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    基于Adams/Car的商用车独立悬架建模及仿真

    来源:互联网    作者:勾鹤  王彦  王海金  徐文敏

    0 引言

    在商用车中,悬架系统的设计与开发是非常重要的,对整车的动力学性能有很大的影响,所以做悬架系统动力学仿真对实际悬架研究有很重要的指导意义。本文主要是确定了悬架模型建立的思想方法,以及悬架主要性能参数的研究,最后得到悬架分析的主要参数。

    1 悬架模型的建立

    以某商用车的独立悬架为实例进行建模和仿真分析。整车前悬架是左右对称的,所以在建立模型的时候只需建立一侧的选件模型,另一侧的模型在Adams/Car模块中会自动建立。

    1.1 悬架结构简图

    由于悬架系统中有许多信息,但是这些信息在运动仿真的过程中不起任何作用,所以在建立模型之前,要适当的简化悬架系统。从汽车动力学的角度出发,对所建的模型做如下简化和假设:前悬架为一个多刚体系统,系统每个刚体在各个方向的惯性力为零。由于某些铰链在一些方向的力的约束值比较小,对整车动力学的影响可以忽略不计,也假设为零;减震器简化为线性弹簧和阻尼,个运动副内的摩擦力忽略不计;轮胎简化为刚性体。简化后的独立悬架模型结构如图1所示。

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    1.2 悬架拓扑图

    悬架拓扑图主要是悬架各个零部件之间的运动学关系。悬架上下摆臂拓扑图中的to_body表示与车架相连,上摆臂与车架是衬套连接,上摆臂与主销之间是球头连接,下摆臂与车架是衬套连接,下摆臂与主销之间是球头连接,转向横拉杆与主销之间是球头连接,转向与转向横拉杆之间是等速副连接,轮轴与主销是旋转副连接,轮轴与车轮是固定副连接,如图2所示。

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    图2 悬架上下摆臂拓扑图

    悬架中减震器与弹簧拓扑图中的下摆臂与减震器支座是旋转副连接,减震器支座与减震器下端是衬套连接,减震器下端与减震器上端是圆柱副连接,减震器上端与车架是衬套连接,如图3所示。

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    图3 悬架减震器和弹簧拓扑图

    悬架中传动拓扑图中轮轴与传动轴是等速副连接,传动轴与法兰是等速副链接,法兰与变速器是移动副连接,如图4所示。

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    图4 传动拓扑图

    1.3 建立硬点

    硬点是整车运动的关键运动点,是零部件之间关键的几何连接点。根据某商用车独立悬架的实际结构,通过测量实际模型得到悬架单侧的硬点坐标值如表1所示,另一侧的硬点坐标会自动生成。

    表1 单侧悬架硬点坐标值

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    1.4 构建模型和运动关系

    在得到测量的硬点后,可以在Adams/Car中的template模板下建立模型,先是构建悬架的硬点、部件、几个构件,其次构建零部件的接触、应力等信息,其中主要是构建运动副、衬套、弹簧和阻尼等,最后设置前束、外倾和悬架的参数。通过已经建立好的模板,建立悬架子系统,有悬架子系统建立带有试验台的悬架系统,最后利用悬架系统做仿真分析。前桥悬架系统模型如图5所示。

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    图5 前悬架系统模型

    2 悬架的动态仿真分析

    悬架模型建立完毕,对悬架模型进行平行跳动分析,分析设置参数如图6所示。

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    图6 参数设置

    通过平行跳动分析,得到独立悬架车轮定位参数仿真结果。车轮前束角的变化范围约为1.35?1.55度,车轮外倾角的变化范围约为-1.75?-2.75度,车轮主销后倾角的变化范围约为3.65?2.65度,车轮主销内倾角的变化范围约为9.7?10.7度。

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    图7 车轮前束角

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    3 结论

    本文利用Adams/Car软件和独立悬架构造原理,结合商用车的实际使用参数,成功建立起商用车独立悬架分析模型,并且精准的计算出悬架的多种性能参数。