【正文】 the suspension ADAMS／ View，discussed the performance of the front wheel alignment parameters such as the kingpin inclination ,caster ,camber ,the toe angle and sideways displacement in a front wheel vehicle positioning． The model was a virtual front suspension test platform， and analyzed the change trend of the suspension performance parameters in the process of flopping the wheel． The impacts of its changes in the trend of design variables are also analyzed． make all optimized design of the program， with the parative analysis to verify the feasibility of the optimization program before and after the optimization， the suspension＇ s key data was generated， the virtual design was finished． The purpose and significance of the article lies in establishing a vehicle Macpherson suspension of the virtual design platform for virtual simulation test， pioneering a more scientific approach for the design and development of Macpherson suspension， bining the automobile design theory， resolving problems in the field of kinematics and dynamics， improving the quality of design． This research will also contribute to enhance the ability to independently develop products for China＇ s automobile industry． the research of this article has high theory meaning and practical value． Key Words： Macpherson Suspension。 Modeling。 附錄 B ........................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì) 和研究方法的基礎(chǔ)上，也出現(xiàn)了許多先進(jìn)的 方法和技術(shù)，比如 CAD/CAE技術(shù)、有限元分析、模擬仿真、虛擬設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)等等 。 在實(shí)際當(dāng)中，如果懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)，將會(huì)大大影響汽車產(chǎn)品的使用性能 ，出現(xiàn) 轉(zhuǎn)向沉重、車輪擺振、輪胎偏磨嚴(yán)重、 輪胎使用壽命 縮短 等 現(xiàn)象 。在試制前的階段進(jìn)行懸架結(jié)構(gòu)布置和建模仿真，獲得分析車輪垂直跳動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)與車輪前束角的變化等關(guān)系，總結(jié)規(guī)律。 選題的意義 懸架是車輛行駛系的重要的組成部分。 性能優(yōu)良的 懸架系統(tǒng) 對(duì)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(duì)公路的破壞具有重要意義。所以，傳統(tǒng)的方法已經(jīng)很難滿足日益加速的設(shè)計(jì)需求 , 為縮短開發(fā)周期 , 降低開發(fā)成本 , 有必要采用新的設(shè)計(jì)方法。有利于企業(yè)搶占市場(chǎng)和發(fā)展先機(jī)，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 懸架系統(tǒng)在發(fā)揮車輛操縱穩(wěn)定性方面至關(guān)重要。虛擬試驗(yàn)技術(shù)是一種先進(jìn)的以高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為支撐平臺(tái)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，是近年來隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、人工智能、人機(jī)接口技術(shù)、并行技術(shù) 、傳感器技術(shù)等一系列技術(shù)的迅速發(fā)展而發(fā)展起來的 。 設(shè)計(jì)通過計(jì)算、更改后，再試驗(yàn)，這種完全依靠樣車試制后對(duì)汽車進(jìn)行試驗(yàn)達(dá)到調(diào)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(zhì)量的要求，所以 有必要在設(shè)計(jì)中 采用虛擬試驗(yàn)技術(shù)對(duì)汽車的性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，以在實(shí)際樣車試制之前就對(duì)其性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，并提出改進(jìn)意見，達(dá)到提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和加快設(shè)計(jì)速度的目的，這對(duì)于提高我國汽車設(shè)計(jì)的總體水平也有著重要的意義。隨著虛擬產(chǎn)品開發(fā)、虛擬制造技術(shù)的逐漸成熟，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，而系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真就是數(shù)字化虛擬樣機(jī)技術(shù)的核心和關(guān)鍵技術(shù)。為了降低產(chǎn)品開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，在樣車制造出之前，利用數(shù)字化樣機(jī)對(duì)這些上述性能進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，并且優(yōu)化其參數(shù)就顯得十分必要了。當(dāng)用虛擬樣機(jī)來代替物理樣機(jī)驗(yàn)證設(shè)計(jì)時(shí)，不但可以縮短開發(fā)周期，而且設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率也能得到提高。仿真分析是在計(jì)算機(jī)上建立簡化到一定程度的模型，輸入各種操縱控制信號(hào)，計(jì)算出系統(tǒng)的時(shí) 域響應(yīng)和頻域響應(yīng)，以此來表征汽車的操縱穩(wěn)定性能。幾乎所有汽車生產(chǎn) 3 設(shè)計(jì)廠家都采用仿真分析的方法來分析汽車的某些性能。特別是專門應(yīng)用于汽車動(dòng) 力學(xué)分析的 ADAMS／ Car專用模塊，極大地方便了汽車設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)工作。 研究內(nèi)容和方法 應(yīng)用機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件 對(duì) 本課題研究 的 主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面： 1 分析車型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并獲取懸架 建模所需要的參數(shù)； 2 利用機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真軟件 ADAMS建立前懸架模型，就其特性參數(shù) 進(jìn)行仿真分析，并就結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。 其具體路線如框圖 所示。然后將模型參數(shù)化，創(chuàng)建 若干設(shè)計(jì)變量，進(jìn)行優(yōu)化分析，找出影響懸架性能的主要因素， 為進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。 5 第 2 章 麥弗遜 式 獨(dú)立 懸架結(jié)構(gòu)分析 懸架的組成與分類 懸架的 組成 現(xiàn)代汽車，特別是乘用車的懸架，形式、種類 會(huì)因不同的 公司和設(shè)計(jì)單位，而有不同形式。它們分別起到緩沖、減振 、力的傳遞、限位和控制車輛側(cè)傾角度的作用。螺旋彈 簧只承受垂直載荷，緩 和及抑制不平路面對(duì)車體的沖擊，具有占用空間小，質(zhì)量小，無需潤滑等優(yōu)點(diǎn)，但由于本身沒有摩擦而沒有減振作用 。它是懸架機(jī)構(gòu)中最精密和復(fù)雜的機(jī)械件。種類有單桿式或多連桿式的。有些轎車和客車上，為防止車身在轉(zhuǎn)向等情況下 6 發(fā)生過大 的橫向傾斜，在懸架系統(tǒng)中加設(shè)橫向穩(wěn)定桿，目的是提高橫向剛度，使汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性，改善汽車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。按控制形式不同分為被動(dòng)式懸架和主動(dòng)式懸架。 懸架 的 分類 發(fā)展至今， 汽車的懸架從大的方面來看， 主要 可以分為兩類： 獨(dú)立 式 懸架和非 獨(dú)立式懸架 。 獨(dú)立懸架 獨(dú)立懸架是兩側(cè)車輪分別獨(dú)立地與車架 彈性地連接，當(dāng)一側(cè)車輪受沖擊，其運(yùn)動(dòng)不直接影響到另一側(cè)車輪，獨(dú)立懸架所采用的車橋是斷開式的。獨(dú)立懸架允許前輪有大的跳動(dòng)空間，有利于轉(zhuǎn)向，便于選擇軟的彈簧元件使平順性得到改善。如圖 。 7 圖 獨(dú)立懸架運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) 現(xiàn) 在，前懸架基本上都采用獨(dú)立懸架系統(tǒng)，最常見的有雙橫臂式和滑柱擺臂式（又稱麥弗遜式）。這種獨(dú)立懸架被廣泛應(yīng)用在轎車前輪上。 如圖 、 所示。 圖 雙橫臂式獨(dú)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(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的雙橫臂懸架 雙橫臂式獨(dú)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。不等長雙橫臂懸架在其車輪上、下跳動(dòng)時(shí)，只要適當(dāng)?shù)?選擇上、下橫臂的長度并合理布置，即可使車輪定位參數(shù)的變化量限定在允許的范圍內(nèi)。因此不等長雙橫臂式獨(dú)立懸架能保證汽車有良好的行駛穩(wěn)定行，已為中、高級(jí)轎車的前懸架所廣泛采用。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但經(jīng)久耐用，同時(shí)減振器 的負(fù)荷小，壽命長。所以，乘用車的前懸架一般不用此種結(jié)構(gòu)形式。 麥弗遜式獨(dú)立懸架在轎車上應(yīng)用最為廣泛 , 在輕型汽車也有應(yīng)用 , 例如豐田的特銳小型四驅(qū)車、日產(chǎn)的 X輕型越野車和陸虎的發(fā)現(xiàn)者輕型越野車等，北京現(xiàn)代 ix35尊貴版的前懸架也是麥弗遜式的。 其工作原理： 這種懸架將減 震 器作為引導(dǎo)車輪跳動(dòng)的滑柱，螺旋彈簧與其裝于一體。 因此 前輪定位參數(shù)和輪距也都會(huì)相應(yīng)改變，且變化量可能很大 。 典型的結(jié)構(gòu)如圖 圖 。2活塞桿 。4橫向穩(wěn)定桿支架 。 6副車架 。8發(fā)動(dòng)機(jī)支座 。10隔離座 。12防塵罩 。14軸承 。2球形支承 。4彈簧 。6反跳緩沖彈簧 圖 麥弗遜懸架的另一種結(jié)構(gòu)圖 麥弗遜獨(dú)立懸架的特點(diǎn)： 麥 弗遜式是 鉸接 式滑柱與下橫臂組成的懸架形式，減 振器可兼做轉(zhuǎn)向主銷，轉(zhuǎn)向節(jié)可以繞著它轉(zhuǎn)動(dòng)。 技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)緊湊，響應(yīng)速 度快。所以，目前轎車使用最多的獨(dú)立懸架是麥弗遜式懸架。其 特點(diǎn)是兩側(cè)車輪安裝于一整體式車橋上，當(dāng)一側(cè)車輪受沖擊力時(shí)會(huì)直接影響到另一側(cè)車 輪上，當(dāng)車輪上下跳動(dòng)時(shí)定位參數(shù)變化小。目前廣泛應(yīng)用于貨車和大客車上，有些轎車后懸架也有采用的。 11 圖 非獨(dú)立式懸架結(jié)構(gòu)示意圖 本章小結(jié) 本章 對(duì)懸架的基本組成和分類做了一個(gè)全面的介紹， 結(jié)合具體結(jié)構(gòu)組成，說明懸架系統(tǒng)在汽車行駛時(shí)發(fā)揮著 必不可少的關(guān)鍵作用。 12 第 3 章 麥弗遜式獨(dú)立 懸架設(shè)計(jì) 懸架機(jī)構(gòu)形式確定 懸架具體結(jié)構(gòu)形式的選擇 為適應(yīng)不同車型和不同類型車橋的需要，懸架有不同的結(jié)構(gòu)型式 ，主要有獨(dú)立懸架與非獨(dú)立懸架 。所選車型為乘用車。 麥弗遜式 獨(dú)立懸架是獨(dú)立懸架中的一種，是一種減震 器作滑動(dòng)支柱并與下控制臂鉸接組成的一種懸架形式 ,與其它懸架系統(tǒng)相比 ,結(jié)構(gòu)簡單、性能好、布置緊湊 ,占 用空間少。 此次設(shè)計(jì)的懸架為發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)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(dú)立懸架 和整車基本參數(shù)。 彈性元件 彈性元件是懸架的最主要部件，因?yàn)閼壹茏罡镜淖饔檬菧p緩地面不平度對(duì)車身造成的沖擊，即將短暫的大加速度沖擊化解為相對(duì)緩慢的小加速度沖擊。 彈性元件主要有鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、空氣彈簧等 常用類型。鋼板彈簧是汽車最早使用的彈性 元件，由于存在諸多設(shè)計(jì)不足之處，現(xiàn) 在 逐步被其它種類彈性元件所取代。故本設(shè)計(jì) 選擇螺旋彈簧。為加速車架和車身振動(dòng)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(nèi)都裝有減 震 器。 汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用液 力減 震 器。此時(shí)，孔壁與油液間的摩擦及液體分子內(nèi)摩擦便形成 對(duì)振動(dòng)的阻尼力，使車身和車架的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能，而被油液和減 震 器殼體所吸收，然后散到大氣中。 圖 含減震 器的懸架簡圖 傳力構(gòu)件及導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 車輪相對(duì)于車架和車身跳動(dòng)時(shí)，車輪（特別是轉(zhuǎn)向輪）的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)符合 一定的要求，否則對(duì)汽車某些行駛性能（特別是操縱穩(wěn)定性）有不利的影響。 對(duì)前輪導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求 （ 1）懸架上載荷變化時(shí)，保證輪距變化不超過 177。在 側(cè)向加速度作用下，車身側(cè)傾角 ≤ 67 度。 （ 4）制動(dòng)時(shí)，應(yīng)使車身有抗 ” 前俯 ” 作用；加速時(shí)， 有抗 “后仰” 作用。 橫向穩(wěn)定器 在多數(shù)的轎車和客車上，為防止車身在轉(zhuǎn)向行駛等情況下發(fā)生過大的橫向傾斜，在懸架中還設(shè)有輔助彈性元件 —— 橫向穩(wěn)定器。 其原理是當(dāng)一側(cè)車輪相對(duì)車身位移比另外一側(cè)位移大時(shí)，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(cè)車輪遇障礙物時(shí)，限制該側(cè) 車輪跳動(dòng)幅度。 表中 前后輪距數(shù)據(jù)為參考同類車型確定。麥弗遜式懸架的受力圖如圖 所示。 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(duì)于大多數(shù)汽車而言，其懸掛質(zhì)量分配系數(shù) ε=～ ，因而可以近似地認(rèn)為 ε=，即前后橋上方車身部分的集中質(zhì)量的垂直振動(dòng)是相互獨(dú)立的，并用偏頻 ， 表示各自的自由振動(dòng)頻率，偏頻越小，則汽車的平順性越好。取 n=。 對(duì)于一般采用鋼制彈簧的轎車 1n 約為 ～1 、 2n 為～ ， ?21 nn ～ 。 ??nn在 ～ 范圍內(nèi)符合要求。 為了得到良好的平順性，因當(dāng)采用較軟的懸架以降低偏頻，但軟的懸架在一定載荷下其變 形量也大，對(duì)于一般轎車而言，懸架總工作行程（ 靜撓度與動(dòng)撓度 之和）應(yīng)當(dāng)不小于 160mm 。 懸架剛度計(jì)算 已知：已知整車裝備質(zhì)量： m =1521kg， 取簧上質(zhì)量為 1060kg；取簧下質(zhì)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