基于adams的懸架動力學仿真分析

基于adams的懸架動力學仿真分析

為了降低零件成本，提高華北公司產(chǎn)品的市場競爭力，經(jīng)公司負責人決定，a級車已配置了一個新的開發(fā)平臺。比較結(jié)束后，前懸掛模式的麥夫森和后懸掛模式的張力梁不被認可。由于我國對后扭矩梁的研究較少，對其性能不太了解。因此，在本規(guī)范中，我們通過建立分析力梁的模型，找到其特征的性質(zhì)，指導下一步的規(guī)劃工作。1張力梁與多臂懸索的比較1.1扭梁式懸架扭力梁式懸架是在1970年作為一種新的后懸架被開發(fā)的,它至今仍然被用在小型和中型前輪驅(qū)動車上·它包含兩個焊接在扭力橫梁上并且通過襯套固定在車身上的扭力梁·該梁吸收所有垂直方向和側(cè)向的力矩,而且,因為車輪中心的偏置,只能承受較少的扭轉(zhuǎn)剛度,因此,它同時具有穩(wěn)定桿的功能·該懸架有很多優(yōu)點,因此,被用在大量的商務用客車上·扭力梁式懸架優(yōu)點:從安裝角度來看,整個懸架很容易安裝和拆卸;需要空間小;一體的彈簧減振器或分開的減振器和彈簧容易匹配;不需要任何控制臂和桿;只有較少的部件需要裝配·從懸架角度來看,有一個有利的從車輪中心到彈簧減振器的傳動比;只有兩個襯套安裝點,它們幾乎對車輪跳動沒有影響;較低的簧載質(zhì)量;橫梁也具有穩(wěn)定桿的功能·從運動學角度來看,在側(cè)向力工況下有較低的外傾改變;有較低的側(cè)傾不足轉(zhuǎn)向特性;較好的縱傾軸線位置;它能降低制動時車尾抬起量·扭力梁式懸架缺點:由于控制臂的變形,具有側(cè)向力過度轉(zhuǎn)向傾向;橫梁中具有扭轉(zhuǎn)和剪切應力;焊縫中具有較高的應力;允許的后軸載荷受到后軸強度的限制;確定的車輪位置限制了懸架運動學和彈性運動學的變化;瞬時中心位置的確定依賴于軸的運動和扭力梁的剛度;車輪相互影響;由路面引起的振動和噪聲很難減弱;為了保證車身的穩(wěn)定性,襯套連接點受力復雜·1.2內(nèi)載荷平衡控制多連桿懸架是1982年Mercedes-Benz公司為190系列車首次開發(fā)的·從此,前、后多連桿懸架被作為驅(qū)動或非驅(qū)動的懸架使用·多達5個連桿被用來控制車輪的力和力矩,該力和力矩是由幾何體形狀、運動學、彈性運動學關(guān)系和作用在后軸上的力生成的·連桿的布置是很重要的選擇,它根據(jù)可以使用的空間大小,有一個特別寬的設計范圍·多連桿懸架優(yōu)點:可以自由獨立的確定主銷偏移距,減小因徑向載荷引起的干擾力和力矩;有很多機會平衡在制動和加速期間車的縱向點頭運動(高達100%的防制動點頭,防加速后仰是可能的)·有利于控制車輪的前束、外傾和輪距寬度變化行為,側(cè)傾中心的定義幾乎是自由的,因此很容易平衡自轉(zhuǎn)向特性;從彈性運動學角度來看在側(cè)向力和縱向力條件下前束角的改變以及行駛舒適性都能得到精確的控制,有很寬的關(guān)于彈性補償?shù)脑O計范圍·車輪受力能被最佳控制·多連桿懸架缺點:由于連桿和襯套增多,導致費用增加;懸架運動過程中過約束的可能性增加·因此,在車輪垂直和縱向運動過程中襯套必須有必要的變形,對連接襯套的磨損比較敏感;對于相關(guān)的幾何體位置和襯套硬度公差要求較高·由上面的對比不難看出,如果想設計一個豪華車,多連桿式前后懸架是一個非常理想的選擇,而如果想設計一個經(jīng)濟型的A級車,那么,扭力梁懸架無疑更合適些·本文的目的,就是定性的研究扭力梁的橫梁位置和開口方向,對懸架特性的影響,從而為扭力梁的設計提供理論上的支持與幫助·2軟件介紹多體系統(tǒng)動力學軟件ADAMS3車輪反向應力分析(1)模型假設假設只有扭力梁的開口方向和位置發(fā)生變化,其他條件不變·(2)建立模型(3)進行懸架特性分析懸架特性分析包含三種情況:1)側(cè)向力分析·不同位置,同一開口方向的側(cè)向力分析(三個位置,25%,33%,50%);同一位置,不同開口方向的側(cè)向力分析(四個方向,0°,90°,180°,270°)·2)車輪反向跳動分析·不同位置,不同方向的車輪反向跳動分析(四個方向,0°,90°,180°,270°);不同載荷下的車輪反向跳動分析(四個方向,0°,90°,180°,270°)·3)側(cè)傾中心高分析·不同位置,不同方向的側(cè)傾中心高分析(三個位置,25%,33%,50%,四個方向,0°,90°,180°,270°)·(4)整車性能分析,分析不同側(cè)傾中心高對整車轉(zhuǎn)向特性的影響·4扭桿位置對懸架性能的影響首先,打開用戶化的ADAMS/CAR模型界面·利用FBG,建立后扭力梁模型,圖1為扭力梁模型·為了將扭力梁的位置和開口方向?qū)壹芎驼囆阅艿挠绊戇M行對比分析,建立了12個模型,位置分別為25%、33%和50%,開口方向分為為0°(開口向下)、90°(開口向后)、180°(開口向上)、270°(開口向前)·圖2為扭力梁和扭桿位置變化,以扭力臂和車身連接點到車輪中心的5懸臂特征分析5.1彈性力學分析(1)扭力梁在不同位置、同一方向的彈性運動學分析,選用的是開口方向向前,位置分別為25%、33%和50%的三組模型進行分析,圖5為側(cè)向力和前束(左)分析結(jié)果·(2)扭力梁在同一位置、不同方向的彈性運動學分析,選用的是位置為25%,開口方向分別為向前、向后、向上和向下四組模型進行分析,圖6為側(cè)向力和前束(左)分析結(jié)果·5.2梁位置和開口方向在該分析中,使用了所有12組分析模型,按照不同位置,不同開口方向進行組合,分析結(jié)果如圖8·橫梁位置和開口方向:1—25%,270°;2—33%,270°;3—50%,270°;4—25%,90°;5—33%,90°;6—50%,90°;7—25%,180°;8—33%,180°;9—50%,180°;10—25%,0°;11—33%,0°;12—50%,0°·5.3車輪反向行動載荷的影響對同一開口方向模型進行不同載荷條件下的車輪反向跳動分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),載荷對車輪的前束變化有一些影響·圖9為車輪跳動與前束角的關(guān)系曲線·5.4側(cè)傾中心高按照不同位置,不同開口方向進行組合,分析結(jié)果如表1所示·所得柱形圖說明如下:圖10為25%位置的側(cè)傾中心高;圖11為33%位置的側(cè)傾中心高;圖12為50%位置的側(cè)傾中心高·6整輛車的性能分析在后扭力梁的基礎上,建立了整車的ADAMS模型,見圖13·對整車進行100km/h,約0.47模型前束0和0開口(1)扭力梁位置越靠近車輪,側(cè)向力對前束的影響越小·(2)在車輪跳動過程中,開口為90°(開口向后)和270°(開口向前)的模型前束變化較小,而開口為0°(開口向下)和180°(開口向上)的模型前束變化較大·(3)側(cè)傾中心高變化:位置越靠近車輪,側(cè)傾中心高越高;側(cè)傾中心高與開口的關(guān)系為0°(開口向下)最高,依次為270°(開口向前),90°(開口向后),180°(開口向上)最