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EQ2090GS 越野 车前 悬架 钢板 弹簧 设计

资源描述：

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内容简介：

摘 要本文开发了一个计算模型，可以分析运动学和遵守特点 前悬架商用车辆。这种计算模型被称为多柔体动力学模型 因为它是由与前的动态模型接口的多重板簧的有限元模型开发 悬挂。在本文中，凹凸模式和滚动模式测试与悬挂参数测量装置进行（SPMD）。用于创建凸点模式和滚动模式运动的激励负载的左右轮胎缓慢施加在同相和异相模式。在测试中，车轮速度，束角变更，主销后倾角变化，和外倾角的改变， 这一起代表车轮定位，都与纵向和横向车轮中心轨迹沿测量其 一起代表车轮中心轨迹的变化。发达的计算模型的可靠性被验证比较模拟结果与SPMD测试结果。所开发的多柔体的计算模型提供关于商用车的最早阶段运动学和一致性特征的有用信息 设计过程。 1. 介绍由于对性能更高的商用车需求 有所增加，直线行驶稳定性好 驾驶性能的日益重视。该直 车辆的前方行驶稳定性是表现 车辆时是直线运动，也没有输入 施加到方向盘。此稳定性通过影响 车辆的外部和内部因素。车辆的 外部因素是道路坡度，横向阵风，和 其他外部的物理特性。车辆的 内部因素包括轮胎，人体，转向 系统和悬挂系统。由于运动学 前悬架和遵守特点 商用车的系统，包括转向 系统，影响车轮定位和车轮中心 轨迹的变化，他们在最有影响力的因素 直行行驶稳定性。这里，参数 测量的车轮定位的车轮速度，前束角，外倾角 角度和倾角。的运动学特性 商用车辆的前悬架系统，其中包括 转向系统，是受关节的硬点 和链接。合规特性受 弹簧和衬套，其用于连接链路。 此外，转向的非对称布置 系统极大地影响运动学和法规遵从 特点。 为了快速的技术开发，并行设计 利用计算机模拟的概念是可取的，以减少 开发时间和成本。最近，电脑已经 用于研究对板簧的影响 商用车辆的动态特征， 车轴的运动轨迹，并且的稳定性 车辆（李，1999年，月亮，呵呵，2004; Yamamoto等， 1995; Lee等人，1999）。另外，有限元 建模已被用来改善这种的可靠性 计算模型（Moon等人，2006;月球和哦， 2005年）。如果运动学和柔度的影响 其直商用车的特点 前方行驶的稳定性，可预测的，有用的信息 所用的车辆的最初阶段被提供 发展。利用计算模型没有这样的研究 已经在文献中报道。 本文开发了一个计算模型 分析运动学和遵守特点 前悬架通过连接的有限元模型 该多重板簧与前的动态模型的 悬挂。发达的计算的可靠性 模型通过比较模拟结果验证 与SPMD测试结果 2 计算模型 商用车辆的前悬架系统 包括转向系统。图1显示了前 悬挂系统，包括在所用的转向系统 这张纸。用于转向的计算建模 系统，所述垂臂被连接到与所述帧 万向接头。拉杆和转向节连接起来了 球形接头。左，右关节分别接 与转动关节轴，其被倾斜的 就像主销倾角。左边的拉杆臂 被连接到拉杆具有球形关节，所述 右横拉杆臂被连接到拉杆用万能 联合。用于模拟的转向系统中的所有部件都 认为是一个刚体。 在前悬架系统中的多重板簧是 重要的，因为它显著影响运动学 车辆和遵守特性。多叶 弹簧变形像一个灵活的身体，但动作就像一个刚性 车身在车辆jounces篮板。弹性 该多重板簧的变形能显著 影响的运动学和动力学特性 商用车（Moon等人，2006年）。 出于这样的原因， 本文仿照多重板簧作为柔性体 为了考虑多的弹性变形 钢板弹簧。多叶的柔性体模型 春天与有限元的发展。开发 该多重板簧的柔性体模型中，实体 首先用制备的各板簧的模型 商业CAD软件。然后，固体本体模型 板簧被运到MSC.PATRAN为 有限元建模。图2示出了显影 多片簧的有限元模型。有限 该多重板簧的元件模型由 12,611个节点，7676六面体单元，以及142多 点约束器（MPC）。密度，模量 有限元模型的弹性，和泊松比 设定为7850公斤/立方米 ，为200GPa，和0.3，分别 因为多重板簧被由钢制成。 连接多重板簧向的前端框架，接口（虚拟）的一部分附着在前面有固定的第一个有限元钢板弹簧模型的结束联合。然后，接口部被接合到接地部，所述框架，具有一衬套元件和球形接头。至连接多重板簧的后端钩环，接口部分附着在所述的后端第有限元钢板弹簧模型有一个固定接头。然后，接口部被接合到所述钩环带衬套元件和回转接头。锁扣是连接到接地部分，所述框架，具有一衬套元件和万向接头。一个接口部分还连接在第一多重板簧的有限元模型有一个固定接头。然后，接口部被连接到轴与衬套元素。对于计算模型衬套元件，所述衬套的特性值进行测定，并且这些值被用作输入MSC.ADAMS衬套元件。MSC.NASTRAN的可执行文件与修改该多重板簧的有限元模型。正常模式分析用的可执行文件进行，并MSC.NASTRAN / DMAP模块。在第一和第二固有频率分别为34.0 Hz和81.8赫兹。节点号，固有频率和振型从正常模式分析获取的并保存在的输出文件。使用了MSC.ADAMS / FLEX模块输出文件变换到一个语气自然文件（MNF），可与MSC.ADAMS进行接口前悬架系统的计算模型。该语气自然文件组成内部节点和外部节点。内部节点是用于节点使六面体单元的有限元该多重板簧的建模。外部节点是的用于接口的有限元模型的节点MSC.ADAMS计算悬挂系统。图3显示了MSC.ADAMS前悬架系统的计算模型在此papermodel前面的开发 3.前悬架系统模型的验证计算 分析柔性多体计算模型前面的运动学和一致性的特点商用车辆的悬挂系统的开发在本文中。为了验证的可靠性发达的计算模型中，测试用进行悬挂参数测量设备（SPMD）。在里面测试中，四轮定位仪的特点和车轮中心测量轨迹。一个SPMD是准静态试验装置的措施悬架和转向系统的基本特征，这既影响乘坐的舒适性和可操作性。一个SPMD是由三部分组成：一个伺服控制部分，一个机械部分，和一个轮子运动测定部。 与SPMD进行重大考验是凹凸模式测试时，滚动模式测试中，方向盘模式试验和制动和加速合规模考。在这纸，进行了凹凸模式和滚动模式的测试。车轮定位和车轮轨迹中心是参数代表运动学和前悬架系统符合特性。在凹凸模式和滚动模式测试中，车轮速度，脚趾角，后倾角和外倾角进行测定，以确定车轮定位。纵向车轮中心轨迹和侧车轮中心轨迹进行测定，以确定车轮中心轨迹。当用SPMD，垂直载荷进行测试创建凹凸模式或滚动模式涂布于右侧中心，并使用左轮胎接触补丁液压执行机构。在凸块模式测试中，左和右轮胎在同相模式下被致动。在凹凸模式试验中，颠簸行程为55毫米，和回弹行程为40毫米。在滚动模式测试中，左，右分别测试致动乱相模式移动。在滚动模式试验中，颠簸行程为55毫米，和回弹行程为50毫米。与发达的模拟前端悬架计算模型进行了下进行相同的条件下的测试条件。表1总结凹凸模式和滚动模式的测试方法。图4-8与测试比较的模拟结果结果凹凸模式。左侧和右侧图4比较从模拟用的那些获得的车轮率从试验获得的。如图4所示，斜率和 从所获取的左侧和右侧轮速率的倾向模拟与那些从试验获得的相关性良好。左前方的束角的变化和右轮代表了凹凸转向。束角变更的发生是由于前轮移入颠簸或反弹。图5比较从获得的束角变更模拟与从试验获得的之一。图5表明，该计算模型准确预测左脚趾的凸点转向的观测倾向轮转动中和右车轮的束转出颠簸中。图5还示出了计算模型预测准确的凹凸转向看到的趋势图3.前悬架的计算模型系统。 表1.试验方法与SPMD。 测试条件 测试模式 驱动行程（mm） 颠簸反弹凹凸模试相模式55 40滚动模式测试外相模式55 50左车轮的束的试验转出和的脚趾右轮反弹过程中打开英寸图5显示了正确的凹凸转向的模拟预测SPMD测试结果非常好，在整个车轮行程范围。该左转向凹凸模拟预测SPMD测试结果很好，直到车轮行程大于30毫米。然而，模拟从观察到的测试结果偏离略后车轮行程超过30毫米 图6比较模拟和观测脚轮左前角的变化，并在右车轮颠簸和反弹。如图6所示，计算模型预测的主销后倾角的负斜率变化出现在SPMD测试结果为左前方和右车轮。模拟显示类似趋势这些观察到的测试。 图7比较了模拟和观察到的侧向前面的轨迹变化左，右车轮中心颠簸和反弹过程中发生。模拟预计最小的横向车轮中心的变化，并同意与SPMD测试结果。图8中的模拟与所观察比较前面的中心的纵向轨迹的变化左和右车轮颠簸及回弹期间发生。如图8所示，左和右的模拟轮从SPMD测试结果稍微偏离，但模拟显示了类似的趋势。图9-11仿真与试验SPMD比较结果在滚动模式下。图9比较了模拟和左，右的前观察到的外倾角的改变侧倾运动过程中出现的车轮。如图9所示，模拟与观察到的结果没有很好的相关性仅在斜坡而且在趋势。图10比较了模拟和观测脚轮左前角的变化和滑跑过程中右侧车轮运动。该模拟预测最小倾角在侧倾运动和行程变更同意测试结果。图11比较了模拟和观测侧向前车轮中心的变化左，右轮期间侧倾运动。如图11所示，模拟预测观察到左和右车轮的结果相当好不仅在大小，而且在趋势。在图4-11中，SPMD测试结果显示滞回特性。的滞回特性的SPMD测试结果由之间的摩擦引起的轮胎和道路，多叶的夹层摩擦弹簧，和衬套的摩擦。这将是非常可取的，如果一个开发的计算模型能够代表SPMD测试的迟滞特性结果。然而，这是不容易开发的计算模型可以代表的迟滞特性在SPMD测试结果可靠。此外，迟滞在SPMD测试结果的特性不包含在车辆的运动多的信息和合规性的特点。然而，倾向，斜率，和SPMD测试结果的大小是非常重要的的信息片，代表车辆的运动学和合规性的特点。即使本文开发的计算模型不能代表SPMD测试的迟滞特性结果，因为它不包括之间的摩擦轮胎和路面，多叶的夹层摩擦弹簧，或在套筒的摩擦，模拟结果表现出的倾向，坡度很好的相关性，以及与SPMD测试结果大小。因此，该在本文中开发的计算模型可以提供上的直线行驶稳定性的有用信息商用车在设计阶段。 4。结论 本文开发了一个计算模型，可以分析运动学和遵守特点前悬架。这种计算模型被称为柔性多体动力学模型，因为它是通过连接的有限元模型开发多重板簧与前的动态模型悬挂。多片簧的有限元模型组成12,611节点，7676的六面体元素，和142的MPC。为了验证该开发计算模型的可靠性，仿真数据分别为与观察到的测试结果进行比较。 在本文中，凹凸模式和滚动模式测试与执行SPMD。用于使凸