【導(dǎo)讀】求具有良好的操縱穩(wěn)定性。汽車的操縱穩(wěn)定性是影響汽車行駛安全性的重要性能之。模型進(jìn)行了參數(shù)化,進(jìn)行了懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析。分析了懸架各性能參數(shù)（主銷內(nèi)傾角、趨勢(shì)，并指出需要改進(jìn)的地方。研究多個(gè)設(shè)計(jì)變量的變化對(duì)樣機(jī)性能的影響，并總結(jié)。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。在產(chǎn)品制造出之前，就可以發(fā)現(xiàn)并更正設(shè)計(jì)缺陷，完善設(shè)計(jì)方案，縮短開發(fā)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。本文的初步研究具有一定的實(shí)踐和應(yīng)用價(jià)值。

　　

【正文】 ～ 4Mpa,取 ??P =3Mpa； ? ——連桿直徑與工作缸直徑比值， ? = ～ ，取 ? =。 代入計(jì)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。選取時(shí)按照標(biāo)準(zhǔn)選用，按下表選擇。 表 減振器系列選用表 所以選擇工作缸直徑 D=30mm 的減震器，對(duì)照上表選擇起長度： 活塞行程 S=240mm ，基長 L=110mm ，則： mmSLL 350110240m i n ????? （壓縮到底的長度） mmSLL 590240350m i nm a x ????? （拉足的長度） 取貯油缸直徑 CD =44mm ，壁厚取 2mm 。 橫向穩(wěn)定桿設(shè)計(jì) 橫向穩(wěn)定桿的作用 橫向穩(wěn)定桿是一根擁有一定剛度的扭桿彈簧，它和左右懸掛的下托臂或減震器滑柱相連。當(dāng)左右懸掛都處于顛簸路面時(shí)，兩邊的懸掛同時(shí)上下運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定桿工作缸直徑D 基長 L 貯油直徑cD 吊環(huán)直徑φ 吊環(huán)直徑寬度 B 活塞行程 S 30 11 （ 120） 44 （ 47） 29 24 2 2 250、 260、270、 280 40 14 （ 150） 54 39 32 1 1 1 150、270、 280 50 17 （ 180） 70 （ 75） 47 40 1 1 1 150、160、 170、 180 65 210 210 62 50 1 1 1 150、160、 170、 180、 190 26 不發(fā)生扭轉(zhuǎn)，當(dāng)車輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于外側(cè)懸掛承受的力量較大，車身發(fā)生一定得側(cè)傾。此時(shí)外側(cè)懸掛收縮，內(nèi)測(cè)懸掛舒張，那么橫向穩(wěn)定桿就會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一定的彈力，阻止車輛側(cè)傾。從而提高車輛行駛穩(wěn)定性。 由于為了提高汽車的行駛平順性，從而降低了汽車的固有頻 率，導(dǎo)致懸架的垂直剛度減小，側(cè)傾角剛度值很小，結(jié)果使汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)側(cè)傾嚴(yán)重，影響了汽車的穩(wěn)定性，為此大多數(shù)汽車都裝有橫向穩(wěn)定桿來加大汽車的側(cè)傾角剛度。穩(wěn)定桿的安裝因車而異。 穩(wěn)定桿接頭形式選擇 兩端連接處結(jié)構(gòu)形式的選擇 圖 接頭剖面圖 中段與車架連接點(diǎn)處結(jié)構(gòu)形式的選擇 穩(wěn)定桿中段與車架連接時(shí)需要用橡膠元件來吸收振動(dòng)如 圖所示打剖面線的為橡膠元件。橡膠元件放在一個(gè)近似 U 型元件中有 U 型元件固定在車架上。 圖 接頭剖面圖 穩(wěn)定桿直徑計(jì)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。 穩(wěn)定桿材料為 60Si2Mn。 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。 ? ? ? ?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(jì)算： 39。1221 KBC b ?? （ B 為輪距， 39。1K 為線形剛度 ） 一般情況下，圖示穩(wěn)定桿最大應(yīng)力發(fā)生在圓角截面處的內(nèi)側(cè)（原理與螺旋彈簧內(nèi)側(cè)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力大于外側(cè)類似），其大小與截面處遠(yuǎn)角半徑 R 有關(guān)，因?yàn)?R 決定此處的曲度系數(shù)。對(duì)于穩(wěn)定桿，最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力不應(yīng)超過 700MPa。 求出最小圓角半徑 R 后，通 常推薦 R 的取值不小于 。其他位置的應(yīng)力一般都小于圓角截面處的內(nèi)側(cè)應(yīng)力。 由于現(xiàn)行剛度計(jì)算牽涉到獨(dú)立懸架具體機(jī)構(gòu)，因此 239。1 2 ??????? nmBkK s，而此公式只適合小側(cè)傾角，而且在分析過程中沒有考慮導(dǎo)向機(jī)構(gòu)系中鉸接點(diǎn)處彈性套的影響。實(shí)際轎車的前側(cè)傾角剛度為 ?? cmN /1200～300 ，后側(cè)傾角剛度為?? cmN /7000～180 。取 ?cmNC b /700 ??? ，則 28 圖 穩(wěn)定桿結(jié)構(gòu)尺寸圖? ? ? ?? ? mmmd 70031284 22338 ???????????? ? （ ） 故 取 mmd 32? 。 穩(wěn)定桿校核 穩(wěn)定桿 B 處的半徑取 mmdR ???? 。 穩(wěn)定桿的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ? 339。216 d kpl?? ? cCCk 1439。 ????， ? ? ? ? 432324822 ???????? ddRC 1439。 ??????? CCk ppd kpl 0 2 7 1 0 33 39。2 ?? ????? ??? p 為端點(diǎn)處的作用力，??p = ?? 。 ? ? 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 ?? ? 。 ? ? 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。 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 ??? 。 半軸初步計(jì)算 半軸的安裝形式選擇全浮式。 29 ?? rrGmM 239。221? （ ） 式中 39。2m 為負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，取 ?，39。2 ?m 為負(fù)著系數(shù)取 ?? ， r 為車輪滾動(dòng)半徑， 2G 為最大靜載荷 。 mmNM ????????? 5 8 2 ? 3 ?Mkd? k， 為直徑系數(shù)一般為 ~ 取 ?k mmd 3 6 ??? （ ） 取 mmd 25? 。 本章小結(jié) 本章介紹了懸架的基本尺寸的確定 ，螺旋彈簧的設(shè)計(jì)，減 振器工作缸、貯 油缸直徑的確定，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中各參數(shù)的確定，導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 的結(jié)構(gòu)形式的確定，并且確定其基本尺寸。還確定了橫向穩(wěn)定桿兩端接頭的形式和中間支承的結(jié)構(gòu)形式，初步計(jì)算了穩(wěn)定桿的直徑和長度。 30 第 4 章 基于 ADAMS/View 的懸架優(yōu)化分析 虛擬樣機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)介 隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，客戶對(duì)產(chǎn)品多樣化和個(gè)性化的要求愈加迫切。 傳統(tǒng)物理樣機(jī)設(shè)計(jì)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(chǎng)需求。虛擬樣機(jī)技術(shù)（ VP）就是在這種市場(chǎng)背景下產(chǎn)生的。 虛擬樣機(jī)技術(shù)是隨著 計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而興起的一種計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)，它是一種嶄新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，是一種用來代替真實(shí)的物理樣機(jī)設(shè)計(jì)的、基于產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)仿真模型的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法。虛擬樣機(jī)技術(shù)涉及機(jī)械、電子、計(jì)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(gè)領(lǐng)域、多項(xiàng)技術(shù) 。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(dòng)學(xué)和動(dòng)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(jì)和制造提供參數(shù)依據(jù)。虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)涉及的創(chuàng)新、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、加快產(chǎn)品開發(fā)周期有重要意義。 虛擬樣機(jī)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用 在各個(gè)領(lǐng)域，如汽車制造業(yè)、工程機(jī)械、航空航天業(yè)、國防工業(yè)以及機(jī)械制造業(yè)，所涉及到的產(chǎn)品從龐大的卡車到照相機(jī)快門，從火箭到輪船的錨機(jī)。無論在哪個(gè)領(lǐng)域，針對(duì)哪種產(chǎn)品，虛擬樣機(jī)技術(shù)都為用戶節(jié)省了開支和時(shí)間，并提供了滿意的設(shè)計(jì)方案。 虛擬樣機(jī)技術(shù) 的 實(shí)現(xiàn) —— ADAMS 軟件介紹 機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析 (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems，簡(jiǎn)稱 ADAMS)，該虛擬樣機(jī)分析軟件是由美國 MDI 公司 (Mechanical Dynamics Lnc)開發(fā)的。國 外許多大型公司及企業(yè)的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)均采用 ADAMS 軟件。國內(nèi)的一汽、二汽、上海通用等大型企業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究也都采用 ADAMS 技術(shù)。 ADAMS 分為五大部分，共包含 30 多個(gè)模塊：核心模塊、專業(yè)模塊、接口模塊、功能擴(kuò)展模塊以及工具箱。用戶可以利用這些模塊進(jìn)行產(chǎn)品各階段、高精度、全方位的仿真計(jì)算分析結(jié)果，該過程包括概念設(shè)計(jì)、方案論證、試驗(yàn)規(guī)劃、詳細(xì)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品方案修改、故障診斷以及優(yōu)化。在使用 ADAMS 31 軟件的虛擬環(huán)境時(shí)，可以自動(dòng)生成包括機(jī)械液壓控制系統(tǒng)在內(nèi)的、任意復(fù)雜虛擬樣機(jī)系統(tǒng)的多體動(dòng)力學(xué)數(shù)字化模型，并能夠 對(duì)該模型進(jìn)行仿真分析計(jì)算。采用該技術(shù)后，可以最大限度的降低新型產(chǎn)品研發(fā)成本、縮減研發(fā)周期以及提高產(chǎn)品質(zhì)量， 為占據(jù)更多市場(chǎng)可以提供強(qiáng)有力的保證 。 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(jī)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(shí)間和成本。 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(dòng)力學(xué)理論中的拉格郎日方程方法為基礎(chǔ)，自動(dòng)的建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，該過程與實(shí)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。 ADAMS 仿真軟件的應(yīng)用非常廣泛，不僅可以應(yīng)用于預(yù)測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的性能、碰撞檢測(cè) 以及運(yùn)動(dòng)范圍，還可以應(yīng)用于峰值載荷的計(jì)算以及有限元的輸入載荷領(lǐng)域 。 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。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(jì)、研究開發(fā)以及質(zhì)量鑒定等重要工作。以上可以知道 ADAMS 軟件具有強(qiáng)大的功能和廣泛的影響力。 麥弗遜 懸架簡(jiǎn)化模型 圖 麥弗遜懸架簡(jiǎn)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)鍵點(diǎn) POINT_86 為懸架下控制臂內(nèi)點(diǎn)，關(guān)鍵點(diǎn) POINT_4 為減振器上鉸點(diǎn)，關(guān)鍵點(diǎn) POINT_5 為車輪中心點(diǎn)，關(guān)鍵 32 點(diǎn) POINT_6 為減振器下安裝點(diǎn)（與轉(zhuǎn)向節(jié)連接），關(guān)鍵點(diǎn) POINT_28 為轉(zhuǎn)向節(jié)中心點(diǎn)，關(guān)鍵點(diǎn) POINT_8 為轉(zhuǎn)向橫拉桿內(nèi)鉸點(diǎn)，關(guān)鍵點(diǎn) POINT_32 為轉(zhuǎn)向橫拉桿外鉸點(diǎn)。 8 個(gè) 關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)如下表： 表 關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)表 在 ADAMS/View 中創(chuàng)建懸架模型 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 “model_22”，其它選項(xiàng)欄中選擇系統(tǒng)默認(rèn)的選項(xiàng)，按 “OK”。 圖 ADAMS/View 進(jìn)入界面 33 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 mm、 kg、 N、 s、 deg 和 HZ（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，將網(wǎng)格 X 方向和 Y方向的大小分別設(shè)置為 750 和 500，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）。 圖 單位設(shè)置窗口