麦弗逊式悬架初步设计.doc

序 言悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。 典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。 悬架作用悬架是汽车中的一个重要总成，它把车架与车轮弹性地联系起来，关系到汽车的多种使用性能。从外表上看，轿车悬架仅是由一些杆、筒以及弹簧组成，但千万不要以为它很简单，相反轿车悬架是一个较难达到完美要求的汽车总成，这是因为悬架既要满足汽车的舒适性要求，又要满足其操纵稳定性的要求，而这两方面又是互相对立的。比如，为了取得良好的舒适性，需要大大缓冲汽车的震动，这样弹簧就要设计得软些，但弹簧软了却容易使汽车发生刹车“点头”、加速“抬头”以及左右侧倾严重的不良倾向，不利于汽车的转向，容易导致汽车操纵不稳定等。 图1.1 麦弗逊式悬架简图 2.实体建模 2.1 CATIA实体建模CATIA是汽车工业的事实标准，是欧洲、北美和亚洲顶尖汽车制造商所用的核心系统。CATIA 在造型风格、车身及引擎设计等方面具有独特的长处，为各种车辆的设计和制造提供了端对端（end to end ）的解决方案。CATIA 涉及产品、加工和人三个关键领域。CATIA 的可伸缩性和并行工程能力可显著缩短产品上市时间。 2.1.1 轮胎.轮毂模型建立 图2.1 轮胎，轮毂设计通过凸台，倒圆角等命令即可做出轮胎大致形状。轮毂模型的建立和轮胎基本一致，只是有些花纹用到凹槽等命令。 图2.2轮毂设计轮毂设计经过凸台，凹槽做出。2.1.2 转向节设计 图2.3 转向节主视图这个零件的前端我们可以看出是圆柱结构，所以只需建平面，然后进行凸台即可，对于锥面，进行平面平移，多截面实体混合命令就行了。对于矩形体 做法和前面做法无异。 图2.4转向节侧视图 对于零件的两个倾斜平面，做法是：首先，选择与矩形平面平行的平面，单击平面符号，选择“平面的角度.法线”在选择旋转轴线，及角度定为20度，接着是第二个平面，它的做法与第一个基本相同，只是旋转-20度。然后分别在两个平面内做出如图大致形状，接下来就是进行凸台。分别在两个平面适当位置做两个半径为7的圆，分别凹槽就可以了。 2.1.3横摆臂设计 图2.5 横摆臂主视图这个零件首先是左面的圆柱形结构，经过分析，圆柱形内部中心是一个半径为5的球形空腔。所以首先做做出半面外形，然后点击旋转体命令，以图形的一直线边为轴旋转360度即得到所示图形。上部的孔经过在表面画圆凸台，再在凸台表面画圆凹槽就可以得到。 图2.6横摆臂侧视图右面的两个圆柱体，成一定角度。而它们与左边的圆柱体之间的是圆柱形连接杆，它的做法是：首先，在左圆柱底面建立一个点，点平面命令，选择通过点，及选择平移后可以与圆柱相切的平面，确定后平面移到点处，点击此平面，进入后在圆柱中心处做一个圆，凸台拉伸100，在拉伸后的圆面内做一点，选一平面移到此点处，点击进入平面，做一条竖线，点平面命令使平面绕竖线转过30度，在旋转后的平面做一直径为22的圆，进行凸台。另一个做法类似，只是转过角度有变化。要让右侧两圆柱体同轴。2.1.4.球头销设计 图2.7 球头销主视图这个零件作用为连接，作为球副，它的上半部分做法是:先做一个六边形平面进行拉伸，再在六边形平面做圆拉伸；而下半部分球做法是：在圆柱下表面做一点，找一竖直面平移到点出，然后在此平面做一半圆，半径为5，然后对这个半圆做旋转体就得到了图示部分2.1.5 板建模 图2.8 板模型此零件经过凸台获得，需要画中心，及一条中心线。弹性元件建模 图2.9 弹性元件模型此零件经过凸台，凹槽等命令获得。 2.2 装配零件 图2.10 装配图设计利用学过的ADAMS知识，装配成如图装置。 图2.11零件调入及装配首先的步骤是：点击装配零件设计，然后点现有组件，调出所有所画零件。分别约束各个组件，逐一完成组装，最后完成装配。注意，有的零件之间需要轴线约束，有的则需要接触约束，还有的需要偏移约束装配式要注意使用，需要约束结合使用的一定要仔细才能很好的装配好。然后保存文件，要取一个非中文文件名。 3. 运动分析3.1实体导入SIMDESIGNER软件 图3.1装配件载入导入到SIMDESIGNER软件里后，根据需要添加运动副，本次设计添加的运动副如图示。添加完运动副后，对装置进行分析，然后保存文件，逐一保存为英文路径。3.2实体导入ADAMS关闭SIMDESIGNER软件，关闭ANSYS,SIMDESIGNER软件的lisence，打开adams的，将simdesigner所存文件打开。 图3.2 施加约束及运动副 3.3做ADAMS运动分析 打开后根据需要加运动副，加运动函数。然后做运动仿真。如图示。 图3.3 adams运动仿真 做完运动仿真，需要做数据分析，在运动副附近点右键，选measure，选择要分析的内容。如图示。 图3.4仿真数据分析由于施加了y=20*sin(360d*time)函数，所以轮胎与板的接触点受力.位移，速度，加速度经过adams分析，结果如图。 4. 总 结 本次设计做的事悬架的ADAMS运动学仿真分析，由于悬架机构远非如此简单，运动关系比较复杂且运动直观性差，对其进行性能分析困难较大，合理地选择导向机构位置参数是保证双横臂独立悬架具有良好性能的重要因素。悬架的运动学特性是指当车轮上、下跳动时，前轮定位参数、轮距、前轮侧向滑移量等参数相应的变化规律，这一规律是由导向机构所决定的，它直接影响到汽车的使用性能，特别是影响操纵稳定性、舒适性、转向轻便性，独立悬架运动学分析模型，利用该模型对悬架运动特性参数进行了优化计算。运动特性参数确定当车轮上、下跳动时，车轮定位参数的变化反映了悬架的性能。在正常车轮跳动行程内，应使车轮运动特性参数变化量保持在合理的范围内，以保证汽车具有设计所期望的行驶特性。利用柔性多体动力学方法建立了基于 ADAMS软件平台的麦弗逊式独立悬架动力学仿真分析模型。利用该模型对某车辆前麦弗逊式独立悬架的运动学特性进行了仿真和试验对比分析。结果表明 :悬架构件的柔性对悬架运动中车轮定位参数的变化有明显的影响 ,与实测值相比 ,采用多柔体模型对悬架运动特性参数进行仿真计算的精度比采用多刚体模型的精度高得多。柔性多体悬架动力学仿真模型 ,为车辆设计阶段准确预测计及悬架影响因素时的汽车操纵稳定性提供了有效方法。 车前悬架系统部件之间的运动关系十分复杂，对整车的操纵性和平顺性有很大的影响。在现有的汽车双横臂前悬架数据的基础上，用ADAMS软件建立悬架模型，并对模型进行仿真计算，研究分析评价悬架数据的合理性。最后分析对比在该车上采用麦弗逊式独立悬架代替双横臂式独立悬架的优越性。 5.参考文献 1.丁仁亮 CATIA V5基础教程【M】 北京：机械工业出版社; 2008.12.单岩 CATIA V5机械设计实用实例清华大学出版社; 2004.10 3 .孟键 农业装备而与车辆工程 山东：山东理工大学;2005+4 王霄 典型零件设计手册冶金工业出版社； 2009.85.陈家瑞 汽车构造 机械工业出版社；2005，3 15