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安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书
目 录
第一章 绪 论 ............................................. 3
1.1 国内外技术现状和发展趋势 ................................... 3 1.2 悬架概述 ................................................... 3 1.3双横臂独立悬架简介 .......................................... 5 1.4悬架几何参数及其对车辆性能的影响 ............................ 8
1.4.1汽车操纵稳定性的重要性 ................................. 8 1.4.2悬架系统几何参数对汽车操纵稳定性的影响 ................. 8 1.4.3车轮定位参数的主要研究内容 ............................. 9
第二章建立双横臂悬架模型的理论基础 ................................ 10
2．1 汽车多体系统分析软件介绍 ................................. 10
2.1.1 ADAMS一些模块介绍 ................................... 11 2.1.2 ADAMS软件的特点 ..................................... 12 2.2用ADAMS/CAR建模分析要点 ................................. 13
2.2.1 关于悬架测试台 ....................................... 13 2.2.2. 悬架分析过程 ......................................... 14 2.2.3 悬架分析的类型 ....................................... 14
第三章双横臂悬架模型的建立 ........................................ 16
3.1 双横臂式独立前悬架模型的建模数据 ........................... 16
3.1.1已知的参数 ............................................ 17 3.1.2引用ADAMS/Car自带的标准文件 ......................... 18 3.2前双横臂独立悬架模型的建立 ................................. 21
3.2.1悬架的建模原理 ........................................ 22 3.2.2前悬架总成的所有组成部件 .............................. 22 3.2.3悬架子系统的建立 ...................................... 23 3.2.4转向系统模型的建立 .................................... 23 3.2.5悬架试验台及轮胎仿真模型 .............................. 23 3.2.6悬架总成的建立 ........................................ 24
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3.3本章小结 ................................................... 28 第四章悬架的仿真分析与优化设计 .................................... 30
4.1独立悬架性能评价指标及评价方法总述 ......................... 30 4.2仿真实验的方案 ............................................. 31 4.3独立悬架运动学与弹性运动学特性的仿真 ....................... 33
4.3.1前轮外倾角 ............................................ 34 4.3.2前束角 ................................................ 35 4.3.3主销后倾角与主销后倾拖距 .............................. 36 4.3.4主销内倾角和主销偏移距 ................................ 37 4.3.5轮距的变化 ............................................ 38 4.3.6制动点头量和加速上仰量 ................................ 39 4.3.7悬架刚度和侧倾角刚度 .................................. 40 4.3.8侧向力引起的各种顺从转向 .............................. 41 4.3.9侧倾转向、干涉转向 .................................... 42 4.3.10侧倾后倾系数、侧倾转向 ............................... 44 结 论 ................................................... 44 4.4本章小结 ................................................... 45 第五章 全 文 总 结 ............................................... 46 致 谢 ........................................................... 47 参 考 文 献 ....................................................... 48
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第一章 绪 论
1.1 国内外技术现状和发展趋势
自20世纪90年代起，各主要发达国家在汽车产品设计开发领域中广泛采用信息技术、计算机技术、CAD/CAE/CAM/PDM技术、KBE(Knowledge BasedEngineering)技术等先进手段，使设计水平大为提高，新车型的开发周期大大降低。以美国为例，在90年代初，轿车新车型的开发周期大约为5-6年，到90年代末已降为12-18个月。具体到悬架设计方面，仿真分析、虚拟设计、反求工程、AI技术等已经获得推广应用。根据国际联机检索可以看出，国外己建立了悬架结构型式和悬架设计参数的知识库和专家系统，不同类型悬架的设计计算方法在国外已较为成熟，并有多项专利。值得一提的是，国外在悬架设计领域中的一些研究成果已经被某些大型的商品化的机械系统动力学仿真软件所吸收。例如，由美国著名软件公司MDI与Audi.BMW.Renault和Volvo等汽车公司合作开发的轿车设计软件包ADAMS/Car，其中就包括了悬架模块，可以预测悬架系统特性、计算悬架载荷时间历程、进行装配性能研究等，从而有效地协助工程师完成设计任务[1]。长期以来，国内汽车行业，特别是轿车、微型车行业基本上依靠国外技术生存。虽有众多专家、学者、业内人士不断强调培育本土设计开发能力的重要性，但在缺乏竞争力的环境下，相关企业往往出于短期利益考虑，不愿在此方面进行大规模投入，致使这项工作难以真正落实到位。当前，国内轿车及微型车几乎都是引进国外技术生产的。需要注意的是，这种“引进技术”实际上只是引进国外现成的产品设计结果，而不是产品设计开发技术本身。因此，迄今为出，国内汽车行业对包括悬架系统在内的汽车底盘系统关键产品的设计机理·仍然知之甚少，重复引进到处可见与浪费惊人，而且也往往受制于人。
1.2 悬架概述
悬架是车架(或承载式车身)与车轿(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称。它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力(支承力)、纵向反力(牵引力和制动力)和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要传递到车架(或承载式车身)上，以保证汽车的正常行驶。汽车悬架系统基本上是由弹性元件、减振器和导向机构三大部分组成。这三部分分别起缓冲、减振和导向作用，共同承担传递轮胎与车身之间的各种力和力矩
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的任务。汽车行驶中路面的不平坦、凸起和凹坑使车身在车轮的垂直作用力下起伏波动，产生振动与冲击；在加减速及转弯和制动时的倾覆力和侧倾力可使车身产生俯仰和侧倾振动。这些振动与冲击会严重影响车辆的平顺性和操纵稳定性等重要性能。悬架作为上述各种力和力矩的传动装置，其传递特性的好坏是影响汽车行驶平顺性和操纵稳定性最重要、最直接的因素[2]。 弹性元件
弹性元件一般由钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、气体弹簧和橡胶弹簧这些部件中的一部分或者几部分组成。由于汽车不可能行驶在绝对平坦的路面上，路面作用于车轮上的垂直反力，往往是冲击性的，特别是在坏路面上行使时，这种冲击力将达到很大的数值。这种冲击力传到车身和车架时，将可能引起汽车零部件的疲劳和损伤，这种冲击力传给乘客和货物时将可能使货物受到损伤，使乘客感到疲劳和不舒适。为了缓和这种冲击力，尽量减少它对汽车零部件、乘客和货物的不利影响，在汽车行驶系中，除了采用弹性的充气轮胎以外，还在悬架中装有弹性元件，使车身(或者车架)和车轮(或者车桥)之间作为弹性联系。 减振器
汽车悬架系统中，一般都采用液力减振器。它的工作原理是:当车身与车轮作往复相对运动时，活塞在缸筒内作往复移动，减振器壳体内的油液便反复的从一个内腔通过一个狭小的孔隙流入另一个内腔。此时，孔壁与油液间的磨擦以及液体分子内的摩擦便形成了对振动的阻尼力，使车身与车轮的振动能量转化为热能，而被油液和减振器壳体所吸收，然后散发到大气中。减振器的阻尼力的大小随着车身与车轮的相对速度的增减而增减，并且与油液粘度有关，减振器的阻尼力越大，振动消除的越快，但是过大的阻尼力可能导致减振器连接部件及车身受到损坏。减振器的作用:汽车受到不平路面冲击后，将产生振动，这种持续的振动容易使乘员感到不舒适和疲劳，因此悬架中安装有减振器，使振动迅速衰减，以改善汽车的行驶平顺性。 导向机构
悬架中确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩可靠传递并决定车轮相对于车架或车身的位移特性的连接装置统称为导向机构。导向机构决定了车轮跳动时的运动轨迹和车轮定位参数的变化，以及汽车前后侧倾中心及纵倾中心的位置。因此合理设
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计导向机构，以确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩的可靠传递，保证车轮跳动时车轮定位参数的变化不会过大，并且能满足汽车具有良好的操纵稳定性要求。
对悬架提出的设计要求有： 1.保证汽车有良好的行驶平顺性。 2.具有合适的衰减振动能力。 3.保证汽车具有良好的操纵稳定性。
4.制动或加速时保证车身稳定，减少车身纵倾；转弯时车身侧倾角要合适。 5.有良好的隔声能力。
6.结构紧凑、占用空间尺寸要小。
7.可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩，在满足零部件质量小的同时，还要保证有足够的强度和寿命。
[3]
1.3双横臂独立悬架简介
汽车悬架分为两大类：非独立悬架和独立悬架。
非独立悬架其结构特点是两侧的车轮由一根整体式车桥相连。车轮同车轿一起通过弹性悬架与车架(或车身)连接。当一侧车轮因道路不平而发生跳动时，必然引起另一侧车轮在汽车横向平面内发生摆动。独立悬架其结构特点是车轿做成断开的，每一侧的车轮可以单独地通过弹性悬架与车架(或车身)连接，两侧车轮可以单独跳动，互
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