【導(dǎo)讀】的空間機(jī)構(gòu)，這些就給運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析帶來較大困難。人們采用不同的途徑或手。段對(duì)其進(jìn)行分析研究，包括試驗(yàn)、簡(jiǎn)化成理想約束條件下的機(jī)構(gòu)分析。計(jì)算，用多自由度的質(zhì)量—阻尼剛體數(shù)學(xué)模型對(duì)汽車行駛狀況進(jìn)行仿真。誤差較大，并且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步，虛擬技術(shù)已經(jīng)成為世界汽車。上世紀(jì)90年代中期以來，數(shù)字化設(shè)計(jì)與虛擬開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用在。特別二十世紀(jì)八十年代以來這種情況得到了改變，而。軟件的成功應(yīng)用使虛擬樣機(jī)技術(shù)脫穎而出。懸架特性及其對(duì)汽車行駛動(dòng)力學(xué)影響。驗(yàn)、定型，產(chǎn)品開發(fā)成本較高，周期長(zhǎng)。運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)，結(jié)合虛擬設(shè)計(jì)和虛擬試。半主動(dòng)懸架以改變懸架的阻尼為主，一般較少考慮改變懸架的剛度。的控制規(guī)律調(diào)節(jié)彈簧的阻尼力或者剛度，半主動(dòng)懸架產(chǎn)生力的方式與被動(dòng)懸架相似，由于半主動(dòng)懸架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作時(shí)不需要消耗車輛的動(dòng)力，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

　　

【正文】 過圖形和數(shù)據(jù)曲線比較不同條件下的分析結(jié)果 ； （ 4） 可以進(jìn)行分析結(jié)果曲線圖的各種編輯等等 ； （ 5） 對(duì)進(jìn)一步調(diào)試樣機(jī)提供指南 ； ADAMS/Controls（ 控制模塊 ） 可以通過簡(jiǎn)單的繼電器、邏輯與非門、阻尼線圈等建立簡(jiǎn)單的控制機(jī)構(gòu)，或者利用在通用控制系統(tǒng)軟件中建立的控制系統(tǒng) 框圖，建立包括控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的仿真模型。 ADAMS/Linear（ 系統(tǒng)模態(tài)分析模塊 ） 可以在進(jìn)行系統(tǒng)仿真時(shí)將系統(tǒng)的非線性的運(yùn)動(dòng)學(xué)或動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行線性化處理，以便快速計(jì)算系統(tǒng)的固有頻率、特征向量和狀態(tài)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 空間矩陣，更快更全面地了解系統(tǒng)的固有特性。 ADAMS/Flex（ 柔性分析模塊 ） 提供 ADAMS 軟件與有限元分析軟件之間雙向數(shù)據(jù)交換接口。利用它與 ANSYS、 MSC/NASTRAN 、 ABAQUS、 IDEAS 等軟件的接口，可以方便地考慮零部件的彈性特性，建立多體動(dòng)力學(xué)模型，以提高系統(tǒng)的仿真精 度。 MECHANISM/Pro（ Pro/E 接口 ） 是連接 Pro/E 與 ADAMS 之間的橋梁，二者采用無縫連接的方式，不需要退出 Pro/E 應(yīng)用環(huán)境，就可以將裝配的總成根據(jù)其運(yùn)動(dòng)關(guān)系定義機(jī)械系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，并進(jìn)行干涉檢查、確定運(yùn)動(dòng)鎖止位置，計(jì)算運(yùn)動(dòng)副的作用力等等。 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/Driver（ 駕駛員模塊 ） 是在德國的 IPGDriver 基礎(chǔ)上，經(jīng)過二次開發(fā)而形成的成熟產(chǎn)品，可以確定汽車駕駛員的行為特征，確定各種操作工況 （ 例如：穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)彎制動(dòng)、 ISO 變線試驗(yàn)、側(cè)向風(fēng)試驗(yàn)等 ） ，同時(shí)確定轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角或傳矩、加速踏板位置、作用在制動(dòng)踏板上的力、離合器位置、變速器檔位等，提高車輛仿真動(dòng)力學(xué)特性， 并具有記憶功能。 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。利用 ADAMS/Rail 可以方便快速地建立完整的、參數(shù)化的機(jī)車車輛或列車模型以及各種子系統(tǒng)模型和各種線路模型，并根據(jù)分析目的的不同而定義相應(yīng)的輪 /軌接觸模型，可以進(jìn)行機(jī)車車輛穩(wěn)定性臨界速度、曲線通過性能、脫軌安全性、牽引 /制動(dòng)特性、輪軌相互作用力、隨機(jī)響應(yīng)性能和乘坐舒適性指標(biāo)以及縱向列車動(dòng)力學(xué) 等問題的研究 [13]。 ADAMS 軟件的優(yōu)點(diǎn) ADAMS 軟件一方面是機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真軟件的應(yīng)用軟件，用戶可以運(yùn)用該軟件非常方便地對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析。另一方面，又是機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真分析開發(fā)工具，其開放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶進(jìn)行特殊類型機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真分析的二次開發(fā)工具平臺(tái)。在產(chǎn)品的開發(fā)過程中，工程師通過應(yīng)用 ADAMS 軟件會(huì)收到明顯效果： 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 （ 1） 分析時(shí)間由數(shù)月減少為數(shù)天 ； （ 2） 降低工程制造和測(cè)試費(fèi)用 ； （ 3） 在產(chǎn)品制造出之前，就可以發(fā)現(xiàn)并更正設(shè)計(jì)錯(cuò)誤 ，完善設(shè)計(jì)方案 ； （ 4） 在產(chǎn)品開發(fā)過程中，減少所需的物理樣機(jī)數(shù)量 ； （ 5） 進(jìn)行物理樣機(jī)測(cè)試有危險(xiǎn)、費(fèi)時(shí)和成本高 ，可利用虛擬樣機(jī)進(jìn)行仿真分析 ； （ 6） 縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期 。 傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、試制過程中必須邊試驗(yàn)邊改進(jìn)，從設(shè)計(jì)到試制、試驗(yàn)、定型，產(chǎn)品開發(fā)成本較高周期長(zhǎng)。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(jiǎn)化懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)過程。大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，大量減少產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用和成本，明顯提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品的系統(tǒng)及性能獲得最優(yōu)化和創(chuàng)新的設(shè)計(jì)產(chǎn)品 [14]。 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。在歡迎對(duì)話框中選擇 “Create a new model”，在模型名稱（ Model Name） 欄中輸入 “maifuxunxuanjia”，其它選項(xiàng)欄中選擇系統(tǒng)默認(rèn)的選項(xiàng)，按“OK”。 設(shè)置工作環(huán)境 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(zhǎng)度單位、質(zhì)量單位、力的單位、時(shí) 間單位、角度單位和頻率單位分別設(shè)置為毫米、千克、牛頓、秒、度和赫茲 （ 如圖 所示 ） 。 在 ADAMS/View 菜單欄中，選擇設(shè)置 （ Setting） 菜單中的 （ Working Grid） 命令，本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 將網(wǎng)格 X 方向和 Y 方向的大小分別設(shè)置為 750 和 800，將網(wǎng)格的間距設(shè)置為 50（ 如圖 所示 ） 。 在 ADAMS/View 菜單欄中，選擇設(shè)置 （ Setting） 菜單中的 （ Gravity） 命令，將重力方向設(shè)置為沿 Y 軸負(fù)方向，大小為 （ 如圖 所示 ） 。 在 ADAMS/View 菜單欄中，選擇設(shè)置 （ Setting） 菜單中 的 （ Icons） 命令，將圖標(biāo)大小設(shè)置為 50。 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)。這 八 個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)是各個(gè)運(yùn)動(dòng)副相連接的位置。 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） 。建模完成后的懸架模型如圖 所示。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 圖 懸架模型圖 創(chuàng)建測(cè)試平臺(tái) 點(diǎn)擊 ADAMS/View 中零件庫的點(diǎn) （ Point） ，選擇 “Add to Ground”和 “Don’t Attach”，在 （ ， 40， ） 處建一個(gè)點(diǎn)，并以該點(diǎn)為對(duì)角點(diǎn)建立一個(gè)立方體 ,構(gòu)成 測(cè)試平臺(tái)。 表 懸架模型連接副明細(xì)表 連接副類型 連接副圖標(biāo) 第一構(gòu)件 第二構(gòu)件 連接副位置 旋轉(zhuǎn)副 Revolute Joint Swing_arm Ground O 球副 Spherical Joint King_pin Ground D 球副 Spherical Joint Tie_rod Ground S 球副 Spherical Joint Swing_arm Knuckle B 球副 Spherical Joint Tie_rod Knuckle P 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 圓柱副 Cylindrical Joint King_pin Knuckle E 固定副 Fixed Joint Wheel Knuckle F 點(diǎn)面約束副 Inplane Joint Primitive Wheel Test_patch G 移動(dòng)副 Translational Joint Test_patch Ground G 創(chuàng)建連接副 根據(jù)懸架各構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，在各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)建立連接副。具體的連接副類型及位置如表 所示。 保存模型 在 ADAMS/View 中，選擇 “File”菜單中的 “Save Datebase As”命令，將懸架模型保存在工作目錄中。 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。 設(shè)計(jì)變量的選取 設(shè)計(jì)變量是能影響優(yōu)化質(zhì)量和結(jié)果的可變參數(shù)。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。因此，應(yīng)對(duì)影響設(shè)計(jì)指標(biāo)的參數(shù)進(jìn)行分析和比較，從中選出對(duì)設(shè)計(jì)變量有明顯影響的，同時(shí)又是易于直接控 制和確定的參數(shù)作為設(shè)計(jì)變量，而那些沒有顯著影響的參數(shù)作為參數(shù)處理。但是，在優(yōu)化設(shè)計(jì)中自由變量太少，將減少設(shè)計(jì)的自由度，而所得到的優(yōu)化結(jié)果無法達(dá)到要求的精度。所以，應(yīng)根據(jù)具體的情況綜合考慮，合理地選擇設(shè)計(jì)變量。 在 本模型中，由于主要研究的車輪跳動(dòng)過程中懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的合理性， 研究其中出現(xiàn)的控制參數(shù)，并且考慮初始值的選取，設(shè)計(jì) 13 個(gè)設(shè)計(jì)變量 ： O 點(diǎn)的 X 坐標(biāo)、 O 點(diǎn)的 Y坐標(biāo)、 D 點(diǎn)的 Y坐標(biāo)、下擺臂的長(zhǎng)度、下擺臂的水平夾角、下擺臂橫向平面傾角、DE 和 YZ 平面的夾角、 S 點(diǎn)的 X 坐標(biāo)、 S 點(diǎn)的 Y 坐標(biāo)、 S 點(diǎn)的 Z 坐標(biāo)、轉(zhuǎn)向拉桿的長(zhǎng)度、 轉(zhuǎn)向拉桿的水平夾角、轉(zhuǎn)向拉桿橫向平面傾角，這 13 個(gè)變量都會(huì)設(shè)置各自的變化范圍，在后續(xù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行調(diào)整 ； 另外創(chuàng)建 8 個(gè)設(shè)計(jì)變量作為初始值 ： 主銷本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 內(nèi)傾角、主銷后傾角、前輪外傾角、前輪前束角、前輪輪距、車輪半徑、車輪寬度、彈簧剛度，其中的 4 個(gè)定位角可以在優(yōu)化設(shè)計(jì)中作適度的調(diào)整。 創(chuàng)建設(shè)計(jì)變量 在 ADAMS/View 菜單欄中，選擇 BuildDesignVariableNew，選擇創(chuàng)建變量對(duì)話框，變量名稱 （ Nalne） 變量類型 （ Type） 選擇“ Real”，創(chuàng)建變量名為“ Dis_OB” ，變量單位 （ Units） 選擇“ length”，變量的標(biāo)準(zhǔn)值取 240，在“ value Range by”欄中選擇“ +/Delta Relative to Value”，輸入變量的下幅 Delta 為 10，輸入變量的上幅 （ +Delta）為 10，創(chuàng)建設(shè)計(jì)變量“ Dis_0B”，表示下擺臂的長(zhǎng)度。 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” ） 。 表 設(shè)計(jì)變量列表 變量名稱 變量意義 標(biāo)準(zhǔn)值 下幅 上幅 單位 X_O O 點(diǎn)的 X 坐標(biāo) 125 10 10 length Y_O O 點(diǎn)的 Y 坐標(biāo) 210 10 10 length Y_D D 點(diǎn)的 Y 坐標(biāo) 620 15 15 length Dis_OB 下擺臂的長(zhǎng)度 240 10 10 length Ang1_OB 下擺臂的水平夾角 3 3 angle Ang2_OB 下擺臂橫向平面夾角 3 3 angle Ang_DE DE 和 YZ 平面的夾角 3 3 3 angle X_S S 點(diǎn)的 X 坐標(biāo) 155 10 10 length Y_S S 點(diǎn)的 Y 坐標(biāo) 270 10 10 length Z_S S 點(diǎn)的 Z 坐標(biāo) 65 10 10 length Dis_PS 轉(zhuǎn)向拉桿的長(zhǎng)度 170 10 10 length Ang1_PS 轉(zhuǎn)向拉桿的水平夾角 9 3 3 angle Ang2_PS 轉(zhuǎn)向拉桿的橫向平面傾角 2 5 angle Ang_kin 主銷內(nèi)傾角 9 3 1 angle Ang_cas 主銷后傾角 3 2 angle Ang_cam 前輪外傾角 1 angle Ang_toe 前輪前束角 angle t read 前輪輪距 900 0 0 length r_wheel 車輪半徑 0 0 length w_wheel 車輪寬度 200 0 0 length 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32