悬架动力学分析技术规范

上海同济同捷科技有限公司企业标准上海同济同捷科技有限公司企业标准 TJI/YJY03155-2005 悬架动力学分析技术规范悬架动力学分析技术规范 2005-09-28 发布 2005-09-30 实施 上海同济同捷科技有限公司 发布 TJI/YJY03155-2005 2 前前 言言 为使本公司在悬架动力学分析时技术规范化和资料的积累，将 本公司的经验给予总结，使之有普遍的指导作用，编制本标准并在 实践中不断充实和完善。 内容包括：悬架动力学模型的建立的技术要求；模型检验要求； 分析结果的评价原则和输出内容。 本标准于 2005 年 9 月 30 日实施。 本标准的附录 A 为规范性附录。 本标准由上海同济同捷科技有限公司提出。 本标准由上海同济同捷科技有限公司质量与项目管理中心负责归口管理。 本标准主要起草人： 白冰 TJI/YJY03155-2005 3 悬架动力学分析技术规范悬架动力学分析技术规范 1 1 范围：范围： 1.1 本标准适用于悬架动力学分析中的模型建立。 1.2 本标准适用于悬架动力学分析时对悬架分析过程进行质量控制 及评价。 2 2 悬架模型的建立悬架模型的建立 2.1 悬架模型的建立的目的： 悬架系统设计直接关系到整车的操纵稳定性、平顺性等主要性 能，通过悬架的动力学仿真分析,达到满足整车性能匹配和系统优化 的要求。 2.2 悬架 ADAMS 几何模型的建立的方法； 2.2.1 通过输入各设计硬点或连接点的坐标； 2.2.2 通过直接导入悬架三维 CAD 模型数据的方式； 2.2.3 添加合适的运动副、弹性元件等，输入各零部件的相关 参数； 2.2.3.1 运动副按照悬架上的实际连接方式进行进行添加，由 较多的连接物体构成的运动副可根据实际情况简化，如减震器上支 点，可合理简化为球铰； 2.2.3.2 弹性元件中弹簧根据实际的测量得到的数据输入，非 线性弹簧根据非线性关系使用 spline 线定义，弹性衬套输入 x、y、z 三个方向的平移刚度及扭转刚度的试验值，横向稳定杆根 TJI/YJY03155-2005 4 据试验值或分析值输入； 2.2.3.3 输入的各零部件必须与三维数模中的零件质量、质心、 转动惯量保持一致； 2.2.4 ADAMS 模型，硬点坐标与三维数模误差精确到 0.01mm； 2.2.5 采用各种技术方法，例如，导入 UG 数模，建立近似实物 的模型，提高模型的外观质量，以增强模型与实物的符合性和直观 性； 2.2.6 几何模型建立以后，按照待分析悬架的实际技术参数， 检验或准确输入各零部件的物理指标； 2.3 悬架动力学模型建立原则 2.3.1 保证各弹性连接件的方向，并正确输入弹性连接件的各 向刚度、各向阻尼等参数； 2.3.2 悬架导向杆、转向梯形杆件、横向稳定杆等不同物体的 约束方式应与待分析样车的物理状况一致； 2.3.3 悬架自由度、悬架上下运动行程、转向器或齿条行程角 输入数值、轮胎定位参数、初始设计位置轮心坐标应符合工程实际 情况，满足仿真分析目标要求； 2.4 悬架动力学模型建立原则 2.4.1 满足 2.2 悬架动力学模型建立技术所有要求； 2.4.2 准确输入下述参数：悬架非簧载质量、悬架各杆件质量 及转动惯量、车轮质量及转动惯量、转向拉杆质量及转动惯量； 2.4.3 准确输入弹簧刚度、弹簧预紧力、减震器特性曲线； TJI/YJY03155-2005 5 2.4.4 准确输入其它悬架动力学分析所需的相关零件质量、转动 惯量； 3 3 悬架模型检验及仿真分析技术要求悬架模型检验及仿真分析技术要求 3.1 模型检验 仿真分析之前必须对模型进行检验，悬架模型符合要求： 3.1.1 无自由物体（part） ； 3.1.2 无没有质量及质心物体（part） ； 3.1.3 原则上不允许存在片体（sheet） ； 3.1.4 无多余约束； 3.1.5 悬架仿真模型自由度应与待分析样机实际状况相吻合； 3.1.6 仿真模型验证成功。 3.1.7 在模型上施加一定的载荷或运动进行检验，模型及运动件 符合实际的运动情况。 3.2 悬架动力学仿真 3.2.1 准确建立悬架分析输出参数的测量函数，要求各测量参 数量纲符合国际标准量纲或符合工程实际使用情况。 3.2.2 选择合适的计算方法及精度要求。 3.2.3 仿真工况必须按照下述标准的优先级别执行：有公司标 准规定的按公司标准执行，无公司标准按国家标准进行评判，无国 家标准按国家行业标准执行。允许并鼓励采纳国际先进标准进行对 比分析。 TJI/YJY03155-2005 6 4 4 悬架多体系统动力学分析结果评价及输出悬架多体系统动力学分析结果评价及输出 4.1 悬架分析结果评价 悬架分析结束以后，需要给出明确的结论。评判的标准按 3.2.3 条执行。 4.1.1 目前条件下评价标准： 初始值（满载）公差范围变化范围 4.1.1.1 前轮前束角 （空载） 按总体设计值 8 推荐30 4.1.1.2 后轮前束角 （空载） 按总体设计值 15 推荐 0-30 4.1.1.3 前轮外倾按总体设计值 15 推荐-055 +05 4.1.1.4 后轮外倾按总体设计值 20 推荐-145 +030 4.1.1.5 主销内倾根据实车情况 3090 4.1.1.6 主销后倾根据实车情况 3090 4.1.1.7 轮 距根据实车情况 1mm4mm 注：车轮上下跳动时，定位参数的曲线的变动范围30 4.1.2 悬架系统评价参数值 单位参数值 4.1.2.1 转向主销的惯性矩 Kg2 4.1.2.2 前悬架的自由行程（5 个乘客的负载） 25 TJI/YJY03155-2005 7 4.1.2.3 后悬架的自由行程（5 个乘客的负载） 10 4.1.2.4 前振动弹簧弯曲率（反射车轮） 参考 P/N 4.1.2.5 后振动弹簧弯曲率（反射车轮） 参考 P/N 4.1.2.6 最大的悬架内摩擦（2 个乘客的前轮负载） 2.5 4.1.2.7 最大的悬架内摩擦（2 个乘客的后轮负载） 2.5 4.1.2.8 前悬架侧向摆臂角度 1.31 4.1.2.9 后悬架侧向摆臂角度 1.72 4.1.2.10 前悬架/支架前-后模式频率范围 Hz10.7-16 4.1.2.11 后悬架/支架前-后模式频率范围 Hz10.7-16 4.1.2.12 前减振器负载行程刚度系列 N/mm410 4.1.2.13 后减振器负载行程刚度系列 N/mm410 4.1.2.14 前悬架轮跳的临界阻尼 % 17.5-22.5 4.1.2.15 后悬架轮跳的临界阻尼 % 17.5-22.5 4.1.2.16 制动力顺从转向 deg/N 4.1.2.17 前轮胎侧偏刚度 N/N/d eg 0.21 4.1.2.18 后轮胎侧偏刚度 N/N/d eg 0.24 4.1.2.19 轮胎径向弹性刚度（在 500kg 和设计充 气压力时） N/mm 206(基本) -233（高 水平） TJI/YJY03155-2005 8 4.1.2.20 设计负载下的轮胎静变位 Mm 206(基本) -233（高 水平） 4.1.3 主子系统评价参数值 单位参数值 4.1.3.1 前侧向刚度系数 Deg/g7.2 4.1.3.2 后侧向刚度系数 Deg/g3.6 4.1.3.3 前悬架刚度 N/mm18.5-19.1 4.1.3.4 后悬架刚度 N/mm14.9-15.1 4.1.3.5 前滚动阻尼系数 none30 4.1.3.6 后滚动阻尼系数 none30 4.1.3.7 前车身形式临界阻尼 %20-30 4.1.3.8 后车身形式临界阻尼 %20-30 4.2 悬架分析输出 4.2.1 悬架分析输出内容 悬架分析输出内容包括照片、图表、曲线、动画、分析模型或 相应的仿真分析报告。 4.2.2 悬架分析输出要求 4.2.2.1 报告格式应符合公司有关规定 4.2.2.2 参数单位应采用法定计量单位（国际单位制的单位）和线 图（非国际单位制的单位）见 TJI/CZ0008A1 机械制图用 CAD 绘制 TJI/YJY03155-2005 9 规则的附表。 4.2.2.3 线图清晰，对相关的数据在图表中含义和作用作简略的说 明 4.2.2.4 数据应正确、完整。 4.2.2.5 结论应明确，应有对比的应征数据。 TJI/YJY03155-2005 10 密级： 编号： 悬架系统运动学分析报告悬架系统运动学分析报告 项目名称： 项目编号： 编制： 日期： 校对： 日期： 审核： 日期： 批准： 日期： 上海同济同捷科技有限公司 年 月 日 TJI/YJY03155-2005 11 目目 录录 1 分析目的.2 2 ADAMS 模型的建立 .2 2.1 技术参数.2 2.2 ADAMS 模型的建立 .2 2.3 模型检验.4 2.4 定位参数及其测量方式.4 2.4.1 前悬架定位参数的分析内容：.4 2.4.2 后悬架定位参数的分析内容：.4 2.4.3 定位参数的测量方法.5 3 前悬架系统运动学仿真分析结果 .5 4 前悬架系统运动学仿真分析结论 .8 5 后悬架系统运动学仿真分析结果.8 6 后悬架系统运动学仿真分析结论.10 TJI/YJY03155-2005 12 1 1 分析目的分析目的 本分析将根据整车设计提供的相关参数和数模，运用 ADAMS 软 件对 * * 车（AM-*）的前、后悬架进行运动学分析，验证悬架车 轮的定位参数的变化与设计要求的符合性。 2 2 ADAMSADAMS 模型的建立模型的建立 2.12.1 技术参数技术参数 建模过程中模型硬点数据主要通过在数模中测量获得，必要时 或者数模中缺乏时通过整车实际测量得到。数模为 * 载状态，设计 相关技术参数如表 1 所示。 表 1 基本技术参数 车 型 车轮外倾（） 主销内倾（） 主销后倾（） *载前轮 定位参数 总前束（） 车轮外倾（）*载后轮 定位参数总前束（） 前 / 后轮距 轮 胎 型 号 TJI/YJY03155-2005 13 2.22.2 ADAMSADAMS 模型的建立模型的建立 根据装配好的 UG 模型，选取关键点，添加合适的运动副、弹性 元件等连接部件，输入各弹性元件的相关参数，建立相应的 ADAMS 仿真分析模型，前、后悬架模型如下图 1、图 2 所示： 输 入 图 片 图 1 前悬架 ADAMS 分析模型 TJI/YJY03155-2005 14 输 入 图 片 图 2 后悬架 ADAMS 分析模型 2.32.3 模型检验模型检验 在模型上施加一定的运动进行检验观察其是否符合实际的运动 情况，以及车轮定位参数的初始值与设计值的符合性。经反复检验， 该悬架各连接杆件及悬架的运动符合实际情况，车轮定位参数的初 始值符合设计值的要求（如下表所示） 。因此，该 ADAMS 模型可用来 作实际的运动学分析。 定位参数设计值（*载）测量值（*载） 外倾角 前束角 主销内倾角 前 轮 主销后倾角 后外倾角 TJI/YJY03155-2005 15 轮前束角 表 2 车轮定位参数检验对比表 2.42.4 定位参数及其测量方式定位参数及其测量方式 2.4.12.4.1 前悬架定位参数的分析内容：前悬架定位参数的分析内容： 1. 车轮外倾 2. 车轮前束 3. 主销后倾 4. 主销内倾 5. 轮距 2.4.22.4.2 后悬架定位参数的分析内容：后悬架定位参数的分析内容： 1. 车轮外倾 2. 车轮前束 3. 轮距 2.4.32.4.3 定位参数的测量方法定位参数的测量方法 为较精确地测量各定位参数的变化曲线，在测量过程中引入了 大量的 Marker, 使用 ADAMS 中的 MEASURE 功能，测量两个 Marker 之间的距离，根据测量的距离进行相应的数学计算即可得出各定位 TJI/YJY03155-2005 16 参数的值，在动态过程中通过连续计算功能即可得出各定位参数的 变化曲线。 3 3 前悬架系统运动学仿真分析结果前悬架系统运动学仿真分析结果 在两侧车轮轮心施加相同的运动，使两车轮沿同一方向跳动， 通过仿真计算，得到各定位参数与车轮跳动位置的关系曲线，如图 37 所示： 注：以下图线纵坐标为轮跳，横坐标为相应参数值 输 入 图 片 图 3 前轮外倾角变化曲线 从前轮外倾角变化曲线知，空载时外倾角的测量值为 * （E 点） ，车轮在50mm 范围内（A 点至 B 点）跳动时，外倾角变化为 * * ，在25mm 范围内（C 点至 D 点）跳动时，外倾角变化为 * * 。满载状态为空载上跳 * mm，因此从上图得出满载时外倾 角测量值为 * ，满载上下跳动40mm 范围内外倾角变化为 * TJI/YJY03155-2005 17 *。 输 入 图 片 图 4 前束角变化曲线 从前束角变化曲线知 ，空载时前束角的测量值为 * （E 点） ， 车轮在50mm 范围内（A 点至 B 点）跳动时，前束角变化为 * * ，在25mm 范围内（点 C 至点 D）跳动时，前束角变化为-* * 。满载状态前束角测量值为 * ，满载上下跳动40mm 范围内 前束角变化为 * * 输 入 图 片 图 5 主销内倾变化曲线 从主销内倾变化曲线知，空载时主销内倾角的测量值为 * TJI/YJY03155-2005 18 （E 点） ，车轮在50mm 范围内（A 点至 B 点）跳动时，内倾角变 化为 * * ，在25mm 范围内（点 C 至点 D）跳动时，内倾角 变化为 * * 。满载状态时的测量值为 * ，满载上下跳动 40mm 范围内内倾角变化为 * * 。 输 入 图 片 图 6 主销后倾变化曲线 从主销后倾变化曲线知，空载时主销后倾角的测量值为 * （E 点） ，车轮在50mm 范围内（A 点至 B 点）跳动时，后倾角变 化为 * * ，在25mm 范围内（点 C 至点 D）跳动时，后倾角 变化为 * * 。满载状态时的测量值为 * ，满载上下跳动 40mm 范围内后倾角变化为 * * 。 输 入 图 片 TJI/YJY03155-2005 19 图 7 轮距变化曲线 从轮距变化曲线看，空载状态时车轮在50mm 范围内（A 点到 B 点）跳动，单侧轮距的变化为 * * mm，在25mm 范围内（C 点到 D 点） ，单侧轮距变化为 * * mm。 满载状态上下跳动 40mm 时单侧轮距变化为 * * mm。 4 4 前悬架系统运动学仿真分析结论前悬架系统运动学仿真分析结论 从以上仿真分析可以得出： 定位参数空载测量值满载测量值满载状态跳动40mm 外倾角 前束角 主销内倾角 主销后倾角 单侧轮距 表 3 前悬架定位参数分析结果 分析结果表明* 5 后悬架系统运动学仿真分析结果后悬架系统运动学仿真分析结果 在两侧车轮轮心施加相同的运动，使两车轮沿同一方向跳动， 通过仿真计算，得到各定位参数与车轮跳动位置的关系曲线，如图 810 所示： TJI/YJY03155-2005