌｕｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｔｅｓｔ　ｍａｄ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ；ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ａｎａｌｙ￣ｎｇ　ｔｅｓｔ　ｒｏａｄ　ｕｓｉｎｇ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ａｎｄ　ｔｂｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｏｆ　ｔｂｅ　ｔｅｓｔ　ｉｓ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．　ｅ　ｒｏａｄ　ｔｅｓｔ　ｉｓ　ｓｕｃｃｅｓ￣ｕｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｈｅｌｐ　ＵＳ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｆｕｅｌ　ｃｅｌｌ　ｃｉｔｙ　ｂｕｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｕｅｌ　ｃｅｌｌ；ｍａｄｔｅｓｔ；ｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｐｏｔａｔｏ－　

ｅｔ

ｅｒ　维普资讯 http://www.cqvip.com 基＝Ｊ：ＡＤＡＭＳ）￣横臂悬架专用仿真分析系统的开发，陈克，席鹏东　计算舂ｎ应用　

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＝．ｇｕｉ．ｍａｉｎ．ｍｂａｒ　ｆｉｌｅ＝“…＼ａｖｉｅ’’ｒＩ＼ｍｅｎｕ、ｍｅｎｕ”　

调用全局变量：ｆｉｌｅ　ｃｏｍｍａｎｄ　ｒｅａｄ　ｆｉｌｅ＂．－Ａａｖｉｅｗ￣　

ｍａｃｍ￣ｄｎｇｐｉｎ．ｃｍｄ”　

调用对话框：ｆｄｅ　ｃｏｍｍａｎｄ　ｒｅａｄ　ｍｅ＝“…￣ａｖｉｅｗ＼　

ｄｉａｌｏｇＬＭｏｄｉｆｙ＿Ｄｅｓｉｇｎ．ｃｍｄ”　１．２菜单文件及菜单的初始化　

通过调用ｂｕｉｌｄ文件对ＡＤＡＭＳ　ｉｅｗ环境进行了　

与二次开发相关的初始化工作．其中包括通过读入　

ｍｅｎｕ．砌ｕ文件定制主界面用户菜单。主界面用户菜　

单是在ＡＤＡＭＳ，、，ｉｅｗ主界面菜单栏上由用户插入的　

Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ用户菜单项及其相应下拉菜单。主界面用　

户菜单建模部分的菜单项如图２所示。　

图２主界面用户菜单　１．３对话框文件及对话框的初始化　

双横臂悬架建模的对话框在菜单文件ｍｅｎｕ．　

砌ｕ中对应的菜单命令为：　

ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｄｉａｌｏｇ＿＿ｂｏｘ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｄｉａｌｏｇ＿ｂｏｘ＝．ｇｕｉ．　

Ｍｏｄｅｌ　其功能是显示对话框Ｍｏｄｅ１．在此对话框中输入　

双横臂悬架的几何物理参数．即可建立双横臂悬架　

的动力学模型．该对话框如图３所示。　

图３双横臂悬架建模对话框　修改双横臂悬架参数变量的对话框在菜单文件　

ｍｅｎｕ．Ｉｎｎｕ中对应的菜单命令为：　

ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｄｉａｌｏｇ＿ｂｏｘ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｄｉａｌｏｇ＿ｂｏｘ＝．ｇｕｉ．　

ｍｏｄｉｆｙ　ｄｅｓｉｇｎ　

其功能是显示修改参数对话框ｍｏｄｉ６ｒ－ｄｅｓｉ　，　

实现对悬架参数变量的修改，该对话框如图４所示。　

在修改模块中．不仅可以改变主销、上下横臂等构件　

的长度以及相对应的物理参数．还可以修改悬架的　

轮距。　

图４修改模型参数对话框　分析曲线对话框在菜单文件ｍｅｎｕ￣Ｉｎｎｕ中对应　

的菜单命令为：　

ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｄｉａｌｏｇ＿ｂｏｘ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｄｉａｌｏｇ＿ｂｏｘ＝．ｇｕｉ．　

ｋｉｎｇｐｉｎ＿ｐａｒａｍｅｔｅｒ＿ｃｕｒｖｅ　其功能是显示分析曲线界面．该界面如图５所　

示。　

图５双横臂悬架专用仿真的ＰｏｓｔＰｒｏｃｅｓｓｏｒ￣面　

２双横臂悬架参数化建模　

参数化建模是双横臂悬架专用仿真分析系统的　

重要部分．变量创建的合不合理直接关系到建模参　

数化和运动分析的质量．并且还会影响到优化设计　

的顺利完成。变量可分为全局变量和局部变量。在设　

计过程中。对话框中涉及到的变量一般要用全局变　

量。其他的一般用局部变量即可。在建模过程中，需　

要确定关键变量．并将这些关键变量设置为可以改　

变的设计变量，只要改变这些设计变量值的大小，双　

・４３・

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横臂悬架模型即可自动得到更新。　

ＡＤＡＭＳ／Ｖｉｅｗ提供４种参数化的方法。包括参数　

化点坐标、使用设计变量、参数化运动方式、使用参　

数表达式［３］。下面以主销为例，说明采用参数化点的　

方式来参数化建模。参数化点方式建模的步骤为：确　

立参数化点，创建参数化点，创建联接关系，创建驱　

动。　

主销有半径（．ｋｉｎｇｐｉｎ．ｒａｄｉｕｓ）、长度（．ｋｉｎｇ－　

ｐｉｎ．１ｅｎｇｔｈ）、后倾角（．ｋｉｎｇｐｉｎ．ｃａｓｔｅｒ＿ａｎｇｌｅ）、内倾　

角（．ｋｉｎｇｐｉｎ．ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ＿ａｎｇｌｅ）等参数．当主销长度变　

化时上横臂和下横臂要跟着移动．并且主销上长度　

（．ｋｉｎｇｐｉｎ．ｕｐｐｅｒ＿ｌｅｎｇｔｈ）和下长度（．ｋｉｎｇｐｉｎ．１ｏｗ－　

ｅｒ－ｌｅｎｇｔｈ）不相等。这些参数按照空间几何关系联系　

在一起。　

创建主销参数化点ｈｐｒ　ｕｃａ＿ｏｕｔ￣ｈｐｒ＿ｌｃａ＿ｏｕｔ．　

ｈｐｒ＿ｕｃａ．＿ｏｕｔ￣位置参数化公式为：　

（ＬＯＣ＿ＲＥＬＡ，Ｉ＇ＩＶＥＩ－１＇ｏ（｛．ｋｉｎｇｐｉｎ．ｕｐｐｅｒ＿ｌｅｎｇｔｈ×　

ＣＯＳ（．ｋｉｎｇｐｉｎ．ｃａｓｔｅｒ＿ａｎｇｌｅ）ｘＣＯＳ（９０－．ｋｉｎｇｐｉｎ．ｉｎｃｌｉ－　

ｎａｔｉｏｎ＿ａｎｇｌｅ），．ｋｉｎｇｐｉｎ．ｕｐｐｅｒ＿ｌｅｎｇｔｈ　ｘＣＯＳ（．ｋｉｎｇｐｉｎ．　

ｃａｓｔｅｒ＿ａｎｇｌｅ）￣ＳＩＮ（９０一．ｋｉｎｇｐｉｎ．ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ＿ａｎｇｌｅ），．　

ｋｉｎｇｐｉｎ．ｕｐｐｅｒ　ｌｅｎｇｔｈ　ｘＳＩＮ（．ｋｉｎｇｐｉｎ．ｃａｓｔｅｒ＿ａｎｇｌｅ）ｌ，　

ｋｕｎｃｋｌｅ＿ｉｎｎｅｒ））　

ｈｐｒ＿ｌｃａ＿ｏｕｔ￣位置参数化公式为：　

（ＬＯＣ＿ＲＥＬＡＴＩＶＥ＿ＴＯ（｛－（１ｏｗｅｒ＿ｌｅｎｇｔｈｘＣＯＳ　

（．ｋｉｎｇｐｉｎ．ｃａｓｔｅｒ＿ａｎｇｌｅ）ｘＣＯＳ　９０一．ｋｉｎｇｐｉｎ．ｉｎｃｌｉｎａ－　

ｔｉｏｎ＿ａｎｇｌｅ）），－（１ｏｗｅｒ＿ｌｅｎｇｔｈ　ｘＣＯＳ（．ｋｉｎｇｐｉｎ．ｃａｓｔ－　

ｅｒ　ａｎｇｌｅ）ｘＳＩＮ（９０－．ｋｉｎｇｐｉｎ．ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ＿ａｎｇｌｅ）），ｌｏｗ－　

ｅｒ＿ｌｅｎｇｔｈ　ｘＳＩＮ（一．ｋｉｎｇｐｉｎ．ｃａｓｔｅｒ＿ａｎｇｌｅ）ｌ，ｋｕｎｅｋｌｅ＿ｉｎ－　

ｎｅｒ））　上主销的方向参数化为：　

（（１　８０－．ｋｉｎｇｐｉｎ．ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ＿ａｎｇｌｅ），（９０一．ｋｉｎｇｐｉｎ．　

ｃａｓｔｅｒ＿ａｎｇｌｅ），０．Ｏ）　

下主销的方向参数化为：　

（（３６０一．ｋｉｎｇｐｉｎ．ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ＿ａｎｇｌｅ），（９０＋．ｋｉｎｇ－　

ｐｉｎ．ｃａｓｔｅｒ＿ａｎｇｌｅ）），１８０．Ｏ）　当输入主销的长度和主销倾角．即可得到主销　

的位置和方向。　

在参数化点处建立主销与上横臂和下横臂的约　

束副。即完成参数化约束副的建立。其它构件间的约　

束副同理建立。　

３应用实例　

根据双横臂独立悬架参数【４］．由双横臂悬架专