【正文】 鍵點 POINT_86 為懸架下控制臂內點，關鍵點 POINT_4 為減振器上鉸點，關鍵點 POINT_5 為車輪中心點，關鍵 32 點 POINT_6 為減振器下安裝點（與轉向節(jié)連接），關鍵點 POINT_28 為轉向節(jié)中心點，關鍵點 POINT_8 為轉向橫拉桿內鉸點，關鍵點 POINT_32 為轉向橫拉桿外鉸點。 ADAMS 仿真軟件的應用非常廣泛，不僅可以應用于預測機械系統(tǒng)的性能、碰撞檢測 以及運動范圍，還可以應用于峰值載荷的計算以及有限元的輸入載荷領域 。虛擬樣機技術（ VP）就是在這種市場背景下產(chǎn)生的。 ????， ? ? ? ? 432324822 ???????? ddRC 1439。 圖 接頭剖面圖 穩(wěn)定桿直徑計算 由公式? ? ? ??????? ??????? cblbaalE I llfpCb 222331224212321? （ ） 式中 bC? 為角剛度， E 為材料彈性模量， E 取 Mpa5102? ， I 為穩(wěn)定桿的截 27 面慣性矩 , 644dI ?? , L 為穩(wěn)定桿兩端間的距離其余變量如下圖 所示。 選擇下圖 的安裝形式，則起阻尼系數(shù) ? 為： ???? 2c o s2 sm? （ ） 24 圖 減震器安裝布置示意圖 根據(jù)公式ssmCn ?21?，可得出 ： nmcs ?? 2?? 滿載時計算前懸剛度 22 ?????SC N/m 代入數(shù)據(jù)得： ? =，取 ?ba , ?? ? 按滿載計算有：簧上質量 ?m kg，代入數(shù)據(jù)得減震器的阻尼系數(shù)為： msN / 22 ????????????????????? 減震器最大卸荷力 0F 的確定 為減小傳到車身上的沖擊力，當減震器活塞振動速度達到一定值時，減震器打開卸荷閥。4貯油缸筒 。② 在缸筒外徑相同的前提下，可采用大直徑活塞，活塞面積可增大將近一倍，從而降低工作油壓 。不論是哪種情形，其阻力都大致與速度的平方成正比，如圖 圖中曲線 A 所示為在某一給定的 A 通道下阻尼力 F 與液流速度 v的關系，若與通道A 并聯(lián)一個直徑更 /大的通道 B，則總的特性將如圖中曲線 A+B 所示。與筒式液力減震器相比，搖臂式減震 器的活塞行程要短得多，因此其工作油壓可高達 7530MPa，而筒式只有 。K —— 曲 度 系 數(shù) ， 為 考 慮 簧 圈 曲 率 對 強 度 影 響 的 系 數(shù) ；CCCK 6 1 1439。 懸架剛度計算 已知：已知整車裝備質量： m =1521kg， 取簧上質量為 1060kg；取簧下質量為 60kg，則由軸荷分配范圍表 可 知： 空載前軸單輪軸荷取 60%： 2 %6015211 ??m= 滿載前軸單輪軸荷取 50%： kgm 4 62 %50)4106041 5 2 1(2 ??????? 表 各類汽車的軸荷分配范圍 懸架剛度：cWc fFfFC ?? 滿載 = mmN / * ? 。 其原理是當一側車輪相對車身位移比另外一側位移大時，穩(wěn)定桿承受扭矩，由其自身剛性限制這種傾斜，特別是前輪，可有效防止因一側車輪遇障礙物時，限制該側 車輪跳動幅度。為加速車架和車身振動的 衰減，以改善汽車的行駛平順性，在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內都裝有減 震 器。 12 第 3 章 麥弗遜式獨立 懸架設計 懸架機構形式確定 懸架具體結構形式的選擇 為適應不同車型和不同類型車橋的需要，懸架有不同的結構型式 ，主要有獨立懸架與非獨立懸架 。2球形支承 。 典型的結構如圖 圖 。 圖 雙橫臂式獨立前懸架 1， 6下擺臂及上擺臂； 2,5球頭銷； 3半軸等速萬向節(jié)； 4立柱； 7， 8緩沖塊 8 圖 無主銷前轉向驅動橋的雙橫臂懸架 雙橫臂式獨立懸架根據(jù)上下橫臂的長度相等于不相等又可分為等長雙橫臂式和不等長雙橫臂式。按控制形式不同分為被動式懸架和主動式懸架。 其具體路線如框圖 所示。 設計通過計算、更改后，再試驗，這種完全依靠樣車試制后對汽車進行試驗達到調整汽車性能的做法已經(jīng)不能滿足開發(fā)速度和開發(fā)質量的要求，所以 有必要在設計中 采用虛擬試驗技術對汽車的性能進行預測，以在實際樣車試制之前就對其性能進行預測，并提出改進意見，達到提高設計質量和加快設計速度的目的，這對于提高我國汽車設計的總體水平也有著重要的意義。 在實際當中，如果懸架結構設計不當，將會大大影響汽車產(chǎn)品的使用性能 ，出現(xiàn) 轉向沉重、車輪擺振、輪胎偏磨嚴重、 輪胎使用壽命 縮短 等 現(xiàn)象 。再次進行仿真，對比分析了優(yōu)化前后的仿真結果，并評價了優(yōu)化方案。 關鍵詞 ：麥弗遜懸架 。其主要任務是彈性連接車輪與車架，傳遞二者之間的力和力矩，并緩和沖擊、衰減振動。在概念設計和方案論證中，利用虛擬樣機技術，設計人員可以把自己的經(jīng)驗與想象結合在計算機內的虛擬樣機里，讓想象力和創(chuàng)造力充分發(fā)揮。但是，懸架系統(tǒng)一般由彈性元件、減 震 器、緩沖塊、橫向穩(wěn)定器等幾部分組成等。這樣使得發(fā)動機可放低安裝，有利于降低汽車重心，并使結構緊湊。 雙橫臂懸架的特點。5橫向穩(wěn)定桿拉桿 。特點是主銷軸線 和前輪定位角隨車輪的上下跳動而變，這種懸架構造簡單，布置緊湊，前輪定位變化小，具有良好的行駛穩(wěn)定性，結構緊湊，車輪 跳動時前輪定位參數(shù)變化小，有良好的操縱穩(wěn)定性，加上由于取消了上橫臂，給發(fā)動機及轉向系統(tǒng)的布置帶來方便 ， 并降低 車輛 的重心 。因此對布置空間要求高的發(fā)動機前置前驅動轎車的 前懸架幾乎全部采用了麥弗遜式懸架。本文選擇雙筒式液力減 震 器 （后有詳述） 。 根據(jù)車輪尺寸，確定 G 點離地高度為 230 mm ，根據(jù)車身高度確定 D 大致高度為 850 mm ， O 點距車輪中心平面 120mm ，減震器安裝角度 176。 圖 懸架幾何關系示意圖 初步 選定下擺臂長 EH= mm ；半輪距 B=785 mm ；減震器 的 布置角度β=176。339。車輪向上跳動即懸架壓縮時，活塞 1 向下運動，油液通過閥 Ⅱ 進入工作腔上腔，但是由于活塞桿 9 占據(jù)了一 部分體積，必須有部分油液流經(jīng)閥 Ⅳ進入補償腔 C。 圖 速度對減震器特性影響示意圖 圖 所示三種典型的減 震 器特性曲線。③ 軸向尺寸相對較大 。9壓縮閥 。 代入計算得工作缸直徑 D 為： ? ? mmD 15914 26 ????? ?? 減震器的工作缸直徑 D 有 20 mm ， 30mm ， 40mm ， 45mm ， 50 mm ， 65mm ，等幾種。1K 為線形剛度 ） 一般情況下，圖示穩(wěn)定桿最大應力發(fā)生在圓角截面處的內側（原理與螺旋彈簧內側扭轉應力大于外側類似），其大小與截面處遠角半徑 R 有關，因為 R 決定此處的曲度系數(shù)。 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 ??? 。 虛擬樣機技術已經(jīng)廣泛應用 在各個領域，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。 8 個 關鍵點的坐標如下表： 表 關鍵點坐標表 在 ADAMS/View 中創(chuàng)建懸架模型 首先啟動 ADAMS/View。 ADAMS 軟件帶有專門的求解模塊 Solver，該求解器以多剛體系統(tǒng)動力學理論中的拉格郎日方程方法為基礎，自動的建立系統(tǒng)動力學方程，對虛擬機械系統(tǒng)進行靜力學、運動學和動力學分析，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。 傳統(tǒng)物理樣機設計流程在產(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。216 d kpl?? ? cCCk 1439。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。實際上，應根據(jù)減震器的布置特點確定減震器的阻尼系數(shù)。3導向座 。 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 。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。液力減震 器首次出現(xiàn)于 1901 年，其兩種主要的結構型式分別為搖臂式和筒式。 88 dP CKd KPD m ??? ?? 式中 C——彈簧指數(shù)（旋繞比）， dDC m /? ； 39。 而 dc ff ? =+= 160mm 符合要求 。 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)生過大側傾。 減 震 元件 減 震 元件 主要 起減振作用 。 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。15定位螺栓 10 1橫向擺臂 。 以上問題可通過調整桿系設計布置合理得到解決。 。 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。 分析麥弗遜式懸架的結構和懸架設計要求，在懸架設計中，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 學仿真分析，通過分析車輪垂直跳動、轉動與車輪前束角的變化等關系獲得相關數(shù)據(jù)，優(yōu)化相關參數(shù)，建立虛擬麥弗遜懸架模型。 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)過設計、試驗，試驗總結出來的問題反饋到設計。所以懸架系統(tǒng)的研究設計 具 有廣闊 的 前景。研究多個設計變量的變化對樣機性能的影響，并總結規(guī)律，提出優(yōu)化設計的方案。 ADAMS/View。 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。當用虛擬樣機來代替物理樣機驗證設計時，不但可以縮短開發(fā)周期，而且設計質量和效率也能得到提高。它們分別起到緩沖、減振 、力的傳遞、限位和控制車輛側傾角度的作用。獨立懸架允許前輪有大的跳動空間，有利于轉向，便于選擇軟的彈簧元件使平順性得到改善。 優(yōu)點：結構比較復雜，但經(jīng)久耐用，同時減振器 的負荷小，壽命長。 6副車架 。 技術成熟，結構緊湊，響應速 度快。 此次設計的懸架為發(fā)動機前置前輪驅動的 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)。 圖 含減震 器的懸架簡圖 傳力構件及導向機構 車輪相對于車架和車身跳動時，車輪（特別是轉向輪）的運動軌跡應符合 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。 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。高度 580mm 。 ??? ?????? ?dP C Kd KPD m ???Mpa [η]=[ζ]=1569Mpa，因為 η[η]，所以彈簧滿足要求。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。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。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。10密封環(huán) 。選取時按照標準選用，按下表選擇。對于穩(wěn)定桿，最大扭轉應力不應超過 700MPa。 半軸初步計算 半軸的安裝形式選擇全浮式。無論在哪個領域，針對哪種產(chǎn)品，虛擬樣機技術都為用戶節(jié)省了開支和時間，并提供了滿意的設計方案。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。