adams的轿车前悬架优化设计(附件)【字数：8715】
摘 要本文以某轿车的前悬架为探讨对象，通过对其进行仿真分析和优化设计，使四轮定位参数的变化幅度变小、数值更加合理，达到优化某轿车行驶平顺性能的目的。本文首先了解轿车悬架的结构组成和设计性能要求，再根据某车型的相关数据在ADAMS/CAR模块里对前悬架建模，进行模拟仿真实验。依据仿真试验的结果，分析前悬架系统性能参数随轮跳变化的规律，绘制特性曲线，依据曲线上的信息对参数进行分析。利用Insight模块分析出下控制臂内外点、转向横拉杆内外点和减震器上安装点对车轮定位参数影响较大，然后将这些点作为设计变量，进行优化设计，得出更优的硬点坐标。将优化后的数据进行仿真试验，把优化后的曲线和优化前的进行对比分析。最后对受力复杂的下横臂进行有限元方法分析，分析其应力状态，校验其安全性和稳定性。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景和意义 1
1.2 国内外研究概况 1
1.3本文研究的主要内容 2
1.4技术路线 2
第二章 多刚体系统动力学理论 3
2．1 多刚体系统动力学建模理论 3
2．2 ADAMS软件介绍 3
第三章 轿车前悬架仿真分析及优化 4
3．1 悬架系统概述 4
3．2 麦弗逊前悬架结构分析 4
3.3建立前悬架模型 5
第四章 前悬架运动仿真分析 7
4.1车轮外倾角 7
4.2主销后倾角 8
4.3主销内倾角 9
4.4车轮前束角 10
4.5主销偏移距 11
第五章 前悬架的优化 13
5.1对悬架进行优化分析 13
5.2优化前后仿真结果比较 14
第六章 前悬架立柱的ANSYS分析 17
6.1 ANSYS软件介绍 17
6.2 下横臂强度分析 17
结束语 19
总结 19
展望 19
致 谢 20
参考文献： 21
第一章 绪论
1．1课题研究背景和意义
随着汽车行业 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
的飞速发展和人们生活质量的提高，科学技术也让人们对汽车的各种性能的要求越来越高，人们通过对汽车系统动力学的研究来满足这些要求。但是汽车不是一个简单的的系统，外界的环境、人和车相互作用，这让汽车动力学很难深入研究。旧时的研究主要是样车的试制、道路试验检测和整车的性能检测三个过程，整个过程耗时长、成本高、效率低，在汽车行业激烈竞争的大环境下，传统的方法已经不能跟不上时代的步伐，大家都在寻求一种周期短、耗费低而又可以满足客户要求的方法。
二十世纪七八十年代，计算机技术有了很大的进步，汽车动力学的理论也已经趋于完善，人们以此为基础研究出了虚拟样机技术。虚拟样机技术是用计算机仿真模型，它包括数字化物理样机、功能虚拟样机和虚拟工厂仿真，可以真实地反映出产品的操作性能。因为是虚拟的环境，所以可以对产品进行多次修改实验，挑选出最好的方案投入生产，这样的方案耗资少、耗时短、效率高。其中，ADAMS软件使用的最为广泛。
平顺性对于车辆来说是十分重要的，汽车平顺性的优劣会很大程度影响乘坐者的舒适程度和安全。人们不仅仅满足于汽车的代步功能，更对舒适性和安全提出了要求，因为悬架可以缓和冲击，和行驶平顺性密切相关，所以悬架的设计也成为人们关注的焦点。所以用ADAMS进行仿真优化实验对悬架的开发和研究具有实际意义。
1．2 国内外研究概况
国外发达国家较早的就对汽车悬架设计方面进行了研究。二十世纪中期，Segel等人提出了“线性二自由度”和“线性三自由度”的悬架数学模型[18]；随着对汽车操纵稳定性和行驶平顺性的深入研究，一些发达国家都建立了多种多自由度非线性的悬架虚拟模型。国外对汽车的平顺性能的研究经过多年的发展已经由实验研究转为理论研究，由开环研究转为闭环研究的研究方法。
我国利用多刚体系统动力学理论来分析汽车的动力学和运动学较发达国家晚一些。在二十世纪末期，林逸利用RW方法[19]，建立了对摆柱式悬架进行空间运动分析的通用计算算法，张海岑教授由多刚体系统动力学中的牛顿一欧拉方法,建立了汽车七十四个自由度的非线性数学模型[21]，其中包括悬架系统模型。我国在汽车操纵稳定性方面，较晚地采用多体系统进行分析。20 世纪80年代中后期之后，我国大部分高校将多刚体系统动力学的理论加入到汽车动力学和运动学的探讨范围，对研究汽车平顺性起到了推动作用。在多体系统动力学的基础上，虚拟样机技术得到发展。虚拟样机技术集成了人工智能和虚拟现实等多个学科的技术[23]。
1．3本文研究的主要内容
本文的主要研究对象是麦弗逊式悬架，了解前悬架相关组成及各部分的选用原则，利用多刚体系统动力学理论来分析前悬架的结构方面，用ADAMS软件来对前悬架的模型进行仿真分析，利用双轮同向跳动的方法，来分析车轮的定位参数随着轮跳的变动，分析参数的合理性并且对悬架的综合性能进行评价。然后用ADAMS/CAR模块中的Insight对前悬架进行优化设计，对优化后的悬架的定位参数更加符合平顺性规律。最后对前悬架受力简单的下横臂进行有限元模拟，保悬架的安全性和稳定性。
具体内容：
（1）分析学习轻中型轿车前悬架系统的结构组成、各部分的作用和选取的细则，在此基础上，找到某一具体悬架的整车参数和硬点坐标，依据参数用ADAMS/CAR 软件来建立悬架系统的虚拟模型；
（2）对建好的前悬架的虚拟模型进行动力学和运动学仿真实验，得到仿真分析的结果，即主销后倾角、车轮前束角等随轮跳变化的规律，绘制特性曲线，由这些特征曲线来分析在轮跳基础范围内主要影响汽车平顺性和操纵稳定性的前悬架系统性能参数；
（3）利用ADAMS/CAR模块对建立的前悬架进行优化，得出更优的硬点坐标，使悬架的性能提高；
（4）用UG建立前悬架的下横臂的三维虚拟模型，导入到ANSYS中建立有限元模型进行强度分析，看其强度是否满足要求。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景和意义 1
1.2 国内外研究概况 1
1.3本文研究的主要内容 2
1.4技术路线 2
第二章 多刚体系统动力学理论 3
2．1 多刚体系统动力学建模理论 3
2．2 ADAMS软件介绍 3
第三章 轿车前悬架仿真分析及优化 4
3．1 悬架系统概述 4
3．2 麦弗逊前悬架结构分析 4
3.3建立前悬架模型 5
第四章 前悬架运动仿真分析 7
4.1车轮外倾角 7
4.2主销后倾角 8
4.3主销内倾角 9
4.4车轮前束角 10
4.5主销偏移距 11
第五章 前悬架的优化 13
5.1对悬架进行优化分析 13
5.2优化前后仿真结果比较 14
第六章 前悬架立柱的ANSYS分析 17
6.1 ANSYS软件介绍 17
6.2 下横臂强度分析 17
结束语 19
总结 19
展望 19
致 谢 20
参考文献： 21
第一章 绪论
1．1课题研究背景和意义
随着汽车行业 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
的飞速发展和人们生活质量的提高，科学技术也让人们对汽车的各种性能的要求越来越高，人们通过对汽车系统动力学的研究来满足这些要求。但是汽车不是一个简单的的系统，外界的环境、人和车相互作用，这让汽车动力学很难深入研究。旧时的研究主要是样车的试制、道路试验检测和整车的性能检测三个过程，整个过程耗时长、成本高、效率低，在汽车行业激烈竞争的大环境下，传统的方法已经不能跟不上时代的步伐，大家都在寻求一种周期短、耗费低而又可以满足客户要求的方法。
二十世纪七八十年代，计算机技术有了很大的进步，汽车动力学的理论也已经趋于完善，人们以此为基础研究出了虚拟样机技术。虚拟样机技术是用计算机仿真模型，它包括数字化物理样机、功能虚拟样机和虚拟工厂仿真，可以真实地反映出产品的操作性能。因为是虚拟的环境，所以可以对产品进行多次修改实验，挑选出最好的方案投入生产，这样的方案耗资少、耗时短、效率高。其中，ADAMS软件使用的最为广泛。
平顺性对于车辆来说是十分重要的，汽车平顺性的优劣会很大程度影响乘坐者的舒适程度和安全。人们不仅仅满足于汽车的代步功能，更对舒适性和安全提出了要求，因为悬架可以缓和冲击，和行驶平顺性密切相关，所以悬架的设计也成为人们关注的焦点。所以用ADAMS进行仿真优化实验对悬架的开发和研究具有实际意义。
1．2 国内外研究概况
国外发达国家较早的就对汽车悬架设计方面进行了研究。二十世纪中期，Segel等人提出了“线性二自由度”和“线性三自由度”的悬架数学模型[18]；随着对汽车操纵稳定性和行驶平顺性的深入研究，一些发达国家都建立了多种多自由度非线性的悬架虚拟模型。国外对汽车的平顺性能的研究经过多年的发展已经由实验研究转为理论研究，由开环研究转为闭环研究的研究方法。
我国利用多刚体系统动力学理论来分析汽车的动力学和运动学较发达国家晚一些。在二十世纪末期，林逸利用RW方法[19]，建立了对摆柱式悬架进行空间运动分析的通用计算算法，张海岑教授由多刚体系统动力学中的牛顿一欧拉方法,建立了汽车七十四个自由度的非线性数学模型[21]，其中包括悬架系统模型。我国在汽车操纵稳定性方面，较晚地采用多体系统进行分析。20 世纪80年代中后期之后，我国大部分高校将多刚体系统动力学的理论加入到汽车动力学和运动学的探讨范围，对研究汽车平顺性起到了推动作用。在多体系统动力学的基础上，虚拟样机技术得到发展。虚拟样机技术集成了人工智能和虚拟现实等多个学科的技术[23]。
1．3本文研究的主要内容
本文的主要研究对象是麦弗逊式悬架，了解前悬架相关组成及各部分的选用原则，利用多刚体系统动力学理论来分析前悬架的结构方面，用ADAMS软件来对前悬架的模型进行仿真分析，利用双轮同向跳动的方法，来分析车轮的定位参数随着轮跳的变动，分析参数的合理性并且对悬架的综合性能进行评价。然后用ADAMS/CAR模块中的Insight对前悬架进行优化设计，对优化后的悬架的定位参数更加符合平顺性规律。最后对前悬架受力简单的下横臂进行有限元模拟，保悬架的安全性和稳定性。
具体内容：
（1）分析学习轻中型轿车前悬架系统的结构组成、各部分的作用和选取的细则，在此基础上，找到某一具体悬架的整车参数和硬点坐标，依据参数用ADAMS/CAR 软件来建立悬架系统的虚拟模型；
（2）对建好的前悬架的虚拟模型进行动力学和运动学仿真实验，得到仿真分析的结果，即主销后倾角、车轮前束角等随轮跳变化的规律，绘制特性曲线，由这些特征曲线来分析在轮跳基础范围内主要影响汽车平顺性和操纵稳定性的前悬架系统性能参数；
（3）利用ADAMS/CAR模块对建立的前悬架进行优化，得出更优的硬点坐标，使悬架的性能提高；
（4）用UG建立前悬架的下横臂的三维虚拟模型，导入到ANSYS中建立有限元模型进行强度分析，看其强度是否满足要求。
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