【導(dǎo)讀】一步體現(xiàn)了本課題研究的意義。簡(jiǎn)要介紹了仿真軟件ADAMS的功能和應(yīng)用，對(duì)比。能遇到的問(wèn)題及其解決方法，及各個(gè)參數(shù)在仿真過(guò)程中的計(jì)算。應(yīng)用該模型對(duì)該車(chē)前獨(dú)立懸架模型進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿。位參數(shù)及參數(shù)在前輪左半輪心上下跳動(dòng)時(shí)的變化規(guī)律。并且利用前人的經(jīng)驗(yàn)對(duì)這。些特性曲線進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)原懸架存在不合理的地方。以待今后深入學(xué)習(xí)，研究

　　

【正文】 證了汽車(chē)穩(wěn)定的直線行駛。故此力矩稱(chēng)為穩(wěn)定力矩。但此力矩也不宜過(guò)大，否則在轉(zhuǎn)向時(shí)為了克服此穩(wěn)定力矩，駕駛員須在轉(zhuǎn)向盤(pán)上施加較大的力 (即所謂轉(zhuǎn)向盤(pán)沉重，因穩(wěn)定力矩的大小，取決于力臂的數(shù)值，而力臂又取決于后傾角γ的大小。因此為不使轉(zhuǎn)向盤(pán)沉重，主銷(xiāo)后傾角γ不宜過(guò)大，現(xiàn)在一般采用的γ角不超過(guò) 2030?，F(xiàn)代高速汽車(chē)由于輪胎氣壓降低彈性增加，而引起穩(wěn)定力矩增加，因此， Y角可以減小到接近于零，甚至為負(fù)值。 圖 41 主銷(xiāo)后傾角γ 在 ADAMS 里，是用主 銷(xiāo)軸線單位矢量在 X軸及 Y 軸的方向投影計(jì)算主銷(xiāo)后傾角γ 25 的。 Sx= Steer— axis*road— X— Axis(即轉(zhuǎn)向軸或主銷(xiāo)軸在路面 X 方向的投影 ) Sy=Steer— axis*road— Z— Axis(即轉(zhuǎn)向軸或主銷(xiāo)軸在路面 Y方向的投影 ) γ =arctan(SX/Sy) 主銷(xiāo)內(nèi)傾角β 主銷(xiāo)內(nèi)傾角 β 是指在汽車(chē)的橫向平面內(nèi)，主銷(xiāo)上部向內(nèi)傾斜的角度。如圖 42所示，主銷(xiāo)內(nèi)傾角也就是轉(zhuǎn)向節(jié)軸線 EG 在汽車(chē)橫向平面內(nèi)與一個(gè)鉛垂線的夾角。主銷(xiāo)偏移距γ s減小，從而可減少轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員加在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的力，使轉(zhuǎn)向操縱 輕便，同時(shí)也可減少?gòu)霓D(zhuǎn)向輪傳到轉(zhuǎn)向盤(pán)上的沖擊力。但內(nèi)傾角不宜過(guò)大，也就是主銷(xiāo)偏移距γ s 不宜過(guò)小，否則在轉(zhuǎn)向時(shí)，車(chē)輪饒主銷(xiāo)偏轉(zhuǎn)的過(guò)程中，輪胎與路面間產(chǎn)生較大的滑動(dòng)，因而增加了輪胎和路面間的摩擦阻力，加速了輪胎的磨損。主銷(xiāo)內(nèi)傾角也有車(chē)輪自動(dòng)回正的作用。從圖 42可以看出主銷(xiāo)內(nèi)傾角引起的車(chē)輪自動(dòng)回正作用。 圖 42 主銷(xiāo)內(nèi)傾角和車(chē)輪外傾角 將作用在車(chē)輪接地點(diǎn) Fn 移至車(chē)輪軸線方向和其垂直方向分解成： Fncosσ和Fnsinσ。轉(zhuǎn)彎時(shí)，垂直力分量 Fnsinσ產(chǎn)生回正力矩： MSZ = Fnsinσ sinδ *γ n，見(jiàn)圖 43左，其中γ n = （γ S +γ dyntgσ） cosσ , γ dyn = 滾動(dòng)半徑，這里的γS 指的是主銷(xiāo)偏移距離。 它也是一個(gè)車(chē)輪定位參數(shù)。可見(jiàn)，主銷(xiāo)偏移距 [22]γ S 對(duì)轉(zhuǎn)向回正力矩 M 的大小有影響，γ S 大，轉(zhuǎn)向回正能力加強(qiáng)；若取值較小或者甚至為負(fù)值，轉(zhuǎn)向回正力矩變小。但過(guò)大的主銷(xiāo)偏移距離卻對(duì)汽車(chē)的制動(dòng)穩(wěn)定性不利。這是因?yàn)楫?dāng)一根車(chē)橋的兩個(gè)車(chē)輪的制動(dòng)力矩大小不同時(shí)，如圖 43 左圖所示，假設(shè)左前輪出現(xiàn)較右前輪大的制動(dòng)力 26 Fbvr，左右兩個(gè)車(chē)輪的制動(dòng)力差為 MSZ = Fbv Fbl,此外，它還引起了轉(zhuǎn)向力矩 MSb = Fbvγ S cosσ ,其中γ S為主銷(xiāo)偏移距，σ為前輪轉(zhuǎn)向角。當(dāng)γ S為正值時(shí)，見(jiàn)圖 43右，轉(zhuǎn)向系使左前輪產(chǎn)生與汽車(chē)在橫擺力矩作用下的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的轉(zhuǎn)向。因此形成了一個(gè)平衡作用，進(jìn)一步阻止了在前輪制動(dòng)力不等時(shí)產(chǎn)生的行駛方向的偏離。所以，主銷(xiāo)內(nèi)傾角的作用不僅能使汽車(chē)轉(zhuǎn)向自動(dòng)回正、轉(zhuǎn)向操縱輕便，對(duì)現(xiàn)代的高速汽車(chē)。 圖 43 主銷(xiāo)內(nèi)傾角引起的回正力距 在 ADAMS 里，也是用主銷(xiāo)軸線單位矢量在 Y 軸及 Z 軸的方向投影計(jì)算主銷(xiāo)內(nèi)傾角β的。 左側(cè)前輪主銷(xiāo)內(nèi)傾角β =arctan (DcosZ/DcosY) 右側(cè)主 銷(xiāo)內(nèi)傾角β =arctan (DcosZ/DcosY) 前輪外傾角γ 除上述主銷(xiāo)后傾和內(nèi)傾兩個(gè)角度保證汽車(chē)穩(wěn)定直線行駛外，前輪外傾角α也具有定位作用。如果空車(chē)時(shí)車(chē)輪的安裝正好垂直于路面，則滿載時(shí)，車(chē)橋?qū)⒁虺休d變形，而可能出現(xiàn)車(chē)輪內(nèi)傾。這樣將加速汽車(chē)輪胎的偏磨損。另外，路面對(duì)車(chē)輪的垂直反作用力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，為了使輪胎磨損均勻和減輕輪轂外軸承的負(fù)荷，安裝車(chē)輪時(shí)預(yù)先使車(chē)輪有一定的外傾角，以防止車(chē)輪內(nèi)傾。同 時(shí)，車(chē)輪有了外傾角也可以與拱形路面相適應(yīng)。但是外傾角也不宜過(guò)大，否則也會(huì)使輪胎產(chǎn)生偏磨損。 在 ADAMS 里，是用輪軸 Z 矢量單位矢量計(jì)算前輪外傾角γ的。前輪的外傾角是在轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)計(jì)中確定的。設(shè)計(jì)時(shí)使轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸的軸線與水平面成一角度，該角度即為前輪外傾角γ (一般γ為1o 右 )。 在 ADAMS 里，是用輪軸 Z 矢量單位矢量計(jì)算前輪外傾角γ的。前輪的外傾角是在轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè) 27 計(jì)中確定的。設(shè)計(jì)時(shí)使轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸的軸線與水平面成一角度，該角度即為前輪外傾角γ (一般γ為1o 右 )。 前輪前束 [24] 車(chē)輪有了外傾角后，在滾動(dòng)時(shí)，就 類(lèi)似于滾錐，從而導(dǎo)致兩側(cè)車(chē)輪向外滾開(kāi)。由于轉(zhuǎn)向橫拉桿和車(chē)橋的約束使車(chē)輪不可能向外滾開(kāi)，車(chē)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。為了消除車(chē)輪外傾帶來(lái)的這種不良后果，在安裝車(chē)輪時(shí) )使汽車(chē)兩前輪的中心面不平行，兩輪前邊緣距離 B小于后邊緣距離 A, AB之差稱(chēng)為前輪前束 (圖 44)。這樣可使車(chē)輪在每一瞬時(shí)滾動(dòng)方向接近于向著正前方，從而在很大程度上減輕和消除了由于車(chē)輪外傾而產(chǎn)生的不良后果。前輪前束可通過(guò)改變橫拉桿的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整。一般前束值為 02mm. 圖 44 前輪前束 前輪前束也可以以前輪前束角表 示，這樣做是因?yàn)樵?ADAMS 很容易計(jì)算得到前輪前束角 . 在 ADAMS 里，是用輪軸 Z 單位矢量在 X 軸和 Z軸的方向投影計(jì)算前輪前束的。 左側(cè)前輪束角 Toe angle= arctan (DcosX/DcosZ) 右側(cè)前輪束角 Toe angle= arctan (DcosX/DcosZ) 5 基于 ADAMS 的雙橫臂懸架動(dòng)態(tài)分析及仿真 雙橫臂獨(dú)立懸架模型的導(dǎo)入 UG 模型導(dǎo)出 28 點(diǎn)擊 文件 的 導(dǎo)出 下拉菜單中的 parasolid 如圖所示 51 51 UG 模型導(dǎo)出 UG 模型到 Adams 模型轉(zhuǎn)化 點(diǎn)擊 File中的 Import 進(jìn)行如圖 52操作 52 Adams 模型導(dǎo)入 完成模型的建立 29 如圖 53： 圖 53 仿真分析及結(jié)果處理 仿真分析及調(diào)試 30 圖 54 雙橫臂獨(dú)立懸架 Adams 運(yùn)動(dòng)仿真 測(cè)試前懸架模型 （ 1） 添加驅(qū)動(dòng) 點(diǎn)擊 ADAMS/view 中驅(qū)動(dòng)庫(kù)的直線驅(qū)動(dòng)按鈕 ，選擇測(cè)試平臺(tái)和大地之間的移動(dòng)副約束，創(chuàng)建直線驅(qū)動(dòng)。創(chuàng)建直線驅(qū)動(dòng)后，直接在“ Edit”菜單中 選擇“ Modify”，可以修改直線驅(qū)動(dòng)，在添加對(duì)話窗的“ F（ time） = ”欄中，輸入驅(qū)動(dòng)的函數(shù)表達(dá)式：11*（ time5)，如圖所示 55。 31 55 驅(qū)動(dòng)參數(shù) 在 ADAMS/view 的主工具箱中，選擇仿真按鈕 ，設(shè)置終止時(shí)間為 10，工作步為 100。然后點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕仿真，觀察前懸架模型的運(yùn)動(dòng)仿真情況。 （ 2） 測(cè)量主銷(xiāo)內(nèi)傾角 在 ADAMS/view 菜單欄中，選擇 Build Measure Function New，如圖所示，創(chuàng)建新的測(cè)量函數(shù)。 在函數(shù)編輯器對(duì)話窗中的測(cè)量名稱(chēng)欄輸入： zhuxiaoneiqing，一般屬性的單位欄中選擇“ angle”，借助于函數(shù)編輯器提供的基本函數(shù)，編輯主銷(xiāo)內(nèi)傾角的函數(shù)表達(dá)式：ATAN( DY(MARKER_23, MARKER_25)/DZ(MARKER_23, MARKER_25)) 具體的編輯過(guò)程如下： 首先，輸入反正切函數(shù)“ ATAN（）”； 然后，利用函數(shù)編輯器編輯，輸入的函數(shù)表達(dá)式如圖 56 所示，按“ OK”，創(chuàng)建主銷(xiāo)內(nèi)傾角的測(cè)量函數(shù)。 32 圖 56函數(shù)編輯器 同時(shí)，系統(tǒng)生成主銷(xiāo)內(nèi)傾角變化的測(cè)量曲線，設(shè)置終止時(shí)間為 10，工作步為 100，進(jìn)行仿真，主 銷(xiāo)內(nèi)傾角變化曲線如圖 57所示。 圖 57主銷(xiāo)內(nèi)傾角變化曲線 （ 3） 測(cè)量主銷(xiāo)后傾角 在 ADAMS/view 菜單欄中，選擇 Build Measure Function New，如圖所示，創(chuàng)建新的測(cè)量函數(shù)。在函數(shù)編輯器對(duì)話窗中的測(cè)量名稱(chēng)欄輸入： zhuxiaohouqing，一般屬性的單位欄中選擇“ angle”，借助于函數(shù)編輯器提供的基本函數(shù)，編輯主銷(xiāo)后傾角的函數(shù)表達(dá)式： ATAN( DX(MARKER_23, MARKER_25)/DZ(MARKER_23, MARKER_25) ) 按“ OK” ，系統(tǒng)生成主銷(xiāo)后傾角變化的測(cè)量曲線，設(shè)置終止時(shí)間為 10，工步為 100，進(jìn)行仿真，注銷(xiāo)內(nèi)傾角變化曲線如圖 58所示。 33 圖 58主銷(xiāo)后傾角變化曲線 （ 4） 測(cè)量前輪外傾角 在 ADAMS/view 菜單欄中，選擇 Build Measure Function New，如圖所示，創(chuàng)建新的測(cè)量函數(shù)。在函數(shù)編輯器對(duì)話窗中的測(cè)量名稱(chēng)欄輸入： chelunwaiqing，一般屬性的單位欄中選擇“ angle”，借助于函數(shù)編輯器提供的基本函數(shù)，編輯前輪外傾角的函數(shù)表達(dá)式： ATAN(DZ(MARKER_43, MARKER_33)/DY(MARKER_43, MARKER_33)) 按“ OK”，系統(tǒng)生成前輪外傾角變化的測(cè)量曲線，設(shè)置終止時(shí)間為 10，工作步為 100，進(jìn)行仿真，前輪外傾角變化曲線如圖 59所示。 圖 59 車(chē)輪外傾角變化曲線 （ 5） 測(cè)量前輪前束角 在 ADAMS/view 菜單欄中，選擇 Build Measure Function New，如圖所示，創(chuàng)建新的測(cè)量函數(shù)。在函數(shù)編輯器對(duì)話窗中的測(cè)量名稱(chēng)欄輸入： chelunqianshu，一般屬性的單位欄中選擇“ angle”，借助于函數(shù)編輯器提供的基本函數(shù)，編輯前輪 前束角的函數(shù)表達(dá)式： ATAN( DX(MARKER_43, MARKER_33)/DY(MARKER_43, MARKER_33)) 按“ OK”，系統(tǒng)生成前輪前束角變化的測(cè)量曲線，設(shè)置終止時(shí)間為 10，工作步為100，進(jìn)行仿真，前輪前束角變化曲線如圖 510 所示。 34 圖 510 車(chē)輪前束角變化曲線 （ 6） 測(cè)量車(chē)輪接地點(diǎn)測(cè)向滑移量 系統(tǒng)生成車(chē)輪接地點(diǎn)測(cè)向滑移量的測(cè)量曲線，車(chē)輪接地點(diǎn)測(cè)向滑移量曲線如圖511 所示。 圖 511 車(chē)輪側(cè)向滑移變化曲線 （ 7） 測(cè)量車(chē)輪跳動(dòng)量 設(shè)置為轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的參數(shù)，是為了保證車(chē)輪上下跳動(dòng)在177。 50mm 之間，車(chē)輪上下跳動(dòng)曲線如下圖 512，有圖可知其符合要求。 35 圖 512車(chē)輪跳動(dòng)量變化曲線 （ 8） 創(chuàng)建前懸架特性曲線 1）主銷(xiāo)內(nèi)傾角變化量 “ 圖 513 圖 514 在 ADAMS/view 菜單欄中，選擇“ Review”菜單中的 Plotting Window”命令，如圖 5– 13 所示，系統(tǒng)進(jìn)入定制曲線窗口。選擇曲線的數(shù)據(jù)來(lái)源為測(cè)量值（ Measure），如圖 5– 14 所示。 在“ Independent Axis”欄中，點(diǎn)擊“ Data”，選擇主銷(xiāo)內(nèi)傾角 （ zhuxiaoneiqing）的測(cè)量曲線為定制曲線的 X軸，如圖 5– 15 所示，按“ OK”。 36 圖 515函數(shù)編輯器 選擇車(chē)輪跳動(dòng)量（ Wheel_Travel）的測(cè)量曲線為定制曲線的 Y 軸，如圖 4–12 所示， 主銷(xiāo)內(nèi)傾角也有使車(chē)輪自動(dòng)回正的作用，其有利用汽車(chē)本身的重力使車(chē)輪回復(fù)到原來(lái)中間位置的效應(yīng)。主銷(xiāo)內(nèi)傾角與主銷(xiāo)橫向偏置距是相關(guān)聯(lián)的，主銷(xiāo)內(nèi)傾有利于橫向偏置距的減小，從而減小轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員在方向上的力，使轉(zhuǎn)向輕便，同時(shí)也可以減小從轉(zhuǎn)向輪傳到方向上的沖擊力。內(nèi) 傾角不宜過(guò)大，否則轉(zhuǎn)向時(shí)，輪胎與路面之間將產(chǎn)生較大的滑動(dòng)，增加輪胎與路面的摩擦力，使轉(zhuǎn)向發(fā)沉，而且加速輪胎的磨損。一般認(rèn)為在車(chē)輪上跳時(shí)，主銷(xiāo)內(nèi)傾角的增加應(yīng)盡量減小，以避免內(nèi)傾角變化過(guò)大。主銷(xiāo)橫向偏置距與主銷(xiāo)內(nèi)傾角一起，使汽車(chē)在低速時(shí)保證自動(dòng)回正力矩和一定的轉(zhuǎn)向輕便性。主銷(xiāo)橫向偏移距愈大，前橋?qū)?chē)輪縱向力 (制動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)力 )的敏感性愈大，容易發(fā)生制動(dòng)跳偏、前束變化不合理等問(wèn)題。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，大致的范圍是 39。39。 303012 ?? 176。，也希望取較小的數(shù)值 [24]。主銷(xiāo)內(nèi)傾角及橫向偏移距仿真結(jié)果如 圖 516 所示。 37 圖 516 主銷(xiāo)內(nèi)傾角變化量 圖 516 是主銷(xiāo)內(nèi)傾角仿真結(jié)果，主銷(xiāo)內(nèi)傾角隨車(chē)輪的上跳增加幅度比較大，為 ~13176。，沒(méi)有超出設(shè)計(jì)的范圍，所以，該懸架的主銷(xiāo)內(nèi)傾角符合設(shè)計(jì)要求。 2）主銷(xiāo)后傾角變化量 主銷(xiāo)后傾角與主銷(xiāo)后傾拖距一起，保證足夠的側(cè)向力回正力矩，以有利于汽車(chē)直線行駛。一般主銷(xiāo)后傾角越大，主銷(xiāo)后傾拖距也越大，則回正力矩的力臂越大，因此回正力矩也就越大。但是回正力矩不易過(guò)大，否則在轉(zhuǎn)向時(shí)為了克服此力矩，駕駛員必須在方向盤(pán)上施加較大的力。如主銷(xiāo)后傾角隨車(chē)輪跳動(dòng)量的變化過(guò)大，會(huì)導(dǎo) 致回正力矩過(guò)大或過(guò)小甚至出現(xiàn)負(fù)值，從而出現(xiàn)轉(zhuǎn)向沖擊、側(cè)風(fēng)敏感性大以及直線行駛不穩(wěn)定等問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，四輪驅(qū)動(dòng)車(chē)為 39。39。 30303 ?? [24]。主銷(xiāo)后傾角仿真結(jié)果如圖 517所示