【《北京现代轿车麦弗逊前悬架的仿真分析及优化案例分析》4900字】

北京现代轿车麦弗逊前悬架的仿真分析及优化案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u30286北京现代轿车麦弗逊前悬架的仿真分析及优化案例分析 1131661.1车轮定位参数综述 2305981.1.1主销后倾角 230151.1.2主销内倾角 2298511.1.3前轮外倾角 3132561.1.4前轮前束角 425501.1.5车轮定位参数对整车性能影响 426171.1.6ADAMS/Car模块简介 418541.1.7模型关键硬点三维坐标的确定 6174641.1.8麦弗逊仿真模型的建立 6104591.2麦弗逊悬架的仿真分析 7166871.2.1激励的添加 768311.2.2ADAMS/Postprocessor曲线分析的建立 718311.2.3主销后倾角随轮跳的变化曲线及分析 8300881.2.4主销内倾角随轮跳的变化曲线及分析 9294341.3麦弗逊悬架的优化 10135821.3.1麦弗逊悬架问题分析 10171561.3.2悬架仿真优化方案 10210551.3.3F点对主销内倾角的影响 1061881.3.4F点对主销后倾角的影响 11201521.3.5优化F点坐标前后对比图 111.1车轮定位参数综述对于转向桥来说，要满足汽车转向功能的同时，转向轮在进行转向的过程中，车轮所受的外力将消失，车轮回正完全靠车轮的定位参数。主要包括转向轮主销后倾角、转向轮主销内倾角、转向轮外倾角和转向轮轮前束。1.1.1主销后倾角在传统汽车上有一根较粗的销轴，它就是主销即是转向轮转向时的回转中心，现在汽车基本上已经没有主销了，尤其是那种采用独立悬架的汽车。只不过现在车轮定位当中，为了方便仍然使用主销这个说法，认为转向轮在转向时，是以主销为轴线向左右转动的，同时，也认为它就是转向轮转向时的回转的转向轴线词。麦弗逊悬架可以看作主销、转向节及下摆三角臂的组合。主销后倾示意图如图1.1所示。图4-1主销后倾示意图随着后倾角的变化主销产生的力矩也会不断变化，汽车在转向时会太过沉重而产生不利的影响，因此后倾角要在一定的范围内变化。由于主销后倾一般位于接地点的前面，因此，自动回正功能就是使车轮自动偏转直到到车轮所受阻力，此时车轮所受阻力在主销方向有力矩作用产生，所受的阻力作用线就通过主销轴线，此时，车轮已回正。此时稳定力矩就是自动回正力矩，汽车直线行驶的稳定性就是由它保持着。为了满足汽车的操纵稳定性，主销后倾角应不大于3的情况是在前置后驱动车下;主销后倾角设计成负值的情况是当在汽车的轮胎气压低弹性大，即主销前倾。现代的汽车设计的悬架的刚度变得越来越低，以满足汽车乘坐的舒适性，这就使得车身会随着制动时发生点头现象。为了解决这一问题，把控制臂(下摆臂)改为比较倾斜的形式，这样就提高了汽车在产生制动时的稳定性了。1.1.2主销内倾角主销内倾角是在汽车横向垂直平面内，主销内倾是指主销向平面内里倾斜。主销内倾角是主销轴线与垂线之间的夹角。在高速运行状态下，主销外倾角起主要作用，在低中速运行状态下主要依靠主销内倾角起主要作用。1.1.3前轮外倾角从车窗往外看，车轮外倾角就是车轮从内往外倾斜的一个角度，外倾角又分为正外倾角和负外倾角。正外倾角是指车轮向车轮外侧倾斜；负外倾角是指车轮向车轮内侧倾斜。由于汽车制动会产生纵向力，汽车在它的作用下将容易发生转向。为了解决汽车的转向稳定性，必须将车轮与地面的接触处向内部移动，让偏移距离在行驶的过程中不断减小，这样的操作不但提升了汽车行驶的方向稳定性，同时也使得汽车的转向更加轻便，而且汽车直线行驶的性能也得到了提高。因此在设计轻型轿车的时候，一般主要考虑的是正外倾角，其角度一般为1度左右。为了使得驾驶员的操纵更加方便和容易，在设计汽车外倾角时，由于它的存在将产生一个额外的外倾推力，该力在轮胎气压变小后，会使得汽车转向角度不够，而产生转向缺陷。为了提高安全性是设计前轮外倾角，它的存在使得驾驶员的操纵更加的容易更加方便，当汽车满载时，轮胎被压瘪是由于汽车在空载时车轮通常是垂直于路面安装的，车轮内倾是由于车桥将因承载变形，这使得轮胎的磨损越来越严重，同时垂直安装被强制变为内倾，这样会增大作用在轮毂紧固螺母和外端小轴承的负荷，容易导致危险比如车轮的飞出。

1.1.4前轮前束角车轮的侧向力或者路面的不平，再加之汽车的车轮带有后束就会使得一个车轮处于后束，另一个车轮继续保持前进当汽车在直线行驶的瞬间，具体来说对于前进的车轮，它的行驶阻力会变小，对于后束的车来说，它的行驶阻力会增大，因此这样一来就会使得汽车处于转的状态，补偿和防止车轮后束是由车轮前束负责的。当汽车在直线行驶时，路面不平或侧向力会出现，因此前进的车轮继续保持不变由于路面不平或侧向力而产生扭转趋势，车轮产生附加的阻力是因为带有后束的车轮因增加前束，从而使得汽车的车轮继续保持直线行驶的位置。保持汽车直线行驶的一个重要的因素就是汽车前束。1.1.5车轮定位参数对整车性能影响车轮定位参数是从多方面影响整车行驶性能，比如它可以影响车辆操纵稳定性、行驶舒适性，反过来他们也会影响整车性能。引起转向沉重通常是因为汽车前轮定位不正常，这样一来也会使得驾驶者的劳动强度增强，容易导致交通事故的发生；此外由于车轮定位参数的使得整个行驶磨损加剧，驾驶员操作也变得不那么顺手，加剧了驾驶者的焦虑，更多的影响了整个驾驶的舒适性，同时过的的磨损将导致整个汽车的燃油经济性变差，无法发挥出整个车轮的优势，使其失去更大的竞争力，而且这种细小的影响十分不好察觉，除非去做车辆四轮定位检测，费事耗力，因此车辆定位参数对整车的影响十分重要。虽然影响汽车整车性能的因素很多，但是大部分车辆的定位系数，对于这个悬架系统甚至转向系统都会产生影响，严重的时候甚至会对整个行驶过程产生干涉作用，因此在对车辆定位参乎上进行设计时，必须先进行模块化分析，使每个模块的性能达到一个理想状态，然后进行整体的分析，通过模块到整体，自下而上的设计方法是十分合理的。因为这样避免了在整车调试的过程中没有目标参数，假如先进行模块化设计那么至少在进行整车调试时，有一个目标参数进行参考，调试的时刻可以在这个目标参数附近进行参数设置。1.1.6ADAMS/Car模块简介ADAMS/Car是集成了他们在汽车研发、开发的经验，MDI公司与按照汽车工程师的工作习性，ADAMS/Car采用的用户化界面。不需要经过培训，工程师就可以通过此软件开展比较有效的研发的工作。ADAMS/Car有悬架设计模块(ADAMS/Car是一种模块，它的功能很强大的软件基于多体动力学方法，通过动力学仿真软件ADAMS对于许多轿车系统研究中常遇到的问题中专用于，可以很快很方便的解决。通过ADAMS/Car软件很快的创建模型悬架和整车的装配模型，知道他们的性能以及运动状态通过分析模型。定义车辆的子系统（subsystems）来进行装配基于ADAMS/Car软件，比如后悬架和前悬架、横向稳定杆、以及横向稳定杆转向器和车身等。我们也能够创建子系统

1.1.7模型关键硬点三维坐标的确定图4-2悬架坐标值设置1.1.8麦弗逊仿真模型的建立输入相关参数建立悬架子系统及仿真平台，调用ADAMS/Car中自带的模板，调用该悬架子系统则可以建立前悬架模型系统。仿真模型建立如图1.3所示。图4-3麦弗逊悬架的ADAMS仿真模型1.2麦弗逊悬架的仿真分析为了快速准确的找到设计存在的主要问题，分析什么地方出现了问题以及怎么解决和优化此问题，为了以后的优化改进分析做了进一步的准备。悬架系统左右双向平行跳动实验主要应用于麦弗逊悬架系统仿真分析，从中找到悬架结构中存在的一些问题分析得出车轮定位参数随着车轮跳动原因以及运动特性曲线。1.2.1激励的添加设置完成后进行仿真分析，完成激励及约束后如图1.4所示。图4-4ADAMS添加激励特性图1.2.2ADAMS/Postprocessor曲线分析的建立进入仿真开始页面，如图1.5所示，将设置好的模型参数导入仿真界面，然后进行曲线分析。图4-5添加的初始数据图4-6ADAMS/Postprocessor模块界面图在完成主要的参数设置后，进行仿真操作，仿真得出各个主要参数分析曲线。1.2.3主销后倾角随轮跳的变化曲线及分析选中主销后倾角选项，得到其随轮胎跳动不断变化曲线关系图，如图1.7所示。Length（mm）图4-7主销后倾角随轮跳变化曲线从图1.7可以看到在−50mm~50mm跳动范围内中，当车轮在进行0mm~50mm的向上跳动时，主销后倾角为正值，且有逐渐增大的势头，这就是主销后倾角的变化趋势；相反，主销后倾角是正值，并且有逐渐变小的趋势，当在汽车车轮在进行0mm1.2.4主销内倾角随轮跳的变化曲线及分析得到结果如图1.8所示。Length（mm）图4-8主销内倾角随轮胎跳动变化曲线图1.8是车辆在振幅为50cm的范围内进行振动时，主销内倾角与其值的变化范围关系图。从图中可以看出在设置内倾角的初始值时，需要把车辆看作静止的理想状态，此时一般设置初始值为8°到10°的范围内，本次仿真取初始值为10°:当车辆处于运行状态下时，也就是在0到50cm的上振振幅范围内变化时，内倾角有呈现与振幅成正相关的变化趋势；同理，在汽车振幅处于压缩状态时，内倾角则随其值减小而减小。故对于整个悬架性能影响最大的还是主销内倾角的初始值，初始值选择不当将使得整个系统产生干涉，甚至影响正常的转向。1.3麦弗逊悬架的优化1.3.1麦弗逊悬架问题分析在前几章的理论计算分析中，在众多的问题中表现得最为突出的是外倾角和轮距问题，于是本次优化的主要问题是围绕以上两个问题，来对麦弗逊悬架进行实际的仿真分析，在这些复杂的问题中，着重解决这两类问题。使用Adams软件改变第三章中所得参考参数，在不断改变参数的过程中得到最为优异的仿真结果，最后得到各个参数的最佳值，在其数值基础上设置参数坐标，根据所设置的坐标来得到最佳仿真结果，这个结果有利于提高车辆的转向稳定性、安全性及舒适性。1.3.2悬架仿真优化方案经过仿真分析可得，对整个车轮定位系数影响最大的是三角摇臂与转向节的结合点，此点即F点的物理位置对整车的影响十分巨大，经过仿真找到理想的F点位置，是本次仿真的主要方案。1.3.3F点对主销内倾角的影响F点的横向坐标对主销内倾角影响特别大，在初始值设置较大时主销内倾角也会显得较大，那么此时就可以通过将F点向内部移动来较小其主销内倾角的数值，从图看来F点的Y坐标也将向正向移动，移动后可由图得出F点Y坐标为−668mm，−650mm，−630mm图4-9主销内倾角随F点Y坐标变化曲线由图1.9得知，取优化后Y轴坐标值为-360mm可以保证悬架对主销内倾角的要求，此时内倾角初始值为，变化范围为4.9∘1.3.4F点对主销后倾角的影响F点的X坐标值直接影响主销后倾角的大小，为了减小主销后倾角的大小，依次取X轴的坐标值为34mm，30mm，38mm图4-10主销后倾角随F点Y坐标变化曲线由上图得知，取优化后X轴坐标值为42mm，可以保证悬架对主销后倾角的要求，此时后倾