1、河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)河 北 工 業(yè) 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文) 作 者： 趙鐵龍 學(xué) 號(hào)： 080295 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 系(專(zhuān)業(yè))： 車(chē)輛工程 題 目： 汽車(chē)雙橫臂懸架動(dòng)態(tài)模擬與仿真 指導(dǎo)者： 卞學(xué)良 （教授） 評(píng)閱者： 2012 年 6 月 1 日題目：汽車(chē)雙橫臂懸架動(dòng)態(tài)模擬與仿真摘 要：雙橫臂式獨(dú)立懸架是汽車(chē)常用的懸架之一，尤其在轎車(chē)的前輪上被應(yīng)用廣泛。其優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定可靠，可以通過(guò)選擇合理空間導(dǎo)向桿系的鉸接點(diǎn)的位置和控制臂的長(zhǎng)度，使得懸架具有所需的運(yùn)動(dòng)特性，并且形成恰當(dāng)?shù)膫?cè)傾中心和縱傾中心，從而保證汽車(chē)有良好的行駛平順性和方向穩(wěn)定性。通過(guò)基于虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)懸

2、架模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，分析懸架定位參數(shù)對(duì)性能的影響。本論文的主要研究?jī)?nèi)容：1、 根據(jù)長(zhǎng)城哈弗系列汽車(chē)的雙橫臂式懸架的定位參數(shù)，運(yùn)用UG軟件建立雙橫臂式獨(dú)立懸架的零部件模型，然后再進(jìn)行裝配約束。2、 基于虛擬樣機(jī)技術(shù)，運(yùn)用ADAMS軟件對(duì)雙橫臂式獨(dú)立懸架進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真分析，做出車(chē)輪外傾角、車(chē)輪前束、主銷(xiāo)后傾角、主銷(xiāo)內(nèi)傾角隨著車(chē)輪跳動(dòng)量的變化曲線以及車(chē)輪轉(zhuǎn)向時(shí)內(nèi)外車(chē)輪的轉(zhuǎn)角誤差曲線。3、 根據(jù)ADAMS軟件對(duì)雙橫臂式獨(dú)立懸架做出的運(yùn)動(dòng)仿真分析的結(jié)果，研究雙橫臂式獨(dú)立懸架的各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)車(chē)輪定位參數(shù)的影響。通過(guò)基于虛擬樣機(jī)技術(shù)，對(duì)雙橫臂式獨(dú)立懸架和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的建模和動(dòng)態(tài)仿真，從而對(duì)雙橫臂式獨(dú)立懸架的主要

3、性能進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)估，為雙橫臂式獨(dú)立懸架設(shè)計(jì)提供依據(jù)，從而簡(jiǎn)化懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)費(fèi)用和成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量及性能。關(guān)鍵詞：雙橫臂獨(dú)立懸架；車(chē)輪定位參數(shù)；虛擬樣機(jī)；動(dòng)力學(xué)Title：Auto double wishbone suspension and the dynamic simulation of the simulation Abstract：The double wishbone independent suspension is one of the car's suspension, especially in cars on the fron

4、t wheels are widely used. The advantage is that the design is simple, stable and reliable performance, by selecting the location and length of the control arm of the hinge point of the guide rod system in a reasonable space, making the suspension with the desired motion characteristics, and appropri

5、ate roll center and center trim in order to ensure the car has a good ride comfort and directional stability. Suspension model based on virtual prototyping technology, motion simulation, analysis of the suspension alignment parameters impact on performance.The main contents of this paper:1.Using UG

6、software component models of the double-wishbone independent suspension, double wishbone suspension alignment parameters of the Great Wall Hover series cars, and then the assembly constraints.2.The double wishbone independent suspension, dynamic simulation analysis, the use of the ADAMS software bas

7、ed on virtual prototyping technology to make camber, wheel toe, caster angle, kingpin angle with the curve of the wheel runout and wheel steering, internal and external wheel angle error curve.3.According to the results of the ADAMS software and double wishbone independent suspension to make motion

8、simulation, double-wishbone independent suspension, the structural parameters of wheel alignment parameters.Based on virtual prototyping, modeling and dynamic simulation of the double wishbone independent suspension and steering mechanism, which mainly double-wishbone independent suspension performa

9、nce prediction and evaluation of the double wishbone independent suspension design provide the basis for simplifying the design and development process of the suspension system, shorter product development cycles, reduce product development costs and cost, improve product quality and performance. Ke

10、y words: double wishbone independent suspension; wheel alignment parameters; virtual simulation; dynamics 43目 錄1 緒論11.1 現(xiàn)代汽車(chē)設(shè)計(jì)11.2 本文主要研究?jī)?nèi)容及意義22 懸架的設(shè)計(jì)概述及結(jié)構(gòu)分析32.1 懸架的類(lèi)型32.2 懸架的設(shè)計(jì)要求112.3 小結(jié)113 雙橫臂式獨(dú)立懸架的數(shù)學(xué)模型123.1 雙橫臂式獨(dú)立懸架的簡(jiǎn)化模型123.2 雙橫臂式獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)參數(shù)133.3 小結(jié)144 基于UG的雙橫臂式獨(dú)立懸架的設(shè)計(jì)分析154.1 UG軟件應(yīng)用簡(jiǎn)介154.2 懸架的幾何建模1

11、84.3 小結(jié)215 基于ADAMS的雙橫臂式獨(dú)立懸架的仿真分析235.1 ADAMS軟件應(yīng)用簡(jiǎn)介235.2 懸架分析系統(tǒng)的建立245.3 懸架的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)285.4 懸架的車(chē)輪跳動(dòng)仿真335.5 懸架的車(chē)輪轉(zhuǎn)向仿真375.6 小結(jié)40結(jié)論41參考文獻(xiàn)42致謝44河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 緒論1.1 現(xiàn)代汽車(chē)設(shè)計(jì)隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注汽車(chē)的行駛舒適性和安全性。在傳統(tǒng)的汽車(chē)設(shè)計(jì)方法中，一般只會(huì)先理論研究，然后制造出樣機(jī)，通過(guò)無(wú)數(shù)次的實(shí)驗(yàn)不斷地改進(jìn)設(shè)計(jì)參數(shù)，最終才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，設(shè)計(jì)費(fèi)用高，于是人們就想到利用計(jì)算機(jī)來(lái)解決一些人們不能解決的問(wèn)題

12、。“嫦娥一號(hào)”奔月衛(wèi)星發(fā)射后首先會(huì)進(jìn)入一個(gè)與地球同步且需要16個(gè)小時(shí)才能飛行一圈的橢圓軌道（近地點(diǎn)距離為200公里，遠(yuǎn)地點(diǎn)距離為5.1萬(wàn)公里），隨后“嫦娥一號(hào)”奔月衛(wèi)星通過(guò)推進(jìn)器加快運(yùn)行速度，再進(jìn)入一個(gè)需要48小時(shí)才能飛行一圈的橢圓軌道（近地點(diǎn)距離為500公里，遠(yuǎn)地點(diǎn)距離為12.8萬(wàn)公里）。此后，奔月衛(wèi)星要經(jīng)過(guò)114小時(shí)的連續(xù)飛行才能到達(dá)月球，期間“嫦娥一號(hào)”奔月衛(wèi)星要不斷地加速，并且在到達(dá)衛(wèi)星預(yù)定月球飛行軌道附近時(shí)，利用運(yùn)載火箭的反向減速裝置減速。由于月球引力的作用，“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星會(huì)成為環(huán)繞月球飛行的一顆衛(wèi)星，并且最終在距離月球表面200公里的軌道上開(kāi)展拍攝月球三維影像等的工作。衛(wèi)星飛

13、行的整個(gè)過(guò)程總共需時(shí)114個(gè)小時(shí)，距離地球接近38.44萬(wàn)公里。而過(guò)去，中國(guó)發(fā)射的衛(wèi)星距離地面一般都在3.58萬(wàn)公里左右?！版隙鹨惶?hào)”奔月衛(wèi)星整個(gè)發(fā)射過(guò)程要進(jìn)行四次地球表面變軌，然后脫離地球，到達(dá)月球附近時(shí)要進(jìn)行三次近月制動(dòng)，只有精確的控制這一系列的變軌、制動(dòng)，“嫦娥一號(hào)”奔月衛(wèi)星才能順利的離開(kāi)地球，到達(dá)月球。航天局的工程師們正是利用了虛擬樣機(jī)技術(shù)，首先在衛(wèi)星發(fā)射之前，不斷地模擬衛(wèi)星的發(fā)射升空、奔月、繞月飛行，最終得到最優(yōu)化的飛行參數(shù)信息，只有這樣才能到達(dá)對(duì)“嫦娥一號(hào)”奔月衛(wèi)星的精準(zhǔn)控制，最終完成繞月飛行的任務(wù)1。虛擬樣機(jī)技術(shù)（Virtual Prototyping, VP）是把對(duì)整體模型零部

14、件的設(shè)計(jì)和分析技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品的研究設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中，并對(duì)計(jì)算機(jī)上已經(jīng)建好的模型進(jìn)行仿真分析，從而得出模型產(chǎn)品的主要性能，進(jìn)而對(duì)模型產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化以及改善產(chǎn)品性能的一項(xiàng)新技術(shù)1。虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用貫穿在整個(gè)汽車(chē)設(shè)計(jì)當(dāng)中，它可以用在概念設(shè)計(jì)和方案論證中，虛擬樣機(jī)技術(shù)讓汽車(chē)設(shè)計(jì)師們實(shí)現(xiàn)了把自己的創(chuàng)造力付諸實(shí)踐的夢(mèng)想，虛擬樣機(jī)技術(shù)在汽車(chē)設(shè)計(jì)的研制初期的應(yīng)用，使得汽車(chē)設(shè)計(jì)師們更加直觀的對(duì)虛擬的汽車(chē)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)和性能評(píng)測(cè)，這對(duì)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、加快汽車(chē)的研發(fā)周期有重要的意義2。1.2 本文主要研究?jī)?nèi)容及意義學(xué)習(xí)和掌握雙橫臂式獨(dú)立懸架系統(tǒng)的性能優(yōu)缺點(diǎn)，并能根據(jù)所掌握的專(zhuān)業(yè)知識(shí)盡可能的提出有利于懸架性能

15、提高的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。利用UG軟件建立雙橫臂式獨(dú)立懸架系統(tǒng)的參數(shù)化模型，并運(yùn)用ADAMS軟件對(duì)參數(shù)化的懸架模型進(jìn)行仿真分析，并且針對(duì)存在的問(wèn)題提出相應(yīng)的解決方案，最終做出車(chē)輪外傾角、主銷(xiāo)后傾角、主銷(xiāo)內(nèi)傾角、車(chē)輪前束變化規(guī)律、車(chē)輪跳動(dòng)量仿真曲線以及內(nèi)外車(chē)輪的轉(zhuǎn)角誤差曲線。汽車(chē)懸架系統(tǒng)對(duì)整車(chē)行駛動(dòng)力學(xué)（行駛穩(wěn)定性等）有舉足輕重的影響，并且雙橫臂式獨(dú)立懸架導(dǎo)向系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)型車(chē)系中應(yīng)用最為廣泛。基于ADAMS的汽車(chē)懸架系統(tǒng)虛擬樣機(jī)技術(shù)，可把懸架視為是由多個(gè)相互連接、彼此能夠相對(duì)運(yùn)動(dòng)的多體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，建模中充分考慮雙橫臂式獨(dú)立懸架系統(tǒng)中各種彈性體的特性，模擬出最真實(shí)的懸架系統(tǒng)以及懸架的作用環(huán)境，通過(guò)虛擬樣機(jī)的

16、仿真分析得出性能最為優(yōu)化的雙橫臂式獨(dú)立懸架導(dǎo)向系統(tǒng)。在傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、試制過(guò)程中必須一邊試驗(yàn)一邊改進(jìn)，定型之前往往要經(jīng)過(guò)多輪的設(shè)計(jì)、試制、試驗(yàn)，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本較高，周期長(zhǎng)3。然而運(yùn)用基于ADAMS的虛擬樣機(jī)技術(shù)，可以大大簡(jiǎn)化懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程，大幅度縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，大量減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)費(fèi)用和成本，明顯提高產(chǎn)品質(zhì)量及性能，獲得最優(yōu)化和創(chuàng)新的設(shè)計(jì)產(chǎn)品，為人們駕車(chē)出行帶來(lái)更好的安全保障；為汽車(chē)行業(yè)帶來(lái)更多的新鮮“血液”；為汽車(chē)企業(yè)創(chuàng)造更多的效益4。2 懸架的設(shè)計(jì)概述及結(jié)構(gòu)分析2.1 懸架的類(lèi)型隨著當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，現(xiàn)代汽車(chē)懸架的發(fā)展也十分迅速，人們不斷地創(chuàng)造出新的懸架。汽車(chē)懸架可分為兩

17、大類(lèi)：非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架。非獨(dú)立懸架（圖2-1 a）其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車(chē)輪安裝于一根整體式車(chē)橋上，車(chē)橋通過(guò)懸掛與車(chē)架相連。這種懸掛結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳力可靠，但兩輪受沖擊震動(dòng)時(shí)互相影響。而且由于非懸掛質(zhì)量較重，懸掛的緩沖性能較差，行駛時(shí)汽車(chē)振動(dòng)，沖擊較大。該懸掛一般多用于載重汽車(chē)、普通客車(chē)和一些其他車(chē)輛上。獨(dú)立懸架（圖2-1 b）的汽車(chē)有良好的汽車(chē)行駛平穩(wěn)性及舒適性。帶有獨(dú)立懸架的汽車(chē)的車(chē)軸是斷開(kāi)的，每只車(chē)輪與車(chē)架或車(chē)身之間由螺旋彈簧連接，由于車(chē)軸是分開(kāi)成兩段的，所有當(dāng)一邊車(chē)輪發(fā)生跳動(dòng)時(shí)另一邊車(chē)輪不會(huì)跟著發(fā)生跳動(dòng)，但是獨(dú)立懸架相比非獨(dú)立懸架在構(gòu)造上較為復(fù)雜5。圖2-1非獨(dú)立懸架與獨(dú)立懸架示意圖1. 非

18、獨(dú)立懸架的種類(lèi)縱置板簧式非獨(dú)立懸架鋼板彈簧被用作懸架的彈性元件,由于它兼起導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用,使得懸架系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化,如圖2-2所示，這種懸架廣泛用于大型貨車(chē)的前、后懸架中。圖2-2縱置板簧式非獨(dú)立懸架螺旋彈簧式非獨(dú)立懸架螺旋彈簧用作彈性元件，其只能承受垂直載荷，所以其懸架系統(tǒng)要加設(shè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和減振器，如圖2-3所示。圖2-3螺旋彈簧式非獨(dú)立懸架空氣彈簧非獨(dú)立懸架 空氣彈簧非獨(dú)立懸架（圖2-4）中的囊式空氣彈簧作為彈性元件，彈簧的上下兩端分別固定在車(chē)架和車(chē)橋上，采用空氣彈簧懸架時(shí)，容易實(shí)現(xiàn)車(chē)身高度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，在裝有壓氣機(jī)的汽車(chē)上，一般用隨載荷的不同而改變空氣彈簧內(nèi)的空氣壓力的方法來(lái)達(dá)到這個(gè)目的。1壓氣

19、機(jī)；2、7空氣濾清器；3車(chē)身高度控制閥；4控制桿；5空氣彈簧；6儲(chǔ)氣罐；8貯氣筒；9壓力調(diào)節(jié)器；10油水分離器圖2-4 空氣彈簧非獨(dú)立懸架油氣彈簧非獨(dú)立懸架油氣彈簧非獨(dú)立懸架（圖2-5）應(yīng)用在某礦用自卸車(chē)上，兩個(gè)油氣彈簧的兩端分別固定在前橋上的支架和縱梁上的支架上。油氣彈簧懸架具有變剛度特性，可保證汽車(chē)具有良好的行駛平順性，現(xiàn)在油氣彈簧懸架越來(lái)越廣泛地被運(yùn)用在大型工礦用自卸汽車(chē)上。圖2-5 油氣彈簧非獨(dú)立懸架2. 獨(dú)立懸架的種類(lèi)橫臂式獨(dú)立懸架 橫臂式獨(dú)立懸架分為單橫臂式和雙橫臂式兩種。單橫臂式 單橫臂式獨(dú)立懸架（圖2-6）的特點(diǎn)就是當(dāng)懸架變形時(shí)，車(chē)輪平面將產(chǎn)生傾斜而改變輪距的大小，以至于輪胎相

20、對(duì)于地面?zhèn)认蚧疲茐妮喬ズ偷孛娴母街?減振器；2彈性元件；3中間支承；4單鉸鏈；5主減速器殼；6縱向推力桿；7螺旋彈簧；8半軸套管圖2-6 單橫臂式獨(dú)立懸架雙橫臂式雙橫臂式獨(dú)立懸架（圖2-7）的兩個(gè)擺臂長(zhǎng)度可以相等，也可以不相等。懸架可以通過(guò)合理選擇空間導(dǎo)向桿系的鉸接點(diǎn)的位置及導(dǎo)向臂的長(zhǎng)度，使得懸架具有合適的運(yùn)動(dòng)特性，并且形成恰當(dāng)?shù)膫?cè)傾中心和縱傾中心，從而保證汽車(chē)有良好的行駛穩(wěn)定性，以為中、高級(jí)轎車(chē)的前懸架所廣泛使用。a)兩擺臂等長(zhǎng)的懸架 b)兩擺臂不等長(zhǎng)的懸架圖2-7 雙橫臂式獨(dú)立懸架示意圖縱臂式獨(dú)立懸架 縱臂式獨(dú)立懸架分為單縱臂式和雙縱臂式。單縱臂式單縱臂式獨(dú)立懸架（圖2-8）應(yīng)用在轉(zhuǎn)

21、向輪時(shí)，車(chē)輪的上下跳動(dòng)會(huì)使主銷(xiāo)后傾角產(chǎn)生很大的變化，所以單縱臂式獨(dú)立懸架一般不用于轉(zhuǎn)向輪。圖2-8 單縱臂式獨(dú)立懸架雙縱臂式雙縱臂式獨(dú)立懸架（圖2-9）的兩個(gè)縱臂長(zhǎng)度一般做成相等，形成平行四連桿機(jī)構(gòu)，這樣在車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)，主銷(xiāo)的后傾角保持不變，故這種形式的懸架適用于轉(zhuǎn)向輪。圖2-9 雙縱臂式獨(dú)立懸架車(chē)輪沿主銷(xiāo)移動(dòng)的懸架 車(chē)輪沿主銷(xiāo)移動(dòng)的懸架可分為兩種：燭式懸架和麥佛遜式懸架。 燭式懸架如圖2-10所示，當(dāng)汽車(chē)裝有燭式懸架時(shí)，其車(chē)輪的轉(zhuǎn)向節(jié)沿著剛性地固定在車(chē)架上的主銷(xiāo)上下移動(dòng)，這樣有利于汽車(chē)的轉(zhuǎn)向操縱和行駛穩(wěn)定性。1通氣管；2減振器；3套筒；4、6防塵罩；5主銷(xiāo)；圖2-10 燭式獨(dú)立懸架麥佛遜式

22、懸架麥佛遜式懸架（圖2-11）是由滑動(dòng)立柱和橫擺臂組成，其最大的優(yōu)點(diǎn)就是增大了兩前輪內(nèi)側(cè)的空間，便于發(fā)動(dòng)機(jī)和其他一些部件的布置。主要應(yīng)用于前置前驅(qū)的轎車(chē)和某些輕型客車(chē)。圖2-11麥佛遜式獨(dú)立懸架單斜臂式獨(dú)立懸架 單斜臂式獨(dú)立懸架（圖2-12）是介于單橫臂和單縱臂之間的一種懸架結(jié)構(gòu)形式，單縱臂繞與汽車(chē)縱軸線成一定夾角的軸線擺動(dòng)。單斜臂式獨(dú)立懸架兼有單橫臂和單縱臂式獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)。圖2-12 單斜臂式獨(dú)立懸架2.2 懸架的設(shè)計(jì)要求6懸架的設(shè)計(jì)要求：保證汽車(chē)有良好的行駛平順性。具有合適的衰減振動(dòng)的能力。保證汽車(chē)具有良好的操縱穩(wěn)定性。汽車(chē)制動(dòng)或加速時(shí)，要保證車(chē)身穩(wěn)定，減少車(chē)身縱傾，轉(zhuǎn)彎時(shí)車(chē)身側(cè)傾角要合

23、適。有良好的隔音能力。結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間尺寸要小?？煽康貍鬟f車(chē)身與車(chē)輪之間的各種力和力矩，在滿(mǎn)足零部件質(zhì)量要小的同時(shí)，還要保證足夠的強(qiáng)度和壽命。2.3 小結(jié)本章主要介紹了汽車(chē)懸架的分類(lèi)，以及每一種類(lèi)別懸架的特點(diǎn)，將汽車(chē)懸架分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架兩類(lèi)。結(jié)合懸架的示意圖，介紹了每一種類(lèi)型懸架的結(jié)構(gòu)組成。其中在當(dāng)今社會(huì)的汽車(chē)中獨(dú)立懸架的應(yīng)用較為廣泛，并且雙橫臂式獨(dú)立懸架具有良好的行駛穩(wěn)定性和舒適性，以為中、高級(jí)轎車(chē)的前懸架所廣泛使用。 我們還介紹了汽車(chē)懸架的設(shè)計(jì)要求，一個(gè)好的汽車(chē)懸架必須滿(mǎn)足所列出的七點(diǎn)要求，這樣才能滿(mǎn)足人們對(duì)汽車(chē)各種行駛性能的要求。3 雙橫臂式獨(dú)立懸架的數(shù)學(xué)模型3.1 雙橫臂式獨(dú)

24、立懸架的簡(jiǎn)化模型根據(jù)雙橫臂式懸架的原理圖，做出懸架的簡(jiǎn)化模型，如圖3-1所示。1車(chē)架；2上擺臂；3減振器；4下擺臂；5車(chē)輪；6轉(zhuǎn)向節(jié)臂；7轉(zhuǎn)向橫拉桿；A下擺臂前安裝點(diǎn)；B下擺臂后安裝點(diǎn)； C上擺臂前安裝點(diǎn)；D上擺臂后安裝點(diǎn)；E擺臂球鉸接點(diǎn)； F上擺臂球鉸接點(diǎn)；H主銷(xiāo)G車(chē)輪中心點(diǎn)；M橫拉桿斷開(kāi)點(diǎn)； N橫拉桿球鉸接點(diǎn)；S減振器上安裝點(diǎn)；R減振器下安裝點(diǎn)；圖3-1雙橫臂獨(dú)立懸架空間結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D3.2 雙橫臂獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)參數(shù)根據(jù)雙橫臂懸架的空間運(yùn)動(dòng)情況，通過(guò)計(jì)算得出懸架的主要關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)，具體坐標(biāo)參數(shù)見(jiàn)表3-1，樣車(chē)的主要參數(shù)見(jiàn)表3-2。表3-1 懸架關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)位置點(diǎn)x/左y/左z/左x/右y/右z/

25、右上擺臂前安裝點(diǎn)-41.776-387.222224.080-41.776387.222224.080上擺臂后安裝點(diǎn)173.887-383.102212.751173.887383.102212.751上擺臂球銷(xiāo)中心12.046-607.337181.16112.046-607.337181.161下擺臂前安裝點(diǎn)-228.568-283.005-31.882-228.568-283.005-31.882下擺臂后安裝點(diǎn)179.189-284.268-33.684179.189-284.268-33.684下擺臂球銷(xiāo)中心-5.583-665.138-87.477-5.583-665.138-87.

26、477輪胎中心點(diǎn)0-742.61800-742.6180輪胎接地點(diǎn)中心0-740-374.9910-740-374.991轉(zhuǎn)向器橫拉桿球銷(xiāo)-144.424-687.482-18.543-144.424-687.482-18.543轉(zhuǎn)向器橫拉桿斷開(kāi)點(diǎn)-156.794-342.56540.413-156.794-342.56540.413表3-2 樣車(chē)的主要參數(shù)尺寸參數(shù)（mm）外形尺寸總長(zhǎng)4650總寬1800總高1810軸距2615輪距前輪距1480后輪距1470前輪定位參數(shù)前輪外傾角主銷(xiāo)內(nèi)傾角主銷(xiāo)后傾角前束值0-2輪胎直徑733.53.3 小結(jié)本章主要把雙橫臂式獨(dú)立懸架模型化和參數(shù)化。通過(guò)雙橫臂

27、式獨(dú)立懸架的簡(jiǎn)化模型更加清晰的了解懸架的結(jié)構(gòu)。雙橫臂式獨(dú)立懸架的主要構(gòu)件：上擺臂和下擺臂。通過(guò)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖還能了解雙橫臂式獨(dú)立懸架與其他不同類(lèi)型的懸架之間的區(qū)別，再根據(jù)雙橫臂式獨(dú)立懸架的工作原理，牢牢地掌握懸架的主要特點(diǎn)。雙橫臂式獨(dú)立懸架的參數(shù)化是對(duì)懸架做仿真分析的重要一步，只有根據(jù)這些懸架的主要關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)才能準(zhǔn)確的建立懸架的三維模型，只有建立了準(zhǔn)確的懸架三位模型，才能通過(guò)仿真分析得出準(zhǔn)確的仿真結(jié)果，才能根據(jù)這些仿真結(jié)果對(duì)懸架做出準(zhǔn)確的性能評(píng)估和優(yōu)化設(shè)計(jì)，所以對(duì)懸架進(jìn)行數(shù)學(xué)建模是對(duì)懸架進(jìn)行研究過(guò)程中非常重要的一步。4 基于UG的雙橫臂式獨(dú)立懸架的設(shè)計(jì)分析4.1 UG軟件應(yīng)用簡(jiǎn)介UG是美國(guó)Uni

28、graphicsSolutions公司推出的集CAD/CAM/CAE為一體的一個(gè)三維的用于機(jī)械設(shè)計(jì)的平臺(tái)，也是現(xiàn)在世界上被大量采用的設(shè)計(jì)、分析軟件之一，大量運(yùn)用于車(chē)輛、飛機(jī)、機(jī)械制造、消費(fèi)產(chǎn)品、醫(yī)療器械等行業(yè)，它為制造業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)的整個(gè)過(guò)程提供了辦法。該軟件主要功能包括概念設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、性能分析和制造。從概念設(shè)計(jì)到工程分析最后到制造的全部過(guò)程，它使數(shù)據(jù)從設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)到制造真正達(dá)到了無(wú)縫鏈接的程度；它是產(chǎn)品研發(fā)全過(guò)程的解決方法，涵蓋零件設(shè)計(jì)、模擬和仿真、模具的設(shè)計(jì)和CNC加工；UG NX是一個(gè)三維的雙精度系統(tǒng)，用戶(hù)可以十分準(zhǔn)確的建立任何形狀的幾何體，然后組合這些幾何體，用戶(hù)可以進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析同時(shí)繪

29、制它們的工程圖紙，等設(shè)計(jì)完成時(shí)，制造應(yīng)用程序根據(jù)用戶(hù)描述幾何體的形狀結(jié)構(gòu)，加入制造信息然后自動(dòng)生成刀具位置源文件，最后通過(guò)數(shù)控機(jī)床來(lái)加工所設(shè)計(jì)的零件7。UG軟件被當(dāng)今世界領(lǐng)先的制造商用于從事概念設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、詳細(xì)的機(jī)械設(shè)計(jì)以及工程仿真和數(shù)字化制造等工作，大量應(yīng)用于飛機(jī)、車(chē)輛、輪船、機(jī)械裝置、電器、醫(yī)療裝置和電子產(chǎn)品以及應(yīng)用高科技的行業(yè)，它已成為世界上最優(yōu)秀的公司大量使用的系統(tǒng)之一。4.1.1 UG功能模塊介紹8910111.UG/GatewayUG/Gateway為全部UG NX產(chǎn)品設(shè)置了一個(gè)相同的進(jìn)入路徑，就是操作者打開(kāi)UG 之后進(jìn)入的那個(gè)窗口界面。這個(gè)模塊的功能有：新建、打開(kāi)、保存、另存

30、為等編輯文件命令；添加顏色、顯示和隱藏、放大或縮小等編輯視圖命令；編輯視圖顯示；編輯圖層；制圖及陣列操作；信息搜索、坐標(biāo)搜索、距離測(cè)繪；曲線曲率半徑的計(jì)算；曲面光滑平順性的分析；實(shí)體模型的物理性能自行計(jì)算；輸入、輸出模型數(shù)據(jù)；自動(dòng)記錄操作命令和回放功能；命令查找器等等。2.CAD模塊(1)UG實(shí)體建模UG實(shí)體建模具有草圖繪制、拉伸、回轉(zhuǎn)、掃掠、布爾求和、求差、求交運(yùn)算、拔模、邊倒圓、邊倒角、抽殼、螺紋、鏡像體、拆分體、打孔、修剪體等功能。特征建模和自由式建模的前提就是實(shí)體建模。(2)UG特征建模UG特征建模具有各式各樣的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的特征生成和編輯、鍵槽、腔體、凸臺(tái)、倒圓、倒角、實(shí)力特征、特征編輯

31、等工具。(3)UG自由形式建模先進(jìn)的UG自由形式建模用于有關(guān)高級(jí)的自由形狀外形，支持復(fù)雜曲面和實(shí)體建模。它囊括直紋面、掃掠面、通過(guò)一組既定曲線的自由曲面、通過(guò)兩套既定正交曲線的自由曲面、曲線廣義掃掠、各種半徑的倒圓、廣義二次曲線倒圓。曲面間的平順連接、曲面動(dòng)態(tài)拉申調(diào)整、各種形式的偏置、曲面裁剪、編輯、點(diǎn)云生成、曲面編輯。(4)UG工程制圖UG工程制圖模塊可以是三維實(shí)體模型生成一個(gè)全雙工的二維圖紙，確保圖紙?jiān)谀Ｐ透淖儠r(shí)同時(shí)被更新，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間。工程制圖模塊提供自動(dòng)視圖布局、正交投影視圖、剖視圖、輔助視圖、放大、部分剖切視圖、自動(dòng)和手動(dòng)的標(biāo)注尺寸、形狀公差、表面粗糙度符號(hào)標(biāo)注、中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)漢字輸入、手

32、工編輯視圖、裝配圖、剖面圖、爆破圖、時(shí)間表自動(dòng)生成工具。(5)UG裝配建模UG裝配建模具有平行的自上而下和自底而上的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)辦法，裝配中的零、部件的數(shù)據(jù)是對(duì)零、部件單獨(dú)的映像，保證裝配中的模型和所設(shè)計(jì)的零件絕對(duì)互相關(guān)聯(lián)，并提升了軟件的可操作性，縮減了對(duì)存儲(chǔ)空間的要求，設(shè)計(jì)的零件經(jīng)過(guò)修改后，裝配模型中的那個(gè)零件也會(huì)隨著修改自動(dòng)更新，此外，還可在裝配時(shí)對(duì)零件直接進(jìn)行修改。3.CAM模塊UG/CAM模塊是UG NX的助手制造模塊，它可以為數(shù)控加工中心、數(shù)控銑床、數(shù)控車(chē)床、電火花機(jī)床、線切割機(jī)床等編程。UG/CAM模塊提供了各個(gè)方面的、便于利用的功能，用來(lái)解決數(shù)控刀具軌跡生成、加工仿真模擬和加工檢驗(yàn)等

33、問(wèn)題。4.1.2 NX的主要功能8910111.工業(yè)設(shè)計(jì)和風(fēng)格造型NX 為培養(yǎng)創(chuàng)造性和產(chǎn)品技術(shù)改革的工業(yè)設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)勁的有效措施。利用 NX 建模，用戶(hù)能夠很快建立出和更改產(chǎn)品的形狀，不論其形狀多么復(fù)雜， 渲染和可視化工具可以最大程度的滿(mǎn)足設(shè)計(jì)者的要求。 2.產(chǎn)品設(shè)計(jì)NX包括了世界上最強(qiáng)大、最大量的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和應(yīng)用模塊。 NX 高性能的機(jī)械設(shè)計(jì)和繪圖能力，為機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造提供了極高的使用性能和靈活性，以滿(mǎn)足客戶(hù)的需求來(lái)設(shè)計(jì)任意復(fù)雜程度的產(chǎn)品。 NX 是優(yōu)于普通的設(shè)計(jì)工具的軟件，具有專(zhuān)業(yè)線路和電路設(shè)計(jì)、鈑金模塊、塑料件設(shè)計(jì)專(zhuān)用模塊和其他行業(yè)的專(zhuān)業(yè)應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)要求。 3.仿真、確認(rèn)和優(yōu)化NX允

34、許制造者用數(shù)字仿真、驗(yàn)證和優(yōu)化產(chǎn)品及其開(kāi)發(fā)全過(guò)程。通過(guò)在開(kāi)發(fā)中使用數(shù)字仿真，制造者可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)減少或消除時(shí)間 耗時(shí)和極貴的物理樣機(jī)的設(shè)計(jì)、建造，以及對(duì)變化周期的依賴(lài)性。 4.NC加工NX基礎(chǔ)加工模塊提供連接UG所有加工模塊的基礎(chǔ)框架，它為全部NX產(chǎn)品加工模塊供給了一個(gè)相同的、界面良好的窗口進(jìn)入路徑，使用者可以在圖形模式下觀察刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡還可以修改其軌跡。這個(gè)加工模塊的界面可以根據(jù)用戶(hù)的需要進(jìn)行靈活的更改和變換，還可以定制標(biāo)準(zhǔn)的刀具庫(kù)、加工工藝參數(shù)樣板庫(kù)使初加工、半精加工、精加工等操作參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，這樣可以減少正式使用之前的學(xué)習(xí)時(shí)間并不斷優(yōu)化加工方法路徑。 UG主要用戶(hù)包括：美國(guó)通用

35、牌汽車(chē)，通用電器，福特公司，勞斯萊斯，普惠發(fā)動(dòng)機(jī)，日產(chǎn)汽車(chē)，克萊斯勒還有美國(guó)軍工企業(yè)。幾乎全部飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和大多數(shù)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)都是使用UG進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，這足以說(shuō)明UG在高端科技范圍，特別是在軍工方面的重要作用，在高端領(lǐng)域可以和CATIA相提并論。4.2 懸架的幾何建模12將系統(tǒng)中的各部件都看作剛體，并且不考慮減振器的作用，只對(duì)懸架作運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。根據(jù)實(shí)車(chē)結(jié)構(gòu)該車(chē)的前懸架可簡(jiǎn)化為由上下擺臂、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向系拉桿以及車(chē)輪等組成的剛性系統(tǒng)。根據(jù)求得的關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)利用UG建立的雙橫臂式獨(dú)立懸架的仿真模型。并將其導(dǎo)出為Parasolid實(shí)體模型，為將模型導(dǎo)入ADAMS軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析作好準(zhǔn)備。各部件的建模過(guò)程如

36、下：下面以輪轂建模為例：首先打開(kāi)UG軟件，點(diǎn)擊“新建”出現(xiàn)以下界面：圖4-1新建模型選擇界面選擇“模型”，然后點(diǎn)擊“確定”按鈕。進(jìn)入建模界面，然后點(diǎn)擊“草圖”，進(jìn)入草圖設(shè)計(jì)界面，然后根據(jù)選擇好的輪轂參數(shù)進(jìn)行草圖編輯，如圖4-2所示。然后點(diǎn)擊“完成草圖” ，進(jìn)入實(shí)體建模界面，利用“回轉(zhuǎn)”工具，最終得到輪轂的實(shí)體模型，如圖4-3所示。圖4-2輪轂草圖圖4-3 輪轂?zāi)Ｐ徒壹芷渌Ｐ偷闹饕襟E與輪輞模型基本一致，細(xì)節(jié)部分要根據(jù)模型的特點(diǎn)采用適當(dāng)?shù)慕９ぞ?。輪胎模型如圖4-4所示。圖4-4 輪胎模型其他懸架的零部件圖如下：圖4-5 上、下橫臂及轉(zhuǎn)向節(jié)臂模型 圖4-6制動(dòng)盤(pán) 圖4-7制動(dòng)器 圖4-8減

37、振器 圖4-9橫拉桿 圖4-10 轉(zhuǎn)向器 圖4-11車(chē)標(biāo) 裝配模型時(shí)，先點(diǎn)擊“添加組件”按鈕，然后點(diǎn)擊“裝配約束”按鈕，按著模型的裝配要求一步步的裝配好懸架的模型，最終雙橫臂獨(dú)立懸架的裝配圖如圖4-12所示。圖4-12 懸架裝配4.3 小結(jié)本章主要是介紹UG建模軟件的應(yīng)用及其與其他同類(lèi)建模軟件的區(qū)別與特點(diǎn)，UG是一個(gè)高度集成的CAD/CAM/CAE軟件系統(tǒng)，可應(yīng)用于整個(gè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程，包括產(chǎn)品的草圖設(shè)計(jì)、建模、分析和加工。UG軟件的建模功能比較人性化，建模工具用起來(lái)簡(jiǎn)單易懂，并且簡(jiǎn)單介紹了運(yùn)用UG軟件進(jìn)行懸架的實(shí)體建模過(guò)程，介紹了每一個(gè)懸架零部件的截圖。在運(yùn)用UG軟件進(jìn)行對(duì)懸架零部件進(jìn)行裝配的

38、過(guò)程也是很簡(jiǎn)單，只需添加組件，然后進(jìn)行裝配約束，通過(guò)一系列的約束條件（同心、接觸、平行等）達(dá)到所需要的裝配要求，最終得到懸架的完整裝配模型。其實(shí)經(jīng)過(guò)這次運(yùn)用UG軟件進(jìn)行對(duì)懸架的建模，只有在同一個(gè)草圖中繪建懸架的模型，才能比較容易的得到具有準(zhǔn)確參數(shù)的懸架模型，這為進(jìn)行下一步ADAMS對(duì)雙橫臂懸架模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析仿真做好了基礎(chǔ)。5 基于ADAMS的雙橫臂獨(dú)立懸架的仿真分析5.1 ADAMS軟件應(yīng)用簡(jiǎn)介 ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)軟件是現(xiàn)今世界上在機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真方面最優(yōu)秀、最具有權(quán)威性的、普及性最廣泛的軟件。ADA

39、MS軟件可以自動(dòng)生成包括機(jī)-電-液一體化在內(nèi)的、任意復(fù)雜系統(tǒng)的多體動(dòng)力學(xué)數(shù)字化虛擬樣機(jī)模型，能為用戶(hù)提供從產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、方案論證、詳細(xì)設(shè)計(jì)、到產(chǎn)品方案修改、優(yōu)化、試驗(yàn)規(guī)劃甚至故障診斷各階段、全方位、高精度的仿真計(jì)算分析結(jié)果，從而達(dá)到縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、降低開(kāi)發(fā)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量及競(jìng)爭(zhēng)力的目的。由于ADAMS具有通用、精確的仿真功能，方便、友好的用戶(hù)界面和強(qiáng)大的圖形動(dòng)畫(huà)顯示能力，所以該軟件己在全世界數(shù)以千計(jì)的著名大公司中得到成功的應(yīng)用。在國(guó)外，一些著名學(xué)府也已為學(xué)生開(kāi)設(shè)了學(xué)習(xí)ADAMS軟件的課程，作為機(jī)械專(zhuān)業(yè)的學(xué)生必須要對(duì)三維CAD軟件、有限元分析軟件和虛擬樣機(jī)軟件有一定的了解3。 ADAMS軟件

40、不僅能夠非常方便的為用戶(hù)提供關(guān)于對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行力學(xué)方面的分析，而且其開(kāi)放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口可以為特殊行業(yè)的用戶(hù)提供關(guān)于特殊類(lèi)型機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析的二次開(kāi)發(fā)工具平臺(tái)。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中，工程師通過(guò)應(yīng)用ADAMS軟件對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行模擬、仿真、分析和優(yōu)化會(huì)收到意想不到的效果:3（1）.分析時(shí)間由數(shù)月減少為數(shù)日（2）.降低工程制造和測(cè)試費(fèi)用（3）.在產(chǎn)品制造出之前，就可以發(fā)現(xiàn)并更正設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，完善設(shè)計(jì)方案（4）.在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，減少所需的物理樣機(jī)數(shù)量（5）.當(dāng)進(jìn)行物理樣機(jī)測(cè)試有危險(xiǎn)、費(fèi)時(shí)和成本高時(shí)，可利用虛擬樣機(jī)進(jìn)行分析和仿真（6）.縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期 DADS與ADAMS軟件在對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿

41、真的原理和功能方面上都很相似。但是ADAMS軟件比DADS軟件更加側(cè)重于汽車(chē)方面，并且與其他的動(dòng)態(tài)仿真軟件相比，ADAMS軟件在模擬、仿真和分析汽車(chē)的各個(gè)系統(tǒng)的性能方面具有很大的優(yōu)勢(shì)3。在ADAMS軟件進(jìn)行仿真前期必須要對(duì)模型添加運(yùn)動(dòng)副，其中運(yùn)動(dòng)副包括鉸接副、棱柱副、圓柱副、球形副、平面副、固定副、萬(wàn)向副、恒速副、點(diǎn)-面、點(diǎn)-線等等。這些運(yùn)動(dòng)副對(duì)自由度約束數(shù)都有所不同，具體數(shù)據(jù)如表5-1-1：表5-1 運(yùn)動(dòng)副的自由度約束數(shù)運(yùn)動(dòng)副(Joint)自由度約束數(shù)(Constraints)總自由度約束數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)平移鉸接副(Revolute )235棱柱副(Translational)325圓柱副(Cylin

42、drical)325球形副(Spericat )303平面副(Planar)213固定副(Fixed)336萬(wàn)向副(Universal)134恒速副 (Constant veleosity)134點(diǎn)-面(InPlanar)303點(diǎn)-線(Inlinear)0225.2 懸架分析系統(tǒng)的建立5.2.1模型的導(dǎo)入運(yùn)行ADAMSView后，啟動(dòng)對(duì)話(huà)框如圖5-1所示。ADAMS啟動(dòng)界面包括：歡迎對(duì)話(huà)窗（Welcome to ADAMS）、主工具箱（Main Tool Box）和工作窗口（ADAMS）。歡迎窗口的四個(gè)選項(xiàng)：Create a new model：創(chuàng)建新模型；Open an existing d

43、atabase：打開(kāi)一個(gè)已經(jīng)存在的模型；Import a file：導(dǎo)入一個(gè)已存在模型的數(shù)據(jù)文件；Exit：退出ADAMS/View。圖5-1 導(dǎo)入模型界面首次導(dǎo)入單擊Create a new model，并設(shè)置重力、單位等參數(shù)，更改文件名為part_1（之間UG軟件建好的懸架模型文件名），單擊OK。在點(diǎn)擊主菜單File，選擇Import，如圖5-2所示。圖5-2懸架導(dǎo)入界面然后選擇文件類(lèi)型：.X_T，然后找到需要導(dǎo)入的文件，然后選擇要導(dǎo)入的文件，再單擊OK，成功導(dǎo)入模型，如圖5-3所示。圖5-3懸架導(dǎo)入模型5.2.2 模型的整合 對(duì)于剛剛導(dǎo)入的懸架模型，懸架的好多零部件之間都沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，我

44、們需要運(yùn)用ADAMS/View軟件中的“求和”工具，對(duì)懸架的零部件做整合處理，最終形成18（PART1PART18）個(gè)部件。為了能夠得到真實(shí)的懸架受力及運(yùn)動(dòng)情景，我們?cè)谲?chē)輪下面添加了一個(gè)零部件（輔助件 PART170）來(lái)幫助車(chē)輪實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)中地面上的運(yùn)動(dòng)情況，就是通過(guò)在輔助件和車(chē)輪之間添加合適的約束，利用對(duì)輔助件添加驅(qū)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)懸架運(yùn)動(dòng)。最后我們得到整合完畢的懸架模型，如圖5-4所示。圖5-4 懸架整合后的模型如圖5-5所示，經(jīng)過(guò)對(duì)懸架的零部件進(jìn)行整合之后，得到了19個(gè)零部件。圖5-5 模型中的各構(gòu)件及其名稱(chēng)5.2.3 添加運(yùn)動(dòng)副和驅(qū)動(dòng)對(duì)于整合好的懸架模型，需要添加運(yùn)動(dòng)副使其各個(gè)零部件之間能在力的

45、驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生規(guī)定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。各個(gè)零部件之間添加的運(yùn)動(dòng)副約束和驅(qū)動(dòng)包括：地面與車(chē)架之間添加固定副；上下擺臂的前后安裝點(diǎn)要和車(chē)架之間添加旋轉(zhuǎn)副；上下擺臂與轉(zhuǎn)向節(jié)之間添加球副；橫拉桿與轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向節(jié)之間添加球副；車(chē)輪與轉(zhuǎn)向節(jié)之間添加旋轉(zhuǎn)副；車(chē)輪與輔助件之間添加點(diǎn)面副；輔助件與地面之間添加移動(dòng)副；轉(zhuǎn)向器與地面之間添加移動(dòng)副。如圖5-7所示：模型中共有球副8個(gè)、旋轉(zhuǎn)副8個(gè)、滑動(dòng)副2個(gè)、固定副1個(gè)、點(diǎn)面副2個(gè)、驅(qū)動(dòng)力2個(gè)。把零部件之間的運(yùn)動(dòng)副添加完畢之后，要分析懸架的運(yùn)動(dòng)情況和實(shí)際受力情況，經(jīng)過(guò)查閱參考資料，得到車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)，車(chē)輪和地面之間的跳動(dòng)是地面給予的作用力；車(chē)輪轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向器受到人給予的拉力。所以

46、在輔助件上的移動(dòng)副上添加作用力，在轉(zhuǎn)向器上的移動(dòng)副上添加驅(qū)動(dòng)。經(jīng)過(guò)對(duì)模型的這一系列的處理可以得到如圖5-6中的懸架模型。圖5-6 懸架最終模型圖5-7 模型中的約束及驅(qū)動(dòng)5.3 懸架的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)為保證汽車(chē)穩(wěn)定的直線行駛，應(yīng)使轉(zhuǎn)向輪具有自動(dòng)回正作用。就是當(dāng)轉(zhuǎn)向輪在偶遇外力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，在外力消失后，應(yīng)能立即自動(dòng)回到直線行駛的位置。這種自動(dòng)回正作用是由轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)來(lái)保證實(shí)現(xiàn)的。這些定位參數(shù)有:主銷(xiāo)后傾角、主銷(xiāo)內(nèi)傾角、前輪外傾角和前輪前束.車(chē)輪轉(zhuǎn)向時(shí)，內(nèi)外車(chē)輪的實(shí)際轉(zhuǎn)角都與理論轉(zhuǎn)角之間存在誤差，這種內(nèi)外車(chē)輪的轉(zhuǎn)角誤差越小說(shuō)明懸架的轉(zhuǎn)向性能越好。所以?xún)?nèi)外車(chē)輪的轉(zhuǎn)角誤差的大小是評(píng)價(jià)懸架性能的又一重

47、要指標(biāo)。5.3.1主銷(xiāo)后傾角 主銷(xiāo)后傾角：即主銷(xiāo)軸線和地面垂直線在汽車(chē)縱向平面內(nèi)的夾角。如圖5-8所示。圖5-8 主銷(xiāo)后傾角示意圖5.3.2主銷(xiāo)內(nèi)傾角 主銷(xiāo)內(nèi)傾角：是主銷(xiāo)軸線與地面垂直線在橫向平面內(nèi)的夾角。當(dāng)汽車(chē)進(jìn)行轉(zhuǎn)彎時(shí)主銷(xiāo)內(nèi)傾角能夠使車(chē)輪自動(dòng)回正，如圖5-9所示。5.3.3車(chē)輪外傾角 前輪外傾角：除保證汽車(chē)穩(wěn)定直線行駛外也具有定位作用。是通過(guò)車(chē)輪中心的汽車(chē)橫向平面與車(chē)輪平面的交線與地面垂直線之間的夾角，如圖5-9所示。圖5-9車(chē)輪外傾角與主銷(xiāo)內(nèi)傾角示意圖5.3.4 車(chē)輪前束車(chē)輪前束值：由于車(chē)輪的外傾，在車(chē)輪滾動(dòng)時(shí)，兩側(cè)車(chē)輪會(huì)向外滾動(dòng)，由于桿系和車(chē)橋的約束使車(chē)輪不可能向外滾開(kāi)，車(chē)輪將在地面上

48、出現(xiàn)邊滾邊滑的現(xiàn)象，從而增加了輪胎的磨損。為了消除車(chē)輪外傾帶來(lái)的這種不良后果，在安裝車(chē)輪時(shí)，使汽車(chē)兩前輪的中心面不平行，兩輪前邊緣距離B小于后邊緣距離A, A一B之差稱(chēng)為前輪前束值，如圖5-10所示。這樣可使車(chē)輪在每一瞬時(shí)滾動(dòng)方向接近于向著正前方，從而很大程度上減輕了車(chē)輪外傾所帶來(lái)的不良后果。圖5-10 車(chē)輪前束示意圖5.3.5車(chē)輪內(nèi)外轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向梯形分為整體式和斷開(kāi)式，一般情況下選擇哪一種轉(zhuǎn)向梯形依據(jù)汽車(chē)選用的懸架的類(lèi)型。不管是選擇整體式或者斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向梯形，必須做到已經(jīng)選擇的轉(zhuǎn)向梯形參數(shù)能夠保證汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，汽車(chē)的所有車(chē)輪繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心行駛，保證所有車(chē)輪與地面之間不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。并且所選擇的

49、轉(zhuǎn)向梯形能夠保證汽車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí)，車(chē)輪能夠產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)角使得汽車(chē)能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的最小轉(zhuǎn)彎直徑值。13如圖5-11所示，整體式轉(zhuǎn)向梯形是由3部分組成，包括:轉(zhuǎn)向橫拉桿l、轉(zhuǎn)向梯形臂2、汽車(chē)前軸314。其中梯形臂呈收縮狀向后延伸。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整前束容易，制造成本低；主要缺點(diǎn)是一側(cè)轉(zhuǎn)向輪上、下跳動(dòng)時(shí)，會(huì)影響另一側(cè)轉(zhuǎn)向輪。15一般情況下，如果汽車(chē)選擇非獨(dú)立懸架為前懸架，就會(huì)對(duì)應(yīng)的選擇整體式轉(zhuǎn)向梯形，根據(jù)橫拉桿的位置不同，對(duì)整體式轉(zhuǎn)向梯形分為前置梯形和后置梯形，前置梯形常常應(yīng)用在前輪驅(qū)動(dòng)或者發(fā)動(dòng)機(jī)前置并且位置較低的汽車(chē)中。由于汽車(chē)前段部分包括車(chē)輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、制動(dòng)機(jī)構(gòu)等，當(dāng)汽車(chē)選擇前置梯形時(shí)很容

50、易與其他零件發(fā)生干涉，給汽車(chē)在整體布置上造成很大的麻煩。車(chē)輛在行駛過(guò)程中一旦橫拉桿發(fā)生損傷，對(duì)車(chē)輛的安全性會(huì)造成很大的影響，所以前置梯形的橫拉桿必須布置的高一些，至少高過(guò)前軸15。1轉(zhuǎn)向橫拉桿；2轉(zhuǎn)向梯形臂；3前軸圖5-11 整體式轉(zhuǎn)向梯形示意圖轉(zhuǎn)向梯形的橫拉桿做成斷開(kāi)的，稱(chēng)之為斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向梯形。斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向梯形如圖5-12所示。圖5-12 斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向梯形示意圖斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向梯形的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠保證車(chē)輪在上下跳動(dòng)過(guò)程中，左右兩側(cè)車(chē)輪之間互不影響；其主要缺點(diǎn)是與整體式轉(zhuǎn)向梯形相比，斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于前置前驅(qū)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)布置，以至于制造成本較高，并且不易于車(chē)輪前束值的調(diào)整16。汽車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí)，所有

51、的車(chē)輪繞位于汽車(chē)內(nèi)側(cè)的前、后軸之間某一點(diǎn)滾動(dòng)。在忽略側(cè)偏角影響的條件下，分析有關(guān)兩軸汽車(chē)的轉(zhuǎn)向問(wèn)題，如圖5-13所示。設(shè)、分別為內(nèi)、外轉(zhuǎn)向車(chē)輪轉(zhuǎn)角，L為汽車(chē)軸距，B為汽車(chē)前輪距，K為兩主銷(xiāo)中心線延長(zhǎng)線到地面交點(diǎn)之間的距離。若要保證全部車(chē)輪繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心行駛，則梯形機(jī)構(gòu)應(yīng)保證內(nèi)、外轉(zhuǎn)向車(chē)輪的轉(zhuǎn)角有如下關(guān)系。圖5-13 內(nèi)外轉(zhuǎn)向車(chē)輪的轉(zhuǎn)角關(guān)系圖5.3.6輪距 輪距：由于車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)承受較大的載荷，而又希望輪距變化盡量小，所以車(chē)輪下跳時(shí)可以適當(dāng)放松對(duì)輪距變化的要求。輪距變化過(guò)大會(huì)造成輪胎的磨損，而采用不等臂長(zhǎng)的上下控制臂，在一定程度上可以減少輪距在車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)的變化。5.4懸架的車(chē)輪跳動(dòng)仿真

52、5.4.1 車(chē)輪外傾角在汽車(chē)做曲線行駛時(shí)，車(chē)輪隨車(chē)身一起傾斜，即車(chē)身外側(cè)車(chē)輪向正的外傾角方向變化，從而降低了其側(cè)偏性能。為保證輪胎的側(cè)偏性能，懸架設(shè)計(jì)要求上跳時(shí)外傾角向負(fù)值變化，下落時(shí)向正值變化。但是從操縱穩(wěn)定性來(lái)講，要求前懸架設(shè)計(jì)成上跳時(shí)外傾角向增大方向變化，下落時(shí)向減小方向變化。圖5-14是該懸架的前輪外傾角隨車(chē)輪上下跳動(dòng)的變化曲線圖，前輪外傾角在 -0.7271°0.4824°之間變化，且具有隨車(chē)輪下落而減小的趨勢(shì)，這有利于操縱穩(wěn)定性；但隨車(chē)輪上跳時(shí)，車(chē)輪外傾角同樣具有減小的趨勢(shì)，這種變化將不利于此車(chē)的操縱穩(wěn)定性，然而此變化有利于提高側(cè)偏性能，并且因其變化范圍較小，故

53、對(duì)汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性不會(huì)有太大影響17。車(chē)輪外傾角測(cè)試函數(shù)：ATAN(DX(.part_1.PART6.MARKER_234,.part_1.PART6.MARKER_236)/DZ(.part_1.PART6.MARKER_236,.part_1.PART6.MARKER_234)圖5-14車(chē)輪外傾角與車(chē)輪跳動(dòng)量的關(guān)系曲線5.4.2 車(chē)輪前束車(chē)輪前束可以使得車(chē)輪在跳動(dòng)過(guò)程中減小車(chē)輪的減少輪胎的磨損。前束值隨著車(chē)輪的上下跳動(dòng)會(huì)發(fā)生變化。圖5-15是該懸架的前輪前束隨車(chē)輪上下跳動(dòng)的變化曲線，前束在-10.126mm12.7527mm之間變化，車(chē)輪的前束值隨著車(chē)輪的上跳而減小，隨著車(chē)輪的下落而增加，

54、這使得懸架具有側(cè)傾不足轉(zhuǎn)向特性，有利于提高汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性能17。前束的測(cè)量函數(shù)為：DX(.part_1.PART11.MARKER_251,.part_1.PART6.MARKER_250)-DX(.part_1.PART11.MARKER_252,.part_1.PART6.MARKER_249)圖5-15車(chē)輪前束與車(chē)輪跳動(dòng)量的關(guān)系曲線5.4.3 主銷(xiāo)后傾角主銷(xiāo)后傾角應(yīng)保證車(chē)輪具有合適的回正力矩，使得汽車(chē)具有良好的行駛穩(wěn)定性。一般情況下在車(chē)輪上下跳動(dòng)的過(guò)程中，主銷(xiāo)后傾角的大小變化不宜過(guò)大，車(chē)輪的回正力矩隨著主銷(xiāo)后傾角的變化而變化，后傾角變化范圍過(guò)大會(huì)使得會(huì)回正力矩起伏變化，這樣不利于汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性。另外，汽車(chē)在制動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)頭現(xiàn)象，這會(huì)導(dǎo)致主銷(xiāo)后傾角減小，同時(shí)車(chē)輪的回正力矩也跟著減小，容易出現(xiàn)制動(dòng)跑偏的不穩(wěn)定現(xiàn)象，所以要求主銷(xiāo)后傾角具有隨車(chē)輪上跳而增加的趨勢(shì)。如圖5-16所示：懸架的主銷(xiāo)后傾角隨車(chē)輪上下跳動(dòng)的變化曲線圖，主銷(xiāo)后傾角在 0.6809°1.822°之間變化，并且主銷(xiāo)后傾角隨著車(chē)輪的向上跳動(dòng)而增加，這樣有利于汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性17。主銷(xiāo)后傾角的測(cè)量函數(shù)：ATAN(DY(.part_1.PART5.MARKER_229,.part_1.PART5.MARKER_228)/DZ(.par