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含图纸文档 基于 UGADAMS 汽车 悬架 三维 建模 分析 图纸 文档

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内容简介：

一 、碱 基 于 ADAMS的双 前桥 重型汽车转向运动学研究 李庆欢 张蔚 ( 合肥工业大学机械与汽车T程学院) 摘要 利用某公司提供 的实车数据建立了基于 A D A MS的双前桥重型汽车的转 向机构 和悬 架机构模型 ， 运 用该模 型进 行转向运动学关 系虚拟仿 真， 并与理论 数据 进行 比较 。同时并对 该车的悬架十涉情况进行仿真分析 。 其分析结果为该 车转 向系的改进设计 提供 了理 论依据 。 关键词 ： 转 向机构 AD A MS 悬架 T h e s t u d y o n h e a v y c o n s t r u c t e d a u t o s t e e r i n g mo t i o n b a s e d o n ADAM S d o u b l e f r o n t a x l e Ab s t r a c t ： T a k i n g t h e a d v a n t a g e s o f t h e r e a l i s t i c d a t a ，s e t t i n g u p d o u b l e f r o n t a x l e h e a v y c o n s t r u c t e d a u t o s t e e r i n g s y s t e m a n d s u s p e n s i o n mo d e l b a s e d o n t h e ADAMS ，b y u s i n g o f t h i s t o o p e r a t e the e mu l a t i o n t e s t o f t h e s t e e r i n g mo t i o n a n d c o mp a rin g w i t h t h e t h e o r e t i c a l d a t a I n t h e s a me t i me a n a l y z i n g t h e e mu l a t i o n t e s t a b o u t t h e s u s p e n s i o n s u r r o u n d i n g s T h e c o n s e q u e n c e c o n t ri b u t e s a l o t t o t h e i mp r o v e me n t f o r t h e s t e e r i n g s y s t e m a n d p r o v i d e t h e o r e t i c a l p r o o f s Ke y wo r d s ：s t e e r i n g s y s t e m ； ADAM S； s u s p e n s i o n 昊 致全国各地物流量不断增加 。 尤其是沿海地 区的物流 越显得重要。在这种环境下， 双前桥重型汽车的地位 电就更加显著 ， 市场的需求量越来越大。 重型汽车双前桥是一种较新型的结构 ， 为了保证 其 良好的转向性能 ， 减少轮胎磨损必须使各转 向轮转 向时尽量处于纯滚动状态。根据双桥转向机构南多杆 件组成的特点。 在 A D A MS软件中建立了基于 A D A MS 的多体运动学模型 ， 并运用该模型分析双前桥各轮运 动关系以及悬架和转 向机构的干涉关系。 l 双摇臂 机构 转 向运动学分析 理想中的转 向是各转轮都作纯滚动 ( 图 1 ) ， 同一 轴上的转向轮左转 向角满足阿克曼定律式 ( 1 ) 、 ( 2 ) ； 同时前 、 后桥已有 的转 向轮转向运动应满足运动协调 关系(： 3 ) 式 ； 其转角关系如图 1 所示 。 客 车 技未 K E C H E J IS H U 2 0 0 6 1 国 图 1双前桥转角关 系图 c fl l = c t g a l +LB_1 c t g fl 2 = c t g 啦+ B ：衄 监 L 2 t g t r 2。 t g fl 2 ( 1 ) - ( 2 ) ( 3 ) 维普资讯 式中： O 。 、 前 、 后桥左轮转角 ： 卢 、 一前、 后桥右轮转角； - 前桥轴线至后两桥轴线的距离 ： ： 后桥轴线至后两桥轴线的距离 ： 由( 1 ) 、 ( 2 ) 和( 3 ) ， 可以推导出双摇臂的特性公式( 4 ) 以及双摇臂机构和第二桥转向梯形的综合性能( 5 ) 。 c r 2 = a r e t g ( L I c t g c h ) ( 4 ) L, 2 = a r e t g ( c t g l + B ) ( 5 ) 2 转向系与悬架干涉分析 双前桥转 向系统中各桥的转 向纵拉杆与桥的悬 架运动干涉如 图 2所示。图中4。 是转 向节与纵拉杆 连接点 日。 是纵拉杆与转 向摆臂连接点， 0 为悬架的 前吊悬点 ， B I A 为纵拉杆 为悬架动扰度。 A。 一方面 围绕悬架中的 0 点沿 轨迹运 动；另一方面绕 日 点沿 运动，特别是悬架变形到极限位置动扰度 时 ， 轨迹运动干涉最大 ， 只有两轨迹完全重合 时才无 干涉运动 图 2转 向传 动机构运动校核图 3 建 立A DA MS模型 3 1钢板弹簧模型 悬架模型的好坏直接影响到转向机构的仿真质 量 而钢板弹簧是悬架的关键部位 ， 只有建立一个性 能和实车相接近的钢板弹簧 ， 才能确保转向机构仿真 结果的可靠性。 、 一 在模型的建立过程中 ，钢板弹簧的建模最为困 难。该 A D A MS模型， 钢板 弹簧模型由 1 5块相同的方 形钢板 ， 按照原钢板弹簧 的主簧在空载状态下的形状 组合而成 ， 并保证组合后的两端长度以及弧高和主簧 一致 。 各方形钢板通过 A D A MS里的无质量梁进行连 接。连接后的模型性能通过对无质量梁的弹性系数 、 阻尼系数以及各方形钢板的转动惯量等参数进行设 定来确保。通过对无质量粱阻尼系数的修改， 使得该 模型同时具有减震器的功能 原钢板弹簧和等效钢板 弹簧的 比较见表 1和表 2 。图 3为模型中的等效钢板弹簧 。 经过受力分析。 可 将其近似等效于原钢板弹簧，其受力分析如图 4 所 示 。图 5为优化后的双前桥 AD A MS模型。 表 1 原钢板弹簧 名称 片数 厚度 宽度 长 度 备 注 1 9 片板簧分别长为： 钢 每片 每片 1 5 0 0 m m。 1 5 0 0 m， 空 载弧高6 7 m m 板 9 均厚 均宽 1 5 0 0 ra m , 1 3 1 0 m m , 半 载变形量3 4m m 弹 1 1 2 0 mm 9 3 0 mm， 簧 1 3 m m 9 0 m m 蒲 载变形量5 9 m m 7 4 0 mm， 5 5 0 mm， 3 6 0 mlT l 表 2等效钢 板弹簧 名称 片数 厚度 宽度 长 度 备 注 钢 空载弧高6 9 m m 板 1 1 3 m m 9 0 m m 1 5 0 0mm 半载变形量3 5 m m 弹 簧 满载变形量6 0 m m 图 3等效钢板弹簧圈 2 0 0 6 1 K E C H E J IS H U 客 车 技 术 团 维普资讯 一 5 ( ) ( 】 0 ( I +O 4 0 0 0 00 Z -R 3 0 0 0 00 暖 2 0 0 0 0 0 l 0 0 ( 0 U 熊 钢板弹簧受力变形图 L _ r 【 L -_。 一 一 ， 。 一 l l _ L _ u i I 图 4等效钢板弹簧受力变形图 图 5双 W 桥 ADAMS模 型 3 - 2转向系模型 由于该 A D A MS模型仅仅用于运动学分析 ， 各零 部件的形状 、 质量和转动惯量都不是很重要 所 以不 作考虑 ， 仅仅用杆件来表示各零部件 。简化后的模型 有如下要求： ( )A D A M S 模型应当确保原车型的空间 结构； 车身用一个质点表示； 各个零部件通过与 原车型相应的运动副连接。 4 实验结果分析 应用该双前桥重型汽车虚拟模型进行仿真， 并和 理论值进行比较分析 ， 得出如下结果 ： 图 6 、 7 为二两桥的转 向梯形性能 比较 图 从图 中可以看出实际曲线与理想曲线较为吻合，两者相差 最大不超过 l 。 ，由此可见该转 向梯形 的设计较为合 理 。 匠 啦 辑 蛞 1 垛 第一桥左轮转向角。 。 1 图6第一桥左转弯转向 璃性能 客 车 技 术 K E C H E J IS H U 2 0 0 6 1 固 3 O0 君2 5 0 娄 。 。 1 50 第 二桥转向梯形特性 l 三 ： ! 。 j i _ I 1 1 l _ _ _ ； 一 l 一 I ；一 1一 一 l一 _ I一 一 一4 一 一4一 #】_ 。= _ L 上 l 一 i j L 。 l i l 一 j I 。j 一 I i 卜 i ； ； r一 i f j I _ 一 卜一十 一 寸 一J_ 一 一 J J一 一 1 I J J 两桥转动关 系 I = = & I_ ： ： ： 罩 0 j I 7-7 1T I r1r ： ：_ - i _： 一 一 。 l I I ： I ， 二 ： 一 二 二 - 一I 一J= 一 蓑 L l_土 ：j 二 -。 一 一 0 一 一 。_一- J 1 I I - 。 - _ 。 ： ： ： i_一 巴 L 一 、L I 卜 + 一l _ 一 + - - L一 一 。 第 一桥左轮转 向角 ， o 】 图 8转 向双摇臂性能圈 图9为双桥综合性能图。 该图显示实际值与理想 值最大差值不大于 2 。， 说明设计基本合理。 双桥综合性能 矗 n 样 f 侧 饵 r 一 _ 1 。 卜 一 卜 l r - 一r r 叶 -L -_ L - 二 二 J 一 I f 。 一 二 -n11r J l nr u Y - u l I r _ 【 _ _ 一 _ J J I= - -I l ， _ _一 。 一 。 - - 斗 l j 。 。 。 一 。 一一 l l 1 第一桥左轮转向角【 口 l 图9双桥综令性能 图 1 O是第一 、 二桥悬架干涉量变化曲线。 在图中 出现干涉量变化 曲线在钢板弹簧变化量 7 0 m m处开 始有微小震荡现象， 是由A D A M S 模型中的等效钢板 弹簧存在少量的误差引起，但不影响干涉量的分析 由该图可看出悬架与转向系的运动干涉量在合理范 围内， 汽车空载时钢板弹簧变化量为 3 4明 m，相应的 干涉量为 3 m m， 满载时钢板弹簧变化量为 5 9 m m相 应的干涉量为 8 mm， 这都是非常微小的干涉。即使在 最大变形 处 ， 干涉量也不大于 3 5 m m。 ( 下转 2 5页) 舢枷踟 娜 0 E 厘寺 毒 辑 鞲精 姗 帅 0 E 匠辱 毒 辞 辑 维普资讯 式中： 模糊优先关系矩阵 。 b 将 变为模糊一致矩阵。 尽= ( ) ， ， 考虑到因素的模糊性 ， 令 r + o 5 ； ， =署 + 0 5 = l 二 ， C 采用方根法获得权重集并进行归一化处理。 ：f 兀 s F ： 1 式中 ： S 广一 权重集 ； S 权重集 S 的归一化值。 根据 X Z J 6 7 0 0型客车的具体情况 。近似地认为。 各因素重要程度大致相同， 由此得权重集为 ： s = f S I ， S 2 ， S 0 ) = f 0 1 , 0 1 ， 0 1 对各因素进行综合评判的二级模糊综合评判矩 阵尽为： 口 A= ( 0 5 6 1 0 0 6 0 8 5 0 5 0 O 0 0 3 5 2 0 0 2 5 7 5 ) 3 人一 机一 环境 系统光环境质 量评价 采用加权平均法 ， 得 x z J 6 7 O O客车车室内光环境 质量模糊评价结果 为 ： 1 0 l 0 ： 6 ： 0 5 9 4 7 = 1 i l 则此 X Z J 6 7 0 0客车车室内光 环境质量模糊 人一 机系统光环境质量评价结果为 ： 好偏下、 一般偏上。 4 结束语 通过对 X Z J 6 7 0 0客车车室内光环境质量二级模 糊综合评判 ， 将模糊学的原理引入人一 机一 环境系统光 环境质量的综合评价中； 既能够定性地又能够定量地 评判人一 机一 环境系统的光环境质量 克服了问卷调查 法只能定性地判别人机系统光环境质量的缺陷。 采取的计算模型既考虑 了所有因素的影响 。 又保 留了单 因素评判的全部信息： 因素的选择可以根据具 体情况进行增减 。 在实际计算中可以根据具体情况选 取评判模型， 合理分配权重。 采用模糊综合评价， 只需根据影响光环境质量程度 各因素建立模糊综合评价模型即可获得评判结果 ， 避免 时