基于ADAMS_View的双横臂独立悬架的运动学仿真分析

第29卷第4期2012年7月

河北工业科技

HebeiJournalofIndustrialScienceandTechnolo gy

Vol.29,No.4Jul012y2

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()1008153420120421403--- 文章编号:

/基于ADAMSView的双横臂独立悬架的

运动学仿真分析

王 南,郝莉红,张莉婷,张 俊

()河北工程大学机电学院,河北邯郸 056038

/摘 要:采用虚拟样机技术,借助于A针对某轿车的双横臂独立DAMSView软件这个操作平台,获得了前轮定位参数(前轮外倾角、前轮悬架建立了多体动力学模型并对其进行运动学仿真分析,

前束值、主销内倾角及主销后倾角)随车轮上下跳动的变化规律,为汽车悬架系统的优化提供了良好的理论依据。

/关键词:双横臂独立悬架;建模;仿真;ADAMSView中图分类号:TH113.2 文献标志码:A

Kinematicssimulationofdoubleishbone -w

/susensionbasedonADAMSView p

,HAO,,WANG NanLihonZHANGLitinZHANGJun - - gg

(,H,H)ColleeofMechanicalandElectricalEnineerinebeiUniversitofEnineerinandanHebei056038,China gggygg

:AbstractThemultibodmodelofdoubleishboneindeendentsusensionisbuiltbuseofvirtualrototintechnolo - -w yppypypggy

/,themechanicalsstemdnamicsanalsissoftwareADAMSView.Throuhkinematicssimulationanalsisofthealinand -yyygyg,,,ment(cambertoeinanlekinininclinationandcaster)anditschanerulewiththeuanddownofthewheelisobtained- ggpgp whichatheoreticalbasisforstimizctionofvehiclesusensionsstem.rovides ppyp

:;m;;A/KewordsdoubleishbonesusensionodelinsimulationDAMSView-w pgy 汽车已经成为人们 随着人们生活水平的提高,

的代步工具之一,为此人们对汽车行驶的平顺性、操作稳定性和安全性提出了更高的要求。悬架是汽车的主要组成部分,它对汽车的平顺性、稳定性有着重要的影响。由于在实际中对悬架的设计、试验、定型等耗费周期长且成本高,所以可以运用ADAMS虚拟样机技术解决此问题,并且能够获得最优化和创/新的设计产品。笔者运用A根DAMSView模块,据汽车设计理论,建立某车型的前轮双横臂独立悬架运动学模型,并进行仿真分析,为汽车悬架系统虚

;收稿日期:修回日期:2011112520120420----责任编辑:冯 民

,作者简介:王 南(男,河北昌黎人,教授,博士,主要从1957-)事机械设计及理论方面的研究。

拟设计提供一种方法。

1 ADAMS软件概述

复杂系统运ADAMS软件是以虚拟设计思想、

动学和动力学基本理论方法和拓扑技术为基础,在计算机数字技术环境下进行的多体系统运动学和动力学的仿真分析。目前在这一领域,由美国MSC公司研发的MSC.ADAMS软件受到了大家的青

该软件可用于汽车、工程机械、铁道、船舶、航空睐,航天等。

2 双横臂独立悬架模型的建立

在建立该模型之前,先对前悬架双横臂独立模

1]

:型作一些简单必要的简化和假设[

、分别用于拉臂和拉杆和车身的约束)3个固定副(主销的约束、转向节和主销的约束,以及车轮和转向、节的约束)为测试平台与地面的约束)1个移动副(。和1个点-面约束副(为车轮与测试平台的约束)

)汽车悬架的双横臂简化为一个多刚体系统,1

系统各个构件均为刚体,忽略零部件的弹性;)所有构件之间的连接都简化为铰接,内部间2

隙忽略不计;

)各运动副间的摩擦力忽略不计;3)减震器与螺旋弹簧分别简化为线性阻尼和弹簧;4

)轮胎简化为刚性体。5

根据以上假设,以表1提供的悬架导向机构空间的主要位置点坐标,建立了双横臂独立悬架模型,如图1所示。

表1 悬架导向机构空间主要位置点坐标值

ositionointsTab.1 Coordinatesofmainofsusension ppp

mechanismsacesteerin pg

mm

位置点下控制臂前点下控制臂球头销转向拉杆内点转向拉杆外点上控制臂前点上控制臂球头销转向节内点转向节外点

3 双横臂悬架模型的仿真分析

把悬架在跳动过程中转向轮定位参数所发生变

2]

。转向轮的定位化的规律称之为悬架运动学特性[

参数有前轮外倾角、前轮前束值、主销内倾角、主销后倾角。

/笔者将在ADAMSView模块里建好的前悬架模型与测试平台进行装配,选择测试平台和大地的移动副约束添加直线驱动,该驱动表示车轮受到的),驱动函数为D=1经仿地面激励作用,00sin(360t真分析得到图2所示的运动结果

。

X坐标

485.65 0439.55 -26.95 399.51 57.25 18.91 -235.05

Y坐标

81.270181.19100.00391.21 324.68 107.24 102.81

Z坐标

-86.820-252.50-170.7144.9014.394.753.8

6

图2 主销内倾角随车轮跳动的变化曲线

Fi.2 Valueofkinininclinationanle ggpg

withshakinwheel g

主销轴线与地面垂直线在汽车横向平面内的夹

2]

。它的作用如下:角被称为主销内倾角[使车轮1)

)自动回正;可以减少转向时加在转向盘上的力,使2转向操纵轻便。由图2可知主销内倾角的变化范围。是9.90°1.75°~1

主销轴线和地面垂直线在汽车纵向平面内的夹

3]

。主销后倾角的主要作用是当转角叫主销后倾角[

图1 双横臂独立悬架仿真模型

Fi.1 Simulationmodelofdouble -g

wishbonesusension p

向轮受到外力而发生偏转时,它可以产生稳定力矩,使车轮自动回正,提高转向操纵的稳定性。主销后倾角随车轮跳动的变化曲线见图3。由图3可知后。倾角的变化范围是2.5365°5525° ~2.

通过车轮中心的汽车横向平面与车轮平面的交

3]

。其主要线和地面垂线之间的夹角叫前轮外倾角[

所以只需建立 因汽车基本上为纵向对称结构,

/悬架的1拉臂、2模型。其中创建的模型包括主销、上/下横臂、转向节、转向拉杆、车轮及测试平台。该模型共包括8个活动构件、分别用于2个旋转副(、下横臂和车身的约束)分别用于上、上、4个球副(下横臂和主销的约束、转向拉杆和拉臂的约束、转向

)作用如下:使车轮磨损均匀,减轻轮毂外轴承的负1)荷;可与拱形路面相适应。前轮外倾角随车轮跳2动的变化曲线见图4。由图4得前轮外倾角的变化。范围是-0.74°05°~1.

图5 前轮前束值相对于车轮跳动的变化曲线

Fi.5 Valueoftoeinanlewithshakinwheel - ggg

4 结 语

应用多体系统动力学理论,借助于ADAMS软/件中ADAMSView模块对某型轿车的双横臂独立悬架进行了建模,并进行运动学仿真分析,运动直观,仿真效果良好,提高了设计精度和设计效率,为今后的相关研究提供了参考。参考文献:

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],运动学建模与仿真[自然科学版)J.河北工程大学学报(():2010,2745558.-

汽车2个前轮安装后,在通过车轮轴线而与地面平行的平面内,2个车轮前段略向内束的现象称为前轮前束;左右2个车轮前边缘距离与后边缘距离之差称为前轮前束值

[3]

。前轮前束作用:抵消外

倾引起的滑动,保证2个前轮无滑动地向前运动。前轮前束值相对于车轮跳动的变化曲线见图5。由图5可知前轮前束值的变化范围是-0.5~0.2。

对以上各性能曲线进行分析,在车轮上下跳动量为1前轮的4个定位参数均较00mm的行程内,为合理,其变化趋势符合理论要求,悬架性能好,可以保证汽车具有良好的操作稳定性与行驶平

]

410-

。顺性[

檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪

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