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          基于Adams/Car的商用車獨立懸架建模及仿真

          來源:互聯網????作者:勾鶴??王彥??王海金??徐文敏

          0 引言

          在商用車中,懸架系統的設計與開發是非常重要的,對整車的動力學性能有很大的影響,所以做懸架系統動力學仿真對實際懸架研究有很重要的指導意義。本文主要是確定了懸架模型建立的思想方法,以及懸架主要性能參數的研究,最后得到懸架分析的主要參數。

          1 懸架模型的建立

          以某商用車的獨立懸架為實例進行建模和仿真分析。整車前懸架是左右對稱的,所以在建立模型的時候只需建立一側的選件模型,另一側的模型在Adams/Car模塊中會自動建立。

          1.1 懸架結構簡圖

          由于懸架系統中有許多信息,但是這些信息在運動仿真的過程中不起任何作用,所以在建立模型之前,要適當的簡化懸架系統。從汽車動力學的角度出發,對所建的模型做如下簡化和假設:前懸架為一個多剛體系統,系統每個剛體在各個方向的慣性力為零。由于某些鉸鏈在一些方向的力的約束值比較小,對整車動力學的影響可以忽略不計,也假設為零;減震器簡化為線性彈簧和阻尼,個運動副內的摩擦力忽略不計;輪胎簡化為剛性體。簡化后的獨立懸架模型結構如圖1所示。

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          1.2 懸架拓撲圖

          懸架拓撲圖主要是懸架各個零部件之間的運動學關系。懸架上下擺臂拓撲圖中的to_body表示與車架相連,上擺臂與車架是襯套連接,上擺臂與主銷之間是球頭連接,下擺臂與車架是襯套連接,下擺臂與主銷之間是球頭連接,轉向橫拉桿與主銷之間是球頭連接,轉向與轉向橫拉桿之間是等速副連接,輪軸與主銷是旋轉副連接,輪軸與車輪是固定副連接,如圖2所示。

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          圖2 懸架上下擺臂拓撲圖

          懸架中減震器與彈簧拓撲圖中的下擺臂與減震器支座是旋轉副連接,減震器支座與減震器下端是襯套連接,減震器下端與減震器上端是圓柱副連接,減震器上端與車架是襯套連接,如圖3所示。

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          圖3 懸架減震器和彈簧拓撲圖

          懸架中傳動拓撲圖中輪軸與傳動軸是等速副連接,傳動軸與法蘭是等速副鏈接,法蘭與變速器是移動副連接,如圖4所示。

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          圖4 傳動拓撲圖

          1.3 建立硬點

          硬點是整車運動的關鍵運動點,是零部件之間關鍵的幾何連接點。根據某商用車獨立懸架的實際結構,通過測量實際模型得到懸架單側的硬點坐標值如表1所示,另一側的硬點坐標會自動生成。

          表1 單側懸架硬點坐標值

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          1.4 構建模型和運動關系

          在得到測量的硬點后,可以在Adams/Car中的template模板下建立模型,先是構建懸架的硬點、部件、幾個構件,其次構建零部件的接觸、應力等信息,其中主要是構建運動副、襯套、彈簧和阻尼等,最后設置前束、外傾和懸架的參數。通過已經建立好的模板,建立懸架子系統,有懸架子系統建立帶有試驗臺的懸架系統,最后利用懸架系統做仿真分析。前橋懸架系統模型如圖5所示。

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          圖5 前懸架系統模型

          2 懸架的動態仿真分析

          懸架模型建立完畢,對懸架模型進行平行跳動分析,分析設置參數如圖6所示。

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          圖6 參數設置

          通過平行跳動分析,得到獨立懸架車輪定位參數仿真結果。車輪前束角的變化范圍約為1.35?1.55度,車輪外傾角的變化范圍約為-1.75?-2.75度,車輪主銷后傾角的變化范圍約為3.65?2.65度,車輪主銷內傾角的變化范圍約為9.7?10.7度。

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          圖7 車輪前束角

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          3 結論

          本文利用Adams/Car軟件和獨立懸架構造原理,結合商用車的實際使用參數,成功建立起商用車獨立懸架分析模型,并且精準的計算出懸架的多種性能參數。

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