【正文】 0UCA_outerUCA_innerLCA_innerTie_rod_outer100Tie_rod_innerKnuckle_innerKnuckle_outer圖 21 列表編輯器 List Editor List Editor 主銷的創(chuàng)建右鍵ADAMS/View零件庫(kù)，單擊圓柱體（Cylinder）圖標(biāo)，在下拉列表中選擇“New Part”，自定義圓柱體的半徑（Radius）為20。并且將懸架模型的主銷長(zhǎng)度、主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、上橫臂長(zhǎng)度、上橫臂在橫向平面內(nèi)的傾角、上橫臂的水平斜置角、下橫臂長(zhǎng)度、下橫臂在橫向平面內(nèi)的傾角和下橫臂的水平斜置角九個(gè)參數(shù)設(shè)置為設(shè)計(jì)變量（DV），通過(guò)優(yōu)化這些變量來(lái)達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。下橫臂長(zhǎng)度550mm，176。本設(shè)計(jì)將使用ADAMS/View完成汽車(chē)雙橫臂式前獨(dú)立懸架的創(chuàng)建，懸架模型的基本數(shù)據(jù)為：主銷長(zhǎng)度330mm，主銷內(nèi)傾角和后傾角分別為10176。工程師不但可以運(yùn)用該軟件對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,還可以利用ADAMS軟件作為開(kāi)發(fā)平臺(tái),利用開(kāi)放的程序結(jié)構(gòu)和接口對(duì)其相關(guān)功能進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。其中PAMCRASCH軟件擁有強(qiáng)大的有限元前后處理程序、算法優(yōu)良的解題器以及強(qiáng)大的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)模擬功能,通常應(yīng)用于車(chē)企的模擬碰撞試驗(yàn)平臺(tái)[14]。而汽車(chē)懸架系統(tǒng)直接影響到汽車(chē)行駛的平順性、人員乘坐舒適性和機(jī)構(gòu)操縱穩(wěn)定性，因此對(duì)于汽車(chē)懸架系統(tǒng)模型的優(yōu)化具有一定的實(shí)際意義。另外,對(duì)懸架在實(shí)際裝配中涉及的運(yùn)動(dòng)學(xué)的問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)論述,為提高FSAE賽車(chē)的性能提供了一定的參考[10]。 在研究懸架系統(tǒng)的優(yōu)化與設(shè)計(jì)方面，工程師們們普遍利用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。文章詳盡的論述了前后懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)模型以及橡膠襯套的順從性與減振器的非線性，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，此后的試驗(yàn)結(jié)果與之前的仿真結(jié)果非常接近[5]。根據(jù)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的形式可以分為：雙橫臂式、單橫臂式、單斜臂式、單縱臂式、扭轉(zhuǎn)梁隨動(dòng)臂式和麥弗遜式懸架。主要應(yīng)用于部分總質(zhì)量不大的商用車(chē)和普通的乘用車(chē)上。它的主要作用是傳遞作用在車(chē)輪和車(chē)架（或承載式車(chē)身）之間的全部力與力矩，比如支撐力、制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力等，并且緩和由于路面不平傳遞給車(chē)身的沖擊載荷、衰減由此引起的振動(dòng)，以保證汽車(chē)正常行駛時(shí)的平順性，保證車(chē)輪在路面不平和有載荷變化的狀況下有理想的運(yùn)動(dòng)特性，保證汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性以及擁有高速行駛的能力[1]。 Suspension System。s wishbone type independent suspension, reducing the amount of wear of automobile tires is selected as our goal for the study, after that, we optimize the design of利用 、模型參數(shù)化、仿真分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)我們讓車(chē)輪接地點(diǎn)的側(cè)向滑移量降低到最小，從而降低了輪胎的磨損量，提高了車(chē)輛的行駛穩(wěn)定性和安全性。geometric parameters of the Kinematics Simulation。雖然現(xiàn)代汽車(chē)懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式各不相同,但是基本都是由三大組件：彈性元件、減振元件和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成,這三個(gè)部分依次起到緩沖、減振和導(dǎo)向的作用,共同承擔(dān)傳遞力的任務(wù)[2]。非獨(dú)立懸架（以縱置鋼板彈簧懸架為例）的主要優(yōu)點(diǎn)有：構(gòu)造簡(jiǎn)單；制造容易；維修便捷；工作可靠性較高。 國(guó)內(nèi)外有關(guān)汽車(chē)懸架的研究情況 國(guó)外研究情況國(guó)外早在二十世紀(jì)六十年代就完成了 “線性二自由度”和“線性三自由度”的懸架系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的建立[3]。 國(guó)內(nèi)研究情況相比國(guó)外工程師對(duì)于懸架系統(tǒng)的研究而言,國(guó)內(nèi)的工程師應(yīng)用多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行懸架系統(tǒng)的仿真分析與計(jì)算的起步相對(duì)較晚[6]。,同時(shí)也確立了進(jìn)行前輪9個(gè)定位參數(shù)優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)、優(yōu)化變量和約束條件,在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行了仿真計(jì)算,最后得到了懸架各定位參數(shù)與車(chē)輪上下跳動(dòng)的變化關(guān)系[9]。 河北工業(yè)大學(xué)的龐思紅針對(duì)某型號(hào)輕型商用車(chē)的雙橫臂獨(dú)立式前獨(dú)立懸架建立了它的運(yùn)動(dòng)分析的數(shù)學(xué)仿真模型,并采用ADAMS建立了雙橫臂獨(dú)立懸架的虛擬樣機(jī)模型,得到了較好的分析仿真結(jié)果[11]。工程師們對(duì)汽車(chē)的自主創(chuàng)新主要在車(chē)身、底盤(pán)和發(fā)動(dòng)機(jī)三大領(lǐng)域,而懸架系統(tǒng)又作為底盤(pán)系統(tǒng)的最重要組成部分[13]，對(duì)汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性和乘坐舒適程度等有著重要影響。EASYS軟件主要應(yīng)用于建立三維立體圖形,模擬和設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的功能比較強(qiáng)大,NISSAN和FORD等汽車(chē)公司是其主要的用戶。本設(shè)計(jì)即是利用ADAMS軟件建立雙橫臂式前獨(dú)立懸架的機(jī)械系統(tǒng)模型，然后對(duì)模型實(shí)現(xiàn)仿真分析，對(duì)比設(shè)計(jì)要求發(fā)現(xiàn)模型中存在的問(wèn)題，確定優(yōu)化的參數(shù)和目標(biāo)函數(shù)，對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。、176。水平斜置角為10176。[16] 創(chuàng)建新的模型 雙擊桌面上ADAMS/View的圖標(biāo)，打開(kāi)ADAMS/View，在歡迎對(duì)話框中選取“Create a new model”，在模型名稱（Model Name）中輸入：model_1,其它選項(xiàng)選擇系統(tǒng)缺省的選項(xiàng)，單擊“OK”。選擇設(shè)計(jì)點(diǎn)“UCA_outer”和“LCAouter”作為圓柱的兩頂面圓心，創(chuàng)建主銷，重新命名為Kingpin。右鍵ADAMS/View零件庫(kù)，單擊球體（Sphere）圖標(biāo)，在下拉列表中選擇“Add to Part”，自定義球體的半徑（Radius）為25，選擇上橫臂（UCA）作為參考物體，球心的位置為設(shè)計(jì)點(diǎn)“UCAouter”。 拉臂的創(chuàng)建右鍵ADAMS/View零件庫(kù)，單擊圓柱體（Cylinder）圖標(biāo)，在下拉列表中選擇“New Part”，自定義圓柱體的半徑（Radius）為15。 右鍵ADAMS/View零件庫(kù)，單擊球體（Sphere）圖標(biāo)，在下拉列表中選擇“Add to Part”，自定義圓柱體的半徑（Radius）為20，選擇轉(zhuǎn)向拉桿（Tie_rod）為參考物體，球心的位置為設(shè)計(jì)點(diǎn)分別為“Tie_rod_outer”和“Tie_rod_inner”。選擇設(shè)計(jì)點(diǎn)“Knuckle_inner”和“Knuckle_outer”，創(chuàng)建車(chē)輪，并將其重新命名為Wheel。右鍵ADAMS/View零件庫(kù)，單擊圓柱體（Cylinder）圖標(biāo)，在下拉列表中選擇“Add to Part”，自定義圓柱體的長(zhǎng)度（Length）為350，半徑（Radius）為30。右鍵ADAMS/View零件庫(kù)，單擊彈簧（Spring）圖標(biāo)，設(shè)置彈簧的剛度（K）和阻尼(C)，選擇設(shè)計(jì)點(diǎn)“Spring_lower”和“Spring_upper”創(chuàng)建彈簧，如圖24所示。右鍵ADAMS/ View中的約束庫(kù)，單擊球副（Spherical Joint）圖標(biāo)，設(shè)置球副的選項(xiàng)為“2 Bod1 Loc”和“Normal To Grid”，以轉(zhuǎn)向拉桿（Tie_rod）和拉臂（Pull_arm）為參考物，取設(shè)計(jì)點(diǎn)“Tie_rod_outer”作為該球副的位置點(diǎn)，建立拉臂和轉(zhuǎn)向拉桿之間的約束副。右鍵ADAMS/ View中的約束庫(kù)，單擊固定副（Fixed Joint）圖標(biāo)，設(shè)置固定副選項(xiàng)為“2 Bod1 Loc”和“Normal To Grid”,選擇主銷（Kingpin）為參考物和轉(zhuǎn)向節(jié)（Knuckle），取設(shè)計(jì)點(diǎn)“Knuckle_inner”作為固定副的位置點(diǎn)，建立主銷和轉(zhuǎn)向節(jié)之間的約束副。系統(tǒng)彈出修改旋轉(zhuǎn)副對(duì)話窗口（圖25），右鍵四個(gè)方向鍵圍繞著的白色按鈕，然后去視圖里選擇“UCA_inner”為旋轉(zhuǎn)中心，角度欄（Angle）中輸入一個(gè)5，點(diǎn)擊向左的箭頭，滿足上橫臂軸水平斜置角為5176。 點(diǎn)面約束副的創(chuàng)建 調(diào)用ADAMS/ View中約束庫(kù)的點(diǎn)面約束副（Inplane Joint Primitive）命令，設(shè)置點(diǎn)面約束副的選項(xiàng)為“2 Bodies1 Loc”和“Pick Geometry Feature”，選擇車(chē)輪（Wheel）和測(cè)試平臺(tái)（Test_Patch）作為約束的位置參考物（選擇物體的先后順序不可以顛倒），選擇測(cè)試平臺(tái)（Test_Patch）的質(zhì)心MARKER（）為該約束副的位置點(diǎn)，在垂直向上的方向上創(chuàng)建車(chē)輪和測(cè)試平臺(tái)之間的約束副。ADAMS軟件進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，首先讀取原始的輸入數(shù)據(jù)，在檢查正確無(wú)誤后，判斷整個(gè)系統(tǒng)的自由度，如果系統(tǒng)的自由度為零，則進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。在ADAMS/ View主工具箱中，單擊仿真按鈕，輸入終止時(shí)間為1s，輸入工作步長(zhǎng)為100，進(jìn)行仿真，觀察已建立的前懸架模型的運(yùn)動(dòng)仿真情況。然后以與生成兩個(gè)點(diǎn)在X方向距離表達(dá)式相同的方法自動(dòng)生成兩個(gè)點(diǎn)在Y方向距離表達(dá)式，生成的測(cè)量主銷內(nèi)傾角的函數(shù)表達(dá)式如圖31所示，點(diǎn)擊右下角的Verify確定函數(shù)無(wú)語(yǔ)法錯(cuò)誤后單擊“OK”，建立主銷內(nèi)傾角的測(cè)量函數(shù)?！?176。圖 33 生成的主銷后傾角函數(shù)表達(dá)式 Caster angle function expression has been generated 圖 34 主銷后傾角變化曲線 Curve of the changing Caster angle由圖可知，當(dāng)車(chē)輪隨測(cè)試平臺(tái)在177。設(shè)定較大的主銷后傾角利于提高車(chē)輛直線行駛性能，但是與此同時(shí)主銷縱傾移距也增大，這會(huì)讓轉(zhuǎn)向變得費(fèi)力，并且會(huì)由于路面干擾而導(dǎo)致車(chē)輪的前后顛簸加劇?！?176。從優(yōu)化轉(zhuǎn)向性能的角度出發(fā)，側(cè)傾時(shí)車(chē)輪平面相對(duì)地面的傾角最好不發(fā)生改變。為宜?！?176。設(shè)計(jì)值取在零附近是為了降低直行時(shí)由于路面不平引起的車(chē)輪前束變化，確保車(chē)輛有良好的直線行駛穩(wěn)定性。函數(shù)編輯結(jié)果如圖39所示。 當(dāng)車(chē)輪向前滾動(dòng)的時(shí)候，由于汽車(chē)前輪設(shè)置有有外傾角，左右車(chē)輪都有越滾相對(duì)距離越遠(yuǎn)的趨勢(shì)；而又因?yàn)橛星拜喦笆拇嬖?，左右?chē)輪都有越滾越近的趨勢(shì)。在函數(shù)編輯器對(duì)話窗口里自定義其測(cè)量名稱（Measure Name）為：Wheel_Travel，一般屬性（General Attributes）的單位（Units）欄中選擇“Length”，借助于函數(shù)編輯器提供的基本函數(shù)庫(kù)編輯的車(chē)輪跳動(dòng)量的函數(shù)表達(dá)式為：DY(, )其中在“To Marker ”，“From Marker”。100 mm垂直范圍內(nèi)做正弦振動(dòng)時(shí)，車(chē)輪跳動(dòng)量的變化范圍為100mm～100mm。選取車(chē)輪跳動(dòng)量（Wheel_Travel）為測(cè)量曲線的Y軸，如圖315所示，點(diǎn)擊Add Curves生成主銷內(nèi)傾角相對(duì)車(chē)輪跳動(dòng)量的變化曲線，如圖316所示?，F(xiàn)在一般設(shè)計(jì)采用的主銷后傾角范圍為 2176。之間變化，有利于提高操縱穩(wěn)定性。由圖318可知外傾角的變化范圍為 － 176。圖 319 前輪前束角隨車(chē)輪跳動(dòng)的變化曲線 Toe_Angle curve with the wheels beating 由于車(chē)輪外傾角的作用，車(chē)輪在滾動(dòng)時(shí)和滾錐的運(yùn)動(dòng)軌跡類似，從而導(dǎo)致兩側(cè)車(chē)輪滾動(dòng)的趨勢(shì)是二者距離越來(lái)越遠(yuǎn)。 車(chē)輪接地點(diǎn)側(cè)向滑移量車(chē)輪跳動(dòng)量相對(duì)變化曲線在Independent Axis欄中選擇Data，選取車(chē)輪接地點(diǎn)側(cè)向滑移量（Sideways_Displacement）的測(cè)量曲線作為定制曲線的X軸，選取車(chē)輪跳動(dòng)量（Wheel_Travel）作為定制曲線的Y軸，在Add Curves選項(xiàng)欄中選擇“One Curve Per Plot”然后單擊Add Curves生成車(chē)輪接地點(diǎn)側(cè)向滑移量相對(duì)車(chē)輪跳動(dòng)量的變化曲線，如圖320所示。4 前懸架模型的細(xì)化（將前懸架模型參數(shù)化）ADAMS/View對(duì)前懸架模型優(yōu)化分析的原理是：在設(shè)計(jì)研究過(guò)程中，對(duì)某個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)讓其在一定范圍內(nèi)選取若干值，然后利用模型進(jìn)行一系列的仿真分析，每次選取不同的設(shè)計(jì)參數(shù)，完成設(shè)計(jì)分析后自動(dòng)輸出各次分析的結(jié)果，并分析設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)模型的影響。 汽車(chē)輪胎的側(cè)向滑移會(huì)加速輪胎的磨損，并且影響到汽車(chē)的直線行駛能力，使得行駛安全性降低，因此要盡量減少側(cè)向滑移量。)長(zhǎng)度( mm) 傾角(176。圖 41 定義設(shè)計(jì)變量 Definition of design variables在創(chuàng)建設(shè)計(jì)變量的對(duì)話窗口中，變量名稱（Name)設(shè)置為系統(tǒng)默認(rèn)的“.”(懸架模型的主銷內(nèi)傾角),變量類型（Type）設(shè)置為“Real”，變量單位（Units）選擇“angle”，變量的標(biāo)準(zhǔn)值（Standard Value）輸入10，在“Value Range by”欄中選擇“Absolute Min and Max Values”，輸入設(shè)計(jì)變量的最小值（）為5，輸入變量的最大值（）為15，單擊“Apply”完成設(shè)計(jì)變量“.”的創(chuàng)建。在創(chuàng)建設(shè)計(jì)變量的對(duì)話窗口中，變量名稱（Name)設(shè)置為系統(tǒng)默認(rèn)的“.”(懸架模型上橫臂軸的水平斜置角),變量類型（Type）設(shè)置為“Real”，變量單位（Units）選擇“angle”，變量的標(biāo)準(zhǔn)值（Standard Value）輸入5，在“Value Range by”欄中選擇“Absolute