【正文】 目前國內(nèi)外許多大公司大企業(yè)都采用它來完成產(chǎn)品輔助設(shè)計、研究開發(fā)以及質(zhì)量鑒定等重要工作。虛擬樣機(jī)技術(shù)涉及機(jī)械、電子、計算機(jī)圖形學(xué)、協(xié)同仿真技術(shù)、系統(tǒng)建模技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等多個領(lǐng)域、多項技術(shù) 。2 ?? ????? ??? p 為端點(diǎn)處的作用力，??p = ?? 。 由此可知當(dāng)穩(wěn)定桿的結(jié)構(gòu)確 定后，懸架的側(cè)傾角剛度給定后就可以初步估算處穩(wěn)定桿的直徑。 代入數(shù)據(jù)計算得卸荷速度為： smV x /2 8 o ?????? 符合 xV 在 ～ /s 之間范圍要求。6活塞桿 。④ 由 于浮動活塞將油、氣隔開，因而減振器的布置與安裝方向可以不受限制。恰當(dāng)選擇 A,B 的孔徑和閥的逐漸開啟量，可以獲得任何給定的特性曲線。筒式減震 器最常用的三種結(jié)構(gòu)型式包括 :雙筒式、單筒充氣式和雙筒充氣式。 已知 mD =110mm ， d=12mm ， 可以算出彈簧指數(shù) C 和曲度系數(shù) 39。 其試 驗(yàn)載 荷 5022?F ， ? ? Mpap 740?? ，? ? Mpa1569?? 。 表中 前后輪距數(shù)據(jù)為參考同類車型確定。 汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用液 力減 震 器。所選車型為乘用車。4彈簧 。2活塞桿 。不等長雙橫臂懸架在其車輪上、下跳動時，只要適當(dāng)?shù)?選擇上、下橫臂的長度并合理布置，即可使車輪定位參數(shù)的變化量限定在允許的范圍內(nèi)。 懸架 的 分類 發(fā)展至今， 汽車的懸架從大的方面來看， 主要 可以分為兩類： 獨(dú)立 式 懸架和非 獨(dú)立式懸架 。然后將模型參數(shù)化，創(chuàng)建 若干設(shè)計變量，進(jìn)行優(yōu)化分析，找出影響懸架性能的主要因素， 為進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。隨著虛擬產(chǎn)品開發(fā)、虛擬制造技術(shù)的逐漸成熟，計算機(jī)仿真技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，而系統(tǒng)動力學(xué)仿真就是數(shù)字化虛擬樣機(jī)技術(shù)的核心和關(guān)鍵技術(shù)。在試制前的階段進(jìn)行懸架結(jié)構(gòu)布置和建模仿真，獲得分析車輪垂直跳動、轉(zhuǎn)動與車輪前束角的變化等關(guān)系，總結(jié)規(guī)律。 本文研究的 目的和意義為在試制前的階段進(jìn)行設(shè)計和試驗(yàn)仿真，并且提出改進(jìn)意見。 在產(chǎn)品制造出之前，就可以發(fā)現(xiàn)并更正設(shè)計缺陷，完善設(shè)計方案，縮短開發(fā) 周期，提高設(shè)計質(zhì)量和效率。 獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，在產(chǎn)品制造出之前， 就可以發(fā)現(xiàn)并更正設(shè)計缺陷， 通過對模型某項或是多項性能指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，通過調(diào)節(jié)相應(yīng)的參數(shù)來滿足設(shè)計要求 ,從而為汽車懸架的設(shè)計提供一種新的可行性方案 ,為生產(chǎn)實(shí)踐提供必要的理論支持 。就汽車而言，車輛動力學(xué)性能、駕駛操縱穩(wěn)定性能、平順性能均為汽車的根本特性，在實(shí)際的研發(fā)生 產(chǎn)過程中對這些性能的研究、測試就必不可少。 設(shè)計完成后應(yīng)提交的文件和圖表： （ 1） 萬字 的設(shè)計 說明書一份 ，包括設(shè)計計算部分內(nèi)容 、懸架建模和仿真分析過程，重點(diǎn)是分析過程 ； （ 2） 零件圖一套（包括 PRO/E 零件圖） ，基于優(yōu)化完成后確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)在三維建模軟件，建立懸架總成的裝配圖、零件圖 ； （ 3） 基于 虛擬軟件 ADAMS/View 的 仿真分析 ，給出具體的實(shí)現(xiàn)過程 。 另外還形成了一種介于獨(dú)立和非獨(dú)立 的中間形式，稱為半獨(dú)立式懸 架。這種不大的輪距改變，不應(yīng)引起車輪沿路面的側(cè)滑，而為輪胎的彈性變形所補(bǔ)償。3彈簧支座 。5上支承軸承 。 對乘坐舒適性要求較高，故選擇獨(dú)立懸架。液力減 震 器的作用原理是當(dāng)車架與車橋作往復(fù)相對運(yùn)動時，而減 震 器中的活塞在缸筒內(nèi)也作往復(fù)運(yùn)動，則減 震 器殼體 13 內(nèi)的油液便反復(fù)地從一個內(nèi)腔通過一些窄小的孔隙流入另一內(nèi)腔。 表 北京現(xiàn)代 ix35 尊貴版 整體尺寸數(shù)據(jù)表 車身 長 /寬 /高 4420mm /1820mm /1690mm 軸距 2640mm 前輪距 1570mm 后輪距 1570mm 整車整備質(zhì)量 1521kg 最小離地間隙 170mm 發(fā)動機(jī)形式 /排量 16v θ IIdual— CWT 2359ml 輪胎規(guī)格 225/60 17R 懸架系統(tǒng) 前： 麥弗遜獨(dú)立前懸架 后：多連桿 獨(dú)立后懸架 最大總質(zhì)量 1821kg 懸架的空間幾何參數(shù) 在確定零件尺寸 之前，需要先 大體 確定懸架的空間幾何參數(shù)。 圖 彈簧兩端結(jié)構(gòu)圖 由于存在懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的關(guān)系，懸架剛度 C 與彈簧剛度 1c 是不相等的，其區(qū)別在于懸架剛度 C 是 指車輪處單位撓度所需的力；而彈簧剛度 1c 僅指彈簧本身單位撓度所需的力。K ： dDC m/? =110/2= 6 1 1 1439。 雙筒式液力減震 器 雙筒式液力減震器雙筒式液力減震 器的工作原理如圖 9 所示。閥打開的過程可用三個階段來描述，第一階段為閥完全關(guān)閉 ，第二階段為閥部分開啟，第三階段為閥完全打開。其缺點(diǎn)在于 :①為保證氣體密封，要求制造精度高 。7彈簧托架 。 根據(jù)伸張行程最大卸荷力公式： xVcF ??0 可以計算最大卸荷力。 ? ? ? ?4 2223312 42131 2 8 ?????? ?????? cblbaalElCd b?? 、由于所選參考車型的輪距為1570，所以初步選取 mmL 1000? , mml 1101 ? , mmbmma 5040 ?? ， , mmbaLC 4102 ???? mmall 10240110 222212 ????? （ ） 懸架側(cè)傾角剛度的計算： 39。 ? ? M p a7 0 8 8 2 10 2 7 ?????? ?? （ ） 彎曲應(yīng)力 B 截面在彎矩 1pl 的作用下產(chǎn) 生的彎曲應(yīng)力 31 32 dpl ?? ? 。從外觀、功能和空間關(guān)系上模擬真是產(chǎn)品，模擬在真實(shí)環(huán)境下系統(tǒng)的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)特性并根據(jù)仿真結(jié)構(gòu)優(yōu)化系統(tǒng)，為物理樣機(jī)的設(shè)計和制造提供參數(shù)依據(jù)。以上可以知道 ADAMS 軟件具有強(qiáng)大的功能和廣泛的影響力。 ADAMS 具有與實(shí)際情況十分接近的仿真功能，還具有方便、友好的用戶界面以及強(qiáng)大的圖形顯示能力，使得用戶能夠準(zhǔn)確快速的建立幾何模型。 虛擬樣機(jī)技術(shù)是隨著 計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而興起的一種計算機(jī)輔助工程技術(shù)，它是一種嶄新的產(chǎn)品設(shè)計方法，是一種用來代替真實(shí)的物理樣機(jī)設(shè)計的、基于產(chǎn)品的計算機(jī)仿真模型的數(shù)字化設(shè)計方法。 ??????? CCk ppd kpl 0 2 7 1 0 33 39。 穩(wěn)定桿材料為 60Si2Mn。此時的活塞速度稱為卸荷速度 xV ，按上圖安裝形式時有： baAV x /co s??? 式中， xV 為卸荷速度，一般為 ～ /s， A 為車身振幅，取 mm50? ；? 為懸架振動固有頻率。5補(bǔ)償腔 。③ 在充氣壓力作用下，油液不會乳化，保證了小振幅高頻振動時的減震 效果 。如果 B 為 21 一個閥門，則當(dāng)其逐漸打開時，可獲得曲線 A 與曲線 A+B 間的過渡特性。筒式減震 器的質(zhì)量僅為擺臂式的約 1/2，并且制造方便，工作壽命長，因而現(xiàn)代汽車幾乎都采用筒式減震器。 ???? ； P——彈簧軸向載荷 。 螺旋彈簧的設(shè)計 螺旋彈簧的剛度 螺旋彈簧類型的選擇 車型 空載 滿載 前軸 后軸 前軸 后軸 轎車 前置發(fā)動機(jī)前輪驅(qū)動（ FF） 56%~66% 34%~44% 47%~60% 40%~53% 前置發(fā)動機(jī)后輪驅(qū)動（ FR） 50%~55% 45%~50% 45%~50% 50%~55% 后置發(fā)動機(jī)后輪驅(qū)動（ RR） 42%~50% 50%~58% 40%~45% 55%~60% 貨車 4*2 后 輪單胎 50%~59% 41%~50% 32%~40% 60%~68% 4*2 后輪雙胎，長頭、短頭車 44%~49% 51%~56% 27%~30% 70%~73% 4*2 后輪雙胎，平頭車 49%~54% 46%~51% 32%~35% 65%~68% 6*4 后輪雙胎 31%~37% 63%~69% 19%~24% 76%~81% 客車 前置發(fā)動機(jī)前輪驅(qū)動 前置發(fā)動機(jī)后輪驅(qū)動 后置發(fā)動機(jī)后輪驅(qū)動 17 螺旋彈簧形式選擇為兩端 碾細(xì) 并并緊如圖 （ b） 圖所示，彈簧的材料為有淬火回火 硅錳 合金彈 簧鋼絲 。 主要依據(jù)參數(shù) 的確定 本次設(shè)計主要是根據(jù) 20xx 款 北京現(xiàn)代 ix35 尊貴版 6 檔手自一體型 前懸架來進(jìn)行 的， 具體 車型參數(shù)配置 如表 。減 震 器和彈性元件是并聯(lián)安裝的，如圖 所示。 獨(dú)立 懸架與非獨(dú)立懸架各自的特點(diǎn)在上一章中已經(jīng)作了介紹，本章不再累述。3減振器外筒 。 圖 麥弗遜懸架結(jié)構(gòu) 1減振器外筒 。等長雙橫臂式懸架在其車輪作上、下跳動時，可以保持主銷傾角不變，但輪距卻有較大的變化，會使輪胎磨損嚴(yán)重，故已很少使用，多為不等長雙橫臂式懸架所取代。目前多數(shù)汽車上都采用被動懸架，也就是說汽車姿態(tài)（狀態(tài)）只能被動地取決于路面及行駛狀況和汽車的彈性元件，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減振器這些機(jī)械零件。 圖 設(shè)計路線圖 4 預(yù)期結(jié)果 按照任務(wù)和進(jìn)度要求，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)這些預(yù)期和相應(yīng)結(jié)果：首先在完成必要的設(shè)計計算后， 利用 ADAMS平臺，建立簡化的麥弗遜前懸架模型，并進(jìn)行運(yùn)動學(xué)仿真，獲得相應(yīng)的性能曲線。上世紀(jì)末興起的數(shù)字化虛擬樣機(jī)技術(shù)是縮短車輛研發(fā)周期、降低開發(fā)成本、提高產(chǎn)品設(shè)計和制造質(zhì)量的重要途徑。 本課題研究的目的就在于運(yùn)用 CAD/CAE技術(shù)對車輛麥弗遜式前懸架的虛擬設(shè)計。優(yōu)化后懸架的性能明顯提高，驗(yàn)證了優(yōu)化方案的可行性。本文的 初步 研究具有 一定 的實(shí)踐和應(yīng)用價值 。 選題的意義 懸架是車輛行駛系的重要的組成部分。為了降低產(chǎn)品開發(fā)風(fēng)險，在樣車制造出之前，利用數(shù)字化樣機(jī)對這些上述性能進(jìn)行計算機(jī)仿真，并且優(yōu)化其參數(shù)就顯得十分必要了。 5 第 2 章 麥弗遜 式 獨(dú)立 懸架結(jié)構(gòu)分析 懸架的組成與分類 懸架的 組成 現(xiàn)代汽車，特別是乘用車的懸架，形式、種類 會因不同的 公司和設(shè)計單位，而有不同形式。 獨(dú)立懸架 獨(dú)立懸架是兩側(cè)車輪分別獨(dú)立地與車架 彈性地連接，當(dāng)一側(cè)車輪受沖擊，其運(yùn)動不直接影響到另一側(cè)車輪，獨(dú)立懸架所采用的車橋是斷開式的。因此不等長雙橫臂式獨(dú)立懸架能保證汽車有良好的行駛穩(wěn)定行，已為中、高級轎車的前懸架所廣泛采用。4橫向穩(wěn)定桿支架 。6反跳緩沖彈簧 圖 麥弗遜懸架的另一種結(jié)構(gòu)圖 麥弗遜獨(dú)立懸架的特點(diǎn)： 麥 弗遜式是 鉸接 式滑柱與下橫臂組成的懸架形式，減 振器可兼做轉(zhuǎn)向主銷，轉(zhuǎn)向節(jié)可以繞著它轉(zhuǎn)動。 麥弗遜式 獨(dú)立懸架是獨(dú)立懸架中的一種，是一種減震 器作滑動支柱并與下控制臂鉸接組成的一種懸架形式 ,與其它懸架系統(tǒng)相比 ,結(jié)構(gòu)簡單、性能好、布置緊湊 ,占 用空間少。此時，孔壁與油液間的摩擦及液體分子內(nèi)摩擦便形成 對振動的阻尼力，使車身和車架的振動能量轉(zhuǎn)化為熱能，而被油液和減 震 器殼體所吸收，然后散到大氣中。麥弗遜式懸架的受力圖如圖 所示。 例如麥弗遜獨(dú)立懸架的懸架剛度 C 的計算方法：如下圖所示。 ???? ??????? CCCK P= 2 3 314c o 4 0 ???? N； 則彈 簧表面的剪切應(yīng) 19 力： ? ? 23239。其中 A 為工作腔， C 為補(bǔ)償腔，兩腔之間通過閥系連通，當(dāng)汽車車輪上下跳動時，帶動活塞1 在工作腔 A 中上下移動，迫使減震 器液流過相應(yīng)閥體上的阻尼孔，將動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎纳⒌?。通常情況下，當(dāng)減震 器活塞相對于缸筒的運(yùn)動速度達(dá)到0. lm/s 時閥就開始打開，完全打開則需要運(yùn)動速度達(dá)到數(shù)米每秒。② 成本高 。8限位塊 。式中， c 是沖擊載荷系數(shù)，取 c=；代入數(shù)據(jù)可得最大卸荷力 0F 為： NF 1 5 9 12 8 7 5 ???? 減 震器工作缸直徑 D 的確定 根據(jù)伸張行程的最大卸荷力 0F 計算工作缸直徑 D 為： 25 ? ?? ?20xx ?? ?? P FD （ ） 其中， ??P ——工作缸最大壓力，在 3Mpa～ 4Mpa,取 ??P =3Mpa； ? ——連桿直徑與工作缸直徑比值， ? = ～ ，取 ? =。1221 KBC b ?? （ B 為輪距， 39。 ? ? M p aM p adpl 1 2 5 5 732 30101 0 8 2 132631 ?????????? ???? （ ） 綜上所述穩(wěn)定桿的強(qiáng)度和剛度都滿足要求。虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，對涉及的創(chuàng)新、提高設(shè)計質(zhì)量、減少設(shè)計錯誤、加快產(chǎn)品開發(fā)周期有重要意義。 麥弗遜 懸架簡化模型 圖 麥弗遜懸架簡化模型 懸架 建模關(guān)鍵點(diǎn)確定 關(guān)鍵點(diǎn) POINT_1 為懸架下控制臂外點(diǎn)，關(guān)