基于ADAMS软件轿车前悬架动态模拟与仿真本科生论文.docVIP

第1章 绪 论 1.1 课题的研究目的和意义 汽车悬架系统对整车行驶动力学（如操纵稳定性、行驶平顺性等）有举足轻重的影响，是汽车总布置设计、运动校核的重要内容之一，由于汽车悬架系统是比较复杂的空间机构，这些就给运动学、动力学分析带来较大困难。人们采用不同的途径或手段对其进行分析研究，包括试验、简化成理想约束条件下的机构分析。过去多用简化条件下的图解法和分析计算法对汽车悬架和转向系统的运动学及动力学性能进行分析计算，用多自由度的质量—阻尼刚体数学模型对汽车行驶状况进行仿真。所得的结果误差较大，并且费时费力。随着计算机技术的长足进步，虚拟技术已经成为世界汽车开发设计的应用潮流。上世纪90年代中期以来，数字化设计与虚拟开发技术的应用在世界范围内得到大力推广，这是基于计算机辅助设计（CAD）（CAM）ADAMS软件的成功应用使虚拟样机技术脱颖而出。基于ADAMS的虚拟样机技术，可把悬架视为是由多个相互连接、彼此能够相对运动的多体运动系统，其运动学及动力学仿真比以往通常用儿个自由度的质量一阻尼刚体（振动）数学模型计算描述更加真实反映悬架特性及其对汽车行驶动力学影响。 在传统悬架系统设计、试验、试制过程中必须边试验边改进，从设计到试制、试验、定型，产品开发成本较高，周期长。运用虚拟样机技术，结合虚拟设计和虚拟试验，可以大大简化悬架系统设计开发过程，大幅度缩短产品开发周期，大量减少产品开发费用和成本，提高产品质量和产品的系统性能，获得最优设计产品[1]。 本课题研究的目的和意义就在于对麦弗逊式悬架进行虚拟设计及基于ADAMS的优化分析，在试制前的阶段进行设计和试验仿真，并且提出优化设计的意见，在产品制造出之前，就可以发现并更正设计缺陷，完善设计方案，缩短开发周期，提高设计质量和效率。 1.2 汽车悬架技术研究现状和发展趋势 m 1— 簧下质量　m 2车身质量　k1、k2隔振弹簧　c阻尼器 u器　l轮胎 图1.1　三种悬架的模型图 完美是人类永恒的追求在马车出现的时候, 为了乘坐更舒适, 人类就开始对马车的悬架（叶片弹簧）进行孜孜不倦的探索。在1776年马车用的叶片弹簧取得了专利, 并且一直使用到20世纪30年代叶片弹簧才逐渐被螺旋弹簧代替[2]。 汽车诞生后,随着对悬架技术研究的深入相继出现了扭杆弹簧、气体弹簧、橡胶弹簧、钢板弹簧等弹性件，1934年世界上出现了第一个由螺旋弹簧组成的被动悬架。 被动悬架的模型如图1.1（a） 所示，被动悬架的参数根据经验或优化设计的方法确定, 在行驶过程中路况保持不变，很难适应各种复杂路况减振的效果较差。为了克服这种缺陷采用了非线性刚度弹簧和车身高度调节的方法该方法虽然有一定成效但无法根除被动悬架的弊端。被动悬架主要应用于中低档轿车上现代轿车的前悬架一般采用带有横向稳定杆的麦弗逊式悬架比如桑塔纳、夏利、赛欧等车后悬架的选择较多主要有复合式纵摆臂悬架和多连杆悬架。被动悬架是传统的机械结构刚度和阻尼都是不可调的依照随机振动理论它只能保证在特定的路况下达到较好效果，但它的理论成熟、结构简单、性能可靠成本相对低廉且不需额外能量因而应用最为广泛，在我国现阶段仍然有较高的研究价值。1、（1）通过对汽车进行受力分析后建立数学模型然后再用计算机仿真技术或有限元法寻找悬架的最优参数； （2）研究可变刚弹簧和可变阻尼的减振器使悬架在绝大部分路况上保持良好的运行状态； （3）研究导向机构使汽车悬架在满足平顺性的前提下稳定性有大的提高 被动悬架在一定的时间内仍将是应用最广泛的悬架系统，通过进一步优化悬架结构和参数可以继续提升悬架性能。 半主动悬架的研究工作开始于1973年由D.A.Crosby 和D.C. Karnopp 首先提出，模型如1.1（b）。半主动悬架以改变悬架的阻尼为主一般较少考虑改变悬架的刚度。工作原理是根据弹簧上质量相对车轮的速度响应、加速度响应等反馈信号按照一定的控制规律调节弹簧的阻尼力或者刚度，半主动悬架产生力的方式与被动悬架相似但其阻尼或刚度系数可根据运行状态调节这和主动悬架极为相似，有级式半主动悬架是将阻尼分成几级 阻尼级由驾驶员根据路感选择或由传感器信号自动选择，无级式半主动悬架根据汽车行驶的路面条件和行驶状态对悬架的阻尼在几毫秒内由最小到最大进行无级调节。由于半主动悬架结构简单工作时不需要消耗车辆的动力而且可取得与主动悬架相近的性能具有很好的发展前景[] 。 2、阻尼可调减振器主要有两种一种是通过改变节流孔的大小调节阻尼一种是通过改变减振液的粘性调节阻尼节流孔的大小一般通过电磁阀或步进电机进行有级或无级的调节。这种方法成本较高 结构复杂，通过改变减振液的粘性来改变阻尼系数 具有结构简单、成本低、无噪音和冲击等特点因此是目前发展的主要方向。在国外改变减振液粘性的方法主要有电流变液体和磁流变液