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1、基于ADAMS对汽车前悬架的建模与仿真分析本文将用ADAMS/View创建的汽车前悬架模型中包括主销（Kingpin）、上横臂(UCA)、下横臂(LCA)、拉臂(Pull_arm)、转向拉杆(Tie_rod)、转向节(Knuckle)、车轮(Wheel)以及测试平台(Test_Patch)等物体，如图1所示，并且将前悬架的主销长度、主销内倾角、主销后倾角、上横臂长度、上横臂在汽车横向平面的倾角、上横臂轴水平斜置角、下横臂长度、下横臂在汽车横向平面的倾角和下横臂轴水平斜置角等参数设置为设计变量，通过优化这些设计变量以达到优化前悬架的目的。通过该例的介绍，重点来学习ADAMS从创建模型、测试和验证
2、模型、到细化模型和迭代、以及优化设计模型的整个过程。通过本文的学习，使读者能够掌握在ADAMS中如何对一个复杂的机构进行分析简化，以及如何利用ADAMS提供的强大仿真功能分析设计模型，从而在不断优化物理模型的过程中，找寻机构的最优解，进而加深对多体动力学分析软件ADAMS的认识。 图1 汽车前悬架模型1.1 汽车前悬架模型参数汽车前悬架模型的主销长度为330mm，主销内倾角为10，主销后倾角为2.5，上横臂长度350mm，上横臂在汽车横向平面的倾角为11，上横臂轴水平斜置角为-5，下横臂长500mm，下横臂在汽车横向平面的倾角为9.5，下横臂轴水平斜置角为10，车轮前束角为0.2。1.2 汽车
3、前悬架模型创建1.2.1 启动并设置工作环境（1）开启双击桌面上的ADAMS/View2010的快捷图标,打开ADAMS/View，出现新建图2对话框，在欢迎对话窗口中选择“Create a new model”，在模型名称（Model Name）栏中输入：FRONT_SUSP,此处也可更改文件保存目录，单位制及重力方向等，这里先采用系统默认设置，直接点OK，进入ADAMS2010主界面，如图3所示，图中的浮动条即是ADAMS的主工具箱。 图2 创建新文件图 图3 ADAMS主界面（2）设置工作环境。在ADAMS/View的菜单栏中，选择Setting菜单中的Units命令，将模型的长度单位、
4、质量单位、力单位、时间单位、角度单位和频率单位分别设置为毫米、千克、牛顿、秒、度和赫兹。单位设置如图4所示，然后点OK确定即可。（3）设置工作网格。在ADAMS/View的菜单栏中，选择Setting菜单中的Working Grid命令，将网格X方向和Y方向的大小分别设置为750和800，将网格的间距设置为50.设置如图5所示，其中Size表示网格的大小，以及Spacing表示网格的间距。 图4 设置单位命令 图5 设置工作网格1.2.2 创建机构杆件（1）创建设计点点击ADAMS/ View中零件库中的点（Point），选择“Add to Ground”和“Dont Attach”,如图6所
5、示，它们的名称和位置见表1，可以右键点击创建的点，光标移动到Point选项选择Rename，然后改变创建点名称。如果创建的设计点位置不够准确，点击Point Table可以用列表编辑器修改它们的坐标位置，如图7所示。 图6 创建设计点表1 设计点的位置和名称设计点X坐标Y坐标Z坐标LCA_outer000UCA_outer57.25324.6814.39UCA_inner399.51391.2144.90LCA_inner485.6581.27-86.82Tie_rod_outer-26.95100-170.71Tie_rod_inner439.55181.19-252.50Knuckle_i
6、nner18.91107.244.75Knuckle_outer-235.05102.813.86 图7 列表编辑器（2）创建主销点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体（Cylinder），选择“New Part”，定义圆柱体的半径（Radius）为20，选择设计点“LCA_outer”和“UCA_outer”，创建主销，如图8所示，并将其重新命名为Kingpin。 图8 创建主销（3）创建上横臂点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体（Cylinder），选择“New Part”，定义圆柱体的半径（Radius）为20，选择设计点“UCA_outer”和“UCA_inner”,创建
7、上横臂，将其重新命名为UCA。点击ADAMS/ View中零件库中的球体（Sphere），选择“Add to Part”,定义球体的半径（Radius）为25，选择上横臂为参考物体，球体的位置为设计点“UCA_outer”，如图9所示。（4）创建下横臂点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体（Cylinder），选择“New Part”，定义圆柱体的半径（Radius）为20，选择设计点“LCA_outer”和“LCA_inner”,创建下横臂，将其重新命名为LCA。点击ADAMS/ View中零件库中的球体（Sphere），选择“Add to Part”,定义球体的半径（Radius）为
8、25，选择下横臂为参考物体，球体的位置为设计点“LCA_outer”。 如图10所示。图9 创建上横臂图10 创建下横臂 (5)创建拉臂点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体（Cylinder），选择“New Part”，定义圆柱体的半径（Radius）为15，选择设计点“Knuckle_inner”和“Tie_rod_outer”,创建拉臂，将其重新命名为Pull_arm。(6)创建转向拉杆点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体（Cylinder），选择“New Part”，定义圆柱体的半径（Radius）为15，选择设计点“Tie_rod_inner”和“Tie_rod_out
9、er”,创建转向拉杆，将其重新命名为Tie_rod。点击ADAMS/ View中零件库中的球体（Sphere），选择“Add to Part”,定义球体的半径（Radius）为20，选择转向拉杆为参考物体，球体的位置为设计点分别为“Tie_rod_outer”和”Tie_rod_inner”。(7)创建转向节点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体（Cylinder），选择“New Part”，定义圆柱体的半径（Radius）为20，选择设计点“Knuckle_inner”和“Knuckle_outer”,创建转向节，将其重新命名为Knuckle。这时创建的前悬架模型如图11所示。 图11
10、 创建中的前悬架模型（8）创建车轮点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体（Cylinder），选择“New Part”，定义圆柱体的半径（Radius）为375，定义圆柱体的长度（Length）为215。选择设计点“Knuckle_outer”和“Knuckle_inner”（不能把先后顺序颠倒）,创建车轮，将其重新命名为Wheel，如图12所示。点击ADAMS/ View中零件库中的倒圆（Fillet），定义倒圆半径（Radius）为50，选择车轮圆柱体的两条圆边，然后单击鼠标右键，完成倒圆，如图13所示。图12 创建车轮图13 车轮倒圆（9）创建测试平台点击ADAMS/ View中零
11、件库中的点（Point），选择“Add to Ground”和“Dont Attach”,创建设计点“POINT_9”,它的位置为（-350，-320，-200）。单击主工具箱零件库中的，然后在主工具箱的下面出现拉伸体相应的操控栏，如图14所示设置相应的值。选择设计点“POINT_9”，创建长方体。点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体（Cylinder），选择“Add to Part”，定义圆柱体的半径（Radius）为30，定义圆柱体的长度（Length）为350，如图15所示,选择长方体为参照物，选择长方体的质心为圆柱体的起始点，垂直向下创建圆柱体，它与长方体组合成测试平台如图16
12、所示，将其重新命名为Test_Patch。 图14 设置长方体选项 图15 设置圆柱体选项(10)创建弹簧点击ADAMS/ View中零件库中的点（Point），选择“Add to Part”和“Dont Attach”,在上横臂（UCA）上,它创建设计点“Spring_lower”的位置为（174.6，347.89，24.85）。 点击ADAMS/ View中零件库中的点（Point），选择“Add to Ground”和“Dont Attach”, 创建设计点“Spring_upper”的位置为（174.6，637.89，24.85）。点击ADAMS/ View中力库的弹簧（Spring）
13、，设置弹簧的刚度（K）和阻尼（C）分别为129.8和6000，如图17所示，选择设计点Spring_lower和Spring_upper创建弹簧。 图16 创建测试平台模型 图17 创建弹簧模型1.2.3 创建约束（1）创建球副点击ADAMS/ View中约束库的球副（Spherical Joint），设置球副的选项如图18所示，选择上臂杆（UCA）和主销（Kingpin）为参考物，选择设计点UCA_outer为球副的位置点，创建上横臂和主销之间的约束副。点击ADAMS/ View中约束库的球副（Spherical Joint），设置球副的选项如图18所示，选择下臂杆（LCA）和主销（King
14、pin）为参考物，选择设计点LCA_outer为球副的位置点，创建下横臂和主销之间的约束副。点击ADAMS/ View中约束库的球副（Spherical Joint），设置球副的选项如图18所示，选择转向拉杆（Tie_rod）和拉臂（Pull_arm）为参考物，选择设计点Tie_rod_outer为球副的位置点，创建转向拉杆和拉臂之间的约束副。点击ADAMS/ View中约束库的球副（Spherical Joint），设置球副的选项如图19所示，选择设计点Tie_rod_inner为球副的位置点，创建转向拉杆和大地之间的约束副。（2）创建固定副点击ADAMS/ View中约束库的固定副（Fixed Joint），设置固定副选项为“2 Bod-1 Loc”和“Noemal To Grid”,如图20所示。选择拉臂（Pull_arm）和主销（Kingpin）为参考物，选择设计点Knuckle_inner为固定副的位置点，创建拉臂和主销之间的约束副。点击ADAMS/ View中约束库的固定副（Fixed Joint），设置固定副选项为“2 Bod-1 Loc”和“Noemal To Grid”,选择转向节（Knuckle）和主销（Kingpin）为参考物，选择设计点Knuckle_inner为固定副的位置点，创建转向节和主销之间的约束副。点击ADAMS/ View中约束库的
