【正文】 所以，應(yīng)根據(jù)具體的情況綜合考慮，合理地選擇設(shè)計變量。 表 懸架模型連接副明細表 連接副類型 連接副圖標 第一構(gòu)件 第二構(gòu)件 連接副位置 旋轉(zhuǎn)副 Revolute Joint Swing_arm Ground O 球副 Spherical Joint King_pin Ground D 球副 Spherical Joint Tie_rod Ground S 球副 Spherical Joint Swing_arm Knuckle B 球副 Spherical Joint Tie_rod Knuckle P 本科生畢業(yè)設(shè)計 30 圓柱副 Cylindrical Joint King_pin Knuckle E 固定副 Fixed Joint Wheel Knuckle F 點面約束副 Inplane Joint Primitive Wheel Test_patch G 移動副 Translational Joint Test_patch Ground G 創(chuàng)建連接副 根據(jù)懸架各構(gòu)件之間的運動關(guān)系，在各個關(guān)鍵點建立連接副。 在 ADAMS/View 菜單欄中，選擇設(shè)置 （ Setting） 菜單中的 （ Working Grid） 命令，本科生畢業(yè)設(shè)計 28 將網(wǎng)格 X 方向和 Y 方向的大小分別設(shè)置為 750 和 800，將網(wǎng)格的間距設(shè)置為 50（ 如圖 所示 ） 。另一方面，又是機械系統(tǒng)動態(tài)仿真分析開發(fā)工具，其開放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶進行特殊類型機械系統(tǒng)動態(tài)仿真分析的二次開發(fā)工具平臺。 ADAMS/Flex（ 柔性分析模塊 ） 提供 ADAMS 軟件與有限元分析軟件之間雙向數(shù)據(jù)交換接口。另外還有一些特殊場合應(yīng)用的附加程序模塊，例如： ADAMS/Car（ 轎車模塊 ） 、 ADAMS/Rail（ 機車模塊 ） 、ADAMS/Driver（ 駕駛員模塊 ） 、 ADAMS/Tire（ 輪胎模塊 ） 、 ADAMS/Linear（ 線性模塊 ） 、ADAMS/Flex（ 柔性模塊 ） 、 ADAMS/Control（ 控制模塊 ） 、 ADAMS/FEA （ 有限元模塊 ） 、 ADAMS/Hydraulics（ 液壓模塊 ） 、 ADAMS/Exchange （ 接口模塊 ） 、 Mechanism/Fro（ 與 Pro/Engineer 的接口模塊 ） 、 ADAMS/Animation（ 高速動畫模塊 ）等。利用ADAMS 軟件，用戶可以快速、方便地創(chuàng)建完全參數(shù)化的幾何模型。汽車就是一種典型的機械系統(tǒng)，在汽車機械系統(tǒng)運動學、動力學分析中，前懸架占有重要的地位。 根據(jù)空間運算關(guān)系，容易得出 ： [ ] [ , , ]TS S SS X Y Z? （ ） 22[ ] [ , , ] [ ( 1 s i n s i n ) , s i n , s i n ]TTP P P S P S S P S P SP X Y Z X l Y l l? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? （ ） 懸架結(jié)構(gòu)元件的選取 １、 下擺臂 為了減少車身縱向力作用，下擺臂選取 叉形臂 ， 為了盡量減小非簧載質(zhì)量， 臂體采 用 鋁合金鑄造 ， 為了減小作用在車身上固定支點處的力，擺臂支點間距離選取應(yīng)盡量大，在此 根據(jù)經(jīng)驗 選取支點間距為 200mm， 擺臂厚取 20mm。 由于 O 點在 XY 平面上，則 O 點的坐標為 [ ] [ , ,0]TOOO X Y? 。 主銷內(nèi)傾角 ? 為主銷中心線 BD 與 YZ 平面的夾角。 一般 v 為 ~（ 5） 筒式減振器工作直徑的 確定 24[ ](1 )epD p??? ? （ ） 本科生畢業(yè)設(shè)計 19 4 2 4 9 5 .7 8 0 .2 1 7 .8 33 .1 4 4 0 .7 5?????? mm 取標準值 D=20mm。貯油筒直徑 ? ， 壁厚取 2mm， 材料選本科生畢業(yè)設(shè)計 18 取 20 鋼， 活塞桿直徑 d 一般取 （ ~） D，工作缸筒長度的長度一般設(shè)計為減振器工作行程的 2~3 倍， D 為筒式減振器工作直徑 。 但為了避免全壓縮，使自由高度 fH 高出一段距離 ? 更安全 ， ? 取 5mm。作用在彈簧上的負荷倍數(shù) n 一般取 左右。 對彈簧鋼度的計算也是如此。 螺旋彈簧 計算 公式 （ 1） 應(yīng)力公式 38DPKd? ?? （ ） 式中 ： ? —— 彈簧鋼絲表面的剪 應(yīng)力 ， MPa； P —— 彈簧載荷 ， N； D —— 彈簧中徑 ， mm； d —— 鋼絲直徑 ， mm； K —— 應(yīng)力修正 系數(shù) 4 1 0 .1 6 544CK CC???? （ ） 式中： C 為彈簧指數(shù)。 雖然在懸架中存在干摩擦能衰減振動，但阻尼力不穩(wěn)定，不易控制，而且干摩擦的存在又使懸架在承受路面沖擊時，將部分沖擊傳給車身，損壞了行駛平順性。因此，固有頻率 0f （ Hz） 可用式 （ ） 表示。 車架與橫擺臂是轉(zhuǎn)動副連接；橫擺臂與轉(zhuǎn)向節(jié)總成（包括減震器筒體）是球副連接；減震器桿與轉(zhuǎn)向節(jié)總成（包括減震器筒體）是圓柱副；減震器桿車架是球 副連接；麥弗遜式懸架是閉式空間機構(gòu)，機架就是車身，沒有原動件，只是行駛過程中，由于車輪的上下跳動，帶動麥弗遜式懸架機構(gòu)轉(zhuǎn)向節(jié)和橫擺臂被動地運動 [10]。構(gòu)件不同于零件，前者是機構(gòu)運動學的概念，而后者是機械設(shè)計學和機械制造理論的概念。螺旋彈簧 6 套在筒式減振器的外面。麥弗遜式懸架系統(tǒng)與其它懸架系統(tǒng)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，占用空間少，性能優(yōu)越等特點。與雙橫臂式懸架相比，麥弗遜式懸架用汽車翼子板上的鉸鏈點代替了上橫臂，減振器的活塞桿頭和螺旋彈簧支承在這里。汽車懸架的彈性元件有鋼板彈簧，螺旋彈簧等輕型汽車的懸架一般很軟，它可以提高汽車的平順性，為減少傾斜并提高剛性，通常設(shè)置橫向穩(wěn) 定桿。 減 振 器是懸架的阻尼元件。 （ 2） 螺旋彈簧 只具備緩沖作用，多用于轎車獨立懸 掛裝置。轎車上來講，彈性元件多采用螺旋彈簧，它只承受垂直載荷，緩和不平路面對車體的沖擊，具有占用空間小，質(zhì)量小，無需潤滑的優(yōu)點，但是沒有減振作用。特點是主銷位置和前輪定位角不隨車輪的上下跳動而變化，有利于汽車的操縱性和穩(wěn)定性。 懸架的分類 非獨立式懸架 兩側(cè)車輪安裝于一根整體式車橋上，車橋通過懸掛與車架相連。在西方發(fā)達國家 ， 半主動懸架在 20 世紀 80 年代后期趨于成熟 ,福特公司和日產(chǎn)公司首先在轎車上應(yīng)用 ， 取得了較好的效果 ， 主動懸架雖然提出早 ， 但由于控制復(fù)雜 ， 并且牽涉到許多學科 ， 一直很難有大的突破?？刂蒲b置通常由測量系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)、能源系統(tǒng)等組成。 半主動懸架的研究集中在執(zhí)行策略的研究和執(zhí)行器的研究兩個方面 阻尼可調(diào)減振器主要有兩種 ， 一種是通過改變節(jié)流孔的大小調(diào)節(jié)阻尼 ， 一種是通過改變減振液的粘性調(diào)節(jié)阻尼 ， 節(jié)流孔的大小一般通過電磁閥或步進電機進行有級或無級的調(diào)節(jié)。被動懸架主要應(yīng)用于中低檔 轎車上 ， 現(xiàn)代轎車的前懸架一般采用帶有橫向穩(wěn)定桿的麥弗遜式懸架 ， 比如桑塔納、夏利、賽歐等車 ， 后懸架的選擇較多 ， 主要有復(fù)合式縱擺臂懸架和多連桿懸架。運用虛擬樣機技術(shù)，結(jié)合虛擬設(shè)計和虛擬試驗，可以大大簡化懸架系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)過程，大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，大量減少產(chǎn)品開發(fā)費用和成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品的系統(tǒng)性能，獲得最優(yōu)設(shè)計產(chǎn)品 [1]。人們采用不同的途徑或手段對其進行分析研究，包括試驗、簡化成理想約束條件下的機構(gòu)分析。 特別二十世紀八十年代以來這種情況得到了改變，而多體系統(tǒng)動力學的成熟，使汽車動力學的建模與仿真產(chǎn)生了巨大飛躍，特別是 ADAMS軟件的成功應(yīng)用使虛擬樣機技術(shù)脫穎而出。 汽車誕生后 ,隨著對懸架技術(shù)研究的深入 ， 相繼出現(xiàn)了扭桿彈簧、氣體 彈簧、橡膠彈簧、鋼板彈簧等彈性件， 1934年世界上出現(xiàn)了第一個由螺旋彈簧組成的被動懸架。半主動懸架以改變懸架的阻尼為主 ， 一般較少考慮改變懸架的剛度。 隨著道路交通的不斷發(fā)展 ， 汽車車速有了很大的提高 ， 被動懸架的缺陷逐漸成為提高汽車性能的瓶頸 ， 為此人們開發(fā)了能兼顧舒適和操縱穩(wěn)定的主動懸架。執(zhí)行器的研究主要是用電動器件代替液壓器件，氣動力系統(tǒng)中的直線伺服電機和永磁直流直線伺服電機具有較多的優(yōu)點 ， 今后將會取代液壓執(zhí)行機構(gòu)運用電磁蓄能原理 ， 結(jié)合參數(shù)估計自校正控制器 ， 可望設(shè)計出高性能低功耗的電磁蓄能式自適應(yīng)主動懸架 ， 使主動懸架由理論轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用，技術(shù)的每次跨越 ， 都和相關(guān)學科的發(fā)展密切相關(guān)，計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、先進制造技術(shù)、運動仿真等為懸架 的進一步發(fā)展提供了有力的保障，懸架的發(fā)展也給相關(guān)學科提出更高的理論要求 ，使人類的認識邁向新的、更高的境界。 （ 2） 使用 ADAMS 軟件的 View 模塊， 對麥弗遜懸架進行合理簡化， 建立麥弗遜式懸架的空間機構(gòu)模型，進行機構(gòu)分析 ；對完成的麥弗遜式懸架模型進行參數(shù)化處理，實現(xiàn)懸架模型的參數(shù)化，把所用到的設(shè)計變量和虛擬設(shè)計平臺對應(yīng)起來，分析懸架優(yōu)化的目標參量及其測量表達式 ； （ 3） 對所建立的模型進行懸架運動學仿真試驗，研究考慮每個設(shè)計變量的變化對本科生畢業(yè)設(shè)計 5 樣機性能的影響， 進行優(yōu)化 ，對比討論優(yōu)化前后的仿真結(jié)果，最后對優(yōu)化結(jié)果進行評價 ； （ 4） 利用 Pro/E 軟件 對優(yōu)化完的懸架 進行 模型的建立 。而越野車輛、軍用車輛和礦山車輛，在壞路或無路的情況下，可保證全部車輪與地面的接觸，提高汽車的行駛穩(wěn)定性和附著性，發(fā)揮汽車的行駛速度。 懸架的組成 現(xiàn)代汽車的懸架盡管各有不同的 結(jié)構(gòu)型式，但一般都是由彈性元 件、減振器和導(dǎo)向機構(gòu)三部分組成。 彈性元件的種類 （ 1） 鋼板彈簧 由多片不等長和不等曲率的鋼板又疊合而成。減 振 器的上端與車身或者車架相連，下端與車橋相連。人們?yōu)榱烁玫貙崿F(xiàn)轎車的行駛平穩(wěn)性和安全性，將阻尼系數(shù)不固定在某一數(shù)值上，而是能隨轎車運行的狀態(tài)而變化，使懸架性能總是處在最優(yōu)的狀態(tài)附近。 1987 年末、 1994 年末、 20xx 年末采用麥弗遜式懸架作為前懸架的車型所占比例分別為 ： %， %， %，麥弗遜式懸架在三個統(tǒng)計年度均占第一位 ； 采用麥弗遜式懸架作為后懸架的車型所占比例分別為 ： %， %， %，其中麥弗遜式懸架在 1987 年末占第二位，在 1994年末占第一位，在 20xx 年末占第四位。但是， 由 于減振器兼作轉(zhuǎn)向部件，所以它的滑動部分容易松動，轉(zhuǎn)彎時車輪的外傾角變化也比較大。 本科生畢業(yè)設(shè)計 10 1— 橫擺臂 2— 車輪 3— 轉(zhuǎn)向節(jié) 4— 減 振 器 5— 車身 6— 彈簧 圖 麥弗遜式懸架結(jié)構(gòu)圖 筒式減振器 4 的上端用螺栓和橡膠墊圈與車身 5 連接，減振器鋼筒下端固定在轉(zhuǎn)向節(jié) 3 上，而轉(zhuǎn)向節(jié)通過球鉸鏈與橫擺臂 1 連接。 麥弗遜懸架的結(jié)構(gòu)分析 圖 麥弗遜懸架機構(gòu)簡圖 以下用空間機構(gòu)知識分析麥弗遜懸架機構(gòu)。運動副按照其接觸情況分為高副和低副。 阻尼特性 懸架受到的垂直外力與由此所引起的車輪中心相對于車身位移（即懸架的變形）的關(guān)系，稱為懸架的彈性特性。 阻尼特性 當汽車懸架僅有彈性元件而無摩擦或減振裝置時，汽車簧載質(zhì)量的振動將會延續(xù)很長時間，因此，懸架中一 定要有減振的阻尼力。一般而一言，對于轎車的非驅(qū)動橋，其非簧載質(zhì)量約為 （ 50~90） kg之間，采用獨立懸架時約為下限，采用非獨立懸架時約為上限，采用復(fù)合縱臂式后支持橋懸架時約為中間值。 對應(yīng)力公式來說，在應(yīng)力計算中有四個變量，其中包含應(yīng)力修正系數(shù) K、彈簧鋼絲直徑的三次方計算等。 滿載 靜 平衡 時彈簧載荷 P=1637N， 從汽車平順性考慮 取固有頻率 0f =。 為了保證彈簧有足夠大的動撓度，取載荷指數(shù)為 ，即彈簧最大工作載荷 F2=? 1637= 最大行程 m a x 1. 5