转弯工况车轮定位参数仿真分析(附件)
为了在仿真研究中得到车轮定位参数的变化规律。本文研究的主要内容包括运用Adams动力学软件建立前轮参数仿真模型，进行转弯、制动等典型工况的动力学仿真分析，确定前轮定位参数变化规律。运用Adams软件可建立悬架模型，建成模型后开始仿真分析。仿真研究得到了前轮定位参数的变化规律在转弯工况下，左轮与右轮定位参数的变化不是一致的，随着侧向力的增加，左轮的前束角、外倾角、主销后倾角均减小，而主销外倾角增大，右轮则相反；在转弯制动工况下，左轮与右轮定位参数的变化是一致的，随着侧向力和纵向力的增加，车轮前束角和和主销内倾角增大，而车轮外倾角和主销后倾角则减小；在转弯驱动工况下，左轮与右轮的定位参数变化是一致的，随着侧向力和纵向力的增加，前束角、主销后倾角和主销内倾角均增大，而车轮外倾角则减小。关键词 定位参数，仿真分析，变化规律
目 录
1 引言 1
1.1 国内外研究现状 1
2 双叉臂式悬架转向机构的模型建立 1
2.1 Adams建模简介 2
2.2 悬架模型的选择 2
2.3 建模数据准备 2
2.4 双叉臂式悬架模型的建立 3
3 定位参数变化规律仿真分析 5
3.1 转弯工况下车轮定位参数的变化 5
3.2 转弯制动工况下车轮定位参数的变化 7
3.3 转弯驱动工况下车轮定位参数的变化 9
3.4 本章小结 11
4 车轮跳动仿真分析 12
4.1 双轮同向激振仿真分析 12
4.2 双轮反向激振仿真分析 14
4.3 单轮（左轮）激励仿真分析 16
4.4 单轮（右轮）激励仿真分析 18
4.5 本章小结 20
结论 21
致谢 22
参考文献23
1 引言
汽车处于转弯工况，在侧向力的作用下，由于轮胎变形，车轮外倾角、前束角、主销后倾角和主销内倾角会发生变化[1]。因此，本文针对此现象开展仿真与试验研究，主要进行不同工况下前轮外倾角、前束角、主销后倾角、主销内倾角参数的动力学 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
仿真分析，得到不同工况下前轮定位参数变化规律[2]。同时车轮在跳动时，定位参数也会发生改变，本文也会针对此现象开展仿真分析[3]。通过Adams仿真分析得出前轮定位参数的变化特征，为车轮定位参数调整提供重要依据[4]。
1.1 国内外研究现状
在Adams软件应用方面，目前汽车行业中广泛用于多体动力学建模及仿真的就是 Adams软件[5]，其中包含Adams 基本模块、 汽车模块、柔性分析模块、优化设计模块、后处理等多个应用模块[6]，运用Adams/car(汽车模块)可快速对汽车悬架、底盘、整车等进行模型的建立以及仿真分析[7]；运用Adams/postprocessor(后处理)可对仿真结果进行分析，并对得到的数据进行有效的处理[8]。
在车轮定位参数研究领域，我国学者将计算结果与Adams 软件仿真结果对比分析，证明了空间解析几何所得结果的正确性[9]。由于数学模型所推倒的运动学公式复杂，难以求解[10]。随着计算机软件的发展，利用多体动力学软件进行模型的分析已得到广泛应用[11]。
在悬架及转向系的建模方面，运用Adams软件可以对汽车悬架、底盘、整车等各方面进行模型的建立，这也是在汽车建模领域运用得最多的软件[12]。
在悬架及转向系的优化领域，我国已进行了深入的研究[13]。研究包含了悬架及转向系统的运动学和动力学特性，而且考虑到了对整车操纵稳定性以及轮胎磨损等的影响；优化目标也由单目标发展到了多目标[14]。
鉴于以上的研究现状和研究结论，本文在此基础上进行深入研究，研究车轮在转弯、制动、驱动和跳动工况下车轮定位参数的特性，了解并学习Adams动力性仿真软件的使用方法等，以对汽车转弯、转弯制动、转弯驱动和跳动工况进行更好的控制，为车轮定位参数的调整提供重要依据。
2 双叉臂式悬架模型建立
2.1 Adams建模简介
运用Adams/car模块进行模型的建立，一般包括以下几个过程：（1）简化物理模型、（2）确定硬点坐标、（3）确定部件的运动参数、（4）创建部件的几何体、（5）定义约束、（6）定义模版的参数变量、（7）定义、测试通讯器。
基础数据准备以本文建立悬架模型为例，所需的基础数据包含：车轮半径、簧载质量、轮胎垂直刚度、质心高度、轴距、轮胎特性等数据。建立悬架模型所需的硬点坐标的基础数据包含：下控制臂内侧前点、下控制臂外点、下控制臂内侧后点、减震器下端点、副车架前点、副车架后点、转向横拉杆内端点、转向横拉杆外端点、减震器上端点、上控制臂内侧前点、上控制臂外点、上控制臂内侧后点、车轮中心点。
在 Temple Building 模式下构建模版，完成转向系、悬架、轮胎等模板的建立。
运用子系统生成以上述所建模板，在 Standard Interface 模式下建立各个模板的子系统文件。
将建立的悬架、轮胎和软件自带的测试台等模型结合在一起，就能得到悬架模型。
本小节对本文所用到的Adams软件的相关知识进行了介绍。通过对Adams软件Adams/car（汽车模块）和Adams/ postprocessor（后处理）模块的深入学习，为模型的建立、仿真、优化及结果分析打下了良好的理论基础。
2.2 悬架模型的选择
车轮的导向是由两根横向的叉臂完成；其中一个横向叉臂位于轮心上方，另一个位于轮心下方，以应对各种车轮处的力和力矩；同时需要负责控制前束和转向的第三个侧向横杆，这种结构的悬架称为双叉臂悬架。双叉臂悬架中，弹簧和减振器的力会直接作用于下臂，这使得下臂会承受较大的弯矩。为此，下臂会更强壮，成本和重量也会随之增加，弹簧和减振器力的作用点靠近转向节。由于双叉臂式悬架的上下两个A字型叉臂可以精确的定位前轮的各种参数，因此本课题选用双叉臂式悬架进行建模分析。本文主要研究前轮前束角、外倾角、主销后倾角、主销内倾角的变化规律，只需要前悬架的模型，再对前悬架加载不同的力就能进行仿真分析，所以不需要建立整车模型。
目 录
1 引言 1
1.1 国内外研究现状 1
2 双叉臂式悬架转向机构的模型建立 1
2.1 Adams建模简介 2
2.2 悬架模型的选择 2
2.3 建模数据准备 2
2.4 双叉臂式悬架模型的建立 3
3 定位参数变化规律仿真分析 5
3.1 转弯工况下车轮定位参数的变化 5
3.2 转弯制动工况下车轮定位参数的变化 7
3.3 转弯驱动工况下车轮定位参数的变化 9
3.4 本章小结 11
4 车轮跳动仿真分析 12
4.1 双轮同向激振仿真分析 12
4.2 双轮反向激振仿真分析 14
4.3 单轮（左轮）激励仿真分析 16
4.4 单轮（右轮）激励仿真分析 18
4.5 本章小结 20
结论 21
致谢 22
参考文献23
1 引言
汽车处于转弯工况，在侧向力的作用下，由于轮胎变形，车轮外倾角、前束角、主销后倾角和主销内倾角会发生变化[1]。因此，本文针对此现象开展仿真与试验研究，主要进行不同工况下前轮外倾角、前束角、主销后倾角、主销内倾角参数的动力学 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
仿真分析，得到不同工况下前轮定位参数变化规律[2]。同时车轮在跳动时，定位参数也会发生改变，本文也会针对此现象开展仿真分析[3]。通过Adams仿真分析得出前轮定位参数的变化特征，为车轮定位参数调整提供重要依据[4]。
1.1 国内外研究现状
在Adams软件应用方面，目前汽车行业中广泛用于多体动力学建模及仿真的就是 Adams软件[5]，其中包含Adams 基本模块、 汽车模块、柔性分析模块、优化设计模块、后处理等多个应用模块[6]，运用Adams/car(汽车模块)可快速对汽车悬架、底盘、整车等进行模型的建立以及仿真分析[7]；运用Adams/postprocessor(后处理)可对仿真结果进行分析，并对得到的数据进行有效的处理[8]。
在车轮定位参数研究领域，我国学者将计算结果与Adams 软件仿真结果对比分析，证明了空间解析几何所得结果的正确性[9]。由于数学模型所推倒的运动学公式复杂，难以求解[10]。随着计算机软件的发展，利用多体动力学软件进行模型的分析已得到广泛应用[11]。
在悬架及转向系的建模方面，运用Adams软件可以对汽车悬架、底盘、整车等各方面进行模型的建立，这也是在汽车建模领域运用得最多的软件[12]。
在悬架及转向系的优化领域，我国已进行了深入的研究[13]。研究包含了悬架及转向系统的运动学和动力学特性，而且考虑到了对整车操纵稳定性以及轮胎磨损等的影响；优化目标也由单目标发展到了多目标[14]。
鉴于以上的研究现状和研究结论，本文在此基础上进行深入研究，研究车轮在转弯、制动、驱动和跳动工况下车轮定位参数的特性，了解并学习Adams动力性仿真软件的使用方法等，以对汽车转弯、转弯制动、转弯驱动和跳动工况进行更好的控制，为车轮定位参数的调整提供重要依据。
2 双叉臂式悬架模型建立
2.1 Adams建模简介
运用Adams/car模块进行模型的建立，一般包括以下几个过程：（1）简化物理模型、（2）确定硬点坐标、（3）确定部件的运动参数、（4）创建部件的几何体、（5）定义约束、（6）定义模版的参数变量、（7）定义、测试通讯器。
基础数据准备以本文建立悬架模型为例，所需的基础数据包含：车轮半径、簧载质量、轮胎垂直刚度、质心高度、轴距、轮胎特性等数据。建立悬架模型所需的硬点坐标的基础数据包含：下控制臂内侧前点、下控制臂外点、下控制臂内侧后点、减震器下端点、副车架前点、副车架后点、转向横拉杆内端点、转向横拉杆外端点、减震器上端点、上控制臂内侧前点、上控制臂外点、上控制臂内侧后点、车轮中心点。
在 Temple Building 模式下构建模版，完成转向系、悬架、轮胎等模板的建立。
运用子系统生成以上述所建模板，在 Standard Interface 模式下建立各个模板的子系统文件。
将建立的悬架、轮胎和软件自带的测试台等模型结合在一起，就能得到悬架模型。
本小节对本文所用到的Adams软件的相关知识进行了介绍。通过对Adams软件Adams/car（汽车模块）和Adams/ postprocessor（后处理）模块的深入学习，为模型的建立、仿真、优化及结果分析打下了良好的理论基础。
2.2 悬架模型的选择
车轮的导向是由两根横向的叉臂完成；其中一个横向叉臂位于轮心上方，另一个位于轮心下方，以应对各种车轮处的力和力矩；同时需要负责控制前束和转向的第三个侧向横杆，这种结构的悬架称为双叉臂悬架。双叉臂悬架中，弹簧和减振器的力会直接作用于下臂，这使得下臂会承受较大的弯矩。为此，下臂会更强壮，成本和重量也会随之增加，弹簧和减振器力的作用点靠近转向节。由于双叉臂式悬架的上下两个A字型叉臂可以精确的定位前轮的各种参数，因此本课题选用双叉臂式悬架进行建模分析。本文主要研究前轮前束角、外倾角、主销后倾角、主销内倾角的变化规律，只需要前悬架的模型，再对前悬架加载不同的力就能进行仿真分析，所以不需要建立整车模型。
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