雙橫臂前懸架參數(shù)匹配與運(yùn)動(dòng)仿真

PAGEPAGE2摘要在我們生活中，汽車是重要交通工具，其零部件的設(shè)計(jì)和制造是使用汽車的重中之重。懸架作為汽車的必不可少的零部件，對(duì)汽車運(yùn)行和性能壽命有著直接影響，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和力學(xué)分析是至關(guān)重要的。本文首先對(duì)設(shè)計(jì)的雙橫臂懸架進(jìn)行理論計(jì)算分析。然后利用三維繪圖軟件對(duì)懸架進(jìn)行建模，通過對(duì)模型中的車輪施加運(yùn)動(dòng)約束從而對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)性能的仿真分析，從而獲得該車輪定位角的變化，將其設(shè)計(jì)要求和分析結(jié)果對(duì)比，可以得出懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。最后進(jìn)行最優(yōu)分析，為設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供快速、可靠的技術(shù)依據(jù)，達(dá)到大幅度降低設(shè)備研制成本，大大降低了輪胎的磨損情況的目的，為我們汽車產(chǎn)業(yè)提供一份力量。關(guān)鍵詞：汽車懸架，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，三維建模，動(dòng)力學(xué)分析

FiniteElementModelingandAnalysisfortheModalsofMassTransitVehiclesDoorABSTRACTSuspensionasanimportantpartofthecar,theuseofautomobileoperationandlifehasadirectimpactonitsstructuraldesignandmechanicalanalysisiscrucial.Thispaperfirstlyanalyzesthetheoreticalcalculationofthedesigneddoublewishbonesuspension.Thenusethethree-dimensionaldrawingsoftwaretomodelthesuspensionandsimulationoptimization,byapplyingmotionconstraintstothewheelinthemodeltosimulateitsmotionperformance,soastoobtainthechangeofthewheelpositioningangle,andcompareitsdesignrequirementswiththeanalysisresults,soastoconcludethereasonablenessofthestructuraldesignofthesuspension.Finally,theoptimalanalysisiscarriedouttoprovideafastandreliabletechnicalbasisfordesignandimprovement,whichachievesthepurposeofsignificantlyreducingthedevelopmentcostoftheequipmentandgreatlyreducingthewearofthetires.Keywords:carsuspension,StructuralDesigns,3Dmodeling,kineticanalysis

汽車雙橫臂懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及動(dòng)力學(xué)分析某某某0111091191緒論1.1研究的目的和意義汽車主要的使用性能之一是舒適度，為了解決人出行方便并且舒適輕松。而舒適程度與振動(dòng)頻率有關(guān)，當(dāng)車身結(jié)構(gòu)固有特性發(fā)生改變時(shí)，座椅的舒適性能也隨之改變。而懸架的性能決定著車身結(jié)構(gòu)的固有頻率振動(dòng)特性。汽車的雙橫臂懸架作為汽車聯(lián)接傳動(dòng)構(gòu)件，是車輛安全性能的重要零部件。隨著汽車行業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)汽車結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，懸架作為重要零部件之一，其主要由彈性機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向裝置、減振裝置和橫向穩(wěn)定桿等構(gòu)件組成。彈性機(jī)構(gòu)具有承受載荷的作用，主要由扭桿、鋼板、螺旋、油氣、空氣以及橡膠等彈簧組成。減振裝置具有衰減振動(dòng)的作用，主要由減振器組成，減振器有效避免減緩了彈性振動(dòng)。汽車系統(tǒng)的減振器主要應(yīng)用類型有筒式減振器，阻力可調(diào)式新式減振器，充氣式減振器。導(dǎo)向裝置具有傳遞力和力矩的作用，它能保證車身結(jié)構(gòu)與輪胎之間的穩(wěn)定傳輸，主要由控制擺臂式機(jī)構(gòu)組成。汽車系統(tǒng)的導(dǎo)向裝置主要包含單桿式機(jī)構(gòu)和多連桿式機(jī)構(gòu)。鋼板彈簧屬于彈性機(jī)構(gòu)，可以不需要設(shè)置導(dǎo)向，因?yàn)槠浔旧砭哂袑?dǎo)向作用。另外，某些小型汽車或中型客車，為避免車身因轉(zhuǎn)彎時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)橫向傾斜，在車身懸架系統(tǒng)中添加橫向穩(wěn)定桿，為提高整體剛度，達(dá)到改善車身操作的穩(wěn)定性和行駛過程中舒適性能。本論文主要針對(duì)設(shè)計(jì)汽車懸架進(jìn)行研究分析，從而為提高汽車舒適度和安全性的設(shè)計(jì)水平，將經(jīng)濟(jì)性好高能效的設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于汽車的整車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。為汽車行業(yè)提供一份有效的參考價(jià)值。1.2國(guó)內(nèi)外汽車懸架的研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀世界上首個(gè)汽車懸架問世于1934年。該汽車懸架是由螺旋彈簧組成的。其主要設(shè)計(jì)來源于行駛員在駕車過程中的實(shí)際開車體驗(yàn)效果，但其通過大量的實(shí)驗(yàn)分析作為其支撐點(diǎn)，沒有正確的理論計(jì)算。所以第一次汽車懸架的問世，被外界提出了很多質(zhì)疑聲音。因?yàn)榘l(fā)生了減震的效果性能差，適應(yīng)能力的效果不好，并且容易損壞不易維修等問題。但是從側(cè)面來說，它推動(dòng)了汽車懸架的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也讓人們更加注重對(duì)汽車及其零部件的研究設(shè)計(jì)[1]。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀世界上首個(gè)汽車懸架問世于1934年。該汽車懸架是由螺旋彈簧組成的。其主要設(shè)計(jì)來源于行駛員在駕車過程中的實(shí)際開車體驗(yàn)。但其沒有正確的理論計(jì)算與大量的實(shí)驗(yàn)分析作為其支撐點(diǎn)。所以。第一次汽車懸架的問世，被外界提出了很多質(zhì)疑聲。其出現(xiàn)了減震的效果性能差，適應(yīng)能力的效果不好，并且容易損壞，不易維修等問題。但是從側(cè)面來說，它推動(dòng)了汽車懸架的發(fā)展，同時(shí)也讓人們更加注重對(duì)懸架的設(shè)計(jì)。20世紀(jì)80年代的汽車主動(dòng)式懸架開始展開實(shí)際的測(cè)試應(yīng)用。并且該主動(dòng)式懸架能夠根據(jù)實(shí)際狀況進(jìn)行能動(dòng)控制。震動(dòng)狀態(tài)以及汽車車身的。姿態(tài)。根據(jù)路面的。具體情況和行駛的狀態(tài)來調(diào)整。懸架的剛度和其阻尼。21世紀(jì)的汽車懸架發(fā)展十分的迅速。在不斷創(chuàng)新的懸架系統(tǒng)裝置當(dāng)中，按照其控制的類型可以分為主動(dòng)式懸架和被動(dòng)式的懸架。目前大多數(shù)汽車都采用被動(dòng)式的懸架。汽車狀態(tài)由的彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、振動(dòng)器這些零部件直接影響。圖1.1麥弗遜懸架與雙橫臂懸架1.2.3懸架結(jié)構(gòu)、類型和特點(diǎn)根據(jù)汽車導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的不同類型，汽車懸架可分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架。其中非獨(dú)立懸架的雙側(cè)車輪為一體式，整體安裝在車橋位置。當(dāng)某一個(gè)車輪受到?jīng)_擊載荷時(shí)，會(huì)直接影響到另外一個(gè)車輪。當(dāng)輪胎進(jìn)行跳動(dòng)的時(shí)候，其定位的參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，隨動(dòng)隨著跳動(dòng)的幅度程度改變而改變。當(dāng)非獨(dú)立懸架采用鋼板彈簧作為彈性元器件的時(shí)，它可以起到導(dǎo)向作用。雖然非獨(dú)立懸架具有降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的作用。但是，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性相對(duì)較差。非獨(dú)立懸架通常應(yīng)用于大型貨車和大型客車。部分轎車其后懸架也有采用非獨(dú)立懸架，在受到較大的沖擊載荷時(shí)穩(wěn)定性不好。獨(dú)立懸架是雙側(cè)輪胎獨(dú)立于車身，屬于彈性的鏈接。當(dāng)某一側(cè)輪胎受到?jīng)_擊載荷撞擊時(shí)。它的運(yùn)動(dòng)不會(huì)影響到另外一側(cè)的輪胎。獨(dú)立懸架運(yùn)用的車橋?qū)儆跀嚅_方式。此種設(shè)計(jì)方法可以使。安裝發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)位置較低，有利于對(duì)汽車車身整體重心的降低。使其結(jié)構(gòu)緊湊穩(wěn)定。獨(dú)立懸架允許汽車的前輪具有大幅度的跳動(dòng)。此種設(shè)計(jì)有利于汽車的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，并且便于選擇。汽車的前懸架很少采用單橫臂式懸架。因?yàn)閱螜M臂式懸架對(duì)轉(zhuǎn)向的操作具有一定的負(fù)面影響。而汽車的后懸架很早之前會(huì)采用單橫臂式懸架，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，質(zhì)量較小，經(jīng)濟(jì)效益比較好以及制造成本比較低。但是在行駛的過程當(dāng)中，輪胎外傾角的變化會(huì)影響汽車轉(zhuǎn)向。在比較大的向心加速度條件下，車身會(huì)容易發(fā)生“舉升”情況。但縱臂式懸架。在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)。對(duì)車輪的外傾角影響較小，但是對(duì)后傾角影響比較大。通常多用于不轉(zhuǎn)向的后輪。在行駛的過程中，如遇到急轉(zhuǎn)彎的情況下。因?yàn)檐囕嗠S著車身一起進(jìn)行了外傾斜的狀況。當(dāng)后懸架通常采用這種單縱臂式懸架，容易發(fā)生過多的轉(zhuǎn)向趨勢(shì)。1.3主要研究?jī)?nèi)容懸架是車輛重要的組成部分，它的主要任務(wù)是傳遞車輪與車架之間的力和力矩，并且緩和沖擊載荷以及衰減振動(dòng)。對(duì)改善車輛的行駛過程中的平穩(wěn)舒適性，減輕車輛自身重量和減少對(duì)道路的破壞具有重要意義。傳統(tǒng)汽車的懸架設(shè)計(jì)是由最初的大量試驗(yàn)分析所得，在制造出樣品產(chǎn)品后，進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試合格，批量生產(chǎn)汽車懸架產(chǎn)品。如果不合格需要重新設(shè)計(jì)，重新開展工藝流程，直至產(chǎn)品性能符合出廠要求。在從設(shè)計(jì)到制造要經(jīng)過多次的試驗(yàn)，需要很長(zhǎng)的時(shí)間，浪費(fèi)了大量的人力、物力和財(cái)力等，并且延長(zhǎng)了汽車懸架產(chǎn)品的發(fā)售時(shí)間。為了達(dá)到行駛過程中磨損量的降低，延長(zhǎng)部件的使用壽命。本文首先通過參考書籍文獻(xiàn)中的理論，對(duì)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行計(jì)算說明。其次利用三維軟件建立汽車懸臂的模型。然后通過ADAMS/View軟件建立模型分析，利用改變參數(shù)變化程度獲得汽車懸架的主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角合理性范圍。最后通過最優(yōu)分析獲得設(shè)計(jì)結(jié)果，保證設(shè)計(jì)的合理性要求，符合當(dāng)代的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。2雙橫臂獨(dú)立懸架理論計(jì)算2.1參數(shù)選擇本次設(shè)計(jì)汽車懸架參考的主要參數(shù)如下表2.1。表2.1汽車懸架主要參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)車身長(zhǎng)/寬/高（mm）4850/1822/1465整備質(zhì)量（kg）1435總質(zhì)量（kg）1785前輪距（mm）后輪距（mm）前輪胎規(guī)格前輪輞規(guī)格最小離地間隙（mm65R156.5J151502.2雙橫臂懸架參數(shù)確定2.2.1懸架的靜撓度懸架靜撓度是指汽車滿載靜止時(shí)懸架上的載荷與此時(shí)懸架剛度之比，即………………………（2.1）對(duì)于大多數(shù)汽車而言，其懸掛質(zhì)量分配系數(shù)，因而可以近似地認(rèn)為，即前后橋上方車身部分的集中質(zhì)量的垂向振動(dòng)是相互獨(dú)立的。并用偏頻表示各自的自由振動(dòng)頻率。一般采用鋼制彈簧的轎車，約為(次/min)，約為（次/min）非常接近人體步行時(shí)的自然頻率。為了避免汽車的角振動(dòng)，一般汽車前后懸架偏頻之比約為:。??；。 因此在允許范圍。當(dāng)時(shí)，汽車前后橋上方車身部分的垂向振動(dòng)頻率為：……………………（2.2）……………………（2.3）其中，g為重力加速度；為前后懸架剛度；為前后懸架懸掛質(zhì)量。由上式得到：…………（2.4）………………………（2.5）其中，為重力式中的單位。；。2.2.2懸架的動(dòng)撓度懸架的動(dòng)撓度是指從滿載靜平衡位置開始懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形（通常指緩沖塊壓縮到其自由高度的或）時(shí)，車輪中心相對(duì)車架（或車身）的垂直位移。要求懸架應(yīng)有足夠大的動(dòng)撓度，以防止在壞路面上行駛時(shí)經(jīng)常碰撞緩沖塊。乘用車，取。本文取。對(duì)于一般轎車而言，懸架總的工作行程即靜撓度與動(dòng)撓度之和應(yīng)當(dāng)不小于?！?.6）2.3簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量非簧載質(zhì)量：根據(jù)是否由徐昂家彈簧支撐，汽車的總質(zhì)量可以分為懸掛質(zhì)量和非懸掛質(zhì)量?jī)刹糠?，非懸掛質(zhì)量即為非簧載質(zhì)量。對(duì)于轎車驅(qū)動(dòng)橋：采用獨(dú)立懸架的非懸掛質(zhì)量為。表2.2汽車非懸掛質(zhì)量懸架類型非懸掛質(zhì)量/總質(zhì)量雙橫臂，螺旋彈簧，中央制動(dòng)器13%DEDion橋，螺旋彈簧，中央制動(dòng)器15%雙橫臂，螺旋彈簧18%縱臂，螺旋彈簧DEDion橋，螺旋彈簧整體剛性橋，導(dǎo)向桿系，螺旋彈簧整體剛性橋，鋼板彈簧18%20%22%26%表2.3汽車懸掛質(zhì)量懸架類型懸掛質(zhì)量/總質(zhì)量雙橫臂，螺旋彈簧，中央制動(dòng)器87%DEDion橋，螺旋彈簧，中央制動(dòng)器85%雙橫臂，螺旋彈簧82%縱臂，螺旋彈簧DEDion橋，螺旋彈簧整體剛性橋，導(dǎo)向桿系，螺旋彈簧整體剛性橋，鋼板彈簧82%80%78%74%由表中可知簧載質(zhì)量。汽車質(zhì)量分配系數(shù)接近于1。。非簧載質(zhì)量。設(shè)計(jì)的單個(gè)輪胎的非簧載質(zhì)量為滿足設(shè)計(jì)要求。2.4彈性設(shè)備理論計(jì)算2.4.1選取螺旋彈簧螺旋彈簧材料選擇由油淬火回火的硅錳彈簧鋼絲；品牌型號(hào)為60si2MnA；推薦溫度范圍為40~210℃。2.4.2計(jì)算分析彈簧如式2.7所示可知，經(jīng)理論計(jì)算彈簧剛度為?！?.7）2.4.3計(jì)算載荷時(shí)彈簧受力如式2.7所示可知，經(jīng)理論計(jì)算彈簧剛度為。……………（2.8）2.4.4彈簧高度的選取汽車懸架在壓縮行程極限位置時(shí)的彈簧高度為180毫米，選取彈簧高度為。2.4.5彈簧中徑的選取選取彈簧高度為。2.4.6彈簧變形量的選取及彈簧壽命選取參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定臺(tái)架實(shí)驗(yàn)時(shí)伸張及壓縮極限位置相對(duì)于設(shè)計(jì)載荷位置的彈簧變形量。再確定彈簧的壽命情況，選取圓柱螺旋彈簧按所受載荷情況可分為三種：第一類，受循環(huán)載荷作用次數(shù)在1次以上的彈簧；第二類，受循環(huán)載荷作用次數(shù)在1~1次范圍內(nèi)及受沖擊載荷的彈簧；第三類，受靜載荷及受循環(huán)載荷次數(shù)1以下的彈簧。汽車圓柱彈簧應(yīng)選取第二類。2.4.7鋼絲直徑的選取和彈簧工作圈數(shù)量選擇鋼絲直徑大小為14mm。根據(jù)直徑材料選取許用拉應(yīng)力[]=1569Mpa。彈簧剛度為………………………（2.9）彈簧在軸向載荷的作用下變形為……………………（2.10）其中Dm為彈簧中徑，d為彈簧鋼絲直徑，i為彈簧工作圈數(shù)；G為剪切彈性模量取值為。由上述經(jīng)計(jì)算可得其工作圈數(shù)為…………（2.11）因?yàn)樾枰≌麛?shù)，故圈數(shù)取值為9圈。當(dāng)彈簧完全并緊時(shí)，總?cè)?shù)為……………（2.12）當(dāng)彈簧完全并緊時(shí)，高度為……………（2.13）其中，螺旋角的補(bǔ)償系數(shù)為1.01；端部碾細(xì)時(shí)的端末厚度大小為t。2.4.8彈簧完全并緊時(shí)理論計(jì)算的高度值經(jīng)式2.13計(jì)算可得高度值150mm。2.4.9載荷計(jì)算由、、及求出彈簧在完全壓緊時(shí)載荷，臺(tái)架試驗(yàn)伸張、壓縮極限位置對(duì)應(yīng)載荷和以及工作壓縮極限位置的載荷分別為…………（2.14）經(jīng)計(jì)算可得2261.4?！?.15）經(jīng)計(jì)算可得-3580.66?！?.16）經(jīng)計(jì)算可得7638.74?！?.17）經(jīng)計(jì)算可得6276.8。其中彈簧指數(shù)為。符合設(shè)計(jì)要求。曲率系數(shù)是考慮簧圈曲率對(duì)強(qiáng)度影響的系數(shù)為……………（2.18）經(jīng)計(jì)算可得系數(shù)大小為1.21。2.4.10剪切應(yīng)力理論計(jì)算經(jīng)理論計(jì)算剪切應(yīng)力為…………（2.19）…………（2.20）……………（2.21）……………（2.22）………………（2.23）2.4.11校核臺(tái)架試驗(yàn)條件下彈簧壽命給定試驗(yàn)條件下循環(huán)次數(shù)可估算為…………………（2.24）其中，系數(shù)為……………（2.25）經(jīng)計(jì)算可得符合設(shè)計(jì)要求。2.4.12彈簧自由高度的計(jì)算如自由高度公式如下：………………（2.26）經(jīng)計(jì)算可得自由高度大小為313.6mm。取整數(shù)約等于320mm。2.4.13彈簧最小工作高度的計(jì)算如式2.27所示，是與彈簧指數(shù)有關(guān)的系數(shù)；其中。…………………（2.27）經(jīng)計(jì)算可得彈簧最小工作高度為165.12mm。2.4.14穩(wěn)定性的校核計(jì)算彈簧在較大大載荷力的條件下發(fā)生失穩(wěn)狀態(tài)，失穩(wěn)的臨界載荷不僅與高度和直徑之比，其中C0取1?！?.28）…………（2.29）經(jīng)計(jì)算可得1.2748。因?yàn)樽杂筛叨却笮?20mm。f為螺旋彈簧在其軸向載荷P作用下變形。………………（2.30）經(jīng)計(jì)算可得，符合設(shè)計(jì)要求，彈簧穩(wěn)定性好。2.4減震設(shè)備的理論計(jì)算懸架用得最多的減震器是內(nèi)部充有液體的液力式減震器。汽車車身和車輪振動(dòng)時(shí)，減震器的液體在流經(jīng)阻尼孔時(shí)的摩擦和液體的粘性摩擦形成了振動(dòng)阻力，將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽⑸l(fā)到周圍的空氣中去，達(dá)到迅速衰減振動(dòng)的目的。如果能量的耗散僅僅是在壓縮行程或者是在伸張行程進(jìn)行，這把這種減震器稱為單向作用式減震器；反之稱為雙向作用式減震器。本設(shè)計(jì)選用雙向作用式減震器。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，減震器分為搖臂式和筒式兩種筒式減震器又分為單筒式、雙筒式和充氣筒式三種。由于雙筒充氣液力減振器具有工作穩(wěn)定、干摩擦阻力小、噪聲低、總長(zhǎng)度短等優(yōu)點(diǎn)，因此在乘用車上得到了越來越多的應(yīng)用。所以選擇的減振器形式為雙筒充氣式液力減振器。2.4.1相對(duì)阻尼系數(shù)的計(jì)算用相對(duì)阻尼系數(shù)的大小來評(píng)定振動(dòng)衰減的快慢程度。值大，振動(dòng)能迅速衰減，同時(shí)又能將較大的路面沖擊力傳到車身；值小則反之。…………（2.31）其中，為阻力，為減振器阻尼系數(shù)。……………………（2.32）其中，c為阻力，為簧載質(zhì)量。減振器的阻尼力作用在不同剛度c和簧載質(zhì)量式會(huì)產(chǎn)生不同的阻尼效果，值大，振動(dòng)能衰減的快，同時(shí)也會(huì)將較大的路面沖擊傳到車身。值小則相反，振動(dòng)衰減的比較慢，但是傳到車身的沖擊也較小。因此通常取減振器的壓縮行程的值取小些，伸張行程時(shí)的取的大些。并保持=（0.25～0.50）的關(guān)系，設(shè)計(jì)時(shí)取與的平均值，的范圍時(shí)0.25～0.35。初取0.30。2.4.2減振器阻尼系數(shù)的確定根據(jù)結(jié)構(gòu)形式減震器阻尼系數(shù)。因懸架系統(tǒng)固有振動(dòng)頻率，所以理論上。實(shí)際上，應(yīng)根據(jù)減震器的布置特點(diǎn)確定減震器的阻尼系數(shù)，如圖2.1。圖2.1減振器安裝位置據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，減震器分為搖臂式和筒式兩種筒式減震器又分為單筒式、雙筒式和充氣筒式三種。由于雙筒充氣液力減振器具有工作穩(wěn)定、干摩擦阻力小、噪聲低、總長(zhǎng)度短等優(yōu)點(diǎn)，因此在乘用車上得到了越來越多的應(yīng)用。所以選擇的減振器形式為雙筒充氣式液力減振器。其中n為雙橫臂懸架的下臂長(zhǎng)；a為減震器在下橫臂上的連接點(diǎn)到下橫臂在車身上鉸鏈點(diǎn)之間距離；為減震器軸線與鉛垂線之間的夾角，取，。2.4.3最大卸荷力的確定為減小傳到車身上的沖擊力，當(dāng)減振器活塞振動(dòng)速度達(dá)到一定值時(shí)，減振器打開卸荷閥，此時(shí)活塞的速度為卸荷速度。為求出減震器的最大卸荷力，先求出當(dāng)減震器打開卸荷閥時(shí)活塞的速度即卸荷速度?！?.33）其中，為一般都在；A車身振幅，取40mm。經(jīng)計(jì)算可得為0.23m/s。因此可求得在伸張時(shí)的最大卸荷力…………（2.34）2.4.4筒式減震器工作缸D的確定根據(jù)伸張行程的最大卸荷力F0計(jì)算工作缸直徑D為…………（2.35）其中，[P]工作缸最大允許壓力；取。λ為連桿直徑與缸筒直徑之比，雙筒式減震器取，取0.45。經(jīng)計(jì)算可得D為32.43mm。減震器的工作缸直徑D有20mm、30mm、40mm、（45mm）、50mm、65mm等幾種。選取時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)選用，相見QC/T491—1999《汽車筒式減震器尺寸系列及技術(shù)條件》。取D值40mm。貯油筒直徑Dc=（1.30-1.50）D,壁厚取為2mm，材料為可選20鋼?！?.36）Dc取值50mm。2.5導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)2.5.1側(cè)傾中心雙橫臂獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心由下圖所示得出。將上下橫臂內(nèi)外轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)的連線延長(zhǎng)，一邊得到極點(diǎn)P同時(shí)活的P點(diǎn)的高度。將P點(diǎn)與車輪接地點(diǎn)N連接，即可在汽車軸線上或的側(cè)傾中心W。圖2.2雙橫臂獨(dú)立懸架側(cè)傾中心W的確定雙橫臂獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心高度為：………………（2.37）其中，；；；；；?！?.38）經(jīng)計(jì)算可得2371.15?！?.39）經(jīng)計(jì)算可得200mm?！?.40）經(jīng)計(jì)算可得前懸架側(cè)傾中心高度在范圍內(nèi)，所以滿足要求。2.5.2橫向平面內(nèi)上、下橫臂軸布置方案將上、下橫臂內(nèi)外轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)的連線延長(zhǎng)，以便得到極點(diǎn)P，并同時(shí)獲得P點(diǎn)的高度。將P點(diǎn)與車輪接地點(diǎn)P連接，即可在汽車軸線上獲得側(cè)傾中心。圖2.3上下橫臂在橫向平面內(nèi)的布置方案2.5.3水平面內(nèi)上下橫臂軸的布置方案上下橫臂軸線在水平面內(nèi)的布置方案為三種。圖2.4上下橫臂水平面布置方案圖大多數(shù)前置發(fā)動(dòng)機(jī)汽車懸架下橫臂軸的斜置角為正值，而上橫臂軸的斜置角有正值、零值和負(fù)值三種布置方案。上、下橫臂軸斜置角不同的組合方案，對(duì)車輪跳動(dòng)時(shí)前輪定位參數(shù)的變化規(guī)律有很大的影響。如車輪上跳，下橫臂軸斜置角為正，上橫臂軸斜置角為負(fù)值或零值時(shí)，主銷后傾角隨車輪的上跳而增大。如組合方案為上、下橫臂都為正值時(shí)，則主銷后傾角隨車輪的上跳有較小增加甚至減小。本設(shè)計(jì)選擇方案（b），選擇下橫臂軸的斜置角為正值，上橫臂軸的斜置角為零值。取值，。2.6上下橫臂長(zhǎng)度確定雙橫臂式懸架上、下橫臂的長(zhǎng)度對(duì)車輪上、下跳動(dòng)時(shí)的定位參數(shù)影響很大?，F(xiàn)代乘用車所用的雙橫臂式前懸架，一般設(shè)計(jì)成上橫臂短，下橫臂長(zhǎng)。下圖為下橫臂長(zhǎng)度保持不變，改變上橫臂長(zhǎng)度，使分別為0.4，0.6，0.8，1.0，1.2時(shí)計(jì)算得到懸架運(yùn)動(dòng)特性曲線。圖2.5上、下橫臂長(zhǎng)度之比改變時(shí)懸架運(yùn)動(dòng)特性圖美國(guó)克萊斯勒和通用公司分別認(rèn)為，上、下橫臂長(zhǎng)度之比取0.7和0.66為最佳，根據(jù)我國(guó)乘用車設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，在初選尺寸時(shí)取上、下橫臂長(zhǎng)度之比為0.65為宜。本設(shè)計(jì)初選尺寸下擺臂長(zhǎng)度=400mm，因，上擺臂長(zhǎng)度。2.7半軸計(jì)算半軸根據(jù)其車輪端的支撐方式不同，可分為半浮式，3/4浮式和全浮式三種形式。此次設(shè)計(jì)為全浮式半軸。全浮式半軸的計(jì)算載荷可按車輪附著力矩計(jì)算，即……………（2.41）其中為負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，取值1.2；為驅(qū)動(dòng)橋的最大靜載荷；滾動(dòng)半徑，可近似為車輪半徑；附著系數(shù)，取值為0.8。經(jīng)計(jì)算可得，全浮式半軸軸桿部直徑可按下面公式選擇。……………………（2.42）經(jīng)計(jì)算可得k為直徑系數(shù)，全浮式半軸軸桿部直徑為21.8mm，取，取0.21，d取22mm。2.8車輪的計(jì)算經(jīng)計(jì)算可得k為直徑系數(shù)，全浮式半軸軸桿部直徑為21.8mm，取，取0.21，d取22mm。輪胎規(guī)格為205/65R15；輪胎寬度；扁平率為0.65；輪胎高度為205；輪輞直徑為15英寸，。因此車輪直徑D為。2.9本章小結(jié)本章通過對(duì)汽車元件的零件尺寸計(jì)算以及它們的分析校核進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并且通過對(duì)其具體的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行嚴(yán)格分析。例如，彈性元件、減震器、側(cè)傾中心、上下橫臂、半軸、輪胎等。對(duì)本文內(nèi)容的后續(xù)工作奠定了基礎(chǔ)。其中部分的設(shè)計(jì)參數(shù)是基于經(jīng)驗(yàn)數(shù)值作為參考對(duì)象，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了理論部分的支持。3懸架實(shí)體建模3.1Pro/E介紹自1988年P(guān)ro/ENGINEER問世以來，該軟件不斷發(fā)展和完善，目前已是世界上最為普及的CAD/CAE/CAM軟件之一，基本上成為三維CAD的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)。Pro/ENGINEER廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、磨具、工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車、航空航天、家電、玩具等行業(yè)、是一個(gè)全方位的3D產(chǎn)品開發(fā)軟件。它集零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品裝配、磨具開發(fā)、NC加工、鈑金設(shè)計(jì)、鑄造件設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、逆向工程、自動(dòng)測(cè)量、機(jī)構(gòu)模擬、壓力分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等功能于一體。此外，Pro/ENGINEER采用三維設(shè)計(jì)技術(shù)，不僅能預(yù)見設(shè)計(jì)產(chǎn)品的外觀，更能創(chuàng)立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，可進(jìn)行毅力分析、強(qiáng)度分析、質(zhì)量屬性分析、空間運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、裝配干涉分析、模具設(shè)計(jì)與NC可加工型分析、還可自動(dòng)生成標(biāo)準(zhǔn)、準(zhǔn)確的二維工程圖。3.2懸架零件實(shí)體建模3.2.1螺旋彈簧創(chuàng)建單擊菜單文件→新建命令，再打開新建對(duì)話框中選擇零件類型，在名稱欄中輸入名稱”spring”選擇使用缺省模版選項(xiàng)，單擊確定按鈕沒進(jìn)入零件設(shè)計(jì)模式。單擊菜單[插入]→[螺旋掃描]→[伸出項(xiàng)]命令，打開屬性菜單，點(diǎn)擊屬性菜單命令[常數(shù)的]→[穿過軸]→[右手定則]，然后點(diǎn)擊完成命令。選擇FRONT基準(zhǔn)面為草繪平面，單擊[正向]接受默認(rèn)試圖方向，單擊[草繪視圖]，菜單中的[缺省命令]，系統(tǒng)進(jìn)入草繪狀態(tài)。繪制旋轉(zhuǎn)軸與輪廓線。圖3.1創(chuàng)建彈簧草圖3.2.2螺旋彈簧創(chuàng)建點(diǎn)擊，輸入螺距值30，繪制截面，截面為直徑為14的圓。單擊確定按鈕，完成spring創(chuàng)建。圖3.2彈簧實(shí)體模型3.2.2螺旋彈簧創(chuàng)建選擇拉伸，繪制截面圖，拉伸長(zhǎng)度為2033.15，采用拉伸，去除材料繪制輪胎花紋，拉伸深度為4，將創(chuàng)建花紋陣列，選擇方向陣列。將拉伸的體環(huán)行折彎，首先點(diǎn)擊插入~高級(jí)~環(huán)行折彎，在系統(tǒng)彈出對(duì)話框中，選擇360→雙側(cè)都→曲面折彎收縮→完成，繪制特征截面草圖，創(chuàng)建草繪坐標(biāo)系，確定，選擇兩個(gè)平行的面，完成。選擇所繪圖形鏡像實(shí)體模型。生成圖形如下。圖3.3輪胎實(shí)體模型3.2.2盤式制動(dòng)器創(chuàng)建首先運(yùn)用拉伸命令，拉伸出直徑200厚度20的圓盤，再以圓盤一個(gè)面為基面，拉伸出直徑150，深度為5的體，同理在另一面拉伸一直徑為120拉伸長(zhǎng)度為50的臺(tái)，根據(jù)直徑為22的半軸，拉伸~去材料，拉伸一直徑為22.5的通孔。在直徑為150的圓臺(tái)上拉伸一直徑為15的圓柱體，拉伸長(zhǎng)度為50。螺紋創(chuàng)建，選擇主菜單中插入→螺旋掃描→切口，彈出剪切：螺旋掃描對(duì)話框，同時(shí)彈出的是屬性對(duì)話框，選擇常數(shù)→穿過軸→右手定則~完成，彈出設(shè)置草繪對(duì)話框設(shè)置平面對(duì)話框下拉菜單中選擇新設(shè)置→平面。創(chuàng)建DTM1界面選擇圓柱體軸、制動(dòng)盤實(shí)體軸確定DTM1。選擇DTM1面作為草繪平面。方向下拉菜單中選擇正向，草繪視圖中選擇缺省。進(jìn)入草繪模式，繪制掃描軌跡，其中中心線代表旋轉(zhuǎn)軸，點(diǎn)擊，定義節(jié)距為2，繪制螺紋截面線，單擊，方向選正向，完成后，單擊螺旋掃描對(duì)話框，確定按鈕，生成切剪螺紋。陣列圓柱體，運(yùn)用軸，陣列個(gè)數(shù)6，角度60度點(diǎn)擊確定。繪制模型如下。圖3.4制動(dòng)器實(shí)體模型3.2.3轉(zhuǎn)向拉桿創(chuàng)建通過拉伸，拉伸長(zhǎng)度為300的圓柱體，掃描球型，圖形如下圖3.5轉(zhuǎn)向拉桿3.2.4上橫臂創(chuàng)建通過掃描繪制球接觸面和上橫臂桿，拉伸圓柱體繪制銷連接體。圖3.6上橫臂實(shí)體模型3.2.5下橫臂創(chuàng)建通過拉伸，掃描創(chuàng)建，圖形如下。圖3.7下橫臂實(shí)體模型3.2.6半軸創(chuàng)建通過拉伸，掃描創(chuàng)建，圖形如下。圖3.8半軸實(shí)體模型3.2.7叉形件創(chuàng)建通過拉伸掃描，拉伸去除材料繪制叉形件，圖形如下：圖3.9叉形件實(shí)體模型3.2.8轉(zhuǎn)向節(jié)的創(chuàng)建通過拉伸，掃描、旋轉(zhuǎn)。圖3.10轉(zhuǎn)向節(jié)實(shí)體模型3.3整體裝配圖選擇組建，將前面所畫部件，分別通過放置/約束圓柱/約束平面，將其組建為整體。圖3.11懸架裝配實(shí)體圖形創(chuàng)建分解圖，在整體裝配圖基礎(chǔ)上，選擇視圖/分解/法向平面，選取某一方向平面，沿著軸線移動(dòng)，將零部件放置在方便視圖的位置。圖3.12懸架裝配爆炸圖3.4本章小結(jié)通過運(yùn)用軟件Pro/E繪制懸架各部件的實(shí)體模型，主要應(yīng)用軟件的拉伸、掃描、旋轉(zhuǎn)、螺旋掃描、環(huán)行折彎等功能并通過組裝的功能，進(jìn)行整體裝配，創(chuàng)建了實(shí)體模型，使本次設(shè)計(jì)更加直觀。4動(dòng)力學(xué)仿真與優(yōu)化分析4.1動(dòng)力學(xué)軟件ADAMS分析介紹ADAMS(AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystems)，原由美國(guó)MDI公司(MechanicalDynamicsInc.)開發(fā)，目前已被美國(guó)MSC公司收購(gòu)成為MSC/ADAMS，是最著名的虛擬樣機(jī)分析軟件。它使用交互式圖形環(huán)境和零件庫(kù)、約束庫(kù)、力庫(kù)，創(chuàng)建完全參數(shù)化的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，利用拉格朗日第一類方程建立系統(tǒng)最大量坐標(biāo)動(dòng)力學(xué)微分－代數(shù)方程，求解器算法穩(wěn)定，對(duì)剛性問題十分有效，可以對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，后處理程序可輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線以及動(dòng)畫仿真。ADAMS軟件由核心模塊、功能擴(kuò)展模塊、專業(yè)模塊、工具箱和接口模塊5類模塊組成。ADAMS一方面是虛擬樣機(jī)分析的應(yīng)用軟件，用戶可以運(yùn)用該軟件非常方便地對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。另一方面，又是虛擬樣機(jī)分析開發(fā)工具，其開放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶進(jìn)行特殊類型虛擬樣機(jī)分析的二次開發(fā)工具平臺(tái)。ADAMS軟件一方面是機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真軟件的應(yīng)用軟件，用戶可以運(yùn)用該軟件非常方便地對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析。另一方面，又是機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真分析開發(fā)工具，其開放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶進(jìn)行特殊類型機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真分析的二次開發(fā)工具平臺(tái)。在產(chǎn)品的開發(fā)過程中，工程師通過應(yīng)用ADAMS軟件會(huì)收到明顯效果傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、試制過程中必須邊試驗(yàn)邊改進(jìn)，從設(shè)計(jì)到試制、試驗(yàn)、定型，產(chǎn)品開發(fā)成本較高周期長(zhǎng)。運(yùn)用機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析軟件ADAMS進(jìn)行仿真分析以及優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以大大簡(jiǎn)化懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)過程。大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，大量減少產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用和成本，明顯提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品的系統(tǒng)及性能獲得最優(yōu)化和創(chuàng)新的設(shè)計(jì)產(chǎn)品。本文應(yīng)用多體動(dòng)力學(xué)軟件ADAMS/View建立了某輕型汽車的前雙橫臂式獨(dú)立懸架模型，進(jìn)而進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，得到了上橫臂長(zhǎng)度主銷長(zhǎng)度、上橫臂在汽車橫向平面的傾角、下橫臂長(zhǎng)度和下橫臂在汽車橫向平面的傾角的值最終優(yōu)值，從而為設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供快速、可靠的技術(shù)依據(jù)，達(dá)到大幅度降低設(shè)備研制成本，大大降低了輪胎的磨損情況的目的。4.2汽車雙橫臂懸架模型關(guān)鍵點(diǎn)的確定根據(jù)橫臂橫向、縱向水平的布置方案及坐標(biāo)系位置可大致確定各部件空間硬點(diǎn)位置，各硬點(diǎn)位置如下表3-1所示。表3.1硬點(diǎn)坐標(biāo)參數(shù)設(shè)置LOC_XLOC_YLOC_ZLCA_outer000LCA_inner393.92069.46UCA_outer45.90326.59-11.40UCA_inner303.37290.41-11.40Knuckle_outer-140.53138.55-4.84Knuckle_inner19.47138.55-4.84Tie_rod_outer19.47138.55-144.84Tie_rod_inner319.47138.55-144.84首先需要?jiǎng)?chuàng)建主銷。點(diǎn)擊ADAMS/View零件庫(kù)中的圓柱體（Cylinder），選擇Newpart定義圓柱體的半徑為20mm。選擇硬點(diǎn)LCA_outer和UCA_outer創(chuàng)建主銷。其次創(chuàng)建上橫臂，點(diǎn)擊ADAMS/View零件庫(kù)中的圓柱體（Cylinder），選擇Newpart定義圓柱體的半徑為20mm。選擇硬點(diǎn)UCA_outer和UCA_inner創(chuàng)建上橫臂。用同樣方式可創(chuàng)建下橫臂、轉(zhuǎn)向拉桿和轉(zhuǎn)向節(jié)。然后創(chuàng)建輪胎。點(diǎn)擊ADAMS/View零件庫(kù)中的圓柱體（Cylinder），選擇Newpart定義圓柱體的半徑為323.75mm長(zhǎng)度為205mm。分別將創(chuàng)建體重命名為：上橫臂（UCA）下橫臂（LCA）主銷（kingpin）拉臂（pull_arm）拉桿（tie_rod）車輪（wheel）。最后創(chuàng)建試驗(yàn)分析臺(tái)。點(diǎn)擊ADAMS/View中零件庫(kù)的點(diǎn)（Point），選擇“AddtoGround”和“Don’tAttach”，在（-340.53，-225.2，-204.84）處建一個(gè)點(diǎn)，并以該點(diǎn)為對(duì)角點(diǎn)建立一個(gè)長(zhǎng)400mm寬400mm高40mm的長(zhǎng)方體，并以長(zhǎng)方體的質(zhì)心為中心創(chuàng)建一個(gè)直徑為30mm高300mm的圓柱體，它與長(zhǎng)方體組成測(cè)試平臺(tái)。將圓柱體和長(zhǎng)方體合為一體。4.3連接副的選擇與添加根據(jù)各部件間連接關(guān)系創(chuàng)建連接副，各部件連接方式如下.首先需要?jiǎng)?chuàng)建球副。上橫臂與主銷之間添加球接觸選擇2-Bod-1loc和NormalToGrid選擇上橫臂（UCA）和主銷（Kingpin）為參考物體，選擇設(shè)計(jì)點(diǎn)“UCA_outer”為球副的位置點(diǎn)，創(chuàng)建上橫臂和主銷之間的連接副。下橫臂與主銷之間添加球接觸選擇2-Bod-1loc和NormalToGrid選擇下橫臂（UCA）和主銷（Kingpin）為參考物體，選擇設(shè)計(jì)點(diǎn)“UCA_outer”為球副的位置點(diǎn)，創(chuàng)建下橫臂和主銷之間的連接副。轉(zhuǎn)向拉桿（tie-rod）與拉桿（pull_arm）添加球接觸，選擇2-Bod-1loc和NormalToGrid選擇轉(zhuǎn)向拉桿和拉臂為參考物體，選擇設(shè)計(jì)點(diǎn)“tie-rod”為球副的位置點(diǎn)，創(chuàng)建轉(zhuǎn)向拉桿和拉臂之間的連接副。設(shè)置球副的選項(xiàng)為“1Location”和“NormalToGrid”選擇設(shè)計(jì)點(diǎn)“Tie_rod_inner”，創(chuàng)建拉桿和大地之間的球副。其次需要?jiǎng)?chuàng)建旋轉(zhuǎn)副。點(diǎn)擊ADAMS/View中約束庫(kù)的設(shè)置旋轉(zhuǎn)副的選項(xiàng)為1-loction和NormalToGrid，選擇上橫臂點(diǎn)（UCA_inner）為位置點(diǎn)。添加旋轉(zhuǎn)副，同理，創(chuàng)建下橫臂旋轉(zhuǎn)副。然后需要?jiǎng)?chuàng)建固定副。點(diǎn)擊ADAMS/View中約束庫(kù)的，設(shè)置固定副的選項(xiàng)為2-Bod-1loc和NormalToGrid，選擇車輪（wheel）和轉(zhuǎn)向節(jié)（knuckle）為參考物體，添加固定副，同理，創(chuàng)建主銷和轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向節(jié)和拉臂固定副。最后創(chuàng)建點(diǎn)、面約束邊界條件。在試驗(yàn)臺(tái)和車輪間要?jiǎng)?chuàng)建點(diǎn)面約束，右鍵點(diǎn)擊ADAMS/View中約束庫(kù)彈出對(duì)話框（a）點(diǎn)擊，將彈出對(duì)話框（b）選擇點(diǎn)、面約束，選擇約束參考物車輪（wheel）和試驗(yàn)臺(tái)（順序不可顛倒）選擇按鈕，將約束旋轉(zhuǎn)90。圖4.1操作流程示意圖4.4移動(dòng)副的選擇與添加點(diǎn)擊ADAMS/View中約束庫(kù)的在測(cè)試平臺(tái)和大地之間創(chuàng)建一個(gè)移動(dòng)副，移動(dòng)副位置為測(cè)試平臺(tái)的中心位置，設(shè)置移動(dòng)副的選項(xiàng)為1-loctionPickFeature，方向垂直向上（向下）Adams創(chuàng)建三維模型如下圖：圖4.2三維模型簡(jiǎn)化圖點(diǎn)擊ADAMS/View中驅(qū)動(dòng)庫(kù)中的直線驅(qū)動(dòng),選擇測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)和大地移動(dòng)副，創(chuàng)建直線驅(qū)動(dòng)后，直接在Edit和Modify，修改直線驅(qū)動(dòng)，在添加驅(qū)動(dòng)對(duì)話框”F(time)=（）”中輸入驅(qū)動(dòng)函數(shù)表達(dá)式“100*sin(360d*time)”如下圖所示：圖4.3操作過程圖點(diǎn)擊ADAMS/View中，設(shè)置終止時(shí)間為1，工步為200，點(diǎn)擊仿真按鈕，進(jìn)行仿真。在ADAMS/View中點(diǎn)擊File菜單中選擇SaveDatebaseAs命令將前懸架模型保存在工作目錄下。4.5分析測(cè)量參數(shù)范圍對(duì)主銷，車輪、等參數(shù)值進(jìn)行測(cè)量。（1）測(cè)量主銷內(nèi)傾角在ADAMS/View菜單欄中，選擇Build>Measure>Function>New，創(chuàng)建新的測(cè)量函數(shù)。在函數(shù)編輯器對(duì)話窗中的測(cè)量名稱（MeasureName）欄輸入：Kingpin_Inclination，一般屬性（GeneralAttributes）的單位（Units）欄中選擇“angle”。輸入反正切函數(shù)“ATAN（）選擇“Displacement”中的“DisplacementalongX”，測(cè)量?jī)牲c(diǎn)在X軸方向的距離，點(diǎn)擊件，彈出對(duì)話框，在“ToMarker”欄中輸入主銷上標(biāo)志點(diǎn)marker_29,在“FromMarker”欄中輸入主銷下標(biāo)記點(diǎn)marker_6,點(diǎn)擊ok，系統(tǒng)自動(dòng)生成測(cè)量?jī)牲c(diǎn)在X軸方向距離的表達(dá)式。圖4.4操作截圖同理測(cè)量?jī)牲c(diǎn)在Y軸方向的距離。點(diǎn)擊“OK”鍵。完成測(cè)量主銷內(nèi)傾角的表達(dá)式輸入。圖4.5操作截圖同時(shí)，點(diǎn)擊仿真鍵，系統(tǒng)生成主銷內(nèi)傾角變化的測(cè)量曲線，曲線如下：由圖可以看看出主銷內(nèi)傾角并不是在固定不變，而是在范圍內(nèi)變化。圖4.6主銷內(nèi)傾角變化曲線圖（2）測(cè)量主銷后傾角在ADAMS/View菜單欄中，選擇Build>Measure>Function>New，創(chuàng)建新的測(cè)量函數(shù)。在函數(shù)編輯器對(duì)話窗中的測(cè)量名稱（MeasureName）欄輸入：Caster_Anger，一般屬性（GeneralAttributes）的單位（Units）欄中選擇“angle”，輸入反正切函數(shù)“ATAN（）選擇“Displacement”中的“DisplacementalongZ”，測(cè)量?jī)牲c(diǎn)在Z軸方向的距離，點(diǎn)擊件，彈出對(duì)話框，在“ToMarker”欄中輸入主銷上標(biāo)志點(diǎn)marker_29,在“FromMarker”欄中輸入主銷下標(biāo)記點(diǎn)marker_6,點(diǎn)擊ok，系統(tǒng)自動(dòng)生成測(cè)量?jī)牲c(diǎn)在Z軸方向距離的表達(dá)式。同理同理測(cè)量?jī)牲c(diǎn)在Y軸方向的距離。點(diǎn)擊“OK”鍵。完成測(cè)量主銷后傾角的表達(dá)式輸入。函數(shù)表達(dá)式為：ATAN(DZ(MARKER_29,MARKER_6)/DY(MARKER_29,MARKER_6))點(diǎn)擊仿真鍵，系統(tǒng)生成主銷后傾角變化的測(cè)量曲線，曲線圖為。由圖可以看出主銷后傾角在之間變化。圖4.7操作過程圖（3）測(cè)量車輪外傾角函數(shù)表達(dá)式為：ATAN(DY(MARKER_12,MARKER_23)/DX(MARKER_12,MARKER_23))點(diǎn)擊仿真鍵，系統(tǒng)生成主銷后傾角變化的測(cè)量曲線，曲線圖為：從圖中可以看出外傾角在范圍內(nèi)變化。圖4.8車輪外傾角變化曲線（4）測(cè)量前輪前束角函數(shù)表達(dá)式為：ATAN(DZ(MARKER_12,MARKER_23)/DX(MARKER_12,MARKER_23))點(diǎn)擊仿真鍵，系統(tǒng)生成主銷后傾角變化的測(cè)量曲線，曲線圖為：從圖中可以看出前輪前束角在范圍內(nèi)變化。圖4.9前輪前束角變化曲線（5）測(cè)量車輪接地點(diǎn)側(cè)向滑移量創(chuàng)建標(biāo)記點(diǎn)MARKER_42在車輪上，坐標(biāo)值為（-140.53，-185.2，-4.84）創(chuàng)建標(biāo)記點(diǎn)MARKER_43與大地連接，坐標(biāo)值與MARKER_42相同在函數(shù)編輯器對(duì)話窗中的測(cè)量名稱（MeasureName）欄輸入：Sideways_Displacement;單位（Units）欄中選擇“l(fā)ength”運(yùn)用函數(shù)編輯器提供的基本函數(shù)，編輯函數(shù)表達(dá)式：DX（MARKER_42,MARKER_43）點(diǎn)擊仿真鍵，系統(tǒng)生成主銷后傾角變化的測(cè)量曲線，曲線圖為：從圖中可以看出前輪前束角在范圍內(nèi)變化。圖4.10車輪接地點(diǎn)側(cè)向滑移量變化曲線（6）測(cè)量車輪跳動(dòng)量創(chuàng)建運(yùn)用函數(shù)編輯器提供的基本函數(shù)，編輯函數(shù)表達(dá)式：DY（MARKER_42,MARKER_43）點(diǎn)擊仿真鍵，系統(tǒng)生成主銷后傾角變化的測(cè)量曲線，曲線圖為：圖4.11車輪跳動(dòng)量變化曲線4.6懸架的特性曲線選擇進(jìn)入定制曲線界面，選擇data，彈出對(duì)話框選擇Kingpin_Inclination，點(diǎn)擊ok鍵。在選擇Wheel_Travel，點(diǎn)擊AddCurves鍵，即可生成以主銷內(nèi)傾角為X軸，車輪跳動(dòng)量為Y軸的特性曲線。圖4.12創(chuàng)建函數(shù)曲線操作截圖圖4.13操作截圖生成特性曲線如下圖所示。圖4.14主銷內(nèi)傾角隨車輪跳動(dòng)的變化曲線生成特性曲線如下圖所示。圖4.15主銷后傾角隨車輪跳動(dòng)的變化曲線生成特性曲線如下圖所示。圖4.16車輪外傾角隨車輪跳動(dòng)變化曲線生成特性曲線如下圖所示。圖4.17車輪側(cè)向滑移量隨車輪跳動(dòng)變化曲線生成特性曲線如下圖所示。圖4.18前輪前束角隨車輪跳動(dòng)量變化曲線4.7模擬仿真分析主銷內(nèi)傾角變化曲線，主銷內(nèi)傾角隨車輪跳動(dòng)曲線可以看出，車輪從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)過程中主銷內(nèi)傾在范圍內(nèi)變化，在允許范圍內(nèi)。主銷后傾角曲線分析，主銷后傾角隨車輪跳動(dòng)曲線可以看出，車輪從最低點(diǎn)跳到最高點(diǎn)過程中主銷后傾角在范圍內(nèi)變化，基本符合要求不大于。車輪外傾角變化曲線分析，其隨車輪跳動(dòng)曲線可以看出，范圍內(nèi)變化，數(shù)值范圍稍大，需要優(yōu)化。車輪側(cè)向滑移量變化曲線分析，其隨車輪跳動(dòng)曲線可以看出，車輪從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中，車輪側(cè)向滑移變化范圍-2.3mm~16mm。前輪前束角變化曲線分析，前輪前束角隨車輪跳動(dòng)曲線可以看出，車輪從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中，前輪前束角變化范圍。4.8汽車懸架部件尺寸參數(shù)化（1）創(chuàng)建設(shè)計(jì)變量在ADAMS/View菜單欄中，選擇Build~DesignVariable~New，設(shè)置變量名，及其變化范圍值。操作如下圖：圖4.19操作步驟圖起初系統(tǒng)彈出對(duì)話框，取其最初默認(rèn)變量名DV_1,此變量名記作主銷長(zhǎng)度，變量類型選擇“Real”，變量單位選擇“l(fā)ength”，變量的標(biāo)準(zhǔn)值取330，在“ValueRangeby”欄中選擇“AbsoluteMinandMaxValues”，輸入變量的最小值為280，輸入變量的最大值為380，點(diǎn)擊apply，完成了主銷長(zhǎng)度參數(shù)化。取其默認(rèn)變量名DV_2,此變量名記作上橫臂長(zhǎng)度，變量類型選擇“Real”，變量單位選擇“l(fā)ength”，變量的標(biāo)準(zhǔn)值取260，在“ValueRangeby”欄中選擇“AbsoluteMinandMaxValues”，輸入變量的最小值為210，輸入變量的最大值為310，點(diǎn)擊apply。取其默認(rèn)變量名DV_3,此變量名記作下橫臂長(zhǎng)度，變量類型選擇“Real”，變量單位選擇“l(fā)ength”，變量的標(biāo)準(zhǔn)值取400，在“ValueRangeby”欄中選擇“AbsoluteMinandMaxValues”，輸入變量的最小值為350，輸入變量的最大值為450，點(diǎn)擊apply。取其默認(rèn)變量名DV_4,此變量名記作主銷內(nèi)傾角，變量類型選擇“Real”，變量單位選擇“angle”，變量的標(biāo)準(zhǔn)值取，在“ValueRangeby”欄中選擇“AbsoluteMinandMaxValues”，輸入變量的最小值為，輸入變量的最大值為，點(diǎn)擊apply。取其默認(rèn)變量名DV_5,此變量名記作主銷后傾角，變量類型選擇“Real”，變量單位選擇“angle”，變量的標(biāo)準(zhǔn)值取，在“ValueRangeby”欄中選擇“AbsoluteMinandMaxValues”，輸入變量的最小值為，輸入變量的最大值為，點(diǎn)擊apply。取其默認(rèn)變量名DV_6,此變量名記作上橫臂橫向平面傾斜角，變量類型選擇“Real”，變量單位選擇“angle”，變量的標(biāo)準(zhǔn)值取，在“ValueRangeby”欄中選擇“AbsoluteMinandMaxValues”，輸入變量的最小值為，輸入變量的最大值為，點(diǎn)擊apply。取其默認(rèn)變量名DV_7,此變量名記作上橫臂斜置角，變量類型選擇“Real”，變量單位選擇“angle”，變量的標(biāo)準(zhǔn)值取，在“ValueRangeby”欄中選擇“AbsoluteMinandMaxValues”，輸入變量的最小值為，輸入變量的最大值為，點(diǎn)擊apply。取其默認(rèn)變量名DV_8,此變量名記作下橫臂橫向平面傾斜角，變量類型選擇“Real”，變量單位選擇“angle”，變量的標(biāo)準(zhǔn)值取，在“ValueRangeby”欄中選擇“AbsoluteMinandMaxValues”，輸入變量的最小值為，輸入變量的最大值為，點(diǎn)擊apply。取其默認(rèn)變量名DV_9,此變量名記作下橫臂斜置角，變量類型選擇“Real”，變量單位選擇“angle”，變量的標(biāo)準(zhǔn)值取，在“ValueRangeby”欄中選擇“AbsoluteMinandMaxValues”，輸入變量的最小值為，輸入變量的最大值為，點(diǎn)擊apply。（2）硬點(diǎn)參數(shù)化取硬點(diǎn)UCA_outer，右鍵，選擇Modify，將彈出修改對(duì)話框，選擇設(shè)計(jì)點(diǎn)“UCA_outer”的X坐標(biāo)，右鍵，選擇Parameterize~Expression~Builder，使用函數(shù)編輯器輸入硬點(diǎn)坐標(biāo)的函數(shù)表達(dá)式。在函數(shù)編輯器下部的“GettingObjectDate”欄中選擇“DesignPoint”，輸入硬點(diǎn)“LCA_OUTER”的名稱（可以通過鼠標(biāo)右鍵拾?。?，點(diǎn)擊GetDateOwnedByObject可以獲得硬點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)。彈出選擇數(shù)據(jù)對(duì)話框，選擇“Loc_X”，按“OK”，系統(tǒng)選硬點(diǎn)LCA_OUTER的坐標(biāo)值：“LCA_OUTER.loc_x”。在“GettingObjectDate”欄中選擇“DesignVariable”，輸入設(shè)計(jì)變量“DV_1”的名稱，按“InsertObjectDate”按鈕，系統(tǒng)選取設(shè)計(jì)變量DV_1的值。同樣可以獲取“DV_4”和“DV_5”的值。(LCA_OUTER.loc_x+DV_1*COS(DV_5)*SIN(DV_4))表達(dá)式編輯完成后，按“Evaluate”按鈕，函數(shù)編輯器計(jì)算表達(dá)式的值，并在“FuctionValue”中顯示。按函數(shù)編輯器的“OK”鍵，將函數(shù)表達(dá)式輸入到設(shè)計(jì)點(diǎn)“UCA_outer”的X坐標(biāo)欄中。具體操作如下圖：圖4.20硬點(diǎn)函數(shù)話操作截圖圖4.21函數(shù)編輯截圖圖4.22變量定義截圖圖4.23函數(shù)坐標(biāo)輸入操作截圖同理，在硬點(diǎn)“UCA_outer”的Y坐標(biāo)欄中輸入表達(dá)式：（LCA_OUTER.loc_y+DV_1*COS（DV_4）*COS（DV_5））；在硬點(diǎn)“UCA_outer”Z坐標(biāo)欄中輸入表達(dá)式：（LCA_outer.loc_z+DV_1*COS（DV_4）*SIN（DV_5））；在硬點(diǎn)“UCA_inner”的X坐標(biāo)表達(dá)式：（UCA_outer.loc_x+DV_2*COS（DV_6）*COS（DV_7））；在硬點(diǎn)“UCA_inner”的Y坐標(biāo)表達(dá)式：（UCA_outer.loc_y-DV_2*COS（DV_7）*SIN（DV_6））；在硬點(diǎn)“UCA_inner”的Z坐標(biāo)表達(dá)式：（UCA_outer.loc_z+DV_2*COS（DV_6）*SIN（DV_7））；在硬點(diǎn)“LCA_inner”的X坐標(biāo)表達(dá)式：（LCA_outer.loc_x+DV_3*COS（DV_8）*COS（DV_9））；在硬點(diǎn)“LCA_inner”的Y坐標(biāo)表達(dá)式：（LCA_outer.loc_y+DV_3*COS（DV_9）*SIN（DV_8））；在硬點(diǎn)“LCA_inner”的Z坐標(biāo)表達(dá)式：（LCA_outer.loc_z-DV_3*COS（DV_8）*SIN（DV_9））；完成以上函數(shù)表達(dá)式輸入后，按列表編輯器的“OK”，將設(shè)計(jì)點(diǎn)進(jìn)行了參數(shù)化。（3）零部件參數(shù)化在ADAMS/View工作窗口下，選取主銷kingpin，右鍵選取modify，修改圓柱體，使其尺寸參數(shù)化。在修改對(duì)話框中將主銷長(zhǎng)度lengh改為DV_1,單擊確定，完成主銷實(shí)體參數(shù)化，操作如圖：圖4.24下拉式菜單圖4.25修改圓柱體對(duì)話框重復(fù)操作將上橫臂長(zhǎng)度實(shí)體參數(shù)化修改為變量DV_2,將下橫臂長(zhǎng)度修改為DV_3,將拉臂（pull_arm）長(zhǎng)度參數(shù)化，輸入以下函數(shù)公式：（SQRT（（knuckle_inner.loc_x-Tie_rod_outer.loc_x）**2+（knuckle_inner.loc_y-Tie_rod_outer.loc_y）**2+（knuckle_inner.loc_z-Tie_rod_outer.loc_z）**2））。右鍵拉臂、修改、在lengh欄右鍵Parameterize~Expression~Builder，利用函數(shù)編輯器，編入函數(shù):圖4.26下拉菜單圖圖4.27函數(shù)編輯器4.9定制界面前輪前束角變化曲線分析。（1）創(chuàng)建修改主銷參數(shù)對(duì)話框在ADAMS/view菜單欄中，選擇Tools~DialogBox~Create，在系統(tǒng)彈出對(duì)話框中，選擇DialogBox~New，彈出對(duì)話框如下圖:圖4.28變量修改圖窗定義操作修改其Name為Modify_kingpin_parameter，選擇ok，apply，cancle。點(diǎn)擊OK，彈出對(duì)話框圖4.29操作截圖圖4.30定義邊界選擇對(duì)話框中create菜單中slider命令，在修改主銷參數(shù)對(duì)話框創(chuàng)建活動(dòng)條slider_1，雙擊活動(dòng)條，彈出界面修改對(duì)話框，Attributes中選擇Layout,輸入slider_1在界面中的位置和尺寸，定義尺寸left（160）top（25）width（200）height（30），點(diǎn)擊apply，選擇Attributes中選擇value，輸入主銷標(biāo)準(zhǔn)值330，最小值280，最大值380，apply，在Attributes中選擇Commands，輸入該變量kingpinlength的表達(dá)式：variablesetvariable=DV_1real=$slider_1將對(duì)話框Eecutecommandswhilesliding欄打勾，apply。選擇create中的lable，點(diǎn)擊參數(shù)化面板，將lable重命名為kingpinlength，點(diǎn)擊apply。選擇Attributes中選擇value，定義其尺寸left（20）width（120）top（25）height（30）點(diǎn)擊apply。同理創(chuàng)建slider_2,尺寸為left（160）width（200）top（70）height（30）點(diǎn)擊apply。選擇Attributes中選擇value，輸入主銷內(nèi)傾角標(biāo)準(zhǔn)值8，最小值6，最大值12，apply在Attributes中選擇Commands，輸入該變量kingpinlength的表達(dá)式：variablesetvariable=DV_4real=$slider_2選擇create中的lable，點(diǎn)擊參數(shù)化面板，將lable重命名為kingpin_inclination，點(diǎn)擊apply。選擇Attributes中選擇value，定義其尺寸left（20）width（120）top（70）height（30）點(diǎn)擊apply。創(chuàng)建slider_2,尺寸為left（160）width（200）top（115）height（30）點(diǎn)擊apply。選擇Attributes中選擇value，輸入主銷內(nèi)傾角標(biāo)準(zhǔn)值-2，最小值-3，最大值0，apply。在Attributes中選擇Commands，輸入該變量kingpinlength的表達(dá)式：variablesetvariable=DV_5real=$slider_3選擇create中的lable，點(diǎn)擊參數(shù)化面板，將lable重命名為caster_Angle，點(diǎn)擊apply。選擇Attributes中選擇value，定義其尺寸left（20）width（120）top（115）height（30）點(diǎn)擊apply。（2）修改主銷參數(shù)對(duì)話框定義主銷修改對(duì)話框，如圖所示。圖4.31定義主銷修改對(duì)話框（3）創(chuàng)建上橫臂修改參數(shù)對(duì)話框上橫臂參數(shù)修改對(duì)話框，如圖所示。圖4.32上橫臂參數(shù)修改對(duì)話框（4）創(chuàng)建下橫臂修改參數(shù)對(duì)話框下橫臂參數(shù)修改對(duì)話框，如圖所示。圖4.33下橫臂修改對(duì)話框4.10設(shè)計(jì)參數(shù)的研究分析（1）參數(shù)化分析方法為了減少輪胎的磨損，選擇車輪的側(cè)向滑移量的絕對(duì)值作為目標(biāo)函數(shù)，通過上橫臂長(zhǎng)度，下橫臂長(zhǎng)度，上下橫臂在汽車橫向平面內(nèi)傾角的優(yōu)化分析，使車輪側(cè)向滑移量絕對(duì)值最小。（2）參數(shù)變量對(duì)車輪外傾角優(yōu)化曲線以上橫臂為研究對(duì)象，讓此變量從最小到最大分8階段變化，得到車輪外傾角隨DV_2，變化圖以橫坐標(biāo)為時(shí)間。圖4.34上橫臂長(zhǎng)度變化對(duì)車輪外傾角影響分析：通過8條曲線分析得到8組數(shù)值，分別表示上橫臂在不同長(zhǎng)度值時(shí)的車輪外傾角從中選擇值224.29mm，此時(shí)車輪外傾角為0.98361。以下橫臂長(zhǎng)度為研究對(duì)象，讓此變量從最小到最大分8階段變化，得到車輪外傾角隨DV_3,變化圖，以橫坐標(biāo)為時(shí)間。圖4.35下橫臂長(zhǎng)度變化對(duì)車輪外傾角影響分析：下橫臂長(zhǎng)度對(duì)車輪外傾角影響曲線，從中可以看出下橫臂長(zhǎng)度對(duì)車輪外傾角影響不大，選擇下橫臂長(zhǎng)度421.49，此時(shí)車輪外傾角為1.3543.以上橫臂橫向平面傾角為研究對(duì)象，讓此變量從最小到最大分8階段變化，得到車輪外傾角隨DV_6,變化圖，以橫坐標(biāo)為時(shí)間。 圖4.36上橫臂橫向平面傾角變化對(duì)車輪外傾角影響分析：根據(jù)曲線分析結(jié)果可以看出，上橫臂橫向傾斜角對(duì)前輪外傾角影響相對(duì)較大，上橫臂橫向傾斜角取值5.7143，車輪外傾角0.75462。以下橫臂橫向平面傾角為研究對(duì)象，讓此變量從最小到最大分8階段變化，得到車輪外傾角隨DV_8,變化圖，以橫坐標(biāo)為時(shí)間。圖4.37下橫臂橫向平面變化對(duì)車輪外傾角影響（3）參數(shù)變量對(duì)前輪前束角優(yōu)化曲線以上橫臂為研究對(duì)象，讓此變量從最小到最大分8階段變化，得到前輪前束角隨DV_2,變化圖，以橫坐標(biāo)為時(shí)間。圖4.38上橫臂長(zhǎng)度變化對(duì)前輪前束角影響分析；從以上數(shù)據(jù)可以看出上橫臂長(zhǎng)度對(duì)車輪前束角的影響不是很大，從中我選擇上橫臂長(zhǎng)度224.29mm，前束角為2.5258。以下橫臂為研究對(duì)象，讓此變量從最小到最大分8階段變化，得到前輪前束角隨DV_3,變化圖，以橫坐標(biāo)為時(shí)間。圖4.39下橫臂長(zhǎng)度變化對(duì)前輪前束角影響分析：從分析數(shù)值或曲線的變化可以看出，下橫臂對(duì)車輪前束角影響不大，選取數(shù)值為421.43，前束角為3.1655。以上橫臂橫向平面傾角為研究對(duì)象，讓此變量從最小到最大分8階段變化，得到前輪前束角隨DV_6,變化圖，以橫坐標(biāo)為時(shí)間。圖4.40上橫臂橫向平面傾角變化對(duì)前輪前束角影響分析：上橫臂橫向傾角變化曲線可以看看出，上橫臂橫向傾角對(duì)前輪前束角影響相對(duì)較大，選擇數(shù)值為3.8571，相對(duì)前束角為1.8350。以下橫臂橫向平面傾角為研究對(duì)象，讓此變量從最小到最大分8階段變化，得到前輪前束角隨DV_8,變化圖，以橫坐標(biāo)為時(shí)間。圖4.41上橫臂長(zhǎng)度變化對(duì)前輪前束角影響分析：下橫臂橫向傾角變化對(duì)前束角影響較大，從中選擇傾斜角為3.5714，相對(duì)前束角為1.3806。以上橫臂為研究對(duì)象，讓此變量從最小到最大分8階段變化，得到車輪接地點(diǎn)側(cè)向滑移量隨DV_2,變化圖，以橫坐標(biāo)為時(shí)間。圖4.42上橫臂長(zhǎng)度變化對(duì)前輪前束角影響分析：上橫臂長(zhǎng)度對(duì)車輪側(cè)滑量影響曲線看出，其數(shù)值變化范圍不大，從中選擇值224.29，相對(duì)側(cè)滑量為15.56。以下橫臂為研究對(duì)象，讓此變量從最小到最大分8階段變化，得到前輪