【正文】 1. 5 13 5 20 5??? ? ? ?mm。對(duì)于內(nèi)無摩擦彈性元件 （ 螺旋彈簧 ） 懸架，取 ?? 。 式中 167?sm kg， 11990sC ? N/m， ?? 。坐標(biāo)系 X_Y_Z 為靜坐標(biāo)系，為了方便后續(xù)的計(jì)算，取坐標(biāo)系的原點(diǎn)在懸架對(duì)稱中心平面 （ 即 YZ 平面 ） 上，并且 XY平面過 O 點(diǎn)， XZ 平面為地面。 B 點(diǎn)初始位置坐標(biāo) （ 即懸架平衡位置時(shí)的坐標(biāo) ） 關(guān)系著主銷 內(nèi)傾角 ? 和主銷后傾角 ? ， B 點(diǎn)坐標(biāo)、 O 點(diǎn)坐標(biāo)、下擺臂 BO 的空間位置、 D 點(diǎn)坐標(biāo)、主銷內(nèi)傾角 ? 和主銷后傾角 ? 是相關(guān)聯(lián)的。 將 E、 F 的坐標(biāo)代入到式 （ ） 和 （ ） 中， 2 個(gè)方程兩個(gè)未知量，求解 FZ 和EY ，得到方程 ： ( ) ta nE E F FY X X Y?? ? ? （ ） 其中 ( ) s inE D D EX X Y Y ?? ? ? 解方程得 ： 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 [ si n ] ta n1 si n ta nE D F FE X Y X YY ????? ? ?? ? （ ） ( ) ta nF E E FZ Z X X ?? ? ? （ ） 在此加入一個(gè)控制 變 量 ? 。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 轉(zhuǎn)向拉桿 該車采用 13 寸寬輪胎，直徑： 13 英寸（ ），胎寬： 165mm。ADAMS 軟件應(yīng)用了解決剛性積分問題的方法，并采用稀疏矩陣技術(shù)提高了計(jì)算效率。 ADAMS 的核心仿真軟件包有交互式圖形環(huán)境 ADAMS/View 和仿真求解器 ADAMS/Solver。 ADAMS/Postprocessor （ 后處理 ） 是 ADAMS 軟件仿真結(jié)果的后處理，ADAMS/Postprocessor 模塊 主要有兩個(gè)功能：仿真結(jié)果回放功能和分析曲線繪制功能。 ADAMS/Rail（ 鐵道模塊 ） 是由美國 MDI 公司、荷蘭鐵道組織 （ NS） 、 Delft 工業(yè)大學(xué)以及德國 ARGE CARE 公司合作開發(fā)的，可以用于研究鐵路機(jī)車、車輛、列車和線路相互作用的動(dòng)力學(xué)分析軟件。 圖 單位設(shè)置窗口 圖 工作網(wǎng)格設(shè)置窗口 圖 重力設(shè)置窗口 在 ADAMS/View 中創(chuàng)建懸架模型 創(chuàng)建新模型 首先啟動(dòng) ADAMS/View。 圖 列表編輯器 創(chuàng)建懸架的構(gòu)件 利用 ADAMS/View 中零件庫的圓柱體 （ Cylinder） 和球體 （ Sphere） 命令，根據(jù)設(shè)計(jì)點(diǎn)的位置，分別建立汽車懸 架 的各個(gè)構(gòu)件：下擺臂 （ Swing_arm） ，轉(zhuǎn)向節(jié)（ Knuckle） ，主銷 （ King_pin） ，轉(zhuǎn)向拉桿 （ Tie_rod） ，車輪 （ Wheel） ，減 振 器上筒（ King_pin） 以及彈簧 （ Spring） 。但是如果將所有的影響設(shè)計(jì)質(zhì)量和結(jié)果的參數(shù)都選為設(shè)計(jì)變量將使優(yōu)化問題復(fù)雜化。 以類似方法，依據(jù)表 所提供的數(shù)據(jù)和名稱創(chuàng)建其他的變量 （ 所有變量的類型為“ Real” ） 。 模型參數(shù)化 創(chuàng)建設(shè)計(jì)變量 定義設(shè)計(jì)變量的方法 在參數(shù)化之前，需要確定 ADAMS/View 在各次分析時(shí)使用的設(shè)計(jì)變量的參數(shù)值，ADAMS/View 為定義設(shè)計(jì)變量提供了兩種方法，一是定義變量的變化范圍另一種是用列表的方式給定在各次分析中每一個(gè)變量的參數(shù)值。 創(chuàng)建設(shè)計(jì)點(diǎn) 點(diǎn)擊 ADAMS/View 中零件庫的點(diǎn) （ Point） ，選擇 “Add to Ground”和 “Don’t Attach”，在工作窗口創(chuàng)建如圖 所示的 八 個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)。運(yùn)用機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析軟件 ADAMS 進(jìn)行仿真分析以及優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以大大簡化懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)過程。 ADAMS/Car（ 轎車模塊 ） 是 MDI（ Mechanical Dynamics Inc.） 公司與 Audi、 Bmw、 Renault 和 Volvo 等公司合作開發(fā)的整車設(shè)計(jì)模塊，它能夠快速建造高精度的整車虛擬樣機(jī)，其中包括車身、懸架、傳動(dòng)系統(tǒng) 、發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、制動(dòng)系統(tǒng)等，可以通過高速動(dòng)畫直觀地再現(xiàn)在各種試驗(yàn)工況下 （ 如：天氣、道路狀況、駕駛員經(jīng)驗(yàn) ） 整車的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，并輸出標(biāo)志操縱穩(wěn)定性、制動(dòng)性、乘坐舒適性和安全性的特征參數(shù)。 ADAMS/Slover（ 求解器 ） 是 ADAMS 軟件的仿真 “ 發(fā)動(dòng)機(jī) ” ，它自動(dòng)形成機(jī)械系統(tǒng)模型的動(dòng)力學(xué)方程，提供靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的計(jì)算結(jié)果。 機(jī)械系統(tǒng)分析軟件 ADAMS 使用交互式圖形環(huán)境和部件庫、約束庫、力庫，用堆積木式方法建立三維機(jī)械系統(tǒng)參數(shù)化模型并通過對(duì)其運(yùn)動(dòng)性能的仿真分析和比較來研本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 究 “ 虛擬樣機(jī) ” 可供選擇的設(shè)計(jì)方案。 仿真軟件 ADAMS 的介紹 ADAMS 的簡介 機(jī)械系統(tǒng)分析軟件 ADAMS 是世界上應(yīng)用 廣泛的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件。 接頭處連接方式采用螺紋連接。 FG 的長度 （ 車輪半徑 ） 為 r ，由于前輪外傾，則有 c o s , / 2 sinFGY r X B r??? ? ? ? （ ） 所以 F、 G 點(diǎn)的坐標(biāo)表示為 ： [ ] [ , , ] [ / 2 , c o s , ]TTF F F FF X Y Z B r Z?? ? ? （ ） [ ] [ , , ] [ / 2 s i n , 0 , ]G G G FG X Y Z B r Z?? ? ? ? （ ） 其中 FZ 為未知量。 arctan EFYYXX? ?? ? （ ） 前輪前束角 ? 在機(jī)構(gòu)里面表示為 EF 和 XY平面的夾角 。 懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 分析 圖 麥弗遜式懸架結(jié)構(gòu)簡圖 懸架 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)空間位置的 分析 麥弗遜式懸架由橫擺臂、轉(zhuǎn)向節(jié)、減振器 和車身構(gòu)成機(jī)構(gòu)組成部分。 所計(jì)算得到的工作缸徑，要在系列尺寸中找出相近的缸徑作為最后確定尺寸。 長徑比 0 270 4 .5 5 .360HD? ? ? ? ?， 不失穩(wěn) （ 合格 ） 。 在此選取靜載荷 時(shí)應(yīng)力 580?? Mpa。 S=2KC （ ） AS P??? （ ） 將 C 作為待求的量，改變上式得彈簧指數(shù) 計(jì)算公式 0 . 2 5 [ ( 0 . 7 3 ) ( 8 . 1 9 ) 1 . 2 7 ]C S S S? ? ? ? ? （ ） 由 公式 （ ） 變形 得 4333888 ( )G d G d G dk DnD nCn d? ? ? （ ） 設(shè) 0k 為每一圈彈簧的鋼度，則 0 38dGk k n C? ? ? （ ） 取 G=83000Mpa，則 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 30 1000 /k k n d C? ? ? （ ） 螺旋 彈簧的計(jì)算 由于彈簧需要承受的沖擊載荷較大，因此需要彈簧有較高的強(qiáng)度。 （ 3） 固有頻率公式 0 1 1 12 2 2k k g gf mP? ? ? ?? ? ? ? ? ? （ ） 式中： 0f —— 懸掛質(zhì)量的固有頻率 ， Hz； g —— 重力加速度 ， 9800mm/s2。非簧載質(zhì)量即為非懸掛質(zhì)量，例 如車輪和轉(zhuǎn)向節(jié)的質(zhì)量，此外，還應(yīng)包 括車輪和車身或車橋之間各連接件質(zhì)量的一半，比如導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的擺臂、 彈簧 （ 固定在車架上的扭桿彈簧除外 ） 、減振器、橫向推力桿、轉(zhuǎn)向橫拉桿等。 一般 乘用 車的固有頻率 0f 在 1~ 之間，本設(shè)計(jì)取 0 ? Hz，由式 （ ）得 懸架的鋼度為 2 20( 2 ) ( 2 3 . 1 4 1 . 3 5 ) 1 6 3 7 1 1 . 9 99810ss fGC g? ? ? ?? ? ?N/mm 由于懸架靜撓度 /c s sf m g C? ，因此式 （ ） 又可表達(dá)為 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 0 f? （ ） 式中 cf 的單位為 mm。汽車行駛時(shí)振動(dòng)越劇烈，則平順性越差。構(gòu)件和構(gòu)件是由運(yùn)動(dòng)副連接成運(yùn)動(dòng)鏈。因此 ，這種懸架在變形時(shí)，使得主銷的定位角和輪距都有些變化。 輕型轎車中的麥弗遜式懸架是典型的空間機(jī)構(gòu)。各個(gè)支撐點(diǎn)相互之間的距離較遠(yuǎn)，從而因制造誤差而引起的車輪外傾角和主銷后傾角的變化也較小，因此不需要特別的調(diào)整機(jī)構(gòu)。麥弗遜式懸架首先于 1950 年在福特汽車公司的車型上采用，從此以后，麥弗遜式懸架以其節(jié)約空間和成本較低成為最為流行的汽車獨(dú)立懸架系統(tǒng)之一。當(dāng)車架與車軸相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，減 振 器內(nèi)的油液會(huì)通過一些窄小的孔、縫等通道反復(fù)地從一個(gè)腔室流向另一個(gè)腔室，這時(shí)孔壁與油液間的摩擦形成了對(duì)車身振動(dòng)的阻力，這種阻力工程上稱為阻尼力。 （ 4） 扭桿彈簧 將用彈簧桿做成的扭桿一端固定于車架，另一端通過擺臂與車輪相連，利用車輪跳動(dòng)時(shí)的扭轉(zhuǎn)變形起到緩沖作用，適用于獨(dú)立懸掛使用。減振器指 液力減振器，是為了加速衰減車身的振動(dòng)，它是懸架機(jī)構(gòu)中最精密和復(fù)雜的機(jī)械件。這種懸架構(gòu)造簡單，布置緊湊，前輪定位變化小，具有良好的行駛穩(wěn)定性。 ( a ) ( b )( c ) ( d ) 圖 四種基本類型的獨(dú)立懸架示意圖 獨(dú)立式懸架 汽車的每個(gè)車輪單獨(dú)通過一套懸掛安裝于車身或者車橋上，車橋采用斷開式，中間一段固定于車架或車身上；此種懸掛兩邊車輪受沖擊時(shí)互不影響，而且由于非懸掛質(zhì)量較輕，緩沖與減 振 能力 很強(qiáng)，乘坐舒適，各項(xiàng)指標(biāo)都優(yōu)于 非獨(dú)立式懸掛，但該懸本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 掛結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且還會(huì)使驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)變得復(fù)雜起來。在懸架設(shè)計(jì)中，基于 ADAMS 平臺(tái)參數(shù)化的特性生成懸架的仿真模型，依據(jù)仿真結(jié)果提出改進(jìn)方案并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，選定比較合適的空間結(jié)構(gòu)參數(shù)和懸架性能參數(shù)，對(duì)懸架零件進(jìn)行 選取和 模型建立 最后完成懸架的裝配。裝置主動(dòng)懸架的汽車 ， 即使在不良路面高速行駛時(shí) ， 車身非常平穩(wěn) ， 輪胎的噪音小 ， 轉(zhuǎn)向和制動(dòng)時(shí)車身保持水平，特點(diǎn)是乘坐非常舒服 ， 但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能耗高 ,本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 成本昂貴 ， 可靠性存在問題 [3]。北京理工大學(xué)的章一鳴教授進(jìn)行了阻尼可調(diào)節(jié)半主動(dòng)懸架的研究 ， 林野進(jìn)行了懸架自適應(yīng)調(diào)節(jié)的控制決策研究 ， 哈工大的陳卓如教授對(duì)車輛的自適應(yīng)控制方面進(jìn)行了研究，執(zhí)行策略 的研究是通過確定性能指標(biāo) ， 然后進(jìn)行控制器的設(shè)定。 被動(dòng)懸架在一定的時(shí)間內(nèi)仍將是應(yīng)用最廣泛的懸架系統(tǒng)，通過進(jìn)一步優(yōu)化懸架結(jié)構(gòu)和參數(shù)可以繼續(xù)提升懸架性能。 在馬車出現(xiàn)的時(shí)候 , 為了乘坐更舒適 , 人類就開始對(duì)馬車的懸架（葉片彈簧）進(jìn)行孜孜不倦的探索。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的長足進(jìn)步， 虛擬技術(shù)已經(jīng)成為世界汽車開發(fā)設(shè)計(jì)的應(yīng)用潮流。所得的結(jié)果誤差較大，并且費(fèi)時(shí)費(fèi) 力。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 汽車 懸架技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) m 1— 簧下質(zhì)量 m 2— 車身質(zhì)量 k k2— 隔振彈簧 c— 阻尼器 u— 動(dòng)作 器 l— 輪胎 圖 三種懸架的模型圖 完美是人類永恒的追求 。 被動(dòng)懸架性能的研究主要集中在三個(gè)方面 （ 1） 通過對(duì)汽車進(jìn)行受力分析后 ， 建立數(shù)學(xué)模型 ， 然后再用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)或有限元法尋找懸架的最優(yōu)參數(shù)； （ 2） 研究可變剛 度 彈簧和可變阻尼的減振器 ， 使懸架在絕大部分路況上保持良好的運(yùn)行狀態(tài)； 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 （ 3） 研究導(dǎo)向機(jī)構(gòu) ， 使汽車懸架在滿足平順性的前提下 ， 穩(wěn)定性有大的提高 。在國外 ，改變減振液粘性的方法主要有電流變液體和磁流變液體兩種。 1982年，瑞典的 Volvo公司在 Volvo740轎車上安裝了 Lotus全主動(dòng)懸架；三菱汽車公司也生產(chǎn)了能調(diào)節(jié)車身高度和改變阻尼的全主動(dòng)懸架系統(tǒng)；日產(chǎn)汽車公司獨(dú)立開發(fā)了液