多轴车辆转向杆系刚柔耦合分析

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基于ADAMS和ANSYS的刚柔耦合模型分析

基于ADAMS和ANSYS的刚柔耦合模型分析彭礼辉;李光;阳贵明;刘领化【摘要】The mechanical dynamics analysis software of ADAMS and the finite element analysis software of ANSYS are combined to co-simulate. The more actual results are obtained through importing the load spectrums achieved from dynamic simulation to the finite element software of ANSYS. On the other hand, it constructs a rigid-flexible coupling model considering the influence of flexible body in the actuat mechanical system, gets a more real simulation of the institution of the dynamic performance and improves the calculation accuracy. Results show that the influence on kinematic accuracy of the mechanism produced by flexible body can not be ignored.%结合机械动力学分析软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS进行联合仿真．利用动力学仿真得到的载荷谱读入到ANSYS中，得到更为准确的结果；另一方面，考虑到实际机械系统中柔性体的影响，构建了一个刚柔耦合模型，从而可以更加真实地模拟机构的动态性能，提高了计算精度，结果表明柔性体对机构运动精度的影响不容忽视．【期刊名称】《湖南工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】3页(P22-24)【关键词】机械动力学;有限元;裁荷谱【作者】彭礼辉;李光;阳贵明;刘领化【作者单位】湖南工业大学机械工程学院,株洲412008;湖南工业大学机械工程学院,株洲412008;湖南工业大学机械工程学院,株洲412008;湖南工业大学机械工程学院,株洲412008【正文语种】中文【中图分类】TH113.20 引言机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems),是美国MSC公司开发的虚拟样机分析软件.在ADAMS中可以建立机械系统的运动学、动力学模型,其模型主要为刚性体,也可以是柔性体,还可以是刚柔耦合模型[1][2].有限元分析(Finite Element Analysis)的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题,然后再求解.ANSYS软件是一款集结构、热、流体、电磁及多物理场耦合为一体的大型通用有限元分析软件[3].其基本分析过程分3步:前处理(Preprocessor);施加载荷与求解(Solution);后处理(Postprocessor).ADAMS是目前最具权威的机械系统动力学仿真分析软件,分析对象主要是多刚体.ANSYS是一种大型通用有限元分析软件,其主要功能是对柔性体进行有限元分析.大多数情况下,把样机当做刚性系统来处理都可以满足要求.但在一些需要考虑构件变形的特殊情况下,完全把模型当做刚性系统来处理还不能达到精度要求,还必须把模型的部分构件做成可以产生变形的柔性体来处理[4],因此,最好将两种软件结合使用.1 ADAMS软件与ANSYS软件的结合在动力学仿真软件ADAMS中进行仿真分析,可以得到所需要的载荷文件(即.lod文件),这就为ANSYS有限元软件进行分析提供了载荷谱、位移谱等信息.然后在ANSYS中利用得到的载荷谱信息作为边界条件,就可以完成应力、应变的分析[5][6].这样一来,在基于精确动力学仿真结果基础上得到的应力和应变结果更加准确,提高了计算精度.另一方面,利用ANSYS进行有限元分析时,可以得到ADAMS使用的模态中性文件(即.mnf文件),就生成了模型中的柔性体,建立一个刚柔耦合模型.这种考虑了弹性特征的动力学模型,仿真精度大大提高.两者之间的数据传递方式如图1所示.图1 ADAMS和ANSYS之间的数据传递2 ANSYS和ADAMS结合使用实例如图2所示的机构为用于夹紧登月舱和宇宙飞船的夹紧机构.该机构由5个构件组成:原动件手柄(handle)、从动件摇臂(pivot)、连杆(link)、锁钩100 N,通过摇臂和连杆的传动使得锁钩在大地平面上向右滑动(锁钩左端用一个线性弹簧的拉力来模拟夹紧力),进而将登月舱与宇宙飞船夹紧.图2 模型示意图2.1 刚性体模型的建立首先,在从 Pro/E中建立机构的三维实体模型,进行装配后,通过从Pro/E和ADAMS 的接口将模型导入ADAMS中,定义相应的约束和运动关系,生成刚性体模型[7],如图2(b)所示;然后设置好仿真时间和步长,利用ADAMS进行机构仿真分析,得到构件位移、速度曲线,仅以连杆位移、速度为例.如图3所示.限于篇幅,不一一列出.图3 连杆在x方向的速度和位移曲线图进行完仿真分析以后,能够得到该夹紧机构中各个构件上指定点在全局坐标系x、y、z方向上的加速度、作用力、速度、位移的分量曲线和合成曲线.2.2 柔性体模型的建立接下来把从动件摇臂作为柔性体考虑再进行动力学分析.首先对摇臂进行网格划分,然后进行模态分析、计算,把该结果保存为模态中性文件MNF(Modal Neutral File),最后读入到ADAMS中,代替刚性体摇臂,建立一个刚柔耦合模型,对相应部位施加驱动和约束,进行考虑了构件弹性特征的系统动力学仿真[8][9].具体参数设置:弹性模量1.17e11 Pa,泊松比0.3,密度为4500 kg/m3.对其进行自由网格划分(Free),得到该摇臂计算模型共有20049个节点,12455个单元.模态分析结果如表1所示.表1 摇臂模态分析结果模态阶数频率/Hz 1 9.7190 2 13.066 3 53.075 4 73.648 5 91.890 6 137.16其中,摇臂第1阶、第6阶振型如下图4所示.图4 摇臂振型图2.3 刚柔耦合模型测试建立好刚柔耦合模型后,设置好相关参数,在ADAMS下对此机构进行动力学分析,通过数据曲线来分析机构的运动性能[10].当柔性体摇臂替代刚性体摇臂后,测量结果显示柔性体摇臂、连杆和锁钩三者几乎同步运动(如图5所示),与刚性体摇臂不同的是,用柔性体替换后,速度趋势变成了先反向加速(同样设向右为正),加速至最大速度后再减速,再正向加速至最大值后又减速.图5 柔性体摇臂、连杆与锁钩速度曲线图接下来把刚性体和柔性体摇臂的运动进行对比.从图6(a)可以看出,在力 F=100 N 时,刚性体摇臂与柔性体摇臂的速度变化趋势相似,但是滞后性显著,相差较大;当力增加到F=200 N时,其速度曲线如图6(b)所示,其速度变化趋势更加相似,并且滞后性明显减小,相差不大;当力继续增加到F=300 N时,刚、柔性体摇臂的运动变化几乎一致,如图6(c)所示(但是,力F并不是越大越好,具体情况这里不再作介绍).图6 不同力时的刚性体与柔性体摇臂速度曲线比较图3 小结利用机械动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS联合仿真,完成了一个刚柔耦合模型的对比分析.在该夹紧机构中,柔性体对机构运动精度以及机构寿命产生了很的大影响.把摇臂构件用柔性体替代后,在ADAMS中利用虚拟样机技术进行动力学仿真证明了这一结论.很明显,这种影响是不能够忽视的.参考文献【相关文献】[1]郑建荣.ADAMS-虚拟样机技术入门与提高[M].北京:机械工业出版社,2002.[2]刘伟,高维成,于广滨.ANSYS12.0宝典[M].北京:电子工业出版社,2010.[3]张劲夫,许庆余,张陵.考虑连杆柔性和运动副粘性摩擦的曲柄滑块机构的动力学建模及计算[J].2001,22(3):274-276.[4]肖国伟,李光.柔性杆件系统虚拟样机设计及其动力学仿真分析[J].湖南工业大学学报,2009,23(4):62-64.[5]郭卫东.虚拟样机技术与ADAMS应用实例教程[M].北京:北京航空航天出版社,2008.[6]刘国庆,杨庆东.ANSYS工程应用教程[M].北京:中国铁道出版社,2003.[7]丁寿滨,常宗瑜,武雅洁,等.ADAMS与常用CAD软件之间的接口[J].微计算机信息,2005,21(30):202-204.[8]林国英,李光,刘少义.弹性四连杆机构动力学响应的数值求解[J].湖南工业大学学报,2008,22(4):105-108.[9]ZHENG Xiao-ya,YOU Jun-feng,ZHANG Duo,et al.Application of ADAMS and ANSYS to Mechanism A-nalysis[J].Journal of Solid Rocket Technology,2010,33(2):201-204.[10]刘治波,禹宏云.Pro/E、ADAMS与 ANSYS在虚拟设计中的联合应用[J].机械工程与自动化,2008,18(2):48-53.。

转向架的受力分析

转向架的受力分析摘要：铁路运输的发展极大的促进了国民经济的进步。

随着改革开放与经济的发展，铁路的高速化已经势在必行。

截止2007年4月18日零时起，全国铁路实施了六次大提速。

伴随着列车运行速度的提高，车辆各部件的振动问题也开始显露，特别是转向架垂向振动尤为突出。

旅客长期乘坐在不断振动的车厢中会感到疲劳。

剧烈的振动会使车辆运行品质下降，导致某些部件频繁发生故障，危及行车安全。

本文运用车辆动力学理论与方法，建立了传统车辆垂向振动模型和车辆—轨道耦合集总参数垂向振动模型。

将轴箱弹簧的应力变化结合疲劳分析理论对轴箱弹簧的疲劳寿命和达到疲劳寿命时车辆的运行里程进行了评估和判断。

关键词: 车辆振动，动力学分析，动力学模型1 绪论1.1本课题目的和意义自1997年以来，我国铁路进行了全面提速，取得了很好的经济效益和社会效益。

今天对铁路机车车辆的高速化、安全性、可靠性和舒适性提出了更高的要求。

高速列车的转向架作为高速列车的关键部件之一，直接影响铁路高速化的实现，影响列车安全性、可靠性和舒适性的提高。

因此，对高速列车转向架的研究和开发是我们必须尽快解决的一个课题。

在研制开发高速转向架的过程中，首先需要确定其基本的设计方案，并在此基础上合理选择其悬挂参数和结构参数，使其在线路上运行时具有平稳的运行特性和良好的动力学性能，从而提高运行安全性，延长零部件的使用寿命，减小维修工程量，缩减维修费用。

机车车辆动力学是一门与铁路机车车辆同步成长的学科，是研究机车车辆运动规律的科学，其主要任务就是通过分析机车车辆和线路之间的相互作用，研究机车车辆在各种速度时不同线路条件下的振动规律。

在机车车辆动力学理论的指导下，以保证运行安全和舒适平稳为目标，可以指导我们对现有机车车辆的相关结构进行改进，并指导我们研究新的机车车辆，主要包括确定机车车辆在线路上安全运行的条件，研究车辆悬挂装置的结构、参数和性能对振动和动载荷传递的影响等。

转向架是机车车辆最重要的组成部件之一，其结构是否合理直接影响机车车辆的运行品质、动力性能和行车安全。

汽车转向系统摩擦分析与优化

汽车转向系统摩擦分析与优化摘要：汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要，其功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。

转向系统摩擦是转向系统中一个重要的参数，它影响着转向盘力矩对驾驶员的操纵感觉，同时对车辆回正起到一定的影响。

本文分析了汽车转向系统摩擦力对转向力和回正力的影响，与此同时，对某一实车进行了转向系统摩擦优化。

关键词：转向系统；摩擦；转向力；回正力前言随着时代的进步，汽车已成为现代生活必不可少的出行工具。

汽车行业逐步发展的同时，人们对驾驶感觉要求越来越高。

转向系统作为影响驾驶感觉的重要部分，得到了越来越多的重视。

本文主要是对转向系统中影响驾驶感觉的参数-转向系统摩擦进行分析和优化。

1转向系统介绍1.1转向系统的类型转向系统分为机械转向系统和动力转向系统。

其中，完全靠驾驶员手力操纵的转向系统称为机械转向系统；借助动力来操纵的转向系统称为动力转向系统。

动力转向系统可分为液压动力转向系统和电动助力转向系统。

1.2机械转向系统简介机械转向系统是由驾驶员的力量驱动的，所有这些都是机械的。

机械转向系统由转向操纵机构、转向器和转向传动机构组成。

1.2.1转向操纵机构转向操纵机构由方向盘、转向轴、转向管柱等组成。

该功能是将驾驶员的力量由方向盘传向转向器。

1.2.2转向器转向器是将旋转运动转到直线（或近似直线）运动，同时也是转向系统中的减速装置。

目前，常见的有齿轮齿条式、圆球曲柄销式、蜗杆曲柄销式、圆球齿条式、蜗轮式等。

1.2.3转向传动机构转向传动机构的功能是转向器输出的力和运动传到转向桥两边转向节，使两边转向轮偏转，两个转向轮偏转角按一定关系改变，以确保车轮在汽车方向盘和地面的相对滑动尽可能小。

1.3动力转向系统简介当转向轴载荷较小时，汽车转向系统使用机械转向装置可以实现顺利转向，当转向轴载荷较大时，仅仅依靠驾驶员的身体力量作为动力就难以转向。

动力转向系统是在机械转向系统的基础上形成的，即在机械转向系统上增加了助力装置。

整车刚柔耦合建模及随机激励下的平顺性分析

图５Ｂ级路面空间谱密度
图２柔体建模流程
旨＼ｌ／ｌＦ静密瓣一Ｉ］一—０１Ｉ将各构件模态分析后得到的模态中性文件（．
ｍｎ）人到ＡＡ／ａ，置柔体构件与刚体ｆ导ＤＭＳＣｒ中重
构件、柔体构件与柔体构件之间的连接关系，同时建立后悬架的横向稳定杆、悬架弹簧和悬架阻尼器．各构件之间通过运动副或衬套相连，最终得到四
ｌ所示．
１整车刚柔耦合建模
１１后悬架刚柔耦合模型．
本文研究的某轿车采用四连杆式后悬架，包括纵向推力杆、上摆臂、下摆臂、向稳定杆及副车架横
①
－
４０
基金项目：国家８３目（０７ＡＺ３；６项项０Ａ０１２；２４）国家３重点基础研究发展计划（０１Ｂ１２ｌ和上海汽车工业科技发展基金会９７重点基础研究发展１Ｃ７ｌ０）２１和上拇卑上业科坟反艘量笠
模态综合法Ｊ在ＡＡ／ａ，ＤＭＳＣｒ中建立了刚柔耦合的整车模型以及Ｂ级随机路面的三维数字化模
容易发生疲劳断裂，以在后悬架建模时采用柔体所建模技术，建模过程如图２所示．
根据该流程，采用模态综合法对其进行模态分
地反映车辆的运动情况，悬架各个构件在受力时的
弹性变形不可忽略；此外，实车试验中，架更在后悬
设计和分析的需要．因此，很有必要建立刚柔耦合的悬架系统动力学模型，基于此，展开其仿真分析【．２Ｊ

基于ANSYS的高速冲床整机热分析

【摘
要】某采用机械式液压转向的多轴转向车辆，经常出现转向杆系损坏现象，为分析转向杆系
损坏原因，进一步提高系统的可靠性，对其转向杆系进行结构动力分析。通过采用刚柔耦合分析方需要法，ＡＡ在ＤＭＳ中建立了多轴转向系统传真模型，并将杆系主要刚性杆件替换为柔性体，通过刚柔耦合仿真分析得到转向杆系在转向时的应力分布云图，而为设计改进提供帮助。从关键词：多轴转向；向杆系；转刚柔耦合分析
【ｂｔｃ】ｎｏｅｔｍｅｔｅｄｍｎｅａｄｓｎｏ－ｅｄｐｎｈｍｄｌｇｏｔＡｓａｔ／ｒｒｏｅｔｈｅａｄｏｔｒｌｅｉｈｓｅｕｃ，ｏｅｎｒｈｒｄｆｈｍｇｆｉｐｉｆｅ
对加工精度的影响，出导轨系统对热变形的影响较大；得最后综合各种因素对整机热变形进行分析，建
立了整个冲床的温度场和应力场，为冲床的结构优化设计和热平衡设计提供理论依据。
关键词：高速冲床；热分析；热变形；温度场；有限元
【摘
要】于高速精密数控冲床热特性设计要求，用Ｓｌｗｒ软件对整机模型建模，基使ｏｄｏｓｉｋ对某型
高速精密数控冲床进行了热源分析与计算以及边界条件分析，利用ＡＳＳ有限元软件分别分析了曲ＮＹ轴系统、导轨系统对整机温度场的影响，分别研究了两种情况下对整机的变形量；一步分析了热变形进
机械设计与制造

整车刚柔耦合悬架系统KC特性研究

ＪＩＡＮＧＮｅｎｇＨｕｉ１
(１. ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅａｎｄＲａｉｌꎬ ＡｎｈｕｉＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ Ｗｕｈｕ２４１００２ꎬ Ｃｈｉｎａ)
(２. ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅꎬ ＨｅｎａｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＶｏｃａｔｉｏｎａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｌｌｅｇｅꎬ Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００５ꎬ Ｃｈｉｎａ)
Ｍａｎｕｓｃｒｉｐｔｒｅｃｅｉｖｅｄ２０２０１１２９ꎬ ｉｎｒｅｖｉHale Waihona Puke ｅｄｆｏｒｍ２０２１０２１７.
引言
环ꎮ 悬架Ｋ特性主要研究轮胎在垂直跳跃或转向过
程中ꎬ悬架的性能参数随轮胎的垂直位移或角位移的
在汽车悬架系统的开发过程中ꎬ特别重视其对整
变化特点ꎬ重点研究悬架系统中硬点参数对悬架特性
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｔｒｅｎｇｔｈ
２０２２ꎬ ４４(３) :６４９￣６５７
ＤＯＩ: １０１６５７９ / ｊ.ｉｓｓｎ.１００１９６６９２０２２０３０２０
整车刚柔耦合悬架系统ＫＣ特性研究 ∗
ＲＥＳＥＡＲＣＨＯＦＫＣＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＯＦＳＵＳＰＥＮＳＩＯＮＳＹＳＴＥＭＯＦ
性下的车轮定位参数ꎮ 仿真结果显示ꎬ仿真数值和实车Ｋ＆Ｃ试验数据基本一致ꎬ悬架综合性能相比于对标车车型更加
优化ꎻ同时ꎬ进一步开展稳态回转路试ꎬ从侧倾加速度、不足转向度和车厢侧倾度三个维度ꎬ验证整车路试稳态特性满足
设计要求ꎬ具备良好的运动特性ꎮ
关键词刚柔耦合模型Ａｄａｍｓ / Ｃａｒ车轮定位参数ＫＣ特性参数

基于轴荷分配的6×2牵引车前桥悬架刚度匹配分析

基于轴荷分配的6×2牵引车前桥悬架刚度匹配分析陈立炜;张瑞亮;范政武【摘要】针对双转向车辆一、二桥轴荷分配不均的问题,根据多轴车型的特点,运用Hypermesh建立钢板弹簧有限元模型并生成模态中性文件,利用ADAMS/View建立了某6×2双转向前桥牵引车刚柔耦合多体动力学模型,并通过轴荷计算值与实测值的比较验证了模型的可信性.分别在空载、中高载以及满载工况下对该车辆进行行驶仿真,通过轮胎受力分析轴荷变化,对一、二桥板簧悬架刚度进行匹配,兼顾乘坐舒适性得出最佳的参数匹配值,达到了优化轴荷分配的目的.【期刊名称】《汽车技术》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】6页(P6-10,14)【关键词】双前桥;轴荷;板簧;刚度;匹配【作者】陈立炜;张瑞亮;范政武【作者单位】太原理工大学,太原030024;太原理工大学,太原030024;江铃重型汽车有限公司,太原030032【正文语种】中文【中图分类】U463.1近年来，我国公路运输业迅猛发展，多轴商用车得到了大规模普及，其中双转向前桥车型增长迅速，但目前国内外针对双转向前桥车型的相关研究比较欠缺。

因其结构的特殊性，此类车型在使用过程中较易产生诸如轮胎异常磨损、转向盘抖动、轮胎摆振等问题［1］。

其中轮胎异常磨损有多种原因，轴荷分配不合理是重要因素之一。

悬架系统对轴荷的分配起到关键作用。

双前桥车型的悬架型式多为非平衡式，对于平衡式悬架车型可用传统的方法计算其轴荷，但对于非平衡式悬架车型由于影响因素多且复杂，使用传统的轴荷计算方法无法达到理想的精度［2］。

如果轴荷分配不当，一、二桥轮胎则可能产生因所受载荷不均导致的异常磨损，使得车辆的维护成本升高并且影响用户的使用感受。

针对这一问题，传统的解决方法需要对板簧参数进行多次调整及反复试制及试验，耗费大量时间及资金。

本文运用多体动力学分析方法，通过ADAMS/View建立某6×2双转向前桥牵引车多体动力学模型，对不同工况下的车辆行驶状况进行仿真分析，并对转向桥悬架系统的刚度参数进行匹配，以实现一、二桥轮胎的载荷平衡，改善轮胎的磨损情况。

计及二阶效应的刚柔耦合连杆系统动力学分析

过程．
关键词：阶效应；刚柔耦合；二连杆系统；刚性单元；性单元；虚拟柔性系统柔
中图分类号：Ｈ２Ｔ１文献标识码：Ａ
文章编号：６２５１２１）４—０８ —０１７ —５８（０１０３６７
Ｄ３ｍ＂ａｎａｙｓｓｏｎｒｇｉｌｘｉｌｑｐｉｄｃｎｎｅｔｎｇｙｎａｌａｌａｌｉｉｄｆｅｂｌ－ｏｕｏｌｏｃａＳ０ｎｌ－ｇｌｔｂｅｃｅｃｉｎｒｙｓｅｉｅｏｎｄｏｄｅｆｅｔｏｄｓｔｍｖａｓｃ．ｒｒｅｆｃｓ
ｃｕｌｇｂｔｅｉｉｎｌｘｂｅｅｅｎｓｉｒｐｓｄＢｓｄｏｈｌｉｏｙｆｅｉｌｙｔｍ，ｈｉ— ｏｐｉｅｗｅｎｒｇｄａｄｆｉｌｌｍｅｔ，ｓｐｏｏｅ．ａｅｎｔｅｍｕｔｂｄｌｘｂｅｓｓｅｔｅｒｇｎｅ —
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车辆系统刚柔耦合多体动力学的发展综述

车辆系统刚柔耦合多体动力学的发展综述摘要：随着科技的发展，货物列车的轻量化设计成为趋势。

采用轻型部件可以显著地降低车辆的质量，达到了货车重载、低动力的目标。

轻型部件的刚度小，采用传统刚体模型不能准确模拟实际性能。

本文介绍了刚柔耦合多体动力学的发展，研究证明刚柔耦合模型可以比较准确的模拟实际车辆的性能。

关键词：重载货车、刚柔耦合、多体动力学1引言重载货车的大轴重转向架的低动力设计以及车体的轻量化设计都要求尽量地降低质量，所以在重载货车设计中应用了大量轻型部件。

传统的车辆动力学仿真计算将车辆中的各个部件均考虑为刚体，根据实际情况，刚体之间、刚体与固定坐标系之间用铰接、力元等联系起来，以此建立车辆动力学模型进行仿真计算。

由于轻型部件的刚度比以前的小，而车辆运行速度的提高，部件之间的作用力增大，所以这些部件在车辆运行的过程中会产生相对较大的弹性变形。

所以这种将所有部件全部考虑为刚体建立的模型不能准确地反映现代新设计的车辆的性能。

因此，将车辆结构中一些刚度比较小、在运行过程中可能发生弹性变形的一些部件考虑为柔性体，其它部件仍考虑为刚体，以此建立的车辆系统刚柔耦合多体动力学模型可以更准确的模拟实际车辆的性能。

这种方法在车辆动力学模拟及部件疲劳寿命预测中得到了广泛应用。

2刚柔耦合多体动力学原理多体系统是由若干刚体或柔体通过力元或铰连接而成的一个完整系统。

多体系统的基本元素包括：惯性体、力元、约束和外力(偶)。

多体系统动力学主要应用在机构的静力学分析、特征模态分析、线性响应分析、运动学分析和动力学分析等，主要是应用计算机技术进行复杂机械系统的动态仿真分析。

柔性多体系统动力学主要研究客体本身刚度较低、受冲击易发生变形或客体的附属部件刚度较大而本身刚度较低，在进行耦合之后，会产生弯曲、变形等特征的大型动力学系统，分析动力学特性时需要考虑其弹性振动的影响。

由于柔性体上任意两点的位移在受到外界激励的情况下会发生位移变化，所以，多柔体系统不但需考虑零部件之间连接元件的刚度、阻尼等特性，还需要考虑部件本身结构的变化特征。

ANSYS在重型汽车转向横拉杆总成可靠度分析中的应用

明显，为横拉杆主体。横拉杆主体与横拉杆接头采用螺纹连接，如图３所示。
由于转向横拉杆易出现弹性变形，因此利
设其解为：
Ｘ＝ｉ（【Ａｓｃ抖）ｎ，式中，为振幅列阵。Ａ将广义位移列阵十间ｆ次导数，时求２得（）２
１．４
Ｏ．２
１．１
２１．
科技创新导报ＳｃｅｃｎｃｎｌｇｎｏａｉｎＨｒｉｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙＩｎｖｔｅａｄｏ
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ＳｃｉｎｃｅｎｄｅｅＴｅｃｈｎｏｌＩｏｇｙｎｎｏｖｉｎａｔｏＨｅｒＩａｄ
汽车在行驶过程中，需经常改变其行驶方死、左右转向不对称等后果。因此，必须建驶员的意志而进行转向行驶＿２】于载货车。对惯常采用的转向系统结构，大的转角设计很容
向系统设计的能力和水平。
向… 汽车转向系的功用是，。保证汽车能按驾立转向系统设计计算的辅助分析方法，高转０３，性模量为２０Ｇａ泊松比为０３密提２５弹０Ｐ，．，
Ｑ塑Ｑ：墼
工业技术
来确定网络的路径，在各个ＬＲ和ＬＲ中为不能提供足够的带宽资源满足要求，ＥＳ将无法保业务的优先级。在第三层设备上直接对实时有业务需求的转发等价类建立路由表和标记证其ＱＳ的实现。同时ＭＰＳＴ０ＬＥ没有定义业务打上高优先级的ＤＣＳＰ标记，优先处理，服务类型，即没有解决如何在ＬＰ中传送不第三层设备同时应具有二层优先级标识和三Ｓ映射表。 ②人口ＬＲ接收分组，定分组所属的同等级的业务，这就成为ＭＰＳＴＥ判ＬＥ最大的层优先级标识相互映射能力。

刚柔耦合麦弗逊悬架系统运动学分析

ｈｄａｐｒｎｆｃｓｏｅｃａｇｓｏｅａｇｅｃｍｂｒａｇｅｋｎｐｎｉｃｉａｏｇｅｃｓｒａｇｅａｐａｅｔｆｔｎｔｈｎｅｆｔｌ，ａｅｎｌ，ｇｉｌｔｎａｌ，ａｔｌ，ｅｅｈｏｎｉｎｎｉｎｅｎａｄｓｅｎｌｅｍｏｏｆｈｕｐｎｉｎｈｖｎｌｈｆｅｔｎｔｅｃａｇｆｅｌｒｖｌａｋｎｅｒａｇｅｉｔｔｎｏｅｓｓｅｓ，ａｉｇｓｇｔｆｃｈｔｎｈｉｔｏｉｅｏｈｎｅｏｅａｅｃ，ｗｈｔｒｔａｏａｅｔｅｒｉｌ－ｏｙｄｎｍｉｓｍｅｈｄＴｅａａｙｉｆｉｉ — ｅｉｌｏｐｅｄｌｓｃｍｐｒｄｗｉｔｇｄｍｕｔｂｄｙａｃｔｏ．ｈｈｉｉｈｌｓｓｏｇｄｆｘｂｅｃｕｌｄｍｏｙｔｍ；ｒｉ — ｌｘｂｅｃｕｌｄｍｏｅ；ｋｎｍａｃｌｎｌｓｓｙｗｏｄ：ｕｐｎｉｎｓｓｅｉｄＦｅｉｌｏｐｅｄＩｉｅｔａａｙｉｇｉａ
Ａｂｓｒｃ：ＢａｅｎＡＤＡＭＳｓｆｗａｅｃｅｓｕｓｎｉｎｍｏｅｓｅｔｂｌｓｅｈｏｇｔａｔｓｄｏｏｔｒ，ａＭＰｈｒｏｎｓｐｓｏｄｌｗａｓａｉｈｄｔｒｕｈｅｕｉｇｔｅｍｅｏｄｏｅｉｌｌｉｂｄｙｄｎｍｉｓａｄｔｅｓｍｕａｏｆｋｎｍａｃｈａａｔｒｓｃｆａｓｎｔｆｆｘｂｅｍｕｔ— ｏｙａｃ，ｈｈｌｎｉｌｔｎｏｉｅｔａｃｒｃｅｔｓｏｈｉｉｌｉｉＭｃｈｒｏｕｐｎｉｎｗａａｒｅｕ．ｅｒｓｌｓｅｐａａｈａｅｆｅｉｌｙｏｅｓｓｎｓｏｎｐａｔＰｅｓｎｓｓｅｓｏｓｃｒｉｄｏｔＴｈｅｕｔｘｔ￣ｄｔｔｔｘｂｉｔｆｔｕｐｉｈｌｉｈｅｉｒｓ

汽车转向系统力矩波动的匹配研究

汽车科技第 3期 2010年 5月转向操纵机构包括转向盘、转向轴、转向管柱。

有时为了布置方便 , 减少由于装置位置误差及部件相对运动所引起的附加载荷 , 提高汽车正面碰撞的安全性以及便于拆装 , 在转向轴与转向器的输入端之间安装转向万向节 [1], 如图 1所示。

由于转向操纵机构包含了不等速万向节 , 不可避免存在转向力矩波动问题 , 转向力矩波动会导致产生转向力时轻时重的现象 , 影响到驾驶员对转向系统的感觉 , 从而引起驾驶员的不舒服和疲劳 , 给驾驶带来潜在的危险。

因此 , 在转向系统布置过程中 , 必须考虑如何减少转向系统力矩波动。

图 1转向操纵机构 1转向力矩波动原理1.1力矩波动介绍一般地 , 转向管柱与中间轴的连接为不等速万向节 , 当对方向盘输入力矩时必然引起力矩的不等 , 为了避免力矩波动 , 需要满足 2个条件 :(1 转向管柱、中间轴和转向器输入轴中心线在一个平面内 ;(2 转向轴和中间轴的夹角与中间轴和转向器输入轴的夹角相等。

由于驾驶舱内空间布置有限 , 转向系统零部件同其它的零部件一样空间布置关系相互制约 , 只能在有限的位置上来综合考虑零部件的布置设计 , 所以上述两个条件难以满足。

需要对转向管柱以及各个连接的铰接点进行优化设计。

转向传动部分是由 2个万向节联结而成 , 并且各段传动轴的布置并不在同一平面内 , 因此需要考虑第 2个万向节的主动叉的相位角问题 , 对于由 1个十字叉万向节连接两段传动轴的传动结构来说 , 两段轴的夹角 (指所夹锐角越小传动效率越高 , 也越平顺。

因此对于多段传动轴形式的转向管柱 , 我们收稿日期 :2009-10-25 汽车转向系统力矩波动的匹配研究裴锦华 , 李明(上海同济同捷科技股份有限公司 , 上海 201206摘要 :转向力是汽车操纵稳定性评价中重要指标 , 其力矩波动直接影响着驾驶感觉 , 匹配正确的相位角能够有效地减少力矩波动。

基于刚柔耦合仿真模型的汽车转向机构改进设计

维普资讯
・
设计・算・计研究・
基于刚柔耦合仿真模型的汽车转向机构改进设计
张蕾董恩国高全峰
（．１天津工程师范学院；．２首钢重型汽车制造厂）
【摘要】针对ＳＡ５０矿用汽车样车出现的转向梯形臂扭转变形问题，Ｇ３５应用多体系统动力学方法对其进行了分
析研究。应用有限元软件建立了转向横拉杆模型，算其固有模态。结合多体动力学分析软件建立了汽车转向机构计的刚柔耦合仿真模型，究转向梯形臂在转向过程和车轮反向跳动过程中承受的扭矩，与多刚体模型的仿真结果研并进行了对比。结果表明．于刚柔耦合模型的仿真分析更为准确地反映了转向机构的动力学特征。基
Ｒｉｉｇｄ－ＦｌｘｂｌｕｐｌｉｕｌｔｏｏｌｅｉｅＣｏｉＳｍａｉｎＭｄｅｎｇ
ＺａｇＬｉＤｎｎｕａｕｎｎｈｎｅ，ｏｇＥｇｏ，ｏＱａｆｇＧｅ
（．ａｊｎｖｒｉｆｅｈｏｏｙａｄＥｕａｏ；．ｅｉｇＳｏｇｎａｙＤｔＴｕｋＷｏｋ）１ｉｎｉＵｉｓｙｏｃｎｌｇｎｄｃｔｎ２ＢｉｎｈｕａｇＴｎｅｔＴｉｊＨｅｖｕ真
中图分类号：４３４文献标识码：文章编号：００３０（０８０ — ０１０Ｕ６．Ａ１０ — ７３２０）２０２ — ４
ＩｐｏｅｓｇｆＳｅｒｎｅｈｎｓＢａｅｎｍｒｖｄＤｅｉｎｏｔｅｉｇＭｃａｉｍｓｄｏ

重型汽车双前桥转向运动学分析

重型汽车双前桥转向运动学分析1引言重型汽车双前桥是一种较为复杂的结构，为了保证其良好的转向性能，减少轮胎磨损必须使各转向轮转向时尽量处于纯滚动状态。

本文在分析双前桥各轮运动关系和悬架与转向机构的干涉的基础上，根据双桥转向机构由多杆件组成的特点，运用实际车型的关键尺寸在ADAMS 软件的wiev 模块中建立了近似于原车的运动学模型，并运用该虚拟样车进行了实车分析。

2转向运动学分析双前桥机构除了需要符合一般转向机构的要求，由于其自身结构的特殊性还会有一些特殊的规定：2.1 转向轮理想运动关系为了保证各转向轮转向时都作纯滚动，同一轴上的转向轮左转向角应满足阿克曼定律式（1）、（2）；同时第一、二前桥已有的转向轮转向运动应满足运动协调关系（3）式；其转角关系如图1所示：111L BCtg Ctg +=αβ （1） 222L BCtg Ctg +=αβ （2） 212121ββααtg tg tg tg L L == （3）式中：1α、2α—第一、二桥左轮转角；1β、2β—第一、二桥右轮转角；1L —第一桥轴线至第三、四桥轴线的距离； 2L —第二桥轴线至第三、四桥轴线的距离；图1 双前桥的转角关系2.2 转向系统与悬架干涉双前桥转向系统中各桥的转向纵拉杆与桥的悬架运动干涉如图2所示。

图2中A 1是转向节与纵拉杆连接点，B 1是纵拉杆与转向摆臂连接点，O 1为悬架的前吊悬点，B 1A 1为纵拉杆，f d 为悬架动扰度。

A 1一方面围绕悬架中的O 2点沿'JJ 轨迹运动；另一方面绕B 1点沿'KK图2 转向传动机构运动校核图运动，特别是悬架变形到极限位置动扰度f d 时，轨迹运动干涉最大，只有两轨迹完全重合时才无干涉运动。

3模型建立3.1 物理样机的传动关系这里考虑的转向是在原地给方向盘一个转角输入，通过转向传动机构，使转向轮按照要求转向。

具体情况和简化流程图如下：图3 双前桥转向传动关系3.2转向系与悬架的运动干涉在虚拟样机中的处理图4是转向系与悬架的运动干涉在虚拟样机中的处理：总坐标是指模型坐标。

一种新的四连杆悬架刚柔耦合模型

ａａｙｅｎｌｚｄ，ａｄｔｅｆｘｂｅｂｄｄｌｏｏｇｔｄｎｌｔａｌｇａｍｓｇｎｒｔｄａｏｒｐａｅｔｅｒｇｄｎｈｅｉｌｏｙｍｏｅｆｌｎｉｉａｒｉｎｒｉｅｅａｅｓｔｅｌｃｈｉｉｌｕｉ
擦系数很大的材料做成，一般情况之下轮胎与试
验台并不存在相对运动。但是由于受到轮胎的侧
收稿日期：０１—１０２１０— ８
上海汽车
２１．２０１１
・
４・３
由于本模型只考虑左后轮处悬架的单侧轮跳试验，本应与车身及副车架相连的杆件均简化为与大地相连。本文基于悬架的硬点坐标和三维数模，成杆件实体并选取正确的运动副和弹性元生
．
目前汽车悬架的建模大都选择使用汽车专业
仿真软件ＡＡＳＣｒ块，ＤＭ／ａ模它是一种基于模版的建模和仿真工具，以大大加速和简化建模步骤。可但是正是由于它的模块化，得用户难以得到很使
大的设计空间，对于用户逐步细化模型是不利这
ｏｅ．Ｔｈｓａｒｇｄｆｘｂｌｏｐｅｄｌｏｈｕｓｎｉｎｉｓａｌｈｅｎｕｉｉ — ｅｉｅｃｕｌｄｍｏｅｆｔｅｓｐｅｓｏｓｅｔｂｉｄ．ｌｓ
【关键词】悬架
汽车

基于刚柔耦合模型的工程车辆转向机构设计研究

０
式（）５为关于 ∞ 的次代数方程，的根为它
［，２…，］，１，Ｔ称广义位移列阵。
设其解为
Ｘ：Ａｓ（ｔ）ｉｃ＋ｎｏ
（）２
特征根，就是系统固有频率的平方。将 ∞ （＝也ｉ
中图分类号：４０１Ｕ６．５文献标识码：Ａ文章编号：６２６６２０）５—０３ —０１７ —１１（０８００１４
传统的工程设计将构件作为刚体建模，动分运析时不考虑其弹性变形 … 。实际上，构在较大机载荷作用下或者作加、减速运动时都会产生较大的弹性变形，些变形影响了机构的运动特征。因这
Ｍ十Ｋｘ＝０ｘＭ１０
接。横拉杆主体为空心圆柱体，受力时变形明显。
１３２
＼
ｆ
｜
二
±
图ｌ转向横拉杆总成
横拉杆主体长１６０３ｍｍ，径６ｍｍ，径外２内３ｍｍ，纹内径４ｍｍ。拉杆材料为Ｑ２５，９螺２横３弹
２柔性体横拉杆的固有模态和振型
结构的模态和振型是由结构自身的动态特性参数决定的［ｌ于具有个自由度的系统，５。对取其广义位移１，，为系统的广义坐标，， … ２则
系统的阻尼自由振动方程可写为
摘要：应用多体系统动力学方法对Ｓ３５ＧＡ５０矿用汽车转向机构进行设计研究。首先，用有限应元软件建立转向横拉杆的柔性体模型，并得到其固有模态和振型；次，其结合ＡＡＭＳ软件建立Ｄ车辆的刚柔耦合模型；最后，比分析多刚体模型和刚柔耦合模型的动力学特征，对包括转向过程中的车轮转角、直线行驶时的轮距和车轮反向跳动过程中的车轮摆角。结果表明，刚柔耦合模型更为准确地反映了车辆的动力学特征，为转向机构设计提供了更为准确的依据。关键词：向机构；转刚柔耦合；动力学分析

多轴车辆轮桥加载试验台的解耦控制实验研究

第50卷第4期中南大学学报(自然科学版) V ol.50No.4 2019年4月Journal of Central South University (Science and Technology)Apr. 2019 DOI: 10.11817/j.issn.1672−7207.2019.04.013多轴车辆轮桥加载试验台的解耦控制实验研究王慧1, 2，赵国超1，金鑫1(1. 辽宁工程技术大学机械工程学院，辽宁阜新，123000;2. 哈尔滨工业大学机电工程学院, 黑龙江哈尔滨, 150001)摘要：为研究多轴车辆轮边和传动桥的工作特性和可靠性，模拟四轴车辆的实际工况，基于二次调节技术试制轮桥模拟加载试验台。

针对轮桥试验台驱动转速和输出转矩存在的耦合干扰问题，建立系统传递函数并求解出传递函数之间的对角矩阵，利用对角矩阵对系统进行解耦控制，通过轮桥模拟加载试验台进行耦合干扰实验及解耦控制实验。

研究结果表明：通过对角矩阵对试验台进行解耦控制，能有效解决驱动转速和输出转矩之间的耦合干扰问题，本实验中驱动转速误差减小78%，二次输出转矩误差减小67%，轮边输出转矩误差减小29%，解耦后提高了试验台可控性，可使试验台满足车辆轮桥的动态模拟加载实验的需求，研究结果可为此类轮桥试验台的设计及模拟加载实验提供一定的实验基础。

关键词：多轴车辆；传动桥；试验台；解耦控制；模拟加载中图分类号：TH113; TP302 文献标志码：A 文章编号：1672−7207(2019)04−0854−10Experimental study on decoupling control forwheel-bridge simulated test bench of multiaxial vehiclesWANG Hui1, 2, ZHAO Guochao1, JIN Xin1(1. School of Mechanical Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China;2. School of Mechanical and Electronic Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)Abstract: In order to study the working characteristics and reliability of multiaxial vehicles' wheel-bridge, the actual working conditions of the four-axle vehicle were simulated and the wheel-bridge simulated loading test bench was established based on the secondary regulation technology. In view of the coupled interference problem between the driving speed and output torque of wheel-bridge test bench, the system transfer function was established, and the diagonal matrix between the transfer functions was solved. The diagonal matrix was used to decoupling the system and the coupled interference experiment and decoupling control experiment were carried out by the wheel-bridge test bench. The results show that the decoupling control of the test bench by the diagonal matrix can effectively solve the coupled interference problem between the driving speed and the output torque. In this test, the drive speed error is reduced by 78%, the secondary output torque error is reduced by 67% and the wheel side output torque is reduced by 29%. The test bench has better controllability by using diagonal matrix decoupling control, and it can meet the demand of vehicle wheel-bridge dynamic simulation loading experiment. The results can provide a certain experimental basis for the design of this kind of wheel bridge test bench and the simulated loading experiment.Key words: multiaxial vehicle; drive axle; test bench; decoupling control; simulated loading收稿日期：2018−06−19；修回日期：2018−08−01基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51405213) (Project(51405213) supported by the National Natural Science Foundation of China) 通信作者：王慧，博士，教授，从事二次调节技术研究；E-mail：*******************第4期王慧，等：多轴车辆轮桥加载试验台的解耦控制实验研究855随着对车辆安全可靠性和运行性能要求的不断提高，车辆关键部件的模拟加载试验研究越来越受到重视[1–2]。

多轴挂车转向机构的6sigma设计

多轴挂车转向机构的６－ｓｉｇｍａ设计串
申焱华石博强
北京科技大学土木与环境学院车辆研究所，１０００８３摘要：多轴挂车以模块化拼接组成，为了提高产品的质量，真实反映工程实践中产品的性能，不仅需要将其作为一个整体机构来考虑，还应当考虑不确定因素对系统性能的影响。本文根据工程稳健设计的思想，通过对多轴挂车的确定性优化模型进行分析，利用产品的虚拟样机极小化由不确定因素所引起的产品性能的变异，经过６Ｓｉｇｍａ设计的结果显示可显著提高系统的转向性能，增强整个转向机构的灵活性。关键词：多轴挂车，转向机构，稳健设计
Ｍｕｌｔｉ－ａｘｌｅ
ＰｌａｔＳｔｅｅｒｉｎｇ
ＭｅｃｈａｎｉｓｍＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
６．ｓｉｇｍａＭｅｔｈｏｄ
ｔｏ
Ｄｅｓｉｇｎ
ＢａｓｅｄＯｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｕｌｔｉ－ａｘｌｅｐｌａｔｉｓｔｈｅａｓｓｅｍｂｌｙｏｆｍｏｄｕｌｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｉｎｏｒｄｅｒ
ｓｈｏｕｌｄｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｂｙ
Ｒ＆ｎｄｏｍｖａｔｌａｂ】．ｅｓ：
Ｃａｒｌｏ
法抽取５０００个样本点，给定系统的稳健优化目标值
Ｐａｒａｍｅｔｅｒ
Ｍｅａｎ
ＳＣｄ．Ｄｅｖ．
Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
ＤＶｌＤＶ３ＤＶ４ＤＶ７ＤＶ８ＤＶｌ５
３３ｉ．９０１６６０９１９５０．９７ｑ７２３９８Ｓ１１０．２６５６１８６５１１０４０．７３３５６
ａ
ｅｎｈａｎｃｅｐｒｏｄｕｃｔｑｕａｌｉｔｙ，ｉｔ
Ｏｎ
ｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
ｏｎ
ｔｈｅ
ｐｒｏｄｕｃｔ

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结点质量和转动惯量；模态；模态质量和模态刚度。
3.2 刚柔耦合分析的基本流程
刚柔耦合分析的基本流程，如图 2 所示。首先在 Pro/E 中进行
三维实体建模，并把各部件通过 stp 格式输出，应用 ADAMS/
Exchange 接口将几何模型导入 ADAMS/View 进行装配，并定义各
约束及运动副，建立重型车辆转向系统 ADAMS 仿真模型。然后对
［6］陈兆年，陈子辰.机床热态特性学基础［M］.北京:机械工业出版社， 1989.
［7］张国智，胡仁喜，陈继刚，等.ANSYS10.0 热力学有限元分析实例指导教程［M］.北京：机械工业出版社，2007.
第 11 期
王超等：多轴车辆转向杆系刚柔耦合分析
203
法建立了多刚体系统动力学方程：
T T T T d
0
125 120 115 110 105 100
95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40
0
25000
Flex1 Rigid1
TTTF（q，u，u觶，λ，t）=0
TT
TTG（u，q觶）=u-q觶 =0
T
TTT准（q，t）=0
（2）
式中：q觶，u觶 —广义速度列阵；λ—约束反力及作用力列阵；准—描述
约束的代数方程列阵。
如定义系统的状态矢量
y=
TqT
T
，u
T
，λ
TT ，式（2）可写成单一
矩阵方程：g（y，y觶，t）=0
（3）
4 刚柔耦合仿真及结果分析
4.1 刚柔耦合仿真
65 4
21
想是赋予柔性体一模态集，采用模态展开法，用模态向量和模态
3
坐标的线性组合来表示弹性位移，通过计算每一时刻物体的弹
性位移来描述其变形运动。
ADAMS/Flex 中的柔性体可采用模态中性文件（MNF）来描
述，该文件是一个独立于操作平台的二进制文件，包含有柔性体
dt
坠T 坠q觶
T
-
坠T 坠q
T
T T
T
T
+准q p+θq μ=Q
T T T
T
T
T
完整束方程准（q，t）=0
T T
T
非完整束方程 θ（q，q，t）=0
T T
（1）
式中：T—系统能量；q—系统广义坐标列阵；Q—广义力列阵；ρ—
对应于完整约束的拉氏乘子列阵；μ—对应于非完整约束的
拉氏乘子列阵。
为了求解式（1），把其写成更一般的形式：
为它在很大程度上影响分析的速度和精度。三维实体建模须用实
体单元划分，考虑到仿真时间，选择运算速度比较快的 SOLID45
单元，另外选择 MASS21 单元做为关键点的划分单元。
（3）定义材料属性、弹性模量和泊松比选取材料为 45# 钢（优
质碳素结构钢），弹性模量通常选取 E=210GPa，泊松比为 μ=0.3.
（4）定义密度 45# 钢的密度为 ρ=7800kg/m3。
（5）建立有限元网格柔性体中除界面点外的其他部分可采
用常用的建模方法建立有限元模型。在定义界面点时应注意几何
位置精确，用 MASS21 划分其网格。此外，建立的 Keypoints 编号
不能与模型单元节点号重合，划分完网格后需要在对应于界面点
Link5-Force/N
计时重点考虑。
40000
4.2 转向杆系受力分析
对液压助推缸施加驱动力，通过仿真分析得到重型车辆在
原地转向时转向杆系的受力情况，通过与原刚性杆系受力分析对
比，如图 4~图 9 所示。
Link1-Force/N 30
高频系统。
2.2 多轴转向系统虚拟样机模型
某五轴转向的大型工程车辆虚拟样机模型，如图 1 所示。模
型包括转向拉杆系统、液压助力系统、传动系统、油气悬挂系统、
轮胎和路面等。该车前三轴转向由转向杆系控制转向姿态，后两
轴转向为 PID 控制。
几何信息（结点位置及其连接）；界面点（interface point）；
的以下信息：
图 3 某时间转向杆系应力分布云图
No.11
204
机械设计与制造
Nov.2011
通过刚柔耦合仿真分析，可以得到转向杆系在任意姿态下
70000
的应力应变，转向杆系在某一时刻的应力分布云图，如图 3 所示。从图中可以看出，转向拉杆连接处应力分布较大，因而需要在设
60000 50000
Flex5 Rigid5
［3］Bow den F P，Tabor D，等.固体的摩擦与润滑［M］.北京：机械工业出版社，1982.
［4］马丙辉，卢泽生.基于电主轴的高速轴承及其热分析［J］.机械设计与制造，2008，（11）：1-3.
［5］王延忠，闫涵，周元子，等.龙门加工中心主轴系统热态特性分析［J］.机床与液压，2008，（5）:16-18.
关键词：多轴转向；转向杆系；刚柔耦合分析【Abstract】A type of multi-axle steering vehicle，which adopts mechanical hydraulic steering system， often experiences damage of steering tie rods.To find the damage reason，it is required to analyze the struc－ tural dynamic of steering tie.Therefore a virtual prototype model of steering tie was built by adopting rigidflexible coupling analysis in ADAMS，and its rigid member was replaced by the flexible body.Through Rigid -Flexible Coupling Analysis，stress distribution cloud chart of Steering Linkage can be obtained， which provides assistance for improving the design. Key words：Muti-axle steering；Steering tie rods；Rigid-flexible coupling analysis
性，并加剧了轮胎的磨损。
仿真，了解复杂机械系统设计的运动性能。其采用拉格朗日乘子
＊来稿日期：2011-01-04 ＊基金项目：江苏省科技成果转化专项资金项目—大型移动式起重机研发与产业化（BA2007038）
5 结论
（1）在 ANSYS/Thermal 模块中对高速冲床曲轴进行温度场分析，利用热分析求解器计算得到整机温度场分布，并把结果导入结构分析求解热变形，为高速精密数控冲床的精度保证提供理论支持。（2）通过单独曲轴系统和导轨系统对整机热变形的分析，可以看出导轨的发热对加工精度的影响要大，同时整机的最大热变形虽不在上滑块处，但是由热变形引起的加工误差也是不容忽视的。
3 刚柔耦合建模
3.1 ADAMS/Flex 中的柔性体
ADAMS/Flex 是采用模态柔性来表示弹性体的。其基本思
XXX ，XXX，生成柔性体：ADAMS，20，就可以得到柔性体的 MNF
文件。
在 ADAMS/View 中通过 Rigid to Flex 方法导入柔性体。采用
了 Align Flex Bod CM of Current Part 方法进行装配替换。
大型工程车辆转向系统中转向拉杆直径较小，容易产生弹
性变形，故需要对其进行柔性化处理。在处理过程中考虑到球头
对杆件柔性影响不大，对其进行了简化处理。
柔性部件建立主要过程为：
（1）在 ANSYS 里通过与 Pro/e 的接口导入实体模型，也可以
通过 ANSYS 建立实体模型。
（2）选择单元类型单元类型的选择是十分重要的环节，因
参考文献
［1］Peklenik J，Jerele A.Some basic relationships for identification of the machining proces［s J］.Annals of the CIRP，1992，41（1）.
［2］冯丙波，王栓虎，丁旺.基于 ANSYS 的高速冲床曲轴热分析［J］.煤矿机械，2010，31（7）：77-79.
机械设计与制造
202
Machinery Design ＆ Manufacture
文章编号：1001-3997（2011）11-0202-03
多轴车辆转向杆系刚柔耦合分析 *
第 11 期 2011 年 11 月
王超高秀华张小江王欢（吉林大学机械与科学工程学院，长春 130025）
Rigid-flexible coupling analysis for steering system of multi-axle vehicle
为使转向机构仿真更加准确，在建立了包括液压系统、悬架和转向杆系的整车虚拟样机模型基础之上，将 ANSYS 与 ADAMS 软件结合使用，引进柔性转向杆件，精确模拟转向机构的运动，对转向杆系进行结构动力分析，为提高车辆的操纵稳定性及减少轮胎的磨损提供设计依据。和传统的设计方法相比，这种方法提高了精度和效率。对其它多轴车辆转向机构的优化设计也有一定的参考价值。
在进行动力学分析时，ADAMS 采用两种算法：
（1）提供三种功能强大的变阶、变步长积分求解程序：GS-
TIFF 积分器，DSTIFF 积分器和 BDF 积分器来求解稀疏耦合的非