基于ADAMS的电动汽车前悬架设计与优化

论文摘要

本文简要介绍了电动汽车、主动悬架与被动悬架、虚拟现实技术等课题在国内外的研究现状。介绍了ADAMS/CAR的功能和建模程序及模板的建立过程。重点讲述了电动汽车前悬架的建模和参数优化的过程。在现代纯电动汽车的设计中,以传统轿车为原型将其改装成电动汽车是一种简单而经济的方法。对于改装后的电动汽车而言,传统轿车中原来安装的发动机及相关组件以及传动系统由电动机、功率转换器、电池和电动汽车特有的传动装置所取代后,车身的质量相对增大,质心位置也相应改变,于是悬架与车身的匹配程度大大降低,使车辆的操纵稳定性、行驶的平顺性受到破坏。因此,需要对电动汽车悬架的各项性能参数和其零部件尺寸进行重新设计、优化以实现车身和悬架相互匹配,从而改善电动汽车的行驶平顺性,提高行驶性能。本文基于济南BY-2型电动汽车在改装后出现的参数匹配问题,提出了解决此问题的思路：即先重新确定前悬架各零件参数,然后以确定后的参数为基础,利用ADAMS/CAR创建前悬架模型,并对模型进行动力学仿真,模拟更新后的悬架定位参数变化情况,然后利用ADAMS/Insight模块对模型进行参数优化,从而改善模型的运动状态。优化后的模型参数可作为参考以指导改进产品,提高质量。首先对改装初期车辆的前悬架各零件即：螺旋弹簧、筒式减震器、横向稳定杆等零件的性能参数和尺寸进行重新确定,得出比较符合车身质量的各零件的参数。然后根据上一步计算得到的参数,基于ADAMS/CAR创建用于分析悬架复杂运动的前悬架模型,创建了带横向稳定杆的麦弗逊悬架的模型,并对该模型进行了双轮平行跳动的动力学仿真分析,利用ADAMS/PostProcessor得到双轮定位参数：即前轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角、主销偏移距、前轮前束角与车轮中心跳动行程的变化关系,分析并找出前悬架的不足之处。最后,对车前轮定位参数进行优化设计。设定转向拉杆内支点、转向拉杆外支点、下摆臂转向节连接点、下摆臂车架连接点等坐标值得变动范围,利用ADAMS/Insight对模型进行优化。根据优化后得出的参数坐标值修改原有模型,再次进行双轮平行跳动试验,对比定位参数优化前后结果,验证该电动汽车的设计的合理性及该优化理论的正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题提出的背景和意义
• 1.2 国内外电动汽车研究发展现状
• 1.2.1 国外电动汽车发展的现状
• 1.2.2 国内电动汽车发展现状
• 1.3 悬架研究概述现状
• 1.3.1 悬架的作用
• 1.3.2 被动悬架的应用及发展趋势
• 1.3.3 主动悬架的研究现状
• 1.4 虚拟现实技术在汽车设计中的应用
• 1.4.1 虚拟产品的研发
• 1.4.2 汽车虚拟试验
• 1.5 专业模块ADAMS/CAR简介
• 1.5.1 ADAMS/CAR的功能简介
• 1.5.2 ADAMS/CAR的建模程序及模板的建立过程
• 1.6 本文研究的主要内容和思路
• 1.6.1 研究内容
• 1.6.2 研究思路
• 第2章 电动汽车前悬架的校核
• 2.1 原型车悬架概况及改装后出现的问题
• 2.2 麦弗逊悬架的介绍
• 2.2.1 麦弗逊悬架及其特点
• 2.2.2 横向稳定杆介绍
• 2.3 前悬架弹簧的计算分析
• 2.4 弹簧限位缓冲块的设计
• 2.5 导向机构尺寸的选择
• 2.6 减振器的选型与设计
• 2.7 横向稳定杆的设计计算
• 2.8 本章小结
• 第3章 仿真模型的创建
• 3.1 麦弗逊悬架的结构分析
• 3.2 建立麦弗逊悬架模板
• 3.3 横向稳定杆的转化处理
• 3.4 创建弹簧及减震器模型
• 3.5 创建悬架系统
• 3.6 本章小结
• 第4章 对模型的初步分析
• 4.1 前轮外倾角变化
• 4.2 主销后倾角变化
• 4.3 主销内倾角变化
• 4.4 主销偏移距变化
• 4.5 前轮前束角变化
• 4.6 本章小结
• 第5章 模型优化分析
• 5.1 启动Adams/Insight模块
• 5.2 计算结果的优化选择
• 5.3 优化前后曲线图的比较
• 5.3.1 前轮外倾角的优化
• 5.3.2 主销后倾角的优化
• 5.3.3 主销内倾角的优化
• 5.3.4 主销偏移距的优化
• 5.3.5 前轮前束角的优化
• 5.4 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表