【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過(guò)的材料。均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。和舒適性有很大的影響。2）對(duì)查詢到的資料進(jìn)行整理，分析；3）嚴(yán)格按照《哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文撰寫規(guī)范》撰寫畢業(yè)論文。2）針對(duì)某種懸架進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模與仿真；第六周初步列出提綱，并送交老師審閱，聽(tīng)取老師的指導(dǎo)；第十一周初步寫出論文初稿，并按要求規(guī)范修改完善論文；第十二周送交指導(dǎo)老師初審，并按要求修改；第十三周以后聽(tīng)從老師學(xué)校的安排。

　　

【正文】 （ 33） 主銷內(nèi)傾角：φ =arctan（（ YDYA） /（ ZDZA）） （ 34） 式中 A— 下控制臂與轉(zhuǎn)向節(jié)總成連接的球鉸中心點(diǎn)； D— 減振器與車體的鉸接點(diǎn)； 1 6 2 3 4 5 7 8 9 7 7 2 1 7 3 4 5 7 8 7 9 A B C D E F 6 15 B、 C— 分別是輪軸內(nèi)外端點(diǎn)。 虛擬樣機(jī)模型的建立 建模所需的有關(guān)硬點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)由廠家提供，具體數(shù)據(jù)如表 31 所示。前輪定位參數(shù)為：前輪前束角為 0176。；車輪外傾角為 176。；主銷內(nèi)傾角為 176。；主銷后傾角為 4176。；前螺旋彈簧的剛度為 ，減振器的阻尼力參數(shù)如表 32 所示。 表 31 建模硬點(diǎn)坐標(biāo) 硬點(diǎn)名稱 硬點(diǎn)坐標(biāo) X（ mm） Y（ mm） Z（ mm） Hpl_arm_front Hpl_arm_out 0 Hpl_arm_rear Hpl_spring_lower Hpl_strut_lower Hpl_strut_upper Hpl_tierod_inner Hpl_tierod_outer Hpl_wheel_center 表 32 減震器阻尼力參數(shù) 活塞速度（ m/s） 減震器阻力 復(fù)原阻力（ N） 壓縮阻力（ N） 392 196 784177。 123 353177。 108 1225 608 根據(jù)表 32 可以在 ADAMS 里編制減振器速度 —— 阻尼力特性樣條曲線，如圖 33 所示。 16 圖 33 減振器速度特性曲線 根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可以得到該麥弗遜式前懸架虛擬樣機(jī)的模板模型，再在標(biāo)準(zhǔn)模式下由模板模型建立其子系統(tǒng)，最后將懸架子系統(tǒng)和測(cè)試臺(tái)組裝在一起得到懸架總成系統(tǒng)虛擬樣機(jī)模型如圖 34 所示。 17 （ 35） 圖 34 前懸架總成系統(tǒng)模型 懸架模型自由度分析 簡(jiǎn)化后的前懸架總成系統(tǒng)共包括 13 個(gè)活動(dòng)構(gòu)件， 17 個(gè)約束副，各約束副的類型和數(shù)目如表 33 所示。 表 33 前懸架各約束副類型和數(shù)目 約束類型 約束副限制自由度數(shù) 約束副數(shù)量 萬(wàn)向節(jié) 4 2 移動(dòng)副 5 2 旋轉(zhuǎn)鉸 5 4 球鉸 3 6 固定鉸 6 3 機(jī)械系統(tǒng)的自由度 DOF 可由下式計(jì)算： DOF=6n 1niKi pR? ??? 18 式中 n—— 活動(dòng)構(gòu)件總數(shù)； Pi， m—— 第 i 個(gè)運(yùn)動(dòng)副的約束條件數(shù)， m為運(yùn)動(dòng)副總數(shù)； Rk—— 其他約束條件。 因此，該前懸架總成系統(tǒng)的自由度數(shù)為 : DOF=6 13－ 2 4－ 2 5－ 4 5－ 6 3－ 3 6＝ 4 即該懸架總成模型有 4 個(gè)自由度，分別是左右車輪的上下跳動(dòng)和繞主銷的轉(zhuǎn)動(dòng)。 本章小結(jié) 本章對(duì) ADAMS 軟件進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，主要闡述了 ADAMS 軟件建?；A(chǔ)，從一般建模的基本步驟上對(duì)如何建模和仿真分析上做了整體的概述。然后通過(guò)分析麥弗遜式懸架的結(jié)構(gòu)、 前輪前束角 、 車輪外傾角 、 主銷后傾角 、 主銷內(nèi)傾角，基于軟件 ADAMS/Car 模塊建立了麥弗遜式子系統(tǒng)，以及所需要的轉(zhuǎn)向系、橫向穩(wěn)定桿等子系統(tǒng)，根據(jù)仿真要求裝配了仿真模型。最后對(duì)本懸架系統(tǒng)進(jìn)行了自由度分析。 19 第 4 章 基于 ADAMS/Car 的動(dòng)力學(xué)仿真分析 麥弗遜前懸架系統(tǒng)仿真分析 ADAMs/Car 提供了強(qiáng)大的懸架系統(tǒng)分析功能，可以進(jìn)行的懸架分析包括 :車輪同向運(yùn)動(dòng)分析（ parallel wheel travel）、車輪彈塑性運(yùn)動(dòng)分析（ elasticplastic movement travel）、側(cè)傾和垂直力分析（ roll and vertical forces）、單輪運(yùn)動(dòng)分析（ single wheel travel）、轉(zhuǎn)向分析（ steering）、靜態(tài)分析（ static load）、外部文件分析（ external file）等試驗(yàn)仿真分析 [17]。 本章將對(duì)懸架系統(tǒng)進(jìn)行車輪同向運(yùn)動(dòng)分析（ parallel wheel travel）和車輪彈塑性運(yùn)動(dòng)分析（ elasticplastic movement travel），并對(duì)不同的仿真結(jié)果進(jìn)行比較，最終得出結(jié)論。 車輪同向激振仿真 按空載時(shí)懸架所承受的簧載質(zhì)量要求，將測(cè)試臺(tái)架上下激振位移設(shè)置為100mm，在 100mm~100mm 的常見(jiàn)工況下，進(jìn)行左右車輪同向上下跳動(dòng)仿真分析。分析車輪在上下跳動(dòng)過(guò)程中車輪定位參數(shù)及其它懸架特性隨車輪跳動(dòng)的變化規(guī)律，從而預(yù)評(píng)估懸架系統(tǒng)的性能。 （ 1）車輪外傾角 車輪外傾角是指車輪中心平面和道路平面垂直線之間的夾角，是汽車車輪定位的一個(gè)重要參數(shù)。如果空車時(shí)車輪的安裝正好垂直于路面，則滿載時(shí)，車橋?qū)⒁虺休d而 變形，而可能出現(xiàn)車輪內(nèi)傾，這樣將加速車輪的磨損。另外，路面對(duì)車輪的垂自反作用力沿輪轂的軸向分力將使輪轂壓向輪轂外端的小軸承，加重了外端小軸承及輪轂緊固螺母的負(fù)荷，降低它們的使用壽命。因此安裝車輪時(shí)預(yù)先使車輪有一定的外傾角，使輪胎盡可能垂直于稍許有點(diǎn)拱形的路面滾動(dòng)，這樣輪胎磨損均勻和滾動(dòng)阻力小，同時(shí)也減輕了輪轂外軸承的負(fù)荷。但外傾角也不宜過(guò)大，因?yàn)檫^(guò)大的外傾角會(huì)使輪胎產(chǎn)生偏磨損。獨(dú)立懸架的缺點(diǎn)在于汽車作曲線行駛時(shí)車輪隨車身一起傾斜，即車身外側(cè)車輪相對(duì)地面向正的外傾角方向變化，從而降低了承載較高一側(cè)的輪胎的側(cè)偏 性能，為消除這一影響，轎車的懸架常常設(shè)計(jì)成車輪上跳時(shí)外傾角朝負(fù)值方向變化，而在下落時(shí)朝正的方向變化 [18]。 為防止車輪出現(xiàn)過(guò)大的不足轉(zhuǎn)向或過(guò)度轉(zhuǎn)向趨勢(shì)，一般希望車輪在上下跳動(dòng)50mm的范圍內(nèi)，外傾角的變化在 1176。以內(nèi)。該懸架系統(tǒng)虛擬樣機(jī)模型處于靜平衡位置時(shí)，外傾角為 176。 [19]。圖 41 為外傾角隨車輪同向跳動(dòng)變化規(guī)律曲線。 20 由圖可以看出，外傾角的變化范圍為 ～ 176。車輪在上下跳動(dòng)的過(guò)程中，外傾角的變化范圍比理想值大。 （ 2）車輪前束角 車輪有了外傾角后，在滾動(dòng)時(shí)，就類似于滾錐，從而導(dǎo)致兩側(cè)車輪向外滾開(kāi)。由于轉(zhuǎn)向橫拉桿和車橋的約束使車輪不可能向外滾開(kāi)，車輪將在地面上出現(xiàn)邊滾邊滑的現(xiàn)象，從而增加了輪胎的磨損。采用汽車前束，則可使車輪在每一瞬時(shí)滾動(dòng)方向接近于向著正前方。 在車輛行駛過(guò)程中，過(guò)大的前束角變化，將會(huì)影響車輛的直線行駛穩(wěn)定性，同時(shí)增大輪胎與地面間的滾動(dòng)阻力，加劇輪胎的磨損。所以前束角的設(shè)計(jì)原則是車輪跳動(dòng)時(shí)，其變化范圍越小越好。該懸架系統(tǒng)虛擬樣機(jī)模型處于靜平衡位置時(shí)，前束角為 0176。 [20]。圖 42 是前輪前束角隨車輪跳動(dòng)行程的變化曲線。前束角的變化范圍都為 ～ 176。 。車輪在上跳過(guò)程中，前束角的變化范圍比理想值大。 圖 41 同向跳動(dòng)前輪外傾角變化曲線 21 圖 42 同向跳動(dòng)前輪前束角變化曲線 （ 3）主銷內(nèi)傾角 在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向橋時(shí)，主銷在汽車的橫向平面內(nèi)向內(nèi)傾斜一個(gè)角稱為主銷內(nèi)傾角。主銷內(nèi)傾角有使車輪自動(dòng)回正的作用，也有利于主銷偏距的減小，從而可減少轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員加在方向盤上的力，使轉(zhuǎn)向操縱輕便，同時(shí)也可減少?gòu)霓D(zhuǎn)向輪傳到方向盤上的沖擊力。 在車輪跳動(dòng)時(shí)，若主銷內(nèi)傾角變化過(guò)大，將會(huì)使轉(zhuǎn)向沉重，加速 輪胎磨損。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，主銷內(nèi)傾角的大致范圍為 7～ 13176。圖 43 是主銷內(nèi)傾角隨車輪跳動(dòng)的變化曲線。由圖可以得出，主銷內(nèi)傾角的變化范圍為 ～ 176。，變動(dòng)量比較理想。 圖 43 同向跳動(dòng)主銷內(nèi)傾角變化曲線 （ 4）主銷后傾角 22 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向橋時(shí)，使主銷在汽車的縱向平面內(nèi)有向后的一個(gè)傾角，即主銷軸線和地面垂直線在汽車縱向平面內(nèi)的夾角稱為主銷后傾角。主銷后傾角能形成回正的穩(wěn)定力矩，同時(shí)還有抑止制動(dòng)時(shí)點(diǎn)頭的作用。但主銷后傾角也不宜過(guò)大，否則會(huì)造成轉(zhuǎn)向沉重。該懸架系統(tǒng)虛擬樣機(jī)模型處于靜平衡位置時(shí)，主銷后傾角為 4176。 [21]。圖 44 是主銷內(nèi)傾角隨車輪跳動(dòng)的變化曲線。可以看出，車輪同向跳動(dòng)時(shí)，主銷后傾角的變化范圍幾乎不變，符合變化量小的設(shè)計(jì)要求。 圖 44 同向跳動(dòng)主銷后傾角變化曲線 從上述仿真分析結(jié)果可以看出，車輪在同向跳動(dòng)情況下，車輪外傾角、主銷內(nèi)傾角的變化范圍較大，而該懸架的車輪前束角、主銷后傾角以及輪距的變化基本上都比較合理。 車輪彈塑性運(yùn)動(dòng)仿真 同車輪同向激振仿真一樣，按空載時(shí)懸架所承受的簧載質(zhì)量要求，將測(cè)試臺(tái)架上下激振位移設(shè)置為 100mm，在 100mm~100mm 的常見(jiàn)工況下，進(jìn)行彈塑性仿真分析。將分析模式從運(yùn)動(dòng)學(xué)切換到順應(yīng)態(tài)（ pliant），用彈性軸套取代剛性約束機(jī)構(gòu)，其他條件和參數(shù)不變的情況下，分析車輪在上下跳動(dòng)過(guò)程中車輪定位參數(shù)及其它懸架特性隨車輪跳動(dòng)的變化規(guī)律，預(yù)評(píng)估懸架系統(tǒng)的性能。 （ 1）車輪外傾角 根據(jù)輸出的仿真結(jié)果，可以看到，圖 45 為外傾角隨車輪同向跳動(dòng)變化規(guī)律曲線。由圖可以看出，外傾角的變化范圍都為 ~176。車輪在跳動(dòng)的過(guò)程中，外傾角的變化范圍比理想稍大。 （ 2）車輪前束角 圖 46 是前輪前束角隨車輪跳動(dòng)行程的變化曲線。前束角的 變化范圍為 23 ~。車輪在上跳過(guò)程中，前束角的變化范圍比理想值大。 圖 45 同向跳動(dòng)前輪外傾角變化曲線 圖 46 同向跳動(dòng)前輪前束角變化曲線 （ 3）主銷內(nèi)傾角 圖 47 是主銷內(nèi)傾角隨車輪跳動(dòng)的變化曲線。由圖可以得出，主銷內(nèi)傾角的變化范圍為 ~176。，變動(dòng)量偏大。 24 圖 47 同向跳動(dòng)主銷內(nèi)傾角變化曲線 （ 4）主銷后傾角 圖 48 是主銷內(nèi)傾角隨車輪跳動(dòng)的變化曲線?？梢钥闯?，車輪同向跳動(dòng)時(shí)，主銷后傾角的變化范圍為 ~0176。，符合變化量小的設(shè)計(jì)要求。 圖 48 同向跳動(dòng)主銷后傾角變化曲線 從上述仿真分析結(jié)果可以看出，車輪在彈塑性運(yùn)動(dòng)的情況下，車輪外傾角、懸架的車輪前束角、主銷內(nèi)傾角的變化范圍比較大，主銷后傾角的變化基本上在合理范圍內(nèi)。 仿真分析比較 將輸出圖像進(jìn)行疊加，生成圖像如圖 49 至圖 412。 25 圖 49 同向跳動(dòng)前輪外傾角變化曲線 圖 410 同向跳動(dòng)前輪前束角變化曲線 26 圖 411 同向跳動(dòng)主銷內(nèi)傾角變化曲線 圖 412 同向跳動(dòng)主銷后傾角變化曲線 兩次仿真結(jié)果數(shù)據(jù)比較如表 41 表 41 仿真結(jié)果比較 仿真條件 剛性約束（度） 彈性約束（度） 前輪外傾角 ～ ～ 前輪前束角 ～ ～ 主銷內(nèi)傾角 ～ ～ 主銷外傾角 0 ～ 0 從上述仿真分析結(jié)果可以看出，車輪在剛性運(yùn)動(dòng)與彈塑性運(yùn)動(dòng)情況下的比較?？梢钥闯觯瑥椝苄赃\(yùn)動(dòng)情況下的主銷內(nèi)傾角、車輪前束角、主銷后傾角的變化范圍較剛性運(yùn)動(dòng)情況下的范圍都要大。只有車輪外傾角的范圍在剛性連接的情況下變化范圍比彈性連接情況下小。這說(shuō)明了彈性連接的軸套在車輪運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)使部分角度變大，但并不會(huì)使全部的角度都變大。 本章小結(jié) 本章對(duì)在 ADAMs/Car模塊里建立的麥弗遜式前獨(dú)立懸架系統(tǒng)虛擬樣機(jī)模型進(jìn)行了仿真分析。首先分析了車輪外傾角和車輪前束角、主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角對(duì)車輛行駛過(guò)程中對(duì)操縱穩(wěn)定性、輪胎的磨損等的作用以及各角度合理的參數(shù)范圍。然后分別進(jìn)行了車輪激振仿真和彈塑性仿真，并逐步分析和評(píng)價(jià)了在車輪跳動(dòng)時(shí)，車輪外傾角和車輪前束角、主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角的參數(shù)變化范圍。最后輸出兩次仿真的疊加圖進(jìn)行比較與評(píng)價(jià)，得出了在剛性約束與彈性約束條件下 27 對(duì)車輪外傾角和車輪前束角、主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角的影響。 28 結(jié) 論 近年來(lái)，隨著人們對(duì)行駛平順性、操縱穩(wěn)定性、乘坐舒適性等整車性能要求的不斷提高，汽車懸架系統(tǒng)及整車系統(tǒng)性能的研究越來(lái)越受到人們的重視。而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，虛擬樣機(jī)技術(shù)作為一種便捷的研究手段也越來(lái)越多的被廣大研究者所采用。本文采用 ADAMS 虛擬樣機(jī)技術(shù)，對(duì)汽車懸架系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析，并對(duì)車輪定位參數(shù)影響進(jìn)行了分析。 本文主要基于 ADAMS 虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)麥弗遜式前獨(dú)立懸架系統(tǒng)的性能及參數(shù)影響作了一定的研究，為汽車懸架系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)提供了一種方法。論文的主要內(nèi)容及成果體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)： (1)利用 ADAMS/Car 模塊建立某車的麥弗遜式前獨(dú)立懸架的虛擬樣機(jī)模型，并對(duì)懸架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。 (2)對(duì)該前懸架進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，分別在不同約束條件下進(jìn)行了車輪跳動(dòng)激振仿真。 (3)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，仿真分析結(jié)果表明，車輪在兩種不同跳動(dòng)情況下，彈塑性約束下的主銷內(nèi)傾角、車輪前束角、主銷后傾角的變化范圍較剛性運(yùn)動(dòng)情況下的范圍都要大。在剛性連接的情況下車輪外傾角的變化范圍比彈性連接情況下小。 由于時(shí)間和能力有限，尚有許多方面有待進(jìn)一步的研究和探討。 (l)整車虛擬樣機(jī)模型的建立。 本文只研究了懸架系統(tǒng)的仿真分析，要全面