基于ADAMS的汽车双叉臂悬架设计及振动分析说明书.doc

目 录目 录II摘要1Abstract21 绪论11.1课题研究目的和意义11.2课题国内外研究现状及发展趋势11.3双叉臂悬架的功用及结构特点21.4 ADAMS软件简介21.5课题主要研究内容22 双叉臂悬架的设计计算42.1 双叉臂悬架的设计要求42.2悬架主要参数的确定42.3悬架弹簧设计52.4悬架减振器设计73 基于ADAMS双叉臂悬架的建模103.1 模型的简化103.2 创建悬架零部件104 基于ADAMS的双叉臂悬架振动仿真分析184.1创建悬架系统184.1.1 基于模板创建悬架子系统184.1.2 基于悬架子系统创建悬架总成184.2 设置悬架其他参数194.3 双叉臂悬架振动仿真分析204.3.1 车型初始数据214.3.2 仿真结果分析215 结论与展望25参考文献26致谢27基于ADAMS的汽车双叉臂悬架设计及振动分析摘 要悬架作为现代汽车上主要的总成，它把车身与车轮弹性地连接起来。当汽车在进行前轮转弯时，双叉臂悬架的上下两个叉臂能够同时吸收轮胎由路面产生的横向力载荷，让汽车在转弯时产生的侧倾较小，主要用于动力性能要求高的运动轿车。本课题以某汽车为仿真目标，先对双叉臂悬架的各项要求进行设计计算，其次确定各零部件的数据参数，然后利用动力学仿真软件ADAMS/Car模块建立双叉臂悬架的模版，以模版为基础建立起悬架子系统，构建悬架总成，并对其进行同向双轮仿真振动分析，其次使用ADAMS/PostProcessor模块,进行双轮同向振动分析，导出悬架系统各主要定位参数随车轮同向跳动中变化的特性曲线。随着道路交通的发展，人们的安全意识以及对汽车性能要求逐渐提高，汽车悬架的发展趋势必然是趋向安全、智能以及高稳定性。关键词：双叉臂悬架；ADAMS；仿真模型；振动分析Design and vibration analysis of automobile bifurcation arm suspension based on ADAMSAbstractAs the main assembly on a modern car, the suspension connects the body to the wheels flexibly. When the car in front wheel turning, double arm suspension fork can simultaneously absorb two fork arm tire lateral force produced by the road load, make the roll when turning cars smaller, mainly used for high performance sports car power. This topic for the automobile simulation target, first for the requirements of double arm suspension fork design calculation, the second data of parts of parameters, and then use the dynamics simulation software ADAMS/Car module to establish a double arm suspension fork template, based on the template set up suspension frame system, build the suspension assembly, and carries on the synthetic two-wheel simulation vibration analysis, secondly using ADAMS/PostProcessor module, carries on the double direction vibration analysis, export suspension systems main location parameters changing with the wheels in the synthetic beating characteristic curve. With the development of road traffic, peoples safety awareness and the improvement of automobile performance requirements, the development trend of automobile suspension is inevitably towards safety, intelligence and high stability.Keywords: Double arm suspension; ADAMS; Simulation model; Vibration analysis261 绪论1.1课题研究目的和意义悬架是目前现代汽车上主要的减震总成，目前悬架的种类可以分为：独立悬架和非独立悬架。其主要作用是传递汽车在行驶中路面作用在车轮上的所有力，并且减小汽车在不平整路面上行驶时路面对车身的冲击力，减小由路面冲击力引起的对车身承载系统的振动，汽车的正常行驶，汽车行驶中的操纵稳定性以及平顺性，汽车获得高速行驶的能力都是由其保证9。悬架上两个叉臂是双叉臂悬架的非常终于的组成部分，行驶中由这两个叉臂同时吸收由路面产生的横向力载荷，所以横向刚度大；当汽车在路面上进行转弯时，悬架上下两个叉臂一起吸收由路面作用在轮胎上的横向力载荷，而且叉臂相对于其他悬架其横向刚度较大，因此转弯的侧倾较小；当前悬架为双叉臂悬架时，前轮的各种参数可以进行精确的确定10。出于空间和成本考虑一般情况下，小型汽车不会采用双叉臂悬架，其原因就是双叉臂悬架相比其它悬架，多了一个上叉臂，占用了更多的空间，而且定位参数的确定变得更加的困难。但在其缺点明显的情况下，其优点当然更加的清晰：转弯侧倾小、可调参数多、接地面积大、抓地性能优异1。因此全方面的考虑其优点和缺点，对悬架性能要求非常高的运动汽车几乎都采用了双叉臂悬架。本课题采用的研究方法可显著缩短汽车悬架的研发时间，降低开发的成本，对汽车悬架系统的设计提供了一定的参考。1.2课题国内外研究现状及发展趋势汽车在路面上行驶的操纵稳定性和平顺性主要是由悬架系统控制的，同时汽车行驶的操纵稳定性还被车轮定位参数影响。随着道路交通的发展，人们对汽车安全性能以及行驶性能要求的提高，汽车车速有了很大提高，汽车悬架技术也在一步步上升，经历着“非独立”向“独立”的过渡，被动悬架因为无法同时满足汽车行驶平顺性和操纵稳定性之间相矛盾的要求的缺陷，逐渐成为提高汽车性能的瓶颈，为此人们开发了能兼顾乘坐舒适和操纵稳定的主动悬架，经历了“被动”向“主动”的过渡。1954年，美国通用汽车公司率先在悬架设计中，提出了安装在汽车上的主动悬架的概念，它在改良被动悬架缺点的基础上，增加了专门的控制装置用来调节刚度和阻尼，使得汽车的悬架在任何路况下都能保持最佳的状态。自1980年，很多著名的汽车和生产公司都开始钻研开发主动悬架，也有了很多在汽车上较为成功的经验，比如奔驰、沃尔沃和丰田等。未装备主动悬架的汽车在路况很差的路面上高速行驶时，车身震动较大，轮胎的噪音较大，转向和制动时车身很难维持平衡，而装备主动悬架就可以尽量避免这些问题。主动悬架的优势非常的明显：乘坐比较舒服，但其缺点也是同样的明显：结构复杂、能耗高、成本昂贵等2。而且，我国对半主动和主动悬架的研究起步相对较晚，而且与国外对悬架的研究还是有一定的差距。随着道路交通的发展，人们的安全意识以及对汽车性能要求逐渐提高，汽车悬架的发展趋势必然是趋向安全、智能以及高稳定性。1.3双叉臂悬架的功用及结构特点众所周知，在平面几何中最稳固的几何图形是三角形，而双叉臂悬架为什么被大部分运动轿车采用就是因为其两叉臂具有相当大的抗扭强度，能够充分吸收路面产生的横向力载荷，且是三角形的稳定结构。而且在双叉臂悬架结构中，四轮定位参数都是精确可调的。双叉臂悬架具有很多非常独特的优点：比如，悬架的上下两个叉臂可以使前轮在经历剧烈振动时使各定位参数基本保持不变或变化更小；在汽车进行转弯时，之所以转弯的车轮轮胎接地面积大、抓地性能优异，是因为双叉臂悬架结构中的上下两个叉臂能同时吸收轮胎所受的横向力载荷，而且其两个叉臂的横向刚度较大，所以转弯的车轮轮胎接地面积大、抓地性能优异。1.4 ADAMS软件简介动力学仿真分析软件ADAMS，即机械系统动力学自动分析（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System）软件，是美国MSC公司拥有的虚拟样机仿真分析软件，ADAMS软件已经被数百家全世界各行各业的主要制造商使用，已经成为目前为止世界上被运用最多的动力学仿真分析软件。ADAMS不仅仅是对模型进行仿真分析的仿真软件，而且，还是对模型进行开发分析工具。ADAMS软件是由ADAMS/Slove、ADAMS/Car、ADAMS/PostProcessor、ADAMS/View等模块组成，它们拥有着去多不同的实用性很强的功能等。目前，ADAMS软件现在已经普遍应用于汽车制造业、工程机械、航天航空业、国防工业以及普通机械设计行业。ADAMS软件除了能够为使用者在软件的操作模式下比较方便的对模型进行仿真分析之外；同时ADAMS软件一样含有整体动态仿真分析开发的功能，可以完成许多特殊行业的用户对整体车辆系统的更深入的研究，为使用者提供了相当大的方便。不仅仅是以上的优点，ADAMS软件还能够与现在制图工程师常用的CAD软件，例如CREO、UG、CATIA等，利用计算机来完成由图形到文件格式的转换，而且还能保证图形与文件中的数据一致性3。由于ADAMS仿真软件的诞生，工程师在设计上花费的时间得到了大大的缩短，而且还提高了成品生产的效率。使用ADAMS软件能够是三维模型的参数更加的准确，并以此实现对产品的零部件设计，进行振动分析，得出各个参数的特性曲线，是一种相对效率较高的开发软件。1.5课题主要研究内容本课题运用ADAMS软件分析双叉臂悬架的特点以及振动特性。以某运动型轿车为例，首先进行双叉臂悬架主要构件的设计计算，分析其双叉臂悬架的性能。其次，建立汽车双叉臂悬架在ADAMS /Car 模块中的仿真模型，按照计算结果设置各个零部件的参数，并且对悬架子系统进行同向双轮振动仿真分析，同时使用ADAMS/ PostProcessor模块对振动特性曲线进行分析。该模块可以快速准确的得出汽车悬架前轮外倾角、前轮前束角、主销后倾角、主销内倾角等参数在车轮同向跳动情况下的特性曲线。2 双叉臂悬架的设计计算2.1 双叉臂悬架的设计要求双叉臂悬架属于运动轿车的减震系统，因此，不仅仅需要满足汽车在路面上正常行驶中的要求之外，还需要满足汽车在路面上高速行驶下的悬架稳定以及各零部件性能要求符合标准，因此对双叉臂悬架提出的性能标准如下：（1） 汽车在正常行驶以及高速行驶中拥有良好的行驶平顺性和操纵稳定性。（2） 较强的横向刚性。（3） 抗侧倾性能优异。（4） 抓地性能好，路感清晰。（5） 具有良好的减振性能。2.2悬架主要参数的确定（1）双叉臂悬架频率的设计计算作为双叉臂悬架，在此次悬架频率的设计计算中，假设用n1来表示汽车前轴上方车身部分的固有频率，n2来表示汽车后轴上方车身部分的固有频率，经大量实践表明其值越小，汽车在路面上行驶时的平顺性就越好。到目前为止，如果汽车装备钢制的弹簧来说，n1的取值范围为0.81.3Hz，n2的取值范围为0.981.5Hz4。在本次设计计算中，取n =1.3Hz。（2）双叉臂悬架行程的设计计算双叉臂悬架的行程的计算公式为：l=fc+fd，即悬架行程等于静挠度和动挠度之和。由公式 n=5fc （2.1）式中fc表示悬架静挠度所以经计算悬架静挠度fc：fC147.9mm由公式得出悬架动挠度fd：取 fd=0.5fC=0.5*147.9=73.95mm所以双叉臂悬架的工作行程l为：l=fc+fd=147.9+73.95=221.85mm选择刚度相对较小的悬架可以明显的改善汽车的行驶平顺性，但是如果选用此种悬架，悬架的整体变形量就会增大。如果要使计算的结果符合设计的要求，悬架的工作行程应当大于160mm，因此双叉臂悬架的工作行程l符合要求。（3）双叉臂悬架刚度的设计计算参照某型号运动汽车的各个部分数据参数，得出其簧上质量为1450kg；以此计算出汽车的簧下质量得200kg，则参照公式，通过计算可得：在空载情况下，汽车前轴单轮轴荷取60%： m1=1450*0.62=435kg以汽车上承载5名成员，体重均为60kg，作为汽车满载时刻。则在汽车满载时，前轴单轮轴荷取50%：m2=1450+5*60*0.52=437.5kg根据上面计算结果可得，取单轴质量较大的作为满载是的簧上质量： ms=m2=437.5kg因此，满载时的簧上质量带入公式计算得，前架刚度为：=(2n)2m=(2*3.14*1.2)2*437.524.9(N/mm)2.3悬架弹簧设计（1）螺旋弹簧材料的选择及许用应力的计算和校核螺旋弹簧广泛应用于汽车前悬并作为弹性元件，有结构轻便，储能量高，占用空间小等优点。60Si2MnA是常用的弹簧的制作材料，其物理性能较好12，相关参数如表2.1中所示：表2.1 60Si2MnA材料性能参数数据许用切应力剪切应力剪切模量G（2）弹簧旋绕比的选择以及弹簧直径的设计计算以目前工艺水平来讲对弹簧的加工工艺有较大影响的一个参数是旋绕比，经实践表明，如果旋绕比选择的比较小，那么弹簧在制造过程中将很难进行卷制。一般情况下，旋绕比C的选择范围是41613，这里初选旋绕比C=5。在进行弹簧直径d的设计计算时，按照以下公式（2.2）带入数据进行计算： d=48L*v*Cs/g （2.2）（2.2）式中L表示弹簧的中径g表示弹簧剪切模量表示弹簧的有效工作圈数取=9，g=9x104 N/mm2，L =100mm代入公式（2.2）计算可得：d=11.39mm因此取弹簧的直径d =12mm。（3）螺旋弹簧刚度的设计计算由弹簧刚度的计算公式（2.3）得：CS=Gd48Dm3=25.9N/mm19.3N/mm （2.3）故之前设计的弹簧的刚度符合要求。（4）弹簧表面剪切应力设计计算以及校核由下列弹簧表面剪切应力的公式（2.4）得：=8PLKd3=8PCKd2 (2.4）式中 C表示弹簧的旋绕比，C=Ld=8.3 K表示弹簧的曲度系数， P表示弹簧的轴向载荷已知数据：L=100mm，d=12mm，所以可以计算出弹簧的曲度系数：设减振器在双叉臂悬架中的安装角度为14，则所设计的弹簧的轴向载荷为：P=340*9.8*cos143142.06N所以根据公式（2.5），许用切应力：=8PDmKd3=8PCKd2=8*3233.03*8.3*1.183.14*12*12553.2Mpa=0.63=630Mpa （2.5）所以弹簧表面的剪切应力为：因此所设计得到的弹簧的剪切应力满足应用要求。（5）弹簧几何尺寸的设计计算首先，求所设计的弹簧受的最大力，在此，可以取K=1.6，则根据公式，可得弹簧的最大受力为：=K*P=1.6*3142.06N=5172.85N因此根据公式可得，最大变形量F为：F=/=199.7mm所以节距t为： t=d+Fn+=12+199.78+0.1*12=38.16mm 由公式得自由高度为：H0=nt+1.5d=8*38.16+1.5*12=323.28mm因为自由高度需要一定的整数，所以取=330mm。由上述计算结果可得，弹簧外径D为：D=L+d=100+12=112mm综上所述，设计出的螺旋弹簧的具体参数数据，如表2.2所示。表2.2 设计弹簧参数弹簧参数名称参数（mm）弹簧丝直径12弹簧中径100最大变形量199.7节距38.16自由高度3302.4悬架减振器设计就市面上的减振器来讲，按照分类可以分为单向作用式以及双向作用式。作为双叉臂悬架，性能要求比较高，所以减震器本次选择双向作用式，它具有在伸张和压缩行程内均能起到减振作用，且减振效果比单向好等优点，被大量采用15。（1）减震器相对阻尼系数的设计计算减震器中相对阻尼系数的定义是：同一个减振器阻尼，作用于不同刚度C和不同簧载质量的悬架时，产生的阻尼效果也是不同的。正常情况下阻尼系数值越大，那么悬架产生的振动能够得到迅速的减弱，与此同时车身会承受由路面产生的的冲击；阻尼系数值较小时，实践得到的情况与之前恰恰相反。两者之间的关系一般为。在进行阻尼系数的计算之前，需要先计算y与s的平均值。对于悬架内部无内摩擦的弹性元件，阻尼系数的取值范围为0.250.35，同时还要避免行驶中悬架碰触车身，所以取5。因此=0.3，则根据公式Y+0.25s2=0.3可得：Y=0.4, s=0.8（2）减振器阻尼系数的设计计算 减振器阻尼系数的计算公式为： （2.6）在悬架系统中固有频率的计算公式为，因此从理论上来讲阻尼系数的公式为。但是从实际装配出发，由此阻尼系数应当根据悬架中减振器的装配形式来确定。图2.1 减震器示意图所以阻尼系数为：=2mSb2a2cos2 （2.7）根据悬架中固有频率的公式，计算得：=Csms=2n （2.8）代入以上计算得到的数据可得：=2*3.14*1.3=8.164Hz以实际情况分析，如图2.1所示，悬架中减振器的安装较为合适的角度为14，故=14，因此取b/a=0.6。在汽车满负荷时，根据阻尼系数公式进行计算，代入之前所求数据可得其阻尼系数为：=2mSb2a2cos2=1554.7Ns/m（3）减振器中最大卸荷力F0的设计计算减震器的载荷阀在开启时的活塞移动速度目的是为了降低路面产生的力，称为载荷速度。按图2.1减震器装配则有： （2.9）公式（2.9）中，的取值范围为0.150.3m/s，悬架振动的固有频率用符号表示，车身振幅用符号A表示，实际情况下取7。其次进行卸荷速度的计算：Vx=0.04*7.536*0.8*cos14=0.293m/s将上述过程中计算所得的数据带入计算得最大卸荷力：F0=1112.43N（4）减振器工作缸直径D的设计计算减震器直径D： （2.10）在公式（2.10）中，工作缸最大允许压力用符号P表示，以实际情况分析取P=3Mpa；连杆直径与缸筒直径的比值用符号表示，以实际情况分析取=0.4代入数据进行计算得减震器直径D为：D =24.6mm直径D选取按照表2.3所示：表2.3 工作缸直径选择表工作缸直径（mm）203040455065因此在这里D=30mm，因为减震器的直径D有自己的选用标准，需要进行取整，故D=30mm。由于活塞的总行程与直径有着对应的关系，所以通过查阅资料得到，S=240mm，L=110mm,并且可以根据上述数据进行计算得：减震器满载时的长度为：Lmin=L+S=350mm减震器空载时的长度为：Lmax=Lmin+S=590mm 减震器外部的贮油筒直径等于1.5倍的减震器工作缸直径D。因此=45mm。总结上述数据，悬架减振器的参数列表如下2.3所示：表2.3 减振器主要参数减振器参数名称数据（mm）工作缸直径30最大压缩长度350拉足长度590主油缸直径45经过一系列的设计计算，双叉臂悬架的主要构件，如减震器、弹簧等的设计计算工作已经完成。3 基于ADAMS双叉臂悬架的建模3.1 模型的简化在ADAMS/Car中建立双叉臂悬架仿真模型之前，因为双叉臂悬架是一个比较复杂的机构，所以要先对悬架系统进行简化：对双叉臂悬架进行一定程度的简化，简化后的双叉臂悬架模型如图4.1 所示，其中 A1、A2、A3、A4、A5、B1( B2)、B3( B4)、B5、C分别为上叉臂前 端、上叉臂后端、下叉臂前端、下叉臂后端、转向横拉 杆内端、上叉臂外端、下叉臂外端、转向横拉杆外端、车轮中心位置，Li( i =1， 2， 5) 为点Ai与Bi所在 杆件的运动向量，dL5为点A5 的空间位移，n为车轮平面法向量的单位向量6。图4.1 双叉臂悬架简图3.2 创建悬架零部件硬点是各零件之间连接处的关键定位点，所以在动力学仿真软件ADAMS/Car中建模前，首先要确定各部件的硬点坐标14。之后参照上面设计的双叉臂悬架的各零部件数据，在ADAMS/Car模块中创建双叉臂悬架零部件的硬点，由于是三维图形，所以其坐标如表3.1所示。表3.1双叉臂悬架模型硬点参数loc xloc yloc zremarkshpl_lca_front-200-400150(none)hpl_lca_outer0-750100(none)hpl_lca_rear200-450155(none)hpl_lwr_strut_mount0-600150(none)hpl_subframe_ front-400-450150(none)hpl_subframe_rear400-450150(none)hpl_tierod_inner200-400300(none)hpl_tierod_outer150-750300(none)hpl_top_mount40-500650(none)hpl_uca_front100-450525(none)hpl_uca_outer40-675525(none)hpl_uca_rear250-490535(none)hpl_wheel_center0-800300(none)（1）启动并设置工作环境。启动ADAMS/Car模块，进入“Template Builder”专家模式，单击File中的New命令，进行新建悬架模版。系统弹出的“New Template”的对话框，在“New Template”文本框中输入“mac_susp”，完成创建。如图3.2。图3.2 启动工作环境（2）建立下前控制臂。单击菜单栏“Adjust”中的“Hardpoints”命令，新建硬点。在弹出的“Create Hardpoints”对话框中输入第一个硬点“hpl_lca_front”的坐标值，按表3.1，顺利完成第一个硬点的创建，如图3.3。图3.3 建立硬点“hpl_lca_front”（3）重复上述（2）步骤完成另外硬点“hpl_lca_rear”的创建。（4）单击新建“General Part”命令，在弹出的“Create General Part”对话框中设置相关内容，完成创建。（5）单击菜单栏中的新建连杆几何体“Arm Geometry”命令，在“Create Arm Geometry”对话框中设置相关内容，如图3.4，可以看到创建的悬架摆臂，如图3.5。图3.4 新建连杆几何体图3.5 悬架摆臂几何模型（6） 按照上述步骤创建悬架转向节。首先需要创建“hpl_wheel_center”、“hpl_tierod_outer”、“hpl_lwr_strut_mount”这三个硬点坐标。（7）按上述相同步骤建立“Part”、“Geometry”共要创建三根连杆来表示转向节模型。先创建第一个杆件，结果如图3.6。图3.6 创建第一个连杆（8）其他两根杆件几何体的建立，需要按上述相同步骤建立“Part”、“Geometry”，所得的转向节模型如图3.7。图3.7 创建转向节几何模型（10）按上述相同步骤建立“Part”、“Geometry”创建转向横拉杆，如图3.8。图3.8 创建横拉杆模型（11）先创建内点硬点，在创建传动轴“part”与传动轴连接（link），点击“bulid”下拉菜单，选择“Geometru”中“Ellipsoid”新建命令“New”，创建传动轴外端几何等速万向节几个体。（12）同上述步骤创建硬点“hpl_top_mount”坐标，创建减震器上下硬点，创建折起上下体“part”，创建“Damper”，在弹出的“Create Damper”对话框中设置相关内容，创建减震器上端的车身替代体完成创建，如图3.9。图3.9 创建减震器上下硬点几何模型（13）创建螺旋弹簧。同上述步骤弹簧上下硬点，其中上点采用减震器上硬点，创造硬点“hpl_spring_lwr_seat” 定义弹簧安装位置，完成弹簧上硬点如图3.10。图3.10 弹簧上下硬点几何模型（12） 创建副车架。按照上述步骤，创建副车架车身替代体“Mount Part”，创建硬点“hpl_subframe_front”和“hpl_subframe_rear”。然后创建“Part”，完成连接，最后新建副车架“Outline Geometry”，在“Create Outline Geometry”对话框中设置相关内容，完成创建，所得创建副车架硬点的模型如图3.11。图3.11 创建副车架硬点模型（13）创建外倾和前束。点击Toe/Camber Value命令，设置相关内容，如图3。12所示。图3,12 Toe/Camber Value参数设置栏（14）创建悬架转向轴线，给定主销两端硬点位置，创建主销，设置相关内容，如图3.15所示，完成创建。图3.13 Characteristic Array对话框（15）保存模型。经过上述各个步骤的操作，终于将悬架的模型建立起来。4 基于ADAMS的双叉臂悬架振动仿真分析4.1创建悬架系统悬架系统使影响车辆行驶动力特性最为主要的系统，悬架中各部件几何构造和定位参数将很大程度影响汽车的行驶平顺性及操纵稳定特性。4.1.1 基于模板创建悬架子系统（1） 启动并设置工作环境。启动ADAMS/Car模块，进入“Standard Interface”标准模式（2） 单击“File”中“New”命令，新建“Subsystem”命令，调用已经建立好的悬架模版，新建一个汽车前悬架子系统，在弹出的“New Subsystem”对话框中，设置相关内容，如图4.1所示。图4.1 调用悬架模版4.1.2 基于悬架子系统创建悬架总成单击菜单栏中“File”中“New”命令，新建“Suspension Assembly”命令，新建一个悬架总成。在弹出的相应的对话框中设定相关内容，如图4.2所示。单击OK按钮，得到的悬架总成如图4.3所示。图4.2 新建悬架总成图4.3 悬架总成试验台4.2 设置悬架其他参数（1） 悬架中弹簧的刚度的设置。选择“Tool”中“Curve Manger”命令，在弹出的“Curve Manger”对话框中设置好相关数据参数。将之前设计所得到的弹簧的刚度C=24.9输入“Slope”一栏，如图4.4所示。图4.4 弹簧刚度设置（2） 减振器的阻尼系数的设置。重复上述步骤，在弹出的“Curve Manger”对话框中，单击“File”中“New”命令，新建阻尼系数“Damper”，将之前设计所得到的减振器阻尼系数=2.55输入“Slope”一栏，如图4.5所示。图4.5 减震器阻尼设置（3） 其他参数的设置。单击菜单栏中的“Simulate”中“Suspension Analysis”命令，新建“Set Suspension Parameters”命令。在“Setup Parameters”对话框中设置簧上质量m=1450kg等相关内容，如图4.6所示。图4.6 簧上质量的设置4.3 双叉臂悬架振动仿真分析4.3.1 车型初始数据课题以某汽车为参考，进行双叉臂悬架的设计计算、建立仿真模型和振动分析。在悬架进行双轮同向振动分析的过程，通过悬架各主要定位参数：前轮前束角、前轮外倾角、主销后倾角和主销内倾角在双轮同向振动过程中变化规律，得出特性曲线，分析该悬架各参数的振动特性11。参考同种车型的定位参数最为参考，初始参数如表4.1所示。表4.1 某汽车的初始定位参数前轮外倾/（）前轮前束/（）主销后倾角/（）主销内倾角/（）-1.005.0412.61其次利用ADAMS/Car模块中的仿真功能来进行双轮同向跳动分析，进入Parellel Travel振动参数设置界面，设置参数如图4.7。本课题选择双轮同向振动来进行双叉臂悬架的振动分析，仿真次数为100次，以车轮中心为参照点，车轮跳动行程为-100100mm。下面是悬架进行振动分析的参数设置： 图4.7 振动参数4.3.2 仿真结果分析（1）前轮外倾角前轮外倾角使汽车操纵更加稳定，特别是汽车转弯过程时，起到很重要的作用，使车轮与地面接触面积大，更有利于轮胎的抓地，延长轮胎使用寿命。不同的车型对于前轮外倾角要求有差距，本课题为1.2左右最适合，对于某运动型轿车的双叉臂悬架，由于有在汽车转弯时，减小车头过低的优势，在理想状态下，外倾角变化范围一般在12之内。设置好参数，按，进入ADAMS/PostProcessor模块，在此界面上可以得到如图4.7所示的外倾角变化过程，振动过程中外倾角变化范围为-2.81.2，能同时满足操纵稳定性和轮胎侧偏特性。图4.8 车轮外倾角随车轮振动的特性曲线（2）前轮前束角本课题前轮前束角越小，可以更有效的控制车辆行驶的稳定性，本次课题汽车一般在0，在理想状态下，前轮前束角的随车轮跳动的变化曲线大致趋势会比较平缓。汽车行驶过程中，如果前轮外倾会导致前轮前端向外滚动，引起轮胎磨损以及滚动摩擦，为了避免此类不良现象，需要把前轮前束角设置在0（或小于等于0）附近，以防止其随着路面不平而变化，是汽车行驶有良好的直线稳定性。本次仿真过程中前轮前束变化特性曲线情况如图4.9，随着车轮跳动，前束角的变化范围为-1.85.82。图4.9 车轮前束随车轮振动的特性曲线（3）主销后倾角注销后倾角太小时，当驾驶员在乘坐时，前轮的跳动会使驾驶员不易操作，影响驾驶员的舒适性；合适的主销后倾角能够改善驾驶体验，如果左右车轮后倾角差距大时，很难保持汽车行驶路线。进入ADAMS/PostProcessor模块，可以得到后倾角随车轮跳动的变化范围，主销后倾角随车轮振动的变化特性曲线如图4.10，主销后倾角的变化范围为7.210.71，变化范围在4以内，能够满足要求。图4.10 主销后倾角随车轮振动的特性曲线（4）主销内倾角汽车在行驶中，车轮的自动回复能力使驾驶员更容易操纵，主销内倾角可以很好提供车轮回复能力。但是，主销内倾角不能过大，特别是在高速行驶时，如果主销内倾角过大，轮胎会磨损更严重，甚至导致车轮不能正常回复，本课题研究的汽车一般将主销内倾角设置在 714之间。分析可以得到主销内倾角随车轮振动的变化曲线，如图4.11所示变化范围为，在合理的变化范围内。图4.11 主销内倾角随车轮振动的特性曲线从对悬架主要定位参数在振动过程中的特性曲线进行分析，可以得出如下结论：（1）前轮外倾角在振动过程中的总体变化量不大，与初始参数相比，增加和减少的值相差不大，能够满足汽车对操纵稳定性和和轮胎侧偏特性的要求。（2）从特性曲线中可以得出，前轮前束角的随车轮跳动的变化曲线大致趋势比较平缓，符合其在理想状态下的变化趋势，可以更有效的控制车辆行驶的稳定性。（3）在本次振动分析特性曲线中，主销后倾角的变化范围为7.210.71，变化范围在4以内，能够满足要求。（4）本课题研究的汽车一般将主销内倾角设置在 714之间，分析特性曲线可以得到主销内倾角随车轮振动的变化曲线，如图4.11所示变化范围为，在合理的变化范围内。5 结论与展望本论文中，阐述了汽车悬架的发展历程以及历史背景，从被动悬架到主动悬架，从非独立悬架到独立悬架，每一次的变革都是在道路交通事业蓬勃发展，而悬架的性能已经跟不上汽车的发展的情况下，促使悬架做出改进。而本文中所研究的双叉臂悬架就是应用在性能要求比较高的运动轿车上的，因为其优点明显：可以确保汽车在正常行驶以及高速行驶中拥有良好的行驶平顺性和操纵稳定性，拥有较强的横向刚性，抗侧倾性能优异，抓地性能好，路感清晰，具有良好的减振性能等。而我国因为种种原因，总体上对于悬架系统的研究落后于发达国家，更加使得我坚定的研究本课题，为我国悬架系统的设计做出一点应有的贡献。在进行双叉臂悬架的设计计算时，经历了许多的步骤，首先收集与双叉臂悬架有关的资料，熟悉悬架的组织结构之后，发现双叉臂悬架是属于比较复杂的悬架，在进行设计计算之前要先进行一定的简化，并且做出一定的假设，以保证课题能够顺利完成，之后结合查阅的资料，进行悬架各个零部件的设计、计算以及校核；在对零部件进行设计计算的同时学习ADAMS软件的操作步骤，尝试进行建模，学习振动分析的流程，最后对得到的特性曲线进行分析。当然，在建模过程自己遇到了许多的困难，比如因为软件是英文的，不明白菜单栏上面命令的意思；建立硬点时，找不到确切的硬点坐标；进行振动分析之后，无法导出参数随车轮振动变化的特性曲线等。但是，这些问题都在老师和同学的帮助下，自己的刻苦钻研下克服了。最后，经过本次论文的撰写以及软件的操作，让我对研究的对象双叉臂悬架有了更加深层次的领悟；让我对世界悬架系统的发展有了更加深刻的体会；同时也让我对ADAMS/Car这个模块有了更加深入的学习和了解，丰富了我的专业知识水平，提高了软件操作能力。随着道路交通的发展，人们的安全意识以及对汽车性能要求逐渐提高，汽车悬架的发展趋势必然是趋向安全、智能以及高稳定性。29参考文献1 耶尔森赖姆帕尔，李旭东. 汽车悬架M. 机械工业出版社， 2013.2 田云. 基于虚拟样机的掘进机模拟操纵系统研究D. 西安科技大学，2011.3 韩朝晖. 基于ADAMS和MATLAB的汽车悬架系统仿真分析J. 机械设计，2008，25(7).4 刘进伟，吴志新，徐达.基于ADAMS/CAR的某轿车悬架优化设计J.轻型汽车技术，2006，8.5 耿雪霄.基于ADMAS.CAR仿真的汽车减振系统的设计J.机械研究与应用，2010，6.6 宋年秀，许津，刘鹏等. 双叉臂悬架定位参数仿真分析及优化J. 济南大学学报(自然科学版)，2017，31(3).7 王先云.液压减振器建模及在整车性能调校中的应用研究D.吉林大学，2014.8 王雪.汽车悬架减振器性能匹配及结构仿真分析D.辽宁工业大学，2015.9 余志生.汽车理论M.北京：机械工业出版社，2009.10 孙艳. 基于ADAMS对麦弗逊悬架、双横臂悬架动力学性能对比研究J. 黑龙江交通科技，2015(6).11 何丽华. 基于ADAMS的双叉臂式独立前悬架仿真分析J. 现代机械，2012(5).12 濮良贵，纪名刚.机械设计M北京：高等教育出版社，2005.13 孙桓，陈作模.机械原理M北京：高等教育出版社，2005.14 李军等.ADAMS实例教程M. 北京：北京理工大学出版社,2002.7.15 王望予.汽车设计M.北京：机械工业出版社，2004.8.致谢四年的大学学习生涯伴随着毕业设计的完稿即将画上句号，因此，很自然的毕业设计成为了我大学生涯中一项很重要的任务。在选题时，自己经过了慎重的考量，论文题目对于每个人来说都是很重要的，我认为论文选题的意义在于它引导每一位毕业生运用大学期间所学的很多研究方法，来对一个行业进行摸索和研究，并且为这个行业做出一定的贡献。通过几个月时间的忙碌和学习，终于完成了论文，在这段充满着努力、上进的过程中，带给我许多许多的收获。在撰写毕业论文的过程中，我遇到了许多的问题和疑惑，例如数据选择不合理、软件不会操作、特性曲线不会分析或者分析错误等，但是在老师和同学的帮助以及自己的努力下都一一克服了。在图书馆查阅资料的时候，图书馆的老师给我提供了很大的帮助。当然我尤其要感谢的就是我的毕业设计指导老师智淑亚老师，从论文确定选题开始，到查阅相关资料，论文大纲的确定，论文格式的调整，每一个阶段智老师都对我进行了细心的指导。她细心严谨的治学精神和工作态度，深厚的理论水平都给了我极大的帮助和影响，没有她对我进行细心地指导和帮助，无私地为我进行检查和改进指导，就没有我这篇论文的最终撰写完成。当然，由于自己本身的学术水平相对较低，专业软件操作能力和语言表达能力还有待提高，而且对于悬架方面内容的研究没有太深入，论文中难免会有不足，希望各位老师给予批评指正。