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1、目 录前 言11 ADAMS/CAR软件介绍21.1 ADAMS/CAR简介31.2 ADAMS/CAR软件相关模块6 1.2.1 悬架设计软件包SD6 1.2.2 概念化悬架模块CSM7 1.2.3 经济动力学模型EDM7 1.2.4 驾驶员模块Driver7 1.2.5 动力传动模块Driveline7 1.2.6 三维路面模块3D Road7 1.2.7 Solver模块7 1.2.8Controls模块9 1.2.9用性分析模块Durability9 1.2.10Enigine Powered by FEV工具包9 1.2.11 图形接口模块Exchange9 1.2.12 Pro/E
2、接口模块MECHANISM/Pro9 1.3 ADAMS/CAR的优点92 汽车悬架概述112.1 悬架的作用112.2 悬架的分类112.3 悬架的组成112.4麦弗逊悬架的特点132.5麦弗逊悬架结构分析133 模型的建立16 3.1 物理模型的简化16 3.1.1 模型分析16 3.1.2 系统坐标系的确立17 3.1.3 模型关键点的坐标17 3.1.4 建立仿真模型184 仿真分析20 4.1 ADAMS仿真分析步骤204.2 外倾角224.3 前束角224.4 主销内倾角234.5 主销后倾角244.6 轮距24结 论26致 谢27参考文献28摘 要本文介绍了adams系统的特点、
3、发展及其应用，此基础上提出数字化样机的概念，并由此引入机械系统动力学分析与仿真，概述了机械系统动力学分析与仿真在数字化功能样机中的重要作用，阐述了机械系统动力学分析与仿真的发展方向及前沿。并以某车型为例，介绍了基于ADAMS的麦弗逊悬架的运动仿真。关键词：ADAMS/ Car，麦弗逊悬架，建模， 仿真AbstractThis paper introduces the characteristics of the system， Adams， the development and application are put forward based on the concept of digit
4、al prototype， thus introducing mechanical system dynamics analysis and simulation， summarizes the mechanical system dynamics analysis and simulation on the important role of digital function prototype， expounds the mechanical system dynamics analysis and simulation development direction and front. A
5、nd with loader as example， the paper introduces the loader working device based on ADAMS of the movement simulation.Key words: ADAMS/Car, McPherson suspension, modeling, simulation 前 言麦弗逊式悬挂是当今世界用的最广泛的轿车前悬挂之一。麦弗逊式悬挂由螺旋弹簧、减震器、三角形下摆臂组成，绝大部分车型还会加上横向稳定杆。主要结构简单的来说就是螺旋弹簧套在减震器上组成，减震器可以避免螺旋弹簧受力时向前、后、左、右偏移的现
6、象，限制弹簧只能作上下方向的振动，并可以用减震器的行程长短及松紧，来设定悬挂的软硬及性能。 麦弗逊式悬挂结构简单所以它轻量、响应速度快。并且在一个下摇臂和支柱的几何结构下能自动调整车轮外倾角，让其能在过弯时自适应路面，让轮胎的接地面积最大化，虽然麦弗逊式悬架并不是技术含量很高的悬架结构，但麦弗逊式悬挂在行车舒适性上的表现还是令人满意，不过由于其构造为直筒式，对左右方向的冲击缺乏阻挡力，抗刹车点头作用较差，悬挂刚度较弱，稳定性差，转弯侧倾明显。由于其占用空间小适合小型车以及大部分中型车使用国内常见的广州本田飞度、东风标致307、一汽丰田卡罗拉、上海通用君越、一汽大众迈腾等前悬挂均采用了麦弗逊式独
7、立悬挂。 悬架是现代汽车上的重要总成之一，它最主要的功能是传递作用在车 轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩，并缓和汽车驶过不平路面时所产生 的冲击，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车的行驶平顺性。因此 必须在车轮与车架或车身之间提供弹性联接，依靠弹性元件来传递车轮或车 桥与车架或车身之间的垂向载荷，并依靠其变形来吸收能量，达到缓冲的目 的。采用弹性联接后，汽车可以看作是由悬挂质量(即簧载质量)、非悬挂质 量(即非簧载质量)和弹簧 (弹性元件)组成的振动系统，承受来自不平路面、 空气动力及传动系、发动机的激励。为了迅速衰减不必要的振动，悬架中还 必须包括阻尼元件，即减振器。此外，悬架中确
8、保车轮与车架或车身之间所 有力和力矩可靠传递并决定车轮相对于车架或车身的位移特性的连接装置统 称为导向机构。导向机构决定了车轮跳动时的运动轨迹和车轮定位参数的变 化，以及汽车前后侧倾中心及纵倾中心的位置，从而在很大程度上提高了整 车的操纵稳定性和抗纵倾能力。总之，悬架的设计关系到汽车的操纵稳定性、 转向轻便性、行驶舒适性、轮胎寿命以及汽车布置中的运动干涉等诸多方面。 此次设计是对桑塔纳 2000 前独立悬架设计。现代汽车悬架的结构形式多种多样 ,其中以福特公司的工程师 Earel S. Macpherson的名字命名的麦弗逊独立悬架是广泛应用的一种结构 ,与其他独立悬架相比 ,麦弗逊悬架简化了
9、结构 ,减小了质量 ,还节省了空间 ,降低了制造成本 ,并且几乎不占用横向空间 ,有利于车身前部地板的构造和发动机布置 ,这一点在用于紧凑型轿车的前悬架时 ,具有无可比拟的优势。另外 ,麦弗逊悬架铰接点的数目较少;上下铰点之间有较大的距离 ,下铰点与车轮接地点之间的距离较小,这对减少铰点处的受力有利;弹簧行程较大,当车轮跳动时,其轮距、前束及车轮外倾角等均改变不大,减轻了轮胎的磨损,也使汽车具有良好的行驶稳定性。 现代三维仿真设计技术可以直接应用已建立的几何模型，进行二维或三维机械系统的复杂运动分析，可分析机构最小距离、反作用力，图解合成位移、速度和加速度，绘制运动轨迹包络等。采用多体（刚体和
10、柔体）动力学分析方法进行汽车动力学仿真，可在研究阶段预测整车的动力学性能，对这些性能进行优化，以达到提高产品性能、缩短开发时间、减少开发费用的目的对汽车的零部件和整体结构进行动力学仿真和分析，是研究其可靠性、寻求最佳设计方案的主要手段。以整车的操纵稳定性为例，由于影响因素涉及到轮胎、悬架、转向等多个方面，简单的计算难以得到合理的结论，哪怕是定性的结论往往也不可靠。为此，已开发出多种机械动力学仿真软件。如可以应用MSC.ADAMS软件来进行汽车操纵稳定性、汽车行驶平顺性的动态仿真。ADAMS中的TIRE模块提供若干种轮胎模型供分析时选用，以准确地建立轮胎的动力学模型。ADAMS中的CAR模块是专
11、为汽车动力学仿真而设计的，使用十分方便。国内已有多家汽车公司利用该软件进行了货车、轿车、汽车列车和大客车的动力学仿真分析，并取得了较好的效果。论文分为以下几个部分，第一部分ADAMS/CAR软件的介绍，简单介绍了ADAMS/CAR软件,第二部分是悬架的介绍以及麦弗逊悬架的介绍，第三部分是模型的建立，第四部分是仿真以及结果分析，第五部分就是结论致谢以及参考文献。1 ADAMS/CAR软件介绍1.1 ADAMS/CAR简介ADAMS软件，即机械系统动力学自动分析软件ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，是美国MDI公司(Me
12、chanical Dynamics Inc.)开发的虚拟样机分析软件。目前，ADAMS己经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。根据1999年机械系统动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料，ADAMS软件销售总额近8千万美元、占据了51%的份额。ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。A
13、DAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。另一方面，又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。ADAMS软件有两种操作系统的版本：UNIX版和Windows NT/2000版。本书将以Windows 2000版的ADAMSl2.0为蓝本。ADAMS软件由基本模块、扩展模块、接口模块、专业领域模块及工具箱5类模块组成，如表1-1所示。用户不仅可以采用通用模块对一般的机械系统进行仿真，而且可以采用专用模块针对特定工业应用领域的问题进行快速有效的建模与
14、仿真分析。表1-1 ADAMS软件模块Table 1-1 the ADAMS software modules 基本模块用户界面模块ADAMSView求解器模块ADAMSSolver后处理模块ADAMSPostProcessor扩展模块液压系统模块ADAMS/Hydraulics振动分析模块ADAMS/Vibration线性化分析模块ADAMS/Linear高速动画模块ADAMS/Animation试验设计与分析模块ADAMS/Insight耐久性分析模块ADAMS/Durability数字化装配回放模块ADAMS/DMU Replay接口模块柔性分析模块ADAMS/Flex控制模块ADAMS
15、/Controls图形接口模块ADAMS/ExchangeCATIA专业接口模块CAT/ADAMSPro/E接口模块Mechanical/Pro专业领域模块轿车模块ADAMS/Car悬架设计软件包Suspension Design概念化悬架模块CSM驾驶员模块ADAMS/Driver动力传动系统模块ADAMS/Driveline轮胎模块ADAMS/Tire柔性环轮胎模块FTire Module柔性体生成器模块ADAMS/FBG经验动力学模型EDM发动机设计模块ADAMS/Engine配气机构模块ADAMS/Engine Valvetrain正时链模块ADAMS/Engine Chain附件驱动模块Accessory Drive Module铁路车辆模块ADAMS/Rai
