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含CAD图纸、CATIA三维图 麦弗逊悬架运动学 麦弗逊悬架运动 运动学分析 三维CAD设计 CATI-A CATIACATIA

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北 京 汽 车 科研设计(R E S E A R C H前轮距8 5 0 m m;负载较小,乘坐2成 年人预计总质量为5 5 0 k g ;车速较低,最高车速 2 5 k m/ h。应用多体运动学分析方法,首先抽象 出如图1所示的运动学仿真系统模型。 麦弗逊悬架左右对称于汽车纵向平面,由下 摆臂、转向节总成 ( 包括减震器下体、轮毂轴) 、 转向横拉杆、减震器上体、转向器齿条、车轮总 成及车身组成。各刚体之间的连接关系如下:减 震器上端与车身的球铰链A接,下摆臂一端 ( 简 化为一点)通过转动副C与车身相连,另一端通 过球铰B与转向节总成相连,A B的连线构成主 销轴线。转向节总成与减震器上体用圆柱副约 束,只能沿轴线移动和转动。转向横拉杆一端通 过球铰D与转向节总成相连,另一端通过球铰E 与转向齿条相连。运动分析时,转向齿条与车身 固定,车轮总成和转向节总成也通过固定副F相 连,车身相对地面不动。由于运动学无需考虑受 麦弗逊前悬架的虚拟设计及优化 张 俊,何天明 Z H A N G J u n , H E T i a n - m i n g (武汉理工大学汽车工程学院,武汉 湖北4 3 0 0 7 0 ) 摘要:在A d a ms / v i e w模块中对某高尔夫球车的麦弗逊式独立悬架进行了虚拟设计建模和运动学仿真分析,研究分 析了前轮定位参数随车轮上下跳动时的变化规律,评价了悬架数据的合理性,采用优化分析方法进行优化处理,缩短了 开发周期。 关键词:麦弗逊悬架;运动学分析;优化设计 文章编号:1 0 0 2 - 4 5 8 1( 2 0 0 6 )0 5 - 0 0 1 3 - 0 4 中图分类号:U 4 6 3 . 3 3文献标识码:B 1 -车身;2 -弹簧;3 -减震器上体;4 -转向拉杆总成;5 -转向齿 条;6 -下摆臂;7 -转向节总成;8 -车轮总成 图1麦弗逊悬架简化运动分析模型图 1 3 北京汽车2 0 0 6 . N o . 5 北 京 汽 车 科研设计(R E S E A R C H 主销后倾角从2 . 3 1 1 到2 . 7 2 5 ,随悬架压缩而轻 微增加,状态比较理想;车轮外倾角从3 . 6 0 0 变 名称XYZ 减震器与车身的铰点A- 1 3 04 2 00 下摆臂的球铰点B- 2 0 3- 5 02 0 . 5 2 下摆臂与车身的铰点C000 车轮的外侧中心点- 4 2 02 3 . 1 92 . 2 7 转向拉杆和转向节的铰点- 1 5 03 0- 7 0 转向拉杆和齿条的铰点- 2 07 0- 7 0 表1关键空间点的坐标 图2麦弗逊悬架的运动分析模型( A D A M S ) 图3悬架特性曲线(左边为角度刻度、右边为距离刻度) 1 4 北 京 汽 车 科研设计(R E S E A R C H前轮 前束角变化比较大,从- 4 . 5 6 8 变化到1 . 7 2 3 ,变 化量达到6 . 2 9 1 ;车轮滑移量从下跳4 0 m m的 1 9 . 3 5 m m到上跳4 0 m m的- 9 . 2 3 5 m m,变化量较 大,特别是轮胎下跳时的变化过大。 由此得到的分析结果是:( 1 )主销内倾角和 主销后倾角的变化状态较为正常说明了模型的建 立是大致成功的;( 2 )车轮的偏移量过大,行驶 时车轮轮距变化较大,将会导致轮胎严重磨损; ( 3 )前束角变化的不合理,进一步加大轮胎的磨 损,以及影响到操纵性能。 提出优化目标:保证主销后倾角的理想状 态、适当减小主销内倾角和车轮外倾角的变化量 的前提下,改善前轮前束角的变化状态,控制车 轮的滑移量。 3优化设计 分析上面提出来的问题和参考以前的研究 2 , 进一步缩小问题的范围,主要通过调节摆臂铰点 C的高度和拉杆铰点E的位置来解决问题。将这 2点 的 坐 标 参 数 化 , 设 计 相 关 的 变 量 , 使 用 A D A M S / I n s i g h t模块强大的分析能力,评价各因素 对车轮定位参数和车轮侧滑的影响程度,见表2。 由表2可以看到,摆臂铰点C的高度很重 要,并且需要减小,而且所引起的前轮前束角变 化增大可以通过调整拉杆铰点E的Y坐标来优 化。经过分析优化和一些相关的调整后,得到表 3所列的关键点的新坐标。 再重新做车轮平行跳动仿真,得到如图4的 悬架特性图。由图中可以看到优化的结果都达到 了要求,证明了优化过程的正确性。由图中可以 看出:( 1 )主销后倾角继续保持理想的变化状 态,主销内倾角从7 . 0 6 9 变化到9 . 4 8 1 ,变化量 减小到了2 . 4 2 2 ;( 2 )前轮前束角的变化状态改 善明显,车轮的外倾角得到了优化,见图5; ( 3 )车轮侧滑量明显减小了,从- 2 . 6 5 m m变化到 1 2 . 7 2 m m,结合前轮前束角的优化,可以较好地 改善轮胎的磨损状况。 4结论 通过A D A M S的建模和运动学仿真分析,较 好地完成了具体零部件设计前的虚拟设计和优化 摆臂铰点C的高度 ( Y方向)X 拉杆铰点E YZ 主销内倾角较高,减小为优极低极低极低 主销后倾角一般,减小为优极低极低极低 车轮外倾角较高,减小为优一般,增大为优一般,减小为优极低 前轮前束角较高,增大为优较高,增大为优较高,减小为优较小,增大为优 车轮侧滑量较高,减小为优极低较小,减小为优极低 表2各参数的影响比较表(变量的变化范围为 2 0 mm左右) 名称XYZ 减震器与车身的铰点A- 1 3 04 2 00 下摆臂的球铰点B- 2 0 1- 5 52 0 . 5 2 下摆臂与车身的铰点C0- 1 80 车轮的外侧中心点- 4 2 02 3 . 1 92 . 2 7 转向拉杆和转向节的铰点- 1 4 52 8- 7 0 转向拉杆和齿条的铰点- 24 2- 6 0 表3优化后的关键点坐标 1 5 北京汽车2 0 0 6 . N o . 5 北 京 汽 车 科研设计(R E S E A R C H( 2 )转向拉杆的布置只对前 轮前束有影响,对其他的参数影 响不大。 参考文献 1魏道高.前轮定位参数的研究与展望 J.合肥工业大学学报,2 0 0 4 2王国林.车轮跳动对定位参数影响的 试验分析 J.农业机械学报,2 0 0 5( 7 ) 收稿日期: 2 0 0 6 - 0 7 - 0 4 另外,国内柴油车的配件价格相对较高,并 且维修点数量很少,维修费用高。 4结束语 “十一五”规划提出“实现2 0 1 0年人均国内 生产总值比2 0 0 0年翻一番”与“单位国内生产 总值能源消耗比十五期末降低2 0 %左右” , 将节能降耗目标与经济增长目标放在同等重要的 位置,并列摆在全国的社会经济发展总目标中, 尚属首次,足见国家对节约能源的决心。 随着汽车工业的高速发展,汽车柴油化已经 是世界范围内的趋势,在我国,柴油车发展缓慢 的僵局已经被打破,经济、耐用、环保的柴油车 正在被越来越多的人所接受。 参考