【正文】 在歡迎對話框中選擇 “Create a new model”，在模型名稱（ Model Name）欄中輸入 “model_22”，其它選項欄中選擇系統(tǒng)默認的選項，按 “OK”。 ADAMS 軟件使用交互式圖形環(huán)境，零件庫、約束庫以及力庫，用戶可以方便，快速地創(chuàng)建完全參數(shù)化的虛擬機械系統(tǒng)幾何模型，支持并行仿真環(huán)境，可以節(jié)省大量的建模時間和成本。無論在哪個領(lǐng)域，針對哪種產(chǎn)品，虛擬樣機技術(shù)都為用戶節(jié)省了開支和時間，并提供了滿意的設(shè)計方案。 30 第 4 章 基于 ADAMS/View 的懸架優(yōu)化分析 虛擬樣機技術(shù)簡介 隨著經(jīng)濟全球化的發(fā)展，產(chǎn)品的市場競爭日趨激烈，客戶對產(chǎn)品多樣化和個性化的要求愈加迫切。 半軸初步計算 半軸的安裝形式選擇全浮式。 穩(wěn)定桿的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ? 339。對于穩(wěn)定桿，最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力不應(yīng)超過 700MPa。 穩(wěn)定桿接頭形式選擇 兩端連接處結(jié)構(gòu)形式的選擇 圖 接頭剖面圖 中段與車架連接點處結(jié)構(gòu)形式的選擇 穩(wěn)定桿中段與車架連接時需要用橡膠元件來吸收振動如 圖所示打剖面線的為橡膠元件。選取時按照標準選用，按下表選擇。因懸架系統(tǒng)固有頻率smc?? ，所以理論上??? sm2? 。10密封環(huán) 。2蓋板 。④ 由于氣體壓力的作用，活塞桿上大約承受 190250N 的推出力，當工作溫度為 100℃ 時，這一值會高達 450N，因此若與雙筒式減震 器換裝，則最好同時換裝不同高度的彈簧。車輪上跳時，活塞 5 向上運動，油液通過壓縮閥 6 由上腔流入下腔，同時浮動活塞向上移動以補償活塞桿在油液中的體積變化。第一種為斜率遞增型的，第二種為等斜率的 (線性的 )，第三種為斜率遞減型的。其二為進入和離開通道時的動能損失，其數(shù)值也與流速近似成正比，但主要受油液密度而不是粘性的影響。當車輪向下跳動即懸架伸張時，活塞 1 向上運動，工作腔 A 中的壓力升高，油液經(jīng)閥 Ⅰ 流入下腔，提供大部分伸張阻尼力，還有一部分油液經(jīng)過活塞桿與導(dǎo)向座間的縫隙由回流孔 6 進人補償腔，同樣由于活塞桿所占據(jù)的體 20 積， 當活塞向上運動時，必定有部分油液經(jīng)閥 Ⅲ 流入工作腔下腔。由于庫侖摩擦力隨相對運動速度的提高而減小，并且很易受油、水等的影響，無法滿 足平順性的要求，因此雖然 具有質(zhì)量小、造價低、易調(diào)整等優(yōu)點，但現(xiàn)代汽車上已不再采用這類減震器。 ??? ?????? ?dP C Kd KPD m ???Mpa [η]=[ζ]=1569Mpa，因為 η[η]，所以彈簧滿足要求。339。高度 580mm 。 為了得到良好的平順性，因當采用較軟的懸架以降低偏頻，但軟的懸架在一定載荷下其變 形量也大，對于一般轎車而言，懸架總工作行程（ 靜撓度與動撓度 之和）應(yīng)當不小于 160mm 。 圖 懸架空間受力示意圖 15 懸架的彈性特性和工作行程 懸架頻率的選擇 對于大多數(shù)汽車而言，其懸掛質(zhì)量分配系數(shù) ε=～ ，因而可以近似地認為 ε=，即前后橋上方車身部分的集中質(zhì)量的垂直振動是相互獨立的，并用偏頻 ， 表示各自的自由振動頻率，偏頻越小，則汽車的平順性越好。 橫向穩(wěn)定器 在多數(shù)的轎車和客車上，為防止車身在轉(zhuǎn)向行駛等情況下發(fā)生過大的橫向傾斜，在懸架中還設(shè)有輔助彈性元件 —— 橫向穩(wěn)定器。 圖 含減震 器的懸架簡圖 傳力構(gòu)件及導(dǎo)向機構(gòu) 車輪相對于車架和車身跳動時，車輪（特別是轉(zhuǎn)向輪）的運動軌跡應(yīng)符合 一定的要求，否則對汽車某些行駛性能（特別是操縱穩(wěn)定性）有不利的影響。故本設(shè)計 選擇螺旋彈簧。 此次設(shè)計的懸架為發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的 北京現(xiàn)代 ix35 尊貴版 車型， 由于只知其前懸形式為麥弗遜式獨立懸架 和整車基本參數(shù)。 11 圖 非獨立式懸架結(jié)構(gòu)示意圖 本章小結(jié) 本章 對懸架的基本組成和分類做了一個全面的介紹， 結(jié)合具體結(jié)構(gòu)組成，說明懸架系統(tǒng)在汽車行駛時發(fā)揮著 必不可少的關(guān)鍵作用。 技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)緊湊，響應(yīng)速 度快。14軸承 。 6副車架 。 因此 前輪定位參數(shù)和輪距也都會相應(yīng)改變，且變化量可能很大 。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但經(jīng)久耐用，同時減振器 的負荷小，壽命長。 如圖 、 所示。獨立懸架允許前輪有大的跳動空間，有利于轉(zhuǎn)向，便于選擇軟的彈簧元件使平順性得到改善。有些轎車和客車上，為防止車身在轉(zhuǎn)向等情況下 6 發(fā)生過大 的橫向傾斜，在懸架系統(tǒng)中加設(shè)橫向穩(wěn)定桿，目的是提高橫向剛度，使汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性，改善汽車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。它們分別起到緩沖、減振 、力的傳遞、限位和控制車輛側(cè)傾角度的作用。 研究內(nèi)容和方法 應(yīng)用機械系統(tǒng)動力學(xué)仿真分析軟件 對 本課題研究 的 主要內(nèi)容包括以下幾個方面： 1 分析車型的結(jié)構(gòu)特點并獲取懸架 建模所需要的參數(shù)； 2 利用機械系統(tǒng)動力學(xué)仿真軟件 ADAMS建立前懸架模型，就其特性參數(shù) 進行仿真分析，并就結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化。當用虛擬樣機來代替物理樣機驗證設(shè)計時，不但可以縮短開發(fā)周期，而且設(shè)計質(zhì)量和效率也能得到提高。虛擬試驗技術(shù)是一種先進的以高性能計算機系統(tǒng)為支撐平臺的計算機仿真技術(shù)，是近年來隨著計算機圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、人工智能、人機接口技術(shù)、并行技術(shù) 、傳感器技術(shù)等一系列技術(shù)的迅速發(fā)展而發(fā)展起來的 。 性能優(yōu)良的 懸架系統(tǒng) 對改善車輛的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性、減輕車輛自重、改善輪胎的磨損狀況以及減少對公路的破壞具有重要意義。在傳統(tǒng)設(shè)計 和研究方法的基礎(chǔ)上，也出現(xiàn)了許多先進的 方法和技術(shù)，比如 CAD/CAE技術(shù)、有限元分析、模擬仿真、虛擬設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計等等 。 ADAMS/View。分析了懸架各性能參 數(shù)（ 主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、車輪外傾角、 車輪前束角 和前輪側(cè)向滑移量 ）在車輪跳動過程中的變化趨勢，并指出需要改進的地方。研究多個設(shè)計變量的變化對樣機性能的影響，并總結(jié)規(guī)律，提出優(yōu)化設(shè)計的方案。 建模 。所以懸架系統(tǒng)的研究設(shè)計 具 有廣闊 的 前景。 傳統(tǒng)的懸架設(shè)計一般采用經(jīng)驗設(shè)計法、數(shù)學(xué)推導(dǎo)法以及幾何作圖等方法 , 在懸架系統(tǒng)設(shè)計、 試驗、試制整個過程中必須邊試驗、邊改進，從設(shè)計到試制、試驗、定型，產(chǎn)品開發(fā)成本較高， 雖然可以滿足設(shè)計要求 , 但精度和效率不高。 按傳統(tǒng)的方法對新車的操縱穩(wěn)定特 性進行研究時，需要經(jīng)過設(shè)計、試驗，試驗總結(jié)出來的問題反饋到設(shè)計。對操縱穩(wěn)定性的研究常常采用試驗方法和仿真分析方法進行。 分析麥弗遜式懸架的結(jié)構(gòu)和懸架設(shè)計要求，在懸架設(shè)計中，根據(jù)整車的布置要求以 及經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定懸架的整體空間數(shù)據(jù)和性能參數(shù)， 運用 PRO/E 建立三維物理模型，并在 ADAMS 軟件平臺上建立麥弗遜懸架的簡化物理模型，進行運動 學(xué)仿真分析，通過分析車輪垂直跳動、轉(zhuǎn)動與車輪前束角的變化等關(guān)系獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，優(yōu)化相關(guān)參數(shù)，建立虛擬麥弗遜懸架模型。 1— 彈性元件； 2— 縱向推力桿； 3— 減 震 器； 4— 橫向穩(wěn)定器； 5— 橫向推力桿 圖 汽車懸架組成示意圖 彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式，現(xiàn)代轎車懸架多采用螺旋彈簧，個別高級轎車則使用空氣彈簧。 現(xiàn)代汽車懸架的發(fā)展十分快，不斷出現(xiàn)，嶄新的懸架裝置。同時獨立懸架非簧載質(zhì)量小，可提高汽車車輪的附著性。 ?？梢猿休d較大負荷，多用于輕型﹑小型貨車的前橋； 缺點：因為有兩個擺臂，所以占用的空間比較大。 以上問題可通過調(diào)整桿系設(shè)計布置合理得到解決。7橫向穩(wěn)定桿 。15定位螺栓 10 1橫向擺臂 。 雖然麥弗遜式懸架并不是技術(shù)含量最高的懸架結(jié) 構(gòu)（ 結(jié)構(gòu)過于簡單，剛度小，穩(wěn)定性較差，轉(zhuǎn)彎側(cè)傾明顯 ，因此應(yīng)增加橫向穩(wěn)定器，以增強橫向剛度 ） ， 但它是一種經(jīng)久耐用的獨立懸架，具有很強的道路適應(yīng)能力。 對兩種典型的獨立式懸架的特點進行了闡述，對它們的總體布置形式做了初步的說明。故設(shè)計時參考同類車型，根據(jù)所學(xué)知識，初步計算確定懸架的結(jié)構(gòu)參數(shù)，是為進一步的分析研究的基礎(chǔ)。 減 震 元件 減 震 元件 主要 起減振作用 。因此，懸架中某些傳力構(gòu)件同時還承擔著使車輪按一定軌跡相對于車架和車身跳動的任務(wù)，因而這些傳力構(gòu)件還起導(dǎo)向作用，故稱導(dǎo)向機構(gòu)。 橫向穩(wěn)定器實際是一根近似 U型的桿件，兩個端頭與車輪剛性連接，用來 防 14 止車身產(chǎn)生過大側(cè)傾。一般對于鋼制彈簧的轎車， 約為 1～ （ 60～ 80 次 /min）， 約為 ～ （ 70～ 90次 /min），非常接近人體步行時的自然頻率。 而 dc ff ? =+= 160mm 符合要求 。 可知懸架剛度與彈簧剛度的關(guān)系如下： 由圖可知： C=(U*Cosδ/PCosβ) 1c （ ） 式中 C——懸架剛度， 1c ——彈簧剛度 已知 U=2200mm P= δ=176。 88 dP CKd KPD m ??? ?? 式中 C——彈簧指數(shù)（旋繞比）， dDC m /? ； 39。 綜上可以最終選定彈簧的參數(shù)為：彈簧鋼絲直徑 d=12 mm ，彈簧外徑D=122mm ，彈簧有效工作圈數(shù) n=8。液力減震 器首次出現(xiàn)于 1901 年，其兩種主要的結(jié)構(gòu)型式分別為搖臂式和筒式。減震 器工作過程中產(chǎn)生的熱量靠貯油缸筒 3 散發(fā)。由于油液粘性隨溫度的變化遠比密度隨溫度的變化顯著，因而在設(shè)計閥系時若能盡量利用前述的第二種壓力損失，則其特性將不易受油液粘性變化的影響，也即不易受油液溫度變化的影響。其中第一種在小速度時，阻尼力較小，有利于保證平坦路面上的平順性 ，第三種則在相當寬的振動速度范圍內(nèi)都可提供足夠的阻尼力，有利于提高車輪的接地能力和汽車的行駛性能。 與前述的雙筒式減震器相比，單筒充氣式減震 器具有以下優(yōu)點 : ① 工作缸筒 n直接暴露在空氣中，冷卻效果好 。 雙筒充氣式減震 器的優(yōu)點有 : ① 在小振幅時閥的響應(yīng)也比較敏感 。3導(dǎo)向座 。11閥片 。實際上，應(yīng)根據(jù)減震器的布置特點確定減震器的阻尼系數(shù)。 表 減振器系列選用表 所以選擇工作缸直徑 D=30mm 的減震器，對照上表選擇起長度： 活塞行程 S=240mm ，基長 L=110mm ，則： mmSLL 350110240m i n ????? （壓縮到底的長度） mmSLL 590240350m i nm a x ????? （拉足的長度） 取貯油缸直徑 CD =44mm ，壁厚取 2mm 。橡膠元件放在一個近似 U 型元件中有 U 型元件固定在車架上。 求出最小圓角半徑 R 后，通 常推薦 R 的取值不小于 。216 d kpl?? ? cCCk 1439。 29 ?? rrGmM 239。 傳統(tǒng)物理樣機設(shè)計流程在產(chǎn)品的研發(fā)中已經(jīng)越來越無法滿足多變的持續(xù)發(fā)展的市場需求。 虛擬樣機技術(shù) 的 實現(xiàn) —— ADAMS 軟件介紹 機械系統(tǒng)動力學(xué)自動分析 (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems，簡稱 ADAMS)，該虛擬樣機分析軟件是由美國 MDI 公司 (Mechanical Dynamics Lnc)開發(fā)的。 ADAMS 軟件帶有專門的求解模塊 Solver，該求解器以多剛體系統(tǒng)動力學(xué)理論中的拉格郎日方程方法為基礎(chǔ)，自動的建立系統(tǒng)動力學(xué)方程，對虛擬機械系統(tǒng)進行靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)分析，該過程與實際情況非常接近，并 利用 PostProcesor 后處理模塊輸出位移、速度、加速度以及反作用力等曲線。 圖 ADAMS/View 進入界面 33 在 ADAMS/View 菜單欄中，選擇設(shè)置（ Setting）菜單中的（ Units）命令，將模型的長度單位 、質(zhì)量單 位、力的單位、時間單位、角度單位和頻率單位分別設(shè)置為 mm、 kg、 N、 s、 deg 和 HZ（如圖 所示）。 8 個 關(guān)鍵點的坐標如下表： 表 關(guān)鍵點坐標表 在 ADAMS/View 中創(chuàng)建懸架模型 首先啟動 ADAMS/View。采用該技術(shù)后，可以最大限度的降低新型產(chǎn)品研發(fā)成本、縮減研發(fā)周期以及提高產(chǎn)品質(zhì)量， 為占據(jù)更多市場可以提供強有力的保證 。 虛擬樣機技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用 在各個領(lǐng)域，如汽車制造業(yè)、工程機械、航空航天業(yè)、國防工業(yè)以及機械制造業(yè)，所涉及到的產(chǎn)品從龐大的卡車到照相機快門，從火箭到輪船的錨機。還確定了橫向穩(wěn)定桿兩端接頭的形式和中間支承的結(jié)構(gòu)形式，初步計算了穩(wěn)定桿的直徑和長度。 輪胎尺寸 我所選的輪胎規(guī)格為 1760/225 R 即輪胎的寬 mmB 225? ，高寬比為 ，得出輪胎高 mmH 1 3 *2 2 5 ?? ，輪輞直徑為 17 英寸換算為 因此車輪直徑 為 0 121 3 3 1 ??? 。 穩(wěn)定桿校核 穩(wěn)定桿 B 處的半徑取 mmdR ???? 。1K 為線形剛度 ） 一般情況下，圖示穩(wěn)定桿最大應(yīng)力發(fā)生在圓角截面處的內(nèi)側(cè)（原理與螺旋