基于ADAMS的麦弗逊式悬架系统的虚拟仿真分析及其优化设计

论文摘要

本文以某一型号微型轿车的前悬麦弗逊式独立悬架作为研究对象,针对一些客户反映该类型汽车前轮磨损严重的问题,以虚拟样机软件ADAMS为应用平台,并结合对整车的仿真分析,从新车型开发过程中悬架系统选型配置和对其结构优化的角度,对麦弗逊式独立悬架系统做运动学仿真分析研究。并对配置有优化后的麦弗逊式悬架的该微型轿车进行整车仿真分析,验证了该微型轿车操纵稳定性能的改善,以达到改进选型开发新产品的目的并能够较好的解决轮胎磨损的问题。本文首先介绍了该课题的研究意义和国内外对相关课题的研究情况以及发展现状,概述了本课题研究的总体思路以及主要内容。接下来简要的介绍了虚拟样机技术的代表软件ADAMS的相关理论以及本论文用到的主要模块,然后在ADAMS/Car环境下建立了整车仿真分析所需要的各个子系统模型。在论文的第三章里面详细的研究了麦式悬架的运动特性对车轮定位参数的影响,从而造成车轮的异常磨损,然后从几何的角度研究了前轮轮胎磨损的因素以及评价指标,最后从运动学的角度来研究前轮定位参数对轮胎磨损的影响。接下来重点研究了对麦弗逊式悬架系统总成的仿真分析及对其结构参数的优化设计。思路是从解决前轮轮胎磨损异常的角度出发,重点分析了前轮定位参数与前轮轮胎磨损的关系并对麦弗逊式独立悬架系统的结构进行了优化。这个过程总的指导思想是以麦弗逊式独立悬架系统的9个关键点为设计变量,以前轮的定位参数为目标函数,之后再利用ADAMS软件中的后处理模块PostProcessor以及Insight模块分析并优化麦弗逊式悬架系统总成的车轮定位参数,以达到对该类型悬架系统性能的改进。本论文通过对麦弗逊式独立悬架系统以及整车的动力学仿真分析,成功的得到了针对该微型轿车悬架系统的最优选型方案,有效地缩短了汽车的研发周期,大大的降低了新产品的研发成本,对提高产品的设计和制造质量具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究背景
• 1.3 课题研究的目的和意义
• 1.4 和课题相关的目前国内外研究现状
• 1.5 本课题研究的总体思路
• 1.6 本论文研究的主要内容
• 1.7 本章内容总结
• 第2章 基于虚拟样机的麦弗逊式悬架总成的开发研究
• 2.1 虚拟样机技术的内涵
• 2.2 虚拟样机技术实现——ADAMS软件介绍
• 2.2.1 本论文用到的重要模块简介
• 2.2.2 ADAMS建模仿真工作流程
• 2.3 麦弗逊式悬架模型的建立
• 2.3.1 参数准备
• 2.3.2 模型建立
• 2.3.3 模板介绍
• 2.3.4 子系统
• 2.3.5 集成模型
• 2.4 转向系模型的建立
• 2.5 横向稳定杆模型的建立
• 2.6 轮胎模型的建立
• 2.7 车身模型的建立
• 2.8 发动机模型的建立
• 2.9 整车模型的建立
• 2.10 本章内容总结
• 第3章 麦式悬架的结构参数对轮胎磨损的影响研究
• 3.1 麦式悬架的结构分析
• 3.1.1 麦式悬架的简化和假设
• 3.1.2 麦式悬架模型的运动学分析
• 3.2 前轮轮胎磨损的评价指标
• 3.3 前轮定位参数对轮胎磨损的影响
• 3.4 本章内容总结
• 第4章 对麦弗逊式悬架系统性能的初步评估及优化
• 4.1 目前几种常见的悬架运动学仿真试验方法
• 4.2 麦弗逊式悬架系统总成性能的初步评估
• 4.2.1 前束角
• 4.2.2 车轮外倾角
• 4.2.3 主销内倾角
• 4.2.4 主销后倾角
• 4.3 机械优化设计理论
• 4.4 对麦弗逊式悬架系统总成性能的优化
• 4.5 本章内容总结
• 第5章 整车操纵稳定性仿真分析研究
• 5.1 汽车操纵稳定性与悬架的关系
• 5.2 整车仿真分析相关数据参数
• 5.3 整车仿真分析相关知识
• 5.4 国内对汽车操纵稳定性的试验标准和评价指标
• 5.4.1 开环试验方法
• 5.4.2 闭环试验方法
• 5.5 角脉冲转向仿真实验（Impulse Steer）
• 5.6 制动仿真实验（Braking）
• 5.7 正弦扫频转向仿真实验（Swept-Sine Steer）
• 5.8 以上三种仿真试验的不足之处研究
• 5.9 本章内容总结
• 第6章 全文总结与展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录:攻读硕士学位期间发表的论文