基于ADAMS軟件轎車前懸架動態(tài)模擬與仿真.docx

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1、第1章緒論1.1課題的研究目的和意義汽車懸架系統(tǒng)對整車行駛動力學（如操縱穩(wěn)定性、行駛平順性等）有舉足輕重的影響，是汽車總布置設計、運動校核的重要內(nèi)容之一，由于汽車懸架系統(tǒng)是比較復雜的空間機構，這些就給運動學、動力學分析帶來較大困難。人們采用不同的途徑或手段對其進行分析研究，包括試驗、簡化成理想約束條件下的機構分析。過去多用簡化條件下的圖解法和分析計算法對汽車懸架和轉向系統(tǒng)的運動學及動力學性能進行分析計算，用多自由度的質(zhì)量一阻尼剛體數(shù)學模型對汽車行駛狀況進行仿真。所得的結果誤差較大，并且費時費力。隨著計算機技術的長足進步，虛擬技術

2、已經(jīng)成為世界汽車開發(fā)設計的應用潮流。上世紀90年代中期以來，數(shù)字化設計與虛擬開發(fā)技術的應用在世界范圍內(nèi)得到大力推廣，這是基于計算機輔助設計（CAD）、計算機仿真分析、計算機輔助制造（CAM）及虛擬制造、計算機輔助實驗及虛擬實驗等先進技術的全新的汽車設計開發(fā)技術休系和流程。特別二十世紀八十年代以來這種情況得到了改變，而多體系統(tǒng)動力學的成熟，使汽車動力學的建模與仿真產(chǎn)生了巨大飛躍，特別是ADAMS軟件的成功應用使虛擬樣機技術脫穎而出?；贏DAMS的虛擬樣機技術，可把懸架視為是曲多個相互連接、彼此能夠相對運動的多體運動系統(tǒng)，其運動學

3、及動力學仿真比以往通常用兒個自曲度的質(zhì)量一阻尼剛體（振動）數(shù)學模型計算描述更加真實反映懸架特性及其對汽車行駛動力學影響。在傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)設計、試驗、試制過程中必須邊試驗邊改進，從設計到試制、試驗、定型，產(chǎn)品開發(fā)成本較高，周期長。運用虛擬樣機技術，結合虛擬設計和虛擬試驗，可以大大簡化懸架系統(tǒng)設計開發(fā)過程，大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，大量減少產(chǎn)品開發(fā)費用和成木，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品的系統(tǒng)性能，獲得最優(yōu)設計產(chǎn)品⑴。木課題研究的口的和意義就在于對麥弗遜式懸架進行虛擬設計及基于ADAMS的優(yōu)化分析，在試制前的階段進行設計和試驗仿真，并且提出優(yōu)化設

4、計的意見，在產(chǎn)品制造出之前，就可以發(fā)現(xiàn)并更正設計缺陷，完善設計方案，縮短開發(fā)周期，提高設計質(zhì)量和效率。1.2汽車懸架技術研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢mi一簧下質(zhì)量m2—車身質(zhì)量k、也一隔振彈簧c—阻尼器弘一動作器/—輪胎圖1.1三種懸架的模型圖完美是人類永恒的追求。在馬車出現(xiàn)的時候，為了乘坐更舒適，人類就開始對馬車的懸架(葉片彈簧)進行孜孜不倦的探索。在1776年，馬車用的葉片彈簧取得了專利，并且一直使用到20世紀30年代葉片彈簧才逐漸被螺旋彈簧代替⑵。汽車誕生后，隨著對懸架技術研究的深入，相繼出現(xiàn)了扭桿彈簧、氣休彈簧、橡膠彈簧、鋼板彈

5、簧等彈性件，1934年世界上出現(xiàn)了第一個rtl螺旋彈簧組成的被動懸架。被動懸架的模型如圖1.1(a)所示，被動懸架的參數(shù)根據(jù)經(jīng)驗或優(yōu)化設計的方法確定，在行駛過程中路況保持不變，很難適應各種復雜路況，減振的效果較差。為了克服這種缺陷，采用了非線性剛度彈簧和車身高度調(diào)節(jié)的方法，該方法雖然有一定成效，但無法根除被動懸架的弊端。被動懸架主要應用于屮低檔轎車上，現(xiàn)代轎車的前懸架一般采用帶冇橫向穩(wěn)定桿的麥弗遜式懸架，比如桑塔納、夏利、賽歐等車，后懸架的選擇較多，主要有復合式縱擺臂懸架和多連桿懸架。被動懸架是傳統(tǒng)的機械結構，剛度和阻尼都是不可

6、調(diào)的，依照隨機振動理論，它只能保證在特定的路況下達到較好效果，但它的理論成熟、結構簡單、性能可靠，成木相對低廉且不需額外能量，因而應用最為廣泛，在我國現(xiàn)階段，仍然有較高的研究價值。1、被動懸架性能的研究主要集中在三個方面(1)通過對汽車進行受力分析后，建立數(shù)學模型，然后再用計算機仿真技術或有限元法尋找懸架的最優(yōu)參數(shù)；(2)研究可變剛度彈簧和可變阻尼的減振器，使懸架在絕大部分路況上保持良好的運行狀態(tài)；(3)研究導向機構，使汽車懸架在滿足平順性的而提卜：穩(wěn)定性有大的提高。被動懸架在一定的時間內(nèi)仍將是應用最廣泛的懸架系統(tǒng)，通過進一步優(yōu)

7、化懸架結構和參數(shù)可以繼續(xù)捉升懸架性能。半主動懸架的研究工作開始J*1973年，由D.A.Crosby和D.C.Karnopp首先捉岀,模型如1.1(b)o半主動懸架以改變懸架的阻尼為主，一般較少考慮改變懸架的剛度。工作原理是根據(jù)彈簧上質(zhì)量相對車輪的速度響應、加速度響應等反饋信號，按照一定的控制規(guī)律調(diào)節(jié)彈簧的阻尼力或者剛度，半主動懸架產(chǎn)生力的方式與被動懸架相似，但其阻尼或剛度系數(shù)可根據(jù)運行狀態(tài)調(diào)節(jié)，這和主動懸架極為相似，有級式半主動懸架是將阻尼分成幾級，阻尼級由駕駛員根據(jù)“路感”選擇或由傳感器信號自動選擇,無級式半主動懸架根據(jù)汽車

8、行駛的路面條件和行駛狀態(tài)，對懸架的阻尼在幾毫秒內(nèi)由最小到最大進行無級調(diào)節(jié)。由丁半主動懸架結構簡單，工作時不需要消耗車輛的動力,而月?可取得與主動懸架相近的性能，具有很好的發(fā)展前景⑶。1:12、半主動懸架的研究集中在執(zhí)行策略的研究和執(zhí)行器的研究兩個方阻尼可調(diào)減振器