四轮电动车前麦弗逊悬架建模与工况仿真(附件)【字数：9251】
摘 要本文介绍了电动车悬架系统的结构和研究过程，并且针对麦弗逊式独立悬架系统进行重点研究，系统的分析其研究目的和设计要求。根据实验室中四轮电动车的实际参数，搭建起麦弗逊式独立悬架系统三维实体模型，并模拟真实运动对其转向工况进行仿真分析，测量得出其特性曲线图，为其悬架系统的进一步优化改进提供数据分析和参考意见。首先，要对电动车悬架系统进行简单的了解，认识其结构组成和研究过程。并且要着重的研究和理解麦弗逊悬架的基本概况，深入透彻的掌握其设计要求，为后面的建模和仿真工作打下坚实的理论知识基础。其次，基于测绘过程记录的数据以及建模理论知识，利用CATIA建模软件建立起麦弗逊式独立悬架的各个零件组成，并对装配过程研究分析，完成悬架系统总成各部分的装配工作。最后，利用ADAMS软件上的Car模块作为主要研究方法，在软件中导入三维模型，读取悬架结构参数，调试后进行转向工况仿真实验。模拟汽车在左右转弯的运动状态下，悬架系统特性曲线的变化，分析各个数据的变化，判断其是否合理，为进一步的优化处理提供分析和意见。
目 录
第一章 绪论 1
1.1汽车悬架的概述以及研究背景 1
1.2汽车悬架的结构 1
1.3悬架系统研究的过程及意义 2
第二章 麦弗逊式独立悬架的概况 3
2.1麦弗逊式独立悬架的简介 3
2.2麦弗逊式独立悬架的研究现状和实际应用 3
2.2.1研究现状 3
2.2.2实际应用 4
2.3麦弗逊式独立悬架的设计要求 4
第三章 基于CATIA的麦弗逊式独立悬架建模 5
3.1下托臂和下托臂盘建模 5
3.3转向节建模 14
3.4减振器和固定件建模 16
3.5悬架其他零件建模 19
3.6悬架零部件装配 20
第四章 基于ADAMS麦弗逊式独立悬架工况仿真 25
4.1Adams软件应用简介 25
4.2麦弗逊式独立悬架转向工况仿真 26
4.2.1阿克曼百分比变化 26
4.2.2最小转弯半径变化 26
4.2.3主销内倾角变化 27
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
/> 4.2.4左右轮转角变化 27
4.2.5左右轮转角差变化 28
结束语 29
致 谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1汽车悬架的概述以及研究背景
汽车悬架作用主要是传递将车轮受到的力和力矩传递给车架,缓冲在行驶过程中因路面的不平整而引起并传递给车架的力,并提供阻尼减少由此引起的振动,保证了汽车能够平稳地行驶，保证驾乘人员乘坐舒适。乘坐舒适性是汽车使用性能中极为重要的组成部分，它是直接影响驾驶员和乘客的乘坐体验的关键因素。此外，车身的振动特性也是影响舒适性的最重要因素，车身的振动特性与悬架的特性密切相关。因此，车辆悬架系统对保证驾驶员以及乘客舒适性的感受尤为重要。同时，悬架系统还起到保持轮胎与地面之间的粘合作用的作用，使车辆能够安全平稳地行驶。因此，汽车悬架早已被国家列入重要部件进行统一制定标准，作为评价汽车重要性能之一。
由于汽车悬架系统的存在，可以使汽车车架不需要直接安装于车桥上，当汽车遇到颠簸不平路段，车轮受到路面冲击，上下跳动，并将冲击力传递到车架和车身。通过悬架上弹性元件缓和冲击和减振元件衰减振动，之后，车身的振幅减小，显著提高了乘坐舒适性；同时，悬架系统承担和传递地面作用在车轮上的垂直反向作用力、纵向反作用力和侧向反作用力以及这些反向力所形成的力矩作用，从而保证汽车的行驶平顺性；当车轮感知路况上下跳动时，会对汽车当前的行驶状态产生影响，改变行驶轨迹。特别在转向时，行驶状态的这种改变是影响转向安全性的重要因素。因此，车轮的运动轨迹要符合国家标准规定的要求。
对汽车悬架系统进行多体动力学研究，使用CATIA/ ADAMS等软件进行数理建模、仿真运动和结果分析，既能够解决人工画图的复杂性和不便性，又可以通过充分利用分析软件的强大模块功能和运动分析特性，从而极大的提高了对悬架系统各种工况下的性能做出充分理解。
1.2汽车悬架的结构
汽车的悬架主要由弹性元件、减振装置和导向机构组成，此外，还辅设有横向稳定器和缓冲块，具体结构如图11所示。弹性元件有弹簧、橡胶缓冲块等，用来承受和传递由地面产生的垂直于汽车方向的载荷，缓和路面不平引起的冲击。减振装置有减振器、缓冲块等，用来吸收一部分冲击能量，快速衰减振动。导向机构由杆件组成，对车轮运动起导向和控制作用。在大多数汽车和公共汽车中，还在悬架中设置横向稳定器作为辅助弹性元件，以防止在转弯的情况下车身发生较大的横向倾斜。为了限制弹簧的最大变形并防止其吸收震动的过程中直接撞击车架，在大部分大型货车和卡车上增加了缓冲块。有一些汽车在悬架中还安装了缓冲块，用来限制其最大变形。
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图11 悬架总成结构图
1.3悬架系统研究的过程及意义
悬架的设计过程包括先设计建模，然后实验调试，最后进行道路测试，然而在最初对悬架系统进行设计的过程中，设计、实验、路试等阶段中都必须要一边进行实验一边根据参数进行改进，产品定型之前通常都需要进行多方面的设计、实验、路试过程才能做出优秀的合格产品，不仅产品开发过程所需的时间较长，而且企业还要投入大量的资金和人力。
辅以多刚体动力学作理论知识框架，以CATIA建模软件为基础，根据实验室中测量电动汽车的悬架尺寸参数，搭建了麦弗逊式独立悬架各部件模型，并完成其零部件的装配。之后通过运动仿真软件ADAMS，对麦弗逊式独立悬架进行转向工况的运动仿真，得到阿克曼转角、最小转弯半径、坐左右轮转角差、主销内倾角变化的曲线图，并依据特性曲线图分析该悬架模型的不足之处，提出相应的调整和修改方案，从而使悬架模型变得更加合理和完善。
第二章 麦弗逊式独立悬架的概况
2.1麦弗逊式独立悬架的简介
麦弗逊式悬架也称滑柱连杆式悬架，主要由滑动立柱、横摆臂和转向横拉杆等构成，如图21所示。悬架左右两侧的柔性立柱是由减震器及圆柱形螺旋弹簧组成。其上端连接处与车身弹性连接,其下端连接处则和转向节硬性连接。下摆臂的外侧连接处与转向节的下部连接,内侧连接处与梁铰接。轮胎收到的横向的力通过转向节大部分由前悬架的下摆臂承受，此外减振器同时也承担了一部分负荷。麦弗逊式前悬架不存在主销这一部件,转向时绕上下两端连接处连线旋转。一直以来，汽车底盘系统中的悬架系统都是汽车安全性的重要组成部分，其决定着汽车的舒适性和操纵稳定性，而悬架系统结构的复杂程度也是直接决定着汽车制造价格的高低。作为众多独立悬架中的一种，麦弗逊式独立悬架以结构简洁，非簧载质量小，成本低廉，行驶平顺性较好而被众多轿车甚至跑车所广泛应用。
目 录
第一章 绪论 1
1.1汽车悬架的概述以及研究背景 1
1.2汽车悬架的结构 1
1.3悬架系统研究的过程及意义 2
第二章 麦弗逊式独立悬架的概况 3
2.1麦弗逊式独立悬架的简介 3
2.2麦弗逊式独立悬架的研究现状和实际应用 3
2.2.1研究现状 3
2.2.2实际应用 4
2.3麦弗逊式独立悬架的设计要求 4
第三章 基于CATIA的麦弗逊式独立悬架建模 5
3.1下托臂和下托臂盘建模 5
3.3转向节建模 14
3.4减振器和固定件建模 16
3.5悬架其他零件建模 19
3.6悬架零部件装配 20
第四章 基于ADAMS麦弗逊式独立悬架工况仿真 25
4.1Adams软件应用简介 25
4.2麦弗逊式独立悬架转向工况仿真 26
4.2.1阿克曼百分比变化 26
4.2.2最小转弯半径变化 26
4.2.3主销内倾角变化 27
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
/> 4.2.4左右轮转角变化 27
4.2.5左右轮转角差变化 28
结束语 29
致 谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1汽车悬架的概述以及研究背景
汽车悬架作用主要是传递将车轮受到的力和力矩传递给车架,缓冲在行驶过程中因路面的不平整而引起并传递给车架的力,并提供阻尼减少由此引起的振动,保证了汽车能够平稳地行驶，保证驾乘人员乘坐舒适。乘坐舒适性是汽车使用性能中极为重要的组成部分，它是直接影响驾驶员和乘客的乘坐体验的关键因素。此外，车身的振动特性也是影响舒适性的最重要因素，车身的振动特性与悬架的特性密切相关。因此，车辆悬架系统对保证驾驶员以及乘客舒适性的感受尤为重要。同时，悬架系统还起到保持轮胎与地面之间的粘合作用的作用，使车辆能够安全平稳地行驶。因此，汽车悬架早已被国家列入重要部件进行统一制定标准，作为评价汽车重要性能之一。
由于汽车悬架系统的存在，可以使汽车车架不需要直接安装于车桥上，当汽车遇到颠簸不平路段，车轮受到路面冲击，上下跳动，并将冲击力传递到车架和车身。通过悬架上弹性元件缓和冲击和减振元件衰减振动，之后，车身的振幅减小，显著提高了乘坐舒适性；同时，悬架系统承担和传递地面作用在车轮上的垂直反向作用力、纵向反作用力和侧向反作用力以及这些反向力所形成的力矩作用，从而保证汽车的行驶平顺性；当车轮感知路况上下跳动时，会对汽车当前的行驶状态产生影响，改变行驶轨迹。特别在转向时，行驶状态的这种改变是影响转向安全性的重要因素。因此，车轮的运动轨迹要符合国家标准规定的要求。
对汽车悬架系统进行多体动力学研究，使用CATIA/ ADAMS等软件进行数理建模、仿真运动和结果分析，既能够解决人工画图的复杂性和不便性，又可以通过充分利用分析软件的强大模块功能和运动分析特性，从而极大的提高了对悬架系统各种工况下的性能做出充分理解。
1.2汽车悬架的结构
汽车的悬架主要由弹性元件、减振装置和导向机构组成，此外，还辅设有横向稳定器和缓冲块，具体结构如图11所示。弹性元件有弹簧、橡胶缓冲块等，用来承受和传递由地面产生的垂直于汽车方向的载荷，缓和路面不平引起的冲击。减振装置有减振器、缓冲块等，用来吸收一部分冲击能量，快速衰减振动。导向机构由杆件组成，对车轮运动起导向和控制作用。在大多数汽车和公共汽车中，还在悬架中设置横向稳定器作为辅助弹性元件，以防止在转弯的情况下车身发生较大的横向倾斜。为了限制弹簧的最大变形并防止其吸收震动的过程中直接撞击车架，在大部分大型货车和卡车上增加了缓冲块。有一些汽车在悬架中还安装了缓冲块，用来限制其最大变形。
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图11 悬架总成结构图
1.3悬架系统研究的过程及意义
悬架的设计过程包括先设计建模，然后实验调试，最后进行道路测试，然而在最初对悬架系统进行设计的过程中，设计、实验、路试等阶段中都必须要一边进行实验一边根据参数进行改进，产品定型之前通常都需要进行多方面的设计、实验、路试过程才能做出优秀的合格产品，不仅产品开发过程所需的时间较长，而且企业还要投入大量的资金和人力。
辅以多刚体动力学作理论知识框架，以CATIA建模软件为基础，根据实验室中测量电动汽车的悬架尺寸参数，搭建了麦弗逊式独立悬架各部件模型，并完成其零部件的装配。之后通过运动仿真软件ADAMS，对麦弗逊式独立悬架进行转向工况的运动仿真，得到阿克曼转角、最小转弯半径、坐左右轮转角差、主销内倾角变化的曲线图，并依据特性曲线图分析该悬架模型的不足之处，提出相应的调整和修改方案，从而使悬架模型变得更加合理和完善。
第二章 麦弗逊式独立悬架的概况
2.1麦弗逊式独立悬架的简介
麦弗逊式悬架也称滑柱连杆式悬架，主要由滑动立柱、横摆臂和转向横拉杆等构成，如图21所示。悬架左右两侧的柔性立柱是由减震器及圆柱形螺旋弹簧组成。其上端连接处与车身弹性连接,其下端连接处则和转向节硬性连接。下摆臂的外侧连接处与转向节的下部连接,内侧连接处与梁铰接。轮胎收到的横向的力通过转向节大部分由前悬架的下摆臂承受，此外减振器同时也承担了一部分负荷。麦弗逊式前悬架不存在主销这一部件,转向时绕上下两端连接处连线旋转。一直以来，汽车底盘系统中的悬架系统都是汽车安全性的重要组成部分，其决定着汽车的舒适性和操纵稳定性，而悬架系统结构的复杂程度也是直接决定着汽车制造价格的高低。作为众多独立悬架中的一种，麦弗逊式独立悬架以结构简洁，非簧载质量小，成本低廉，行驶平顺性较好而被众多轿车甚至跑车所广泛应用。
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