某汽车悬架的优化设计
摘 要汽车悬架系统对车辆的操纵稳定性和行驶平顺性有着至关重要的作用，人们对操纵稳定性的关注越来越高，但是传统的悬架研究方法过于古板，且耗时耗力，随着计算机技术的日益发展，虚拟样机技术也得到了提升，本文利用了新型动力仿真软件ADAMS来研究悬架系统对操纵稳定性的影响，在ADAMS/Car模块中建立麦弗逊悬架的模型，进行仿真实验，对部分硬点参数进行优化，并且通过对硬点的优化，来提高和改善悬架性能，对麦弗逊悬架的设计提供参考。
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2研究的目的和意义 1
1.3 国内外研究现状 1
1.4研究内容及拟解决的主要问题 2
1.4.1研究目标 2
1.4.2研究的内容和解决的问题 2
1.5本章小结 2
第二章 汽车操纵稳定性与前轮定位参数的关系研究 3
2.1悬架系统结构 3
2.1.1悬架概述 3
2.1.2悬架的组成 3
2.1.3悬架的类型 4
2.2汽车操纵稳定性与前轮定位参数的关系 5
2.2.1前轮定位参数的介绍： 5
2.2.2主销内倾角与操作稳定性的关系 5
2.2.3主销后倾角与操纵稳定性的关系 5
2.2.4前轮前束与操纵稳定性的关系 6
2.2.5外倾角与操纵稳定性的关系 6
2.3汽车前悬架对前轮定位参数的影响 7
2.3.1.1单横臂式独立悬架 7
2.3.1.2双横臂式独立悬架 8
第三章 汽车前悬架前轮定位参数的运动学仿真模拟建模分析 9
3.1关于ADAMS的介绍 9
3.2建立悬架模型 9
3.2.1建立悬架模型的基本步骤 9
3.2.2主销内倾角的影响因素 12
3.2.3主销后倾角的影响因素 13
3.2.4车轮外倾角的影响因素 13
3.2.5前轮前束角的影响因素 14
第四章 车轮定位参数优化结果 15
4.1主销内倾角优化结果
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
15
4.2主销后倾角优化结果 16
4.3车轮外倾角优化结果 16
4.4前轮前束角优化结果 17
致谢 19
参考文献 20
第一章 绪论
1.1引言
本文以某一车型轿车的前悬架麦弗逊式独立悬架作为研究的目标，争对不同的使用者反应的该类汽车前轮磨损严重的问题，以ADAMS虚拟样机为应用平台，对此类型悬架进行仿真的研究分析，首先我们简要的描述论文的研究目标以及实现目标的意义，其次对汽车悬架在国内外的不同研究做分析和我们设计的未来展望，最后分析我们选用的麦弗逊悬架的特点和优化情况，以及虚拟样机代表软件ADAMS的相关理论和本文所用的模块，在所用模块Car模块里建立悬架系统的模型，并研究了悬架的运动特性对车轮定位参数的影响，重点从轮胎磨损严重的前提出发，以悬架系统中的关键点为设计的变量，以前轮的定位参数为目标函数，最后利用ADAMS的软件处理模块，分析车轮定位标准，最终可以改善此悬架的性能。
本文通过仿真的实验，选出最终优化的方案，帮助改善麦弗逊悬架的性能，旨在减少财力和物力，对提高产品的设计和制造质量具有重要意义。
1.2研究的目的和意义
伴着汽车科技的日益成长，人们对汽车功能的要求越来越高，汽车行业的竞争日渐加剧，我们需要以追求更高质量的用户体验为目标，吸引更多的客户。运用虚拟样机技术，可以大大帮助我们更快更好的开发出高功能的新产品。在汽车等工科领域，机械系统的计算机仿真技术也变得日益重要。在众多的软件中，汽车工业中广泛应用的ADAMS则是非常具有代表性动力学仿真软件，ADAMS广泛应用于悬架和整车设计开发，为工程师的汽车动力学研究节省财力和物力。本文将运用CAR模块就轿车的前悬架进行仿真分析。
1.3 国内外研究现状
主动悬架的概念是由Federspiel Labrosse于20世纪50年代提出来的，Thompson第一个对此得出总结，汽车的悬架研究开始成形；20世纪80年代初，车辆主动悬架统的研究和开发成果得到了实现，日产和丰田公司的液力主动控制系统，证明主动悬架系统可使车辆的整体性能得到很大提高。
70年代初，Rossby和Karnop首先提出了半主动悬架的概念。半主动悬架比主动悬架出现的晚一些，从1980年开始，国内外都对汽车悬架的研究都有深入的研究，帮助悬架的改进，其结构简单、造价低廉，性能接近于主动悬架而受到车辆工程界的广泛重视。
1990年以后，研究的显著特点是新型材料在半主动悬架上的应用。美国和德国研制的以电流变和磁流变体作为工作介质的新型半主动悬架系统，国内外的专家学者都开始着手对此类悬架的研究，利用虚拟技术对悬架的仿真研究，建立不同的模型，做出良好的成品，也帮助公司减少了研发成本，互惠互利。
1.4研究内容及拟解决的主要问题
1.4.1研究目标
运用ADAMS的虚拟样机技术对轿车悬架进行动力学仿真，反映其运动特性及其对汽车动力学的影响，做出相应的优化设计，以提高汽车悬架及汽车的整体性能。
1.4.2研究的内容和解决的问题
1．汽车操纵稳定性与前轮定位参数的关系研究，主要是主销内倾角、后倾角、前轮前束以及外倾角与回正能力、转向轻便性的定性和定量关系；
2．汽车前悬架对前轮定位参数的影响因素研究；主要是分析不同的悬架系统对于前轮定位参数的影响；
3．汽车前悬架前轮定位参数的运动学仿真模型建模分析；主要是建立悬架模型，来确定最佳的主销内倾角、后倾角以及车轮外倾角，保证悬架的单侧车轮跳动范围在某一范围内；
4.汽车前悬架前轮定位参数仿真优化方法研究：主要研究评价公式和标准。
1.5本章小结
文章介绍了汽车悬架的组成及功能，并且选择麦弗逊式悬架研究如何提高汽车操纵稳定性的影响分析，以及国内外对此问题的研究和相关现状。根据不同的前轮定位参数，运用虚拟样机软件ADAMS建立模型进行汽车操纵稳定性的优化研究，并得出优化的结果。
第二章 汽车操纵稳定性与前轮定位参数的关系研究
2.1悬架系统结构
2.1.1悬架概述
汽车悬架是连接汽车的车架与车桥之间的装置。它有如下作用：
连接车桥和车架。悬架将车桥（或者车轮）和车架连接，并在车架和车桥之间传力，保证汽车正常行驶。
缓冲不平路面对汽车产生的冲击力，衰减震动。车身振幅减小，提高汽车舒适性。
对汽车相对车身的跳动起导向作用。悬架对车轮相对车身的良好的导向，使车轮相对车身的运动满足车轮相对车架跳动的要求，并减小轮胎的磨损。
2.1.2悬架的组成
汽车的悬架结构如图21所示，主要由弹性元件、纵向推力杆、横向推力杆以及减震器等组成，有些结构则还有横向稳定杆等。弹性元件又有弹簧、橡胶缓冲块等形式，减震装置则有减震器和缓冲块等组成。现在大多数的轿车和客车上还设有横向稳定器来作为辅助元件。
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2研究的目的和意义 1
1.3 国内外研究现状 1
1.4研究内容及拟解决的主要问题 2
1.4.1研究目标 2
1.4.2研究的内容和解决的问题 2
1.5本章小结 2
第二章 汽车操纵稳定性与前轮定位参数的关系研究 3
2.1悬架系统结构 3
2.1.1悬架概述 3
2.1.2悬架的组成 3
2.1.3悬架的类型 4
2.2汽车操纵稳定性与前轮定位参数的关系 5
2.2.1前轮定位参数的介绍： 5
2.2.2主销内倾角与操作稳定性的关系 5
2.2.3主销后倾角与操纵稳定性的关系 5
2.2.4前轮前束与操纵稳定性的关系 6
2.2.5外倾角与操纵稳定性的关系 6
2.3汽车前悬架对前轮定位参数的影响 7
2.3.1.1单横臂式独立悬架 7
2.3.1.2双横臂式独立悬架 8
第三章 汽车前悬架前轮定位参数的运动学仿真模拟建模分析 9
3.1关于ADAMS的介绍 9
3.2建立悬架模型 9
3.2.1建立悬架模型的基本步骤 9
3.2.2主销内倾角的影响因素 12
3.2.3主销后倾角的影响因素 13
3.2.4车轮外倾角的影响因素 13
3.2.5前轮前束角的影响因素 14
第四章 车轮定位参数优化结果 15
4.1主销内倾角优化结果
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
15
4.2主销后倾角优化结果 16
4.3车轮外倾角优化结果 16
4.4前轮前束角优化结果 17
致谢 19
参考文献 20
第一章 绪论
1.1引言
本文以某一车型轿车的前悬架麦弗逊式独立悬架作为研究的目标，争对不同的使用者反应的该类汽车前轮磨损严重的问题，以ADAMS虚拟样机为应用平台，对此类型悬架进行仿真的研究分析，首先我们简要的描述论文的研究目标以及实现目标的意义，其次对汽车悬架在国内外的不同研究做分析和我们设计的未来展望，最后分析我们选用的麦弗逊悬架的特点和优化情况，以及虚拟样机代表软件ADAMS的相关理论和本文所用的模块，在所用模块Car模块里建立悬架系统的模型，并研究了悬架的运动特性对车轮定位参数的影响，重点从轮胎磨损严重的前提出发，以悬架系统中的关键点为设计的变量，以前轮的定位参数为目标函数，最后利用ADAMS的软件处理模块，分析车轮定位标准，最终可以改善此悬架的性能。
本文通过仿真的实验，选出最终优化的方案，帮助改善麦弗逊悬架的性能，旨在减少财力和物力，对提高产品的设计和制造质量具有重要意义。
1.2研究的目的和意义
伴着汽车科技的日益成长，人们对汽车功能的要求越来越高，汽车行业的竞争日渐加剧，我们需要以追求更高质量的用户体验为目标，吸引更多的客户。运用虚拟样机技术，可以大大帮助我们更快更好的开发出高功能的新产品。在汽车等工科领域，机械系统的计算机仿真技术也变得日益重要。在众多的软件中，汽车工业中广泛应用的ADAMS则是非常具有代表性动力学仿真软件，ADAMS广泛应用于悬架和整车设计开发，为工程师的汽车动力学研究节省财力和物力。本文将运用CAR模块就轿车的前悬架进行仿真分析。
1.3 国内外研究现状
主动悬架的概念是由Federspiel Labrosse于20世纪50年代提出来的，Thompson第一个对此得出总结，汽车的悬架研究开始成形；20世纪80年代初，车辆主动悬架统的研究和开发成果得到了实现，日产和丰田公司的液力主动控制系统，证明主动悬架系统可使车辆的整体性能得到很大提高。
70年代初，Rossby和Karnop首先提出了半主动悬架的概念。半主动悬架比主动悬架出现的晚一些，从1980年开始，国内外都对汽车悬架的研究都有深入的研究，帮助悬架的改进，其结构简单、造价低廉，性能接近于主动悬架而受到车辆工程界的广泛重视。
1990年以后，研究的显著特点是新型材料在半主动悬架上的应用。美国和德国研制的以电流变和磁流变体作为工作介质的新型半主动悬架系统，国内外的专家学者都开始着手对此类悬架的研究，利用虚拟技术对悬架的仿真研究，建立不同的模型，做出良好的成品，也帮助公司减少了研发成本，互惠互利。
1.4研究内容及拟解决的主要问题
1.4.1研究目标
运用ADAMS的虚拟样机技术对轿车悬架进行动力学仿真，反映其运动特性及其对汽车动力学的影响，做出相应的优化设计，以提高汽车悬架及汽车的整体性能。
1.4.2研究的内容和解决的问题
1．汽车操纵稳定性与前轮定位参数的关系研究，主要是主销内倾角、后倾角、前轮前束以及外倾角与回正能力、转向轻便性的定性和定量关系；
2．汽车前悬架对前轮定位参数的影响因素研究；主要是分析不同的悬架系统对于前轮定位参数的影响；
3．汽车前悬架前轮定位参数的运动学仿真模型建模分析；主要是建立悬架模型，来确定最佳的主销内倾角、后倾角以及车轮外倾角，保证悬架的单侧车轮跳动范围在某一范围内；
4.汽车前悬架前轮定位参数仿真优化方法研究：主要研究评价公式和标准。
1.5本章小结
文章介绍了汽车悬架的组成及功能，并且选择麦弗逊式悬架研究如何提高汽车操纵稳定性的影响分析，以及国内外对此问题的研究和相关现状。根据不同的前轮定位参数，运用虚拟样机软件ADAMS建立模型进行汽车操纵稳定性的优化研究，并得出优化的结果。
第二章 汽车操纵稳定性与前轮定位参数的关系研究
2.1悬架系统结构
2.1.1悬架概述
汽车悬架是连接汽车的车架与车桥之间的装置。它有如下作用：
连接车桥和车架。悬架将车桥（或者车轮）和车架连接，并在车架和车桥之间传力，保证汽车正常行驶。
缓冲不平路面对汽车产生的冲击力，衰减震动。车身振幅减小，提高汽车舒适性。
对汽车相对车身的跳动起导向作用。悬架对车轮相对车身的良好的导向，使车轮相对车身的运动满足车轮相对车架跳动的要求，并减小轮胎的磨损。
2.1.2悬架的组成
汽车的悬架结构如图21所示，主要由弹性元件、纵向推力杆、横向推力杆以及减震器等组成，有些结构则还有横向稳定杆等。弹性元件又有弹簧、橡胶缓冲块等形式，减震装置则有减震器和缓冲块等组成。现在大多数的轿车和客车上还设有横向稳定器来作为辅助元件。
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