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基于ADAMS的汽车双叉臂悬架设计及振动分析说明书论文
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毕 业 设 计（论 文）设计(论文) 题目： 基于 ADAMS 的汽车双叉臂悬架设计及振动分析 学生姓名： 王智博 指导教师： 智淑亚 二级学院： 机电工程学院 专 业： 车辆工程 班 级： 14 车辆工程（2）班 学 号： 1404101040 提交日期： 2018 年 05 月 06 日 答辩日期： 2018 年 05 月 18 日 金陵科技学院学士学位论文 目 录II目 录目 录 .II摘要 .1Abstract .21 绪论 .11.1 课题研究目的和意义 .11.2 课题国内外研究现状及发展趋势 .11.3 双叉臂悬架的功用及结构特点 .21.4 ADAMS 软件简介 .21.5 课题主要研究内容 .22 双叉臂悬架的设计计算 .42.1 双叉臂悬架的设计要求 .42.2 悬架主要参数的确定 .42.3 悬架弹簧设计 .52.4 悬架减振器设计 .73 基于 ADAMS 双叉臂悬架的建模 .103.1 模型的简化 .103.2 创建悬架零部件 .104 基于 ADAMS 的双叉臂悬架振动仿真分析 .184.1 创建悬架系统 .184.1.1 基于模板创建悬架子系统 .184.1.2 基于悬架子系统创建悬架总成 .184.2 设置悬架其他参数 .194.3 双叉臂悬架振动仿真分析 .204.3.1 车型初始数据 .214.3.2 仿真结果分析 .21金陵科技学院学士学位论文 目 录III5 结论与展望 .25参考文献 .26致谢 .27金陵科技学院学士学位论文 目 录IV金陵科技学院学士学位论文 摘 要1基于 ADAMS 的汽车双叉臂悬架设计及振动分析摘 要悬架作为现代汽车上主要的总成，它把车身与车轮弹性地连接起来。当汽车在进行前轮转弯时，双叉臂悬架的上下两个叉臂能够同时吸收轮胎由路面产生的横向力载荷，让汽车在转弯时产生的侧倾较小，主要用于动力性能要求高的运动轿车。本课题以某汽车为仿真目标，先对双叉臂悬架的各项要求进行设计计算，其次确定各零部件的数据参数，然后利用动力学仿真软件 ADAMS/Car 模块建立双叉臂悬架的模版，以模版为基础建立起悬架子系统，构建悬架总成，并对其进行同向双轮仿真振动分析，其次使用ADAMS/PostProcessor 模块,进行双轮同向振动分析，导出悬架系统各主要定位参数随车轮同向跳动中变化的特性曲线。随着道路交通的发展，人们的安全意识以及对汽车性能要求逐渐提高，汽车悬架的发展趋势必然是趋向安全、智能以及高稳定性。关键词：双叉臂悬架；ADAMS；仿真模型；振动分析金陵科技学院学士学位论文 Abstract2Design and vibration analysis of automobile bifurcation arm suspension based on ADAMSAbstractAs the main assembly on a modern car, the suspension connects the body to the wheels flexibly. When the car in front wheel turning, double arm suspension fork can simultaneously absorb two fork arm tire lateral force produced by the road load, make the roll when turning cars smaller, mainly used for high performance sports car power. This topic for the automobile simulation target, first for the requirements of double arm suspension fork design calculation, the second data of parts of parameters, and then use the dynamics simulation software ADAMS/Car module to establish a double arm suspension fork template, based on the template set up suspension frame system, build the suspension assembly, and carries on the synthetic two-wheel simulation vibration analysis, secondly using ADAMS/PostProcessor module, carries on the double direction vibration analysis, export suspension systems main location parameters changing with the wheels in the synthetic beating characteristic curve. With the development of road traffic, peoples safety awareness and the improvement of automobile performance requirements, the development trend of automobile suspension is inevitably towards safety, intelligence and high stability.Keywords: Double arm suspension; ADAMS; Simulation model; Vibration analysis金陵科技学院学士学位论文 Abstract3金陵科技学院学士学位论文 第 1 章 绪论11 绪论1.1 课题研究目的和意义悬架是目前现代汽车上主要的减震总成，目前悬架的种类可以分为：独立悬架和非独立悬架。其主要作用是传递汽车在行驶中路面作用在车轮上的所有力，并且减小汽车在不平整路面上行驶时路面对车身的冲击力，减小由路面冲击力引起的对车身承载系统的振动，汽车的正常行驶，汽车行驶中的操纵稳定性以及平顺性，汽车获得高速行驶的能力都是由其保证 9。悬架上两个叉臂是双叉臂悬架的非常终于的组成部分，行驶中由这两个叉臂同时吸收由路面产生的横向力载荷，所以横向刚度大；当汽车在路面上进行转弯时，悬架上下两个叉臂一起吸收由路面作用在轮胎上的横向力载荷，而且叉臂相对于其他悬架其横向刚度较大，因此转弯的侧倾较小；当前悬架为双叉臂悬架时，前轮的各种参数可以进行精确的确定 10。出于空间和成本考虑一般情况下，小型汽车不会采用双叉臂悬架，其原因就是双叉臂悬架相比其它悬架，多了一个上叉臂，占用了更多的空间，而且定位参数的确定变得更加的困难。但在其缺点明显的情况下，其优点当然更加的清晰：转弯侧倾小、可调参数多、接地面积大、抓地性能优异 1。因此全方面的考虑其优点和缺点，对悬架性能要求非常高的运动汽车几乎都采用了双叉臂悬架。本课题采用的研究方法可显著缩短汽车悬架的研发时间，降低开发的成本，对汽车悬架系统的设计提供了一定的参考。1.2 课题国内外研究现状及发展趋势汽车在路面上行驶的操纵稳定性和平顺性主要是由悬架系统控制的，同时汽车行驶的操纵稳定性还被车轮定位参数影响。随着道路交通的发展，人们对汽车安全性能以及行驶性能要求的提高，汽车车速有了很大提高，汽车悬架技术也在一步步上升，经历着“非独立”向“独立”的过渡，被动悬架因为无法同时满足汽车行驶平顺性和操纵稳定性之间相矛盾的要求的缺陷，逐渐成为提高汽车性能的瓶颈，为此人们开发了能兼顾乘坐舒适和操纵稳定的主动悬架，经历了“被动”向“主动”的过渡。1954 年，美国通用汽车公司率先在悬架设计中，提出了安装在汽车上的主动悬架的概念，它在改良被动悬架缺点的基础上，增加了专门的控制装置用来调节刚度和阻尼，使得汽车的悬架在任何路况下都能保持最佳的状态。自 1980 年，很多著名的汽车和生产公司都开始钻研开发主动悬架，也有了很多在汽车上较为成功的经验，比如奔驰、沃尔沃和丰田等。未装备主动悬架的汽车在路况很差的路面上高速行驶时，车身震动较大，轮胎的噪音较大，转向和制动时车身很难维持平衡，而装备主动悬架就可以尽量避免这些问题。主动悬架的优势非常的明显：乘坐比较舒服，但其缺点也是同样的明显：结构金陵科技学院学士学位论文 第 1 章 绪论2复杂、能耗高、成本昂贵等 2。而且，我国对半主动和主动悬架的研究起步相对较晚，而且与国外对悬架的研究还是有一定的差距。随着道路交通的发展，人们的安全意识以及对汽车性能要求逐渐提高，汽车悬架的发展趋势必然是趋向安全、智能以及高稳定性。1.3 双叉臂悬架的功用及结构特点众所周知，在平面几何中最稳固的几何图形是三角形，而双叉臂悬架为什么被大部分运动轿车采用就是因为其两叉臂具有相当大的抗扭强度，能够充分吸收路面产生的横向力载荷，且是三角形的稳定结构。而且在双叉臂悬架结构中，四轮定位参数都是精确可调的。双叉臂悬架具有很多非常独特的优点：比如，悬架的上下两个叉臂可以使前轮在经历剧烈振动时使各定位参数基本保持不变或变化更小；在汽车进行转弯时，之所以转弯的车轮轮胎接地面积大、抓地性能优异，是因为双叉臂悬架结构中的上下两个叉臂能同时吸收轮胎所受的横向力载荷，而且其两个叉臂的横向刚度较大，所以转弯的车轮轮胎接地面积大、抓地性能优异。1.4 ADAMS 软件简介动力学仿真分析软件 ADAMS，即机械系统动力学自动分析（ Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System）软件，是美国 MSC 公司拥有的虚拟样机仿真分析软件，ADAMS 软件已经被数百家全世界各行各业的主要制造商使用，已经成为目前为止世界上被运用最多的动力学仿真分析软件。ADAMS 不仅仅是对模型进行仿真分析的仿真软件，而且，还是对模型进行开发分析工具。ADAMS 软件是由ADAMS/Slove、ADAMS/Car 、ADAMS/PostProcessor、ADAMS/View 等模块组成，它们拥有着去多不同的实用性很强的功能等。目前，ADAMS 软件现在已经普遍应用于汽车制造业、工程机械、航天航空业、国防工业以及普通机械设计行业。ADAMS 软件除了能够为使用者在软件的操作模式下比较方便的对模型进行仿真分析之外；同时 ADAMS 软件一样含有整体动态仿真分析开发的功能，可以完成许多特殊行业的用户对整体车辆系统的更深入的研究，为使用者提供了相当大的方便。不仅仅是以上的优点，ADAMS 软件还能够与现在制图工程师常用的 CAD软件，例如 CREO、UG、CATIA 等，利用计算机来完成由图形到文件格式的转换，而且还能保证图形与文件中的数据一致性 3。由于 ADAMS 仿真软件的诞生，工程师在设计上花费的时间得到了大大的缩短，而且还提高了成品生产的效率。使用 ADAMS 软件能够是三维模型的参数更加的准确，并以此实现对产品的零部件设计，进行振动分析，得出各个参数的特性曲线，是一种相对效率较高的开发软件。金陵科技学院学士学位论文 第 1 章 绪论31.5
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