ADAMS实验报告-大连理工大学.docx

汽车动力学实验报告-
-ADAMS 软件多体动力学实例分析

班级：运英 1201
学号： 201273003
姓名：陈永茂
指导老师：李伟东

一． A dams/car 模块介绍
Adams/Car 是专门用于汽车建模的方针环境，属于面向专门行业和基于模板的建模和 分析工具。由于是面向汽车行业，软件本身包含了大量的车辆动力学建模和仿真的工程 经验。现在的 Adams/Car 是由 MSC 、 Audi、 BMW 、 Renault和 Volvo公司共同开发的。其 能够快度建立高精度的车辆子系统，模型与整车模型，可通过高度动画直观的再现各种 工况下车辆的动力学与运动学响应，并输出表征操纵稳定性、制动性。乘坐舒适性与安 全性等性能参数。
二． ADAMS/car 前悬架建模实例
仿真前的准备：
在 Expert 环境中按照教科书中给定参数建立标准双横臂悬架前悬模板，保存后通过 Adams/Car standard模块打开。新建 Subsystem命名为 my_sus_2015
具体建模步骤：
(1) 建立硬点，硬点坐标如下：

(2) 建立零件， 在模板模式下， 选择参考类型与参考点， 并确定零件的质量， 质心位置 及相对于质心的转动惯量。
(3) 建立零件的几何体，建立完整的几何外形的前悬架模型如下图所示：

(4) 创建弹簧与减震器，确定弹簧刚度特性曲线与减震器阻尼特性曲线
(5) 定义连接，确实悬架模型中零件的运动关系
(6) 导入转向模型。新建 Suspension Assembl，y 命名为 my_sus_fron 通过通信器连接， 装配系统自带 MDI 文件库的 Steering模型。
其最终模型如下图所示---

三． 模型仿真分析
(1) 定 义 车辆 参数 定义参数 如 下：轮 胎 自由 半径 为 300mm, 轮 胎垂向刚度为 200N/mm, 簧上质量为 1500kg,质心高度为 400mm, 轴距为 2765mm 。并修改前轮定位 参数中的“pvl_camber”与“pvl_toe_angle为”0.25到 0.13，单位为(度)。
(2) 仿真分析 仿真分析，并输出动画结果与创建特性曲线
1. Parallel Wheel Travel
2. Opposite Wheel Travel
3. Single Wheel Drive

4. Steering
5. Static Load
6. Roll & Vertical Force
7. Wheel Envelop Files
8． Dynamic
○1 Parallel Wheel Trav(e两l侧车轮同向跳动)
动画仿真设置参数如下：

动画仿真结果：

进入后处理模块 Post Process，or选择 User Define，d 进入 testr i，g参看各个参数变化情况。

a．轮胎外倾角 Camber 随轮跳的变化曲线：

b.主销后倾角随轮跳的变化：

c.前束角随轮跳的变化：

d．主销内倾角随轮跳的变化：

e．磨胎半径随轮跳的变化：

○2“Opposite Wheel Tra e两侧双轮反向跳动)

动画仿真设置参数
进入 testr i，g参看各个参数变化情况。
1) 前束角随轮跳的变化：

动画仿真结果

2) 主销后倾角随轮跳的变化：

3) 主销内倾角随轮跳的变化：

4) 磨胎半径随轮跳的变化：

○3 Single Wheel Driv(e单轮跳动，仅考虑左轮)

动画仿真设置参数
进入 testr i，g参看各个参数变化情况
1) 外倾角随轮跳的变化：

动画仿真结果

2) 后倾角随轮跳的变化：

3) 主销内倾角随轮跳的变化：

4) 磨胎半径随轮跳的变化：

○4 Steering(转向输入)

动画仿真结果
动画仿真设置参数

进入 testr i，g参看各个参数变化情况。
1) 转向阿克曼率变化：

2) 输入转向转矩变化：

3) 垂向侧倾中心高度变化：

○5 Static Loa 静载荷变化)

静载荷 1 参数设置 动画仿真结果：
进入 testr i，g参看各个参数变化情况。
1) 车轮前束角变化：

静载荷参数设置如下：

A． 主销后倾角变化：

○6 Roll & Vertical Fo(re倾与垂直力)
参数设置如下：

参数设置
A． 车轮前束角的变化：

动画仿真结果

B． 侧倾中心各方位移动变化：

C． 车轮外倾系数变化：

D.车轮后倾系数变化：

E．举升力的变化：

F.车轮举升加速度的变化：

○7 Wheel Envelop Files (车轮包络文件)
新建外部文件仿真 External Fi，le选s择 MDI 模板中.wen 后缀的文件(为一给定输入激励)：

输出数据设置

动画仿真结果

轮胎外包络：

该外包络文件自动以.wev格式输出在系统盘用户目录内，也可以通过 SIMENS UG NX8.0或 CATIA等软 件联合仿真，打开轮胎包络模型
○8Dynamic (动载荷仿真)
打开动载荷仿真，定义一个路面位移 Displacement激励:
step(time,2,10*sin(3*pi*time),10,40*sin(3*pi*time))
左右轮输入相同的函数 Input Function

动画仿真结果:

A. 下控制臂 LCA 的垂向力变化：

四、设计测量

相关仿真参数：
轮胎自由半径： 300mm 重心高度： 300mm


轮胎刚度： 200N/mm
转矩分配系数： 1:1


簧载质量： 1200N
制动力分配系数： 11:9

相关设计参数 初始相关轮胎定位参数
四．实验结果分析
在设计悬架过程中，利用 ADAMS/Car,可以大大加速和简化了建模的步骤。用户只需在模板中输入 必要的数据,就可以快速建造悬架高精度的虚拟样机,并进行仿真。在本实验中，通过仿真分析，得到 如下实验结论(因结论过多，仅仅抽取一部分图进行分析)：
车轮外倾角变化
在车辆直行状态下,由路面不平引起车轮跳动而使外倾角变化时,会由外倾推力而引发横向力,因此 较大的对地外倾变化会使车辆直行性能变差,一般上跳时,对车身的外倾变化为:-5 °/-50mm ~ 5 ° /50mm 。
下图是在 “Parallel Wheel Tr工av况el下”， 在车轮上下跳动 100mm 时，外倾角变化量为-2.75° ~1.25°,符和车轮外倾角变化要求。

下图是”Single Wheel Tra工el况下，在车轮上下跳动为 100mm 时，其外倾角变化为- 1.25° ~0.75°，符合设计要求。

主销后倾角
设置主销后倾角后，主销中心线的接地点与车轮中心的地面投影点之间产生距离(称作主销纵倾 移距，使车轮的接地点位于转向主销延长线的后端，车轮就靠行驶中的滚动阻力被向后拉，使车轮 的方向自然朝向行驶方向。设定很大的主销后倾角可提高直线行驶性能，同时主销纵倾移距也增 大。主销纵倾移距过大，会使转向盘沉重，而且由于路面干扰而加剧车轮的前后颠簸。
下图是在 “Parallel Wheel Tr工av况el下”， 在车轮上下跳动 100mm, 主销后倾角在 3.5°~5.8°之间 变化,其比正常值稍大。可通过修改硬点 lca oute优化。

下图是在“Single Wheel Tra”ve工l况下，在车轮上下跳动 100mm, 主销后倾角在 5.38°~5.47°之 间变化,其比正常值稍大。可通过修改硬点 lca oute优化。

主销内倾角：
即内倾角不宜过大，否则在转向时车轮绕主销偏转过程中，轮胎与路面间将产生较 大的滑动，因而增加了轮胎与路面间的摩擦阻力。这不仅使转向变得沉重，而且加速了 轮胎磨损。因此，一般主销内倾角β不大于 8°。
下图为”Single Wheel Tra工el况下，主销内倾角在轮跳 100mm 是变化量为 9° — 11 °.超过理想值

车轮前束角：
前束对轮胎偏磨有一定影响,若前束角和外倾角配合恰当,轮胎滚动的偏斜方向会抵 消。若前束过大或者过小,轮胎的偏磨还会增加,滚动阻力增加将导致车辆直线行驶性能 下降。一般前束变化较理想的设计特性值为:前轮上跳时为 5° /50mm~-5 °/50mm 。
下图为 oll and Vertical re下，左右轮在跳动 100mm 前束角的变化量为- 1.75°~0.25°,满足要求。

主销偏移距(磨胎半径 scrub radius )
当主销偏移距为零时，接触点与轮胎中心线重合，这样的好处是制动力，驱动力等 在车辆行驶方向的受力均不会对车轮产生转向力矩。如果主销偏移距不为零，在停车 转向时，车轮绕接触点边滚边滑，可以减小转向阻力，一般在实际设计中,转向主销内 倾角及偏移距主要受结构限制。主销偏移距大致为- 10~35mm 。
下图是在“Single Wheel Trae工l况下，在车轮上下跳动 100mm, 其主销偏移距变

化量为 33.2mm~34.5mm 范围内变化,是一个相当合理的范围。

五． 实验总结
本实验轮跳范围设计过大，并且缺一部分参数，很多参数只能按指定的数据来设 定，并且 ADAMS/car 建模过程所需参数过多，建模过程相对复杂，步骤相对多，导致此 次实验结果并不都在理想范围内。学习 ADAMS 软件对一个本科生而言还过于复杂，对 汽车底盘所需了解的知识过多，导致很多学生很难明白具体的思路与步骤的意义。但是 经过此次实验，毕竟详细了解了 ADAMS/CAR 的建模过程，对今后设计悬架，转向等提 供了优化与分析的方向。