载货汽车的前悬架建模及仿真分析
浅谈汽车悬架系统建模与仿真
浅谈汽车悬架系统建模与仿真摘要:汽车悬架系统较为复杂,而且多种构件组成,构件与构件之间的相互配合运转也较为复杂,因此使用传统的方式来对汽车悬架的特性进行分析便面临着诸多困难。
本篇文章从悬架运动学和动力学仿真来分析汽车悬架特性的研究中所发挥的重要作用,并且就汽车悬架系统的设计开发进行探讨。
关键词:汽车悬架系统;建模;仿真本篇文章以国内某品牌汽车自主生产的SUV汽车前悬架为例,通过ADAMS/CAR 建立前悬架三维实体模型,前悬架相关数据参数,包括构件的质量、转动惯量等参数,来确定前悬架的几何定位参数、减震器、扭杆等参数,依据这些数据来确定运动学和动力学仿真模型的建立。
1. 前悬架模型建立利用ADAMS/CAR建立仿真模型时,建模顺序自下而上,最后得到前悬架模型,通过装配试验来确定模型建立的正确与否。
利用ADAMS/CAR软件建立仿真模型时要确保各个零部件关键点的位置要准确,这样才能确保建立的仿真模型的准确性。
通过对比汽车理零件的设计图纸以及三维实体模型的实际测量,获得前悬架中零件关键的位置。
设计图纸上可以查询悬架零件的质量,在多体系统的运动中,在运动过程中具有某种联系并且具有相同的运动轨迹而且固定在一起的部件可以看做是一个运动部件。
一个运动部件具有同样的质心和转动惯量。
获取运动部件的质心和转动惯量的参数可以通过称重和计算或者试验获取。
利用CAD技术来完成部件实体模型,将构件的材料密度等参数输入既可以获得部件的质量、质心和转动惯量。
2. 悬架系统的仿真结果分析利用ADAMS/CAR软件可对悬架系统进行分析,通过对车轮的垂直跳动来分析出前束角、车轮外倾角、后倾角及主销内倾角的参数变化。
在轮胎的接地点施加侧向力、回正力矩来测量前束角和车轮侧偏角的参数变化。
2.1车辆悬架仿真实验建立好悬架仿真模型之后,接下来就可以对其进行分析,悬架转向系统仿真分析的过程大体包括:打开悬架数学模型,然后设置好轴距、驱动力分配等悬架参数,之后进行仿真实验,根据实验结果绘制试验曲线图。
载货汽车的悬架系统结构的结构设计
载货汽车的悬架系统结构的结构设计1.1 悬架的概述悬架是车架〔或承载式车身与车桥〔或车轮之间的一切传力连接装置的总称。
它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力〔支承力、纵向反力〔牵引力和制动力和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要传递到车架〔或承载式车身上,以保证汽车的正常行驶]1[。
现代汽车的悬架尽管有各种不同的结构形式,但是一般都由弹性元件、减振器和导向机构三部分组成。
由于汽车行驶的路面不可能绝对平坦,路面作用于车轮上的垂直反力往往是冲击性的,特别是在坏路面上高速行驶时,这种冲击力将达到很大的数值。
冲击力传到车架和车身时,可能引起汽车机件的早期损坏,传给乘员和货物时,将使乘员感到极不舒适,货物也可能受到损伤。
为了缓和冲击,在汽车行驶系统中,除了采用弹性的充气轮胎之外,在悬架中还必须装有弹性元件,使车架〔或车身与车桥〔或车轮之间作弹性联系。
但弹性系统在受到冲击后,将产生振动。
持续的振动易使乘员感到不舒适和疲劳。
故悬架还应当具有减振作用,使振动迅速衰减〔振幅迅速减小。
为此,在许多结构形式的汽车悬架中都设有专门的减振器。
以下对悬架重要的组成部分进行简单的介绍。
<一>弹性元件弹性元件主要是把车架或车身与车桥或车轮弹性的连接起来,主要有空气弹簧,钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧等。
<1>空气弹簧空气弹簧是由橡胶囊所围成的一个密闭容器,在其中贮入压缩空气,利用空气的可压缩性实现其弹簧的作用。
这种弹簧的刚度是可变的,因为作用在弹簧上的载荷增加时,容器的定量气体气压升高,弹簧刚度增大。
反之,当载荷减小时,弹簧的气压下降,刚度减小,故空气弹簧具有较理想的弹性特性。
随着科学技术突飞猛进,生活水平的不断提高,人们对汽车的乘坐舒适性及各方面的性能提出了更高的要求,这便迫使各汽车生产厂家不断的引进先进技术,生产出更好的产品,保持强大的竞争能力。
从而空气弹簧的设计与研究也越来越受到车辆设计人员的青睐。
汽车主动悬架系统建模及动力特性仿真分析
汽车主动悬架系统建模及动力特性仿真分析对于汽车主动悬架系统建模和动力特性仿真分析,可以分为两个方面,即建模和仿真。
首先是汽车主动悬架系统的建模。
建模的目的是通过数学方程和物理模型来描述悬挂系统的运动和特性。
建模可以从两个方面入手,一是车辆运动模型,二是悬挂系统模型。
车辆运动模型是描述车辆整体运动的数学模型,它包括车辆的质心、惯性力、加速度等参数,并考虑到车辆在不同路面条件下的受力情况。
一般可以采用多自由度的运动方程来描述车辆的运动。
悬挂系统模型是描述悬挂系统特性的数学模型,它包括弹簧、阻尼、悬挂支架等组成部分,并考虑到悬挂系统的动力学特性,如频率响应、刚度、阻尼等参数。
根据悬挂系统的工作原理和设计参数,可以建立悬挂系统的数学模型。
其次是动力特性的仿真分析。
仿真分析的目的是通过数值计算和仿真模拟来模拟和预测悬挂系统在不同工况下的动力特性。
可以通过将建立的悬挂系统模型和车辆运动模型导入仿真软件中进行仿真分析。
动力特性的仿真分析包括四个方面:路面输入、悬挂系统响应、车辆运动和动力性能评估。
路面输入是指对车辆行驶过程中的路面输入进行模拟和预测,可以通过信号生成器生成不同频率、振幅和相位的路面输入信号。
悬挂系统响应是指悬挂系统对路面输入做出的响应。
可以通过差动方程、拉普拉斯变换等方法来求解悬挂系统的动态响应,并得到悬挂系统的频率响应曲线、阻尼比、刚度等参数。
车辆运动是指车辆在不同路面输入下的运动情况,包括车辆的加速度、速度、位移等参数。
可以通过对车辆运动模型进行数值计算和仿真模拟来模拟和预测车辆的运动情况。
动力性能评估是指对悬挂系统的性能进行评估和比较,可以通过对悬挂系统的频率响应、稳定性、舒适性等指标进行计算和分析,来评估悬挂系统的动力性能。
总的来说,汽车主动悬架系统的建模和动力特性仿真分析是一项复杂而又重要的任务,通过对悬挂系统的建模和仿真,可以帮助设计和优化悬挂系统,提高车辆的悬挂效果和驾驶舒适性。
重型载货汽车车架结构的有限元仿真及优化
优化方案
优化方案
根据有限元仿真结果,针对重型载货汽车车架结构的薄弱环节和潜在问题, 提出以下优化方案:
优化方案
1、结构改进:对车架结构进行优化设计,减少不必要的焊接部位,增加结构 强度。例如,采用局部加强板或增加加强筋等方式对车架关键部位进行加固。
优化方案
2、材料替换:采用高强度材料替代传统钢材,如铝合金、高强度钢等,以减 轻车架重量,提高抗疲劳性能。
优化方案
3、尺寸调整:通过对车架结构的关键部位进行尺寸调整,优化结构布局,提 高承载能力。例如,调整横梁和纵梁的长度、宽度和高度等参数,以改善车架的 抗弯和抗扭性能。
优化方案
4、增加附件:如加强板、减震器等附件,提高车架的抗载荷能力和减震效果。
优化效果
优化效果
实施上述优化方案后,重型载货汽车车架结构的效果显著。以下是优化效果 的几个方面:
结论
结论
本次演示通过对重型载货汽车车架进行有限元分析,了解了车架的应力、应 变分布情况,并提出了优化建议。这些建议对于提高车架的承载能力和稳定性具 有重要意义。在实践中,可以根据具体需求和条件,综合考虑选择适合的优化措 施。有限元分析作为一种有效的数值模拟方法,可以为重型载货汽车车架的设计 和优化提供重要参考。
1、结构强度提高:通过结构改进和材料替换,车架的强度得到了显著提高, 能够有效应对各种复杂工况下的载荷。
优化效果
2、重量减轻:采用高强度材料和尺寸调整,车架重量得到了显著减轻,从而 提高整车的燃油经济性。
优化效果
3、疲劳性能改善:优化后的车架结构具有更好的抗疲劳性能,减少了车辆在 使用过程中的断裂等现象。
Байду номын сангаас
参考内容
引言
货车车架有限元模型的建立及分析 (1)
作者简介:柴新伟(1981-),男,山西夏县人,在读硕士研究生,研究方向:车辆工程。
收稿日期:2009-07-02;修回日期:2009-12-01引言汽车车架是发动机、底盘、车身各总成及专用车专用设施的安装基础和关键承载部件。
我国对于一般车架的设计及强度校核,是依靠经典的材料力学、弹性力学、结构力学的经验公式。
传统分析设计方法,具有简单易行的优点,目前在我国的车辆设计计算中仍起一定作用。
传统方法也有明显不足,带有相当的盲目性,每次车架设计改进都不会有明显的突破;而且设计周期长,使得车架的更新换代的速度较慢,不能与现代化商品主产竞争相适应;也不能对车架结构的应力分布及刚度分布进行定量分析。
因此,设计中不可避免地造成车架各部分强度分配不合理现象;使得整个车架设计成本提高,而且某些部位强度不足,容易引起事故;某些部位强度又过于富余,造成浪费,达不到优化设计的目的。
随着CAD/CAE 技术的推广及计算机软硬件的发展,汽车行业已将CAD/CAE 技术用于汽车车架的设计与研究,为工作人员提供了可靠的计算工具[1]。
如果直接从CAD 软件导入Ansys ,会出现一些模型上相关问题,例如失去面,且其前处理不是很好;然而hyperworks 却有良好的CAD 兼容性和很好的有限元模型前后处理功能。
在CAD 中建立车架三维模型时,由于结构复杂,对一些附属结构和工艺结构,简化:1)略去某些功能件和非承载构件。
有些构件仅为满足工艺或使用要求设置,并非根据强度要求设置,对车架结构内力分布和变形的影响较小,因此建模时可以忽略(如工艺孔,缓冲座等)。
2)对某些部件进行简化。
车架主要是用槽钢和钢板铆接和螺栓连接而成,建立结合模型时只保证零件间的相对准确位置和连接孔的对应.根据副车架和主车架的连接方式,可将其简化为主车架左右边梁上的均部载荷,不再单独建模[2]。
将模型从CAD 软件导入hypermesh 中,车架边梁和横梁采用壳单元(SHELL63),实体零件(如吊耳,平衡悬架等)选用实体单元(solid45),钢板和板簧使用刚性梁单元和弹簧单元模拟。
毕业设计--轻型载货汽车悬架的设计
轻型载货汽车悬架的设计摘要:汽车悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称。
其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭,并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力,并衰减由此引起的震动,以保证汽车能平顺地行驶。
本次设计主要是1.5t货车的悬架设计。
参照力帆LFJ3048的基本参数,根据载货汽车悬架系统的要求,设计出符合国家标准的悬架系统。
悬架的设计主要是通过汽车主要的质量参数的分析,初步制定悬架系统的结构方案。
本设计的弹性元件选择钢板弹簧,经过设计计算确定钢板弹簧的主要尺寸和结构形式。
通过数据的论证确定悬架的结构方案与主要参数,利用计算机绘制图纸。
在设计过程中即要考虑设计的合理性,同时还要考虑结构简单、成本低等因素。
通过计算得出的数据表明此次设计的悬架系统符合设计要求。
关键词:1.5T货车;悬架设计;钢板弹簧Dgsign carry cargo car of light tack suspensionZhaowei(Vehicle Engineering 2009, Southwest Forestry University, Kunming Yunnan, 650224)Abstract:Automotive suspension is the frame and wheel axle or between all the force of the floorboard of the connected device, Its role is to transfer function between the wheel and the frame of torsional force and force.It is buffered by the uneven pavement on the body and chassis of impact, resulting in reduced vibration, to ensure that the car can run smoothly. The design is mainly 1.5t truck suspension design. My design is based Lifan LFJ3048 basic paramete, According to the requirements of truck suspension systems, suspension systems designed in line with national standard.Suspension design is mainly through the analysis of the main quality parameters of the car, and determine the structure of the original suspension system solutions.Select the leaf spring elastic element, has been calculated to determine the size and structure of the main leaf spring. Through the data to calculate and determine the structure scheme and main parameters of suspension,and using computer drawing drawings .In the design process is to consider the rationality of the design should also consider the simple, low cost factors.Through the calculated data show that suspension system meet the design requirements.Key words:1.5T truck;suspension design;plate sping目录摘要 (I)Abstract (II)1概述 (1)1.1 悬架的功用和组成 (1)1.2悬架结构形式的分析 (2)1.3悬架的设计方案 (4)2 悬架基本参数的确定 (5)2.1固有频率 (5)2.2悬架的静挠度 (5)2.3悬架的动挠度 (6)2.4悬架的刚度 (6)2.5悬架弹性特性 (6)2.6后悬架主、副簧刚度的分配 (7)3 钢板弹簧的设计 (9)3.1钢板弹簧结构选择 (9)3.2钢板弹簧主要参数的选择 (9)3.2.1单个钢板弹簧承受的载荷 (9)3.2.2满载弧高 (10)3.2.3钢板弹簧长度L的确定 (10)3.2.4钢板弹簧片数n及厚度h的选择 (12)3.2.5钢板断面尺寸形状的确定 (12)3.2.6钢板弹簧各片长度的确定 (12)3.3 钢板弹簧的刚度验算 (15)3.4钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 (17)H (17)3.4.1钢板弹簧总成在自由状态下的弧高3.4.2钢板弹簧各片自由状态下曲率半径的确定 (18)3.4.3弹簧的弧高 (21)3.4.4钢板弹簧总成弧高的验算 (21)3.5钢板弹簧的强度验算 (22)3.6钢板弹簧中心螺栓的选定 (23)3.7钢板弹簧衬套的分析和选型 (23)3.8弹簧夹箍的选择 (24)4 卷耳的设计 (26)4.1 卷耳形式的选择 (26)4.2卷耳的强度验算 (26)4.3钢板弹簧销的强度验算 (27)4.4叶片的端部结构 (28)5减振器的设计 (29)5.1减振器的分析和选型 (29)5.2阻尼器基本参数的确定 (30)5.2.1相对阻尼系数ψ (30)δ (31)5.2.2伸张行程的阻尼系数s5.3最大卸荷力F的确定 (31)5.4筒式减振器主要尺寸参数的确定 (32)6 总结 (33)参考文献 (34)指导教师简介 (35)致谢 (36)1 概述1.1 悬架的功用和组成舒适性是货车最重要的使用性能之一。
车辆悬架模型的仿真与分析
车辆悬架模型的仿真与分析目前,关于汽车模型的研究很多。
詹长书等人研究了二自由度懸架模型的频域响应特性。
李俊等人模拟了不同车速和路况下二自由度车辆模型的动力学。
郑兆明研究了二自由度车轮动载荷的均方值。
基于Matlab建立了更加复杂的悬架模型,分析了其在模拟路面作用下的响应,分析了系统阻尼参数和刚度参数变化对车身动态响应的影响。
标签:汽车悬架;模型;模拟据公安部交通管理局统计,截至2019年3月底,全国机动车保有量达3.3亿辆,其中汽车达2.46亿辆,驾驶人达4.1亿,机动车、驾驶人总量及增量均居世界第一。
随着汽车数量的迅速增加,人们开始越来越重视汽车的乘坐舒适性,平顺性是舒适性的重要组成部分。
振动是影响平顺性的主要因素,因此车身系统参数的合理设计对提高汽车的舒适性和安全性具有重要意义。
1车辆悬架模型传统的悬架系统一般由弹性元件和参数固定的阻尼元件组成。
本文选择汽车后轮的任意悬架系统建立四分之一模型。
该模型的简图如下图1所示。
其中,1是螺旋弹簧,2是纵向推力杆,3是减震器,4是横向稳定器,5是定向推力杆。
2悬架刚度分析2.1悬架垂直刚度分析悬架系统的垂直刚度可以通过分析悬架两个车轮在同一方向上的运行情况来获得。
因为装有发动机的车辆的前轴载荷变化很大,所以前悬架通过调节螺旋弹簧的刚度和自由长度来确保车身姿态。
后悬架的轴重变化不大,只有螺旋弹簧的自由长度略有调整,后悬架螺旋弹簧的刚度没有调整。
这导致带有发动机的B 车型前悬架刚度略有增加。
除了悬架结构和参数的匹配外,前后悬架固有频率的正确匹配是降低车辆振动耦合度、有效提高车辆乘坐舒适性的重要方法之一。
由于B型前悬架的轴重变化很大,通过调整前悬架螺旋弹簧的刚度,前悬架和后悬架的偏置频率比几乎不变。
2.2悬架倾角的刚度分析一般来说,乘用车的前后侧倾刚度比要求在1.4和2.6之间,以满足略微不足的转向特性的要求。
B车型前悬架的侧倾刚度略高于C车型,这是由前悬架刚度的增加引起的。
汽车系统动力学前悬架的建模与仿真对比)
某商务车前悬架运动学模型的建立和仿真并与ADAMS结果比较一、前悬架系统的简化前悬架系统可简化成以下一些部件;由于在ADAMS/CAR里建模时,只需建立一边的部件Part,和它对称的部件便会自动生成,所以下面只列出了左边的部件以及那些没有左右对称的部件。
Parts:gel_lower_control_arm gel_upright ges_subframe gel_upper_strut gel_upper_control_arm gel_lower_strut gel_spindle gel_drive_shaft gel_tripot gel_zhizuo gel_tierod gel_rod gel_anti_roll简化后的前悬架系统图如下(图一):图一二、关于建模提供的测量参数和硬点位置关于悬架建模测量提供的参数系统分类要求项目提供参数和模型类型(参考车)整车整车整备质量2170kg 空载质量2170kg 空载前轴荷1177Kg 空载后轴荷993Kg 满载质量3300kg 满载前轴荷1442Kg 满载后轴荷1858kg 轴距2933mm 前轮距1745mm 后轮距1700mm 整车空载质心- X 1342mm 整车空载质心- Y 10.7mm 整车空载质心- Z 293mm 座椅地面连接点(后右)坐标整车转动惯量悬架参数前悬架CATIA模型文件总成(含横向稳定杆)后悬架CATIA模型文件总成前后悬架硬点坐标(空载状态) mm 含轮心(见附一)前螺旋弹簧自由长度367前螺旋弹簧空载长度267前螺旋弹簧刚度54.8N/mm后板簧伸直长度1368mm片厚17mm片宽76.2mm自由弧高125mm空载弧高73mm满载弧高51mm主簧刚度(加紧)60±4.2/63±4.4复合刚度121±8.5/141±9.9板簧加紧距110mm板簧拖距1235mm后板簧前衬套径向刚度1600N/mm轴向刚度630N/mm扭转刚度 4.0N.m/deg偏摆刚度18N.m/deg后板簧后衬套径向刚度2100N/mm轴向刚度1300N/mm扭转刚度 2.1N.m/deg偏摆刚度10N.m/deg前悬架硬点位置: 前悬架(整备状态)以左侧测量,右侧ZX 平面对称(非对称单独列出)点坐标(整车坐标系)硬点名称X Y Z 备注减振器上安装点 40.269 -644.493 532.198 减振器下端点 9.181 -742.44 -64.81 缓冲块上点 38.858 -648.939 505.096 缓冲块下点 33.495 -665.835 402.111 缓冲块碰撞点 31.813 -671.137 369.799 32.78728 弹簧上安装点 39.217 -647.807 511.995 弹簧下安装点 25.811 -723.674 256.49 下摆臂前安装点 -3.7 -407.5 -207 下摆臂后安装点 422 -436 -192.5 下摆臂外点 -8.198 -811.231 -252.174 副车架前安装点 56.5 -555 10 副车架后安装点 422 -436 -90 稳定杆安装点(左) 271 -350 -159.6 稳定杆连接杆上点 66.274 -661.312 130.981 稳定杆连接杆下点45.224 -646.798 -157.952前轮轮心点 1.013 -871.146 -157.5 (整备状态) 前轮安装面中心点0.829 -927.145 -157.845前轮接地点-6.598-869.061-491.907前轮胎静半径340三、前悬的建模与仿真 1、建模如图附件一 2、转向仿真方向盘的最大转角为2.961,仿真时车轮在竖直方向没有移动,将方向 -6.480转到6.480,观察车轮定位参数的变化情况。
汽车整车模型的仿真及悬架系统性能分析
汽车整车模型的仿真及悬架系统性能分析王霞,肖亚翠甘肃农业大学,甘肃兰州(730070)E-mail :wangxia@摘 要:用ADAMS 对汽车系统进行仿真和优化,通过分析汽车前悬架部分参数,结合ADAMS 底盘动力学模型,使汽车的稳定性得到较好的改善。
关键词:汽车底盘,仿真,前悬架,性能分析 中图分类号:TP391.91.引言ADAMS 是目前国际上使用最为普遍的一种汽车动力学仿真软件,它可以对汽车进行静力学、运动学和动力学分析。
借助此软件,可以建立复杂机械系统的“虚拟样机”模型,模拟现实工作条件下所有运动情况,并且快速减少昂贵物理样机的制造数量,提高产品设计水平,大幅度缩短产品开发周期和降低开发成本[1]。
所以在这里主要讨论ADAMS 的基本理论、悬架的数学模型并用该软件分析汽车悬架的实例等。
2.ADAMS 仿真软件介绍不同的系统仿真模型,需要采用不同求解器求得数值解。
ADAMS 软件的常用求解器有多个,可以针对模型的不同,选择相应的求解器。
在概念设计阶段,研究设计人员通过多体分析软件能够迅速建立整个研究对象的虚拟样机。
在ADAMS 软件中,使用ADAMS/View 软件提供的部件库与布尔运算器,可以方便的在ADAMS/View 界面产生各种形状的零部件。
在模型的物体之间,通过连接件库、运动发生器以及广义力和力矩施加约束,建立系统的动力学研究模型[2]。
同时可以为研究人员提供各种动力学分析专用模块,如ADAMS/Car 提供轿车动力学分析模块,ADAMS/Android 提供人体模型,ADAMS/Tire 提供轮胎模型,ADAMS/Vehicle 提供悬架模型,ADAMS/Engine 提供发动机建模模块,ADAMS/ Hydraulic 提供液压传动系统建模模块等等,极大的方便了汽车设计阶段的建模与汽车动态仿真分析。
3. ADAMS 软件的理论基础3.1广义坐标选择动力学方程的求解速度很大程度上取决于广义坐标选择。
汽车悬架系统建模与仿真研究
20071101
河北工业大学硕士学位论文
汽车悬架系统建模与仿真研究
摘要
汽车悬架系统是一个比较复杂的多体系统,其构件之间的运动关系十分复杂,这就给 使得传统的计算方法分析悬架的各种特性带来许多的困难。因此,悬架的运动学和动力学 仿真分析在汽车悬架特性的研究中起着重要作用,并为悬架系统的设计和开发提供了一种 先进高效快捷的方法。
在现代的工程研究领域,计算机仿真己成为热门研究课题。借助计算机的快速计算能力,人们 不仅可以求出所需要的数值结果,还可以模拟出工程中的具体情况,以便人们可以直观的进行分析 研究,我们称为计算机仿真技术。今天的仿真技术研究中,大多以多体系统理论作为研究上的理论 基础。多体系统动力学,包括多刚体系统动力学和多柔体系统动力学,是研究多体系统运动规律的 学科。在发展过程中,多体系统动力学结合了运动生物力学、航天器控制、机器人学、车辆设计和 机械动力学等学科,己成为一门具有广泛用途的新兴力学分支。多刚体系统动力学始于 20 世纪 60 年代。为了解决航天、航空领域的飞行器稳定性、姿态控制问题,满足地面车辆和某些机械设备不 断提高运行速度、精确程度与减轻重量和降低能耗等方面的需求,德国和前苏联的一些学者开始了 多体动力学研究,到了 60 年代末 70 年代初,他们就提出了各自较为系统的理论和方法。与此同时, 一些多刚体系统动力学分析软件也相继与 70 年代初问世。80 年代中后期多柔体系统动力学理论发 展较快的时期,发表了人量的有关文献和专著。到目前,许多大型通用多体系统动力学软件己经包 括了有关柔性体的分析技术功能。
汽车动力学是建立在多体系统动力学的理论基础上,用来研究汽车受力和运动关系,并找出汽 车性能的内在联系和规律的学科。汽车动力学研究的初期,局限于当时的研究水平与研究手段,一 般以汽车某单一的性能或零部件为对象,主要研究在理想环境下,汽车的作用力与运动的关系。当 汽车动力学研究范围扩展到分析汽车在各种工况下的动力学特性以及由局部到整体地对汽车与使用 条件做系统研究时,标志着汽车动力学学科走向成熟[5]。
基于ADAMS_CAR的汽车前悬架仿真分析
T
T
d 坠T dt 坠q
-
坠T 坠q
T
T
+φ q P +θ q μ =Q
(1)
完整约束方程:φ(q , t)=0
(2)
非完整约束方程:θ(q , q , t)=0
(3)
式中:T —系统动能;q —系统广义坐标列阵;
Q —广义力列阵;p —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。 在仿真计算中要使用修正的 Newton-Raph-
[4]王宏威.浅析我国汽车维修业现状及发展战略[J].科技 资讯,2006,(29).
收稿日期:2009-04-09
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(上接第 7 页)
后倾角变化大约 3.7° ;下跳 100mm 时,变化大约
参考文献
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文章编号:1002- 4581(2009)04- 0005- 04
·基于 ADAMS /CAR 的汽车前悬架仿真分析·
基于 ADAMS / CAR 的汽车前悬架仿真分析
郝海生,黄勇,庹永恒 Hao Haisheng,Huang Yong,Tuo Yongheng
(重庆交通大学 重庆市交通运输工程重点实验室,重庆 400074)
基于ANSYS的东风货车车架仿真和有限元分析
基于ANSYS的东风货车车架仿真和有限元分析摘要:货车车架是车子的关键受力部分,货车上受到的来自内部和外界的各种载荷最后都要传递给货车车架,所以车架结构强度的大小是货车整体设计的关键因素之一。
在汽车设计中,有限元分析法可以对汽车进行动态性能、静态性能和车架结构分析,从而,对车身结构优化,提高整车性能、缩短设计时间。
有限元软件ANSYS具有独一无二的分析优化功能和良好的可靠性,在结构动力分析、静力分析和优化设计方面具有出色的表现。
本文以东风货车为研究对象,运用Pro/E和ANSYS软件,先创建货车车架的三维实体建模型,在对其动态分析、静态分析及模态分析研究。
以实体为基础进行建立他的简单尺寸来优化,以车架的截面面积作为参数,把他最小的体积作为其最终结果。
简单介绍Pro/E三维建模的简化技巧和ANSYS结构优化设计时的基本思想和方法。
通过对东风货车车架结构的有限元仿真和有限元分析,积累许多宝贵的经验,得到一些重要数据,在以后货车车架的设计优化中有借鉴和指导作用。
关键词:东风货车车架;ANSYS;Pro/E;静态分析;动态分析;模态分析Dongfeng truck frame based on ANSYS simulation and finite element analysisAbstract:Truck frame is the car key part of the force, van from internal and external load, the last to be passed on to the truck frame, so the size of frame structure strength is one of the key factors of the overall design of the truck. In the automobile design, the finite element analysis method can be used to analyze the dynamic performance, static performance and frame structure of the vehicle, so as to improve the performance of the vehicle and shorten the design time. Finite element software ANSYS has a unique analysis optimization function and good reliability, and has excellent performance in structural dynamic analysis, static analysis and optimization design.In this paper, Dongfeng truck as the research object, the use of Pro / E and ANSYS software, to create a three-dimensional model of the truckframe, the dynamic analysis, static analysis and modal analysis. Optimization structure based on the entity unit model to create the frame size is simple constraints, with the frame of the longitudinal cross section area size as a design parameter, the frame structure of the total volume minimization as optimization the final result. The simplified technique of Pro/E 3D modeling and the basic idea and method of ANSYS structure optimization are introduced in this paper. Through the finite element simulation and finite element analysis of the frame structure of the Dongfeng truck, accumulated many valuable experiences, and get some important data, which have reference and guidance in the design optimization of the truck frame.Key words:Dongfeng truck frame;ANSYS; Pro/E; Static analysis; Dynamic analysis; The modal analysis基于ANSYS的东风货车车架仿真和有限元分析1 引言1.1 课题的目的和意义当代汽车工业中,有限元分析法在已经普遍应用在车辆骨架的研发里面。
货车车架的建模与模态分析
【专题研讨】场的结论,同样地也不存在无穷大均匀电场。
在大学物理的教学过程中,有些情况下为了计算的简便或者对称性的需要,可以假设无限大的线或者面,但还要清楚这种无限延伸并不总是成立的,在一些其他情况下,如电场和磁场,均不能假设为均匀的无限分布。
参考文献:[1]肖立业.天体和星系磁场起源的探索[J].电工电能新技术,2003,22(4):53-59.[2]范淑华,项林川.大学物理[M].武汉:华中科技大学出版社,2011.[3]王莱.截面异形的轴向变化磁场产生的感生电场[J].大学物理,2005,24(4):51-54.[4]景义林.一些复杂静电场与静磁场边界条件之论述[J].大学物理,2010,29(9):8-10.[5]常同钦.截面为任意形状无限长螺线管的磁场[J].大学物理,2001,20(6):22-23.作者简介:邹远川(1979-),男,湖北宜昌人,华中科技大学物理学院副教授,博士,主要从事理论物理和天体物理的教学和研究工作。
----------------------------------------------一、课题研究意义对于载货汽车来说,车架是承受载荷的主体,对整车的性能有很大的影响。
上世纪五六十年代,我国对于一般车架的设计及强度校核是依靠传统的经验及方法[1]。
这种方法对结构做了大量的简化,因此简单易行,但是设计中很容易出现车架各部分强度分配不合理的现象,达不到对车架进行优化设计的目的。
有限元法能对工程实际中几何形状不规则、载荷和支承情况复杂的各种结构以及零部件进行变形计算和应力分析,而车身、车架不论是形状还是载荷都相当复杂,所以有限元法是计算车身、车架的一种有效而实用的工具[2]。
利用模态分析,可以从设计上避免车架的共振现象[3]。
利用有限元分析的方法,对于加快产品的开发速度、降低设计成本、提高产品竞争力有重要意义。
二、CA1091K2型汽车车架静态分析1.建立有限元模型和划分网格。
载货汽车车架及悬架系统设计
摘要本课题结合生产实际,在农用运输车的基础上对低速载货汽车车架及悬架系统进行了设计。
设计内容主要包括:参与总体设计;车架、悬架结构型式分析和主要参数的确定;车架、悬架结构设计。
整个设计过程遵循以下原则和技术标准:规范合理的型式和尺寸选择,结构和布置合理;保证整车良好的平顺性能。
工作可靠,结构简单,装卸方便,便于维修、调整;尽量使用通用件,以便降低制造成本;在保证功能和强度的要求下,尽量减小整备质量。
低速载货汽车上用得比较广泛的是边梁式车架和非独立悬架,因为边梁式车架和非独立悬架结构简单,比较经济实用,便于维修和改装。
考虑到车架和悬架在整车设计中的作用,首先进行了车架、悬架的总体设计,然后对车架、悬架结构进行了设计,最后对车架、悬架的结构进行了受力综合分析,在次基础上确定了它们的主要参数。
关键词:低速货车,车架,悬架,设计ABSTRACTThis topic combined production with the actual and based on the agriculture transport vehicle foundation, the low speed truck frame and suspension system have been designed.The main content of the design include: the design of the participation system, analysis of the structure pattern of the frame and suspension and determination of the main parameter, design of the structure of the frame and suspension.During the entire design process, the principles and the technical standards are followed: the reasonable pattern and the size, the structure and arrangement; the good smooth performance of the entire vehicle; with reliable work, simple structure, loading and unloading, advantageous for the service and the adjustment; as far as possible general parts, in order to reduce the cost of the production, the function and the intensity request are guaranteed, the quality is reduced as far as possible.The side frame and non- independent suspension are used quite widely on the low speed truck, because the side frame and non- independent suspension structure are simple, economical and practical, advantageous for the service and the refit. Considered the function of the frame and suspension in the entire vehicle design, firstly that the whole of the frame and suspension system is carried on designing, then the structure of the frame and suspension have been carried on designing, finally the stress generalized analysis of the structure of the frame and suspension has been carried on, their main parameter has been determined in the inferior foundation.Key words:Low Speed Truck,Frame,Suspension,design目录第1章前言 (1)第2章总体方案论证 (2)2.1 设计选型原则 (2)2.2 设计内容 (3)第3章主要尺寸参数的选定 (3)3.1 外廓尺寸 (3)3.2 质量参数 (3)第4章车架总成设计 (4)4.1 车架的结构设计 (4)4.2 车架的技术要求 (5)第5章车架的设计计算 (6)5.1车架的计算 (6)5.2 车架载荷分析 (8)5.3 车架弯曲强度的计算 (8)5.4 车架扭转应力的计算 (11)第6章悬架的总成设计 (14)6.1悬架的设计要求 (14)6.2悬架的两种形式 (14)6.3悬架主要参数的确定 (17)6.4钢板弹簧的设计 (20)结论 (23)参考文献 (24)致谢 (25)第1章前言车架和悬架系统是汽车设计的重要部分,因为它们的好坏直接关系到汽车各个方面(操控、性能、安全、舒适)性能。
基于adams的汽车前悬架的建模与仿真
基于ADAMS/VIEW 的汽车前悬架模型的建立与优化前言悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称。
它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力(支撑力)、纵向反力(驱动力和制动力)和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架(或承载式车身)上,以保证汽车的正常行驶。
现代汽车的悬架尽管有各种不同的结构形式,但是一般都是由弹性元件、减振器和导向机构等三部分组成。
此外,还铺设有缓冲块和横向稳定器。
汽车悬架可分为两大类:非独立悬架和独立悬架;悬架系统的刚度和阻尼是否在汽车行驶过程中发生改变分为被动和主动悬架系统;主动悬架系统按其是否包含动力源,可分为全主动悬架(有源主动悬架)和半主动悬架(无源主动悬架)系统两大类。
1绪论1.1 虚拟样机技术将CAE技术应用于现代工业生产的过程中,是将科学技术转化成生产力的一种表现形式。
在各种CAE技术中,虚拟样机(Virtual Prototype)技术是计算机辅助工程的一个重要分支,它是人们开发新产品时,在概念设计阶段,通过学科理论和计算机语言,对设计阶段的产品进行模拟性能测试,达到提高性能、降低成本、减少产品开发时间的目的。
随着人类社会进步的加快,人们生活水平的不断提高,人们对产品的要求也越来越来高,同时社会竞争更加激烈,产品复杂程度越来越高,产品开发周期越来越短,产品保修维护期望越来越高,生产计划越来越灵活,在现实中还有一些客观的约束条件,例如昂贵的物理样机实验,严格的法律法规要求等,因此要提高产品质量,缩短开发周期,并不是件容易的事情。
要克服以上困难,一个行之有效的方法就是通过虚拟样机进行仿真模拟,在未来真正生产出真实的产品以前就进行仿真模拟,提前知道产品的各种性能,防止各种设计缺陷的存在,提出改进意见。
传统的产品开发过程如图1-1所示,该过程是一个大循环过程,不仅难以提高产品质量,而且耗费大量的时间和资金。
而通过物理样机技术,在制造物理样图1-1 传统的产品开发流程机之前,就可以进行样机的测试,找出和发现潜在的问题,缩短产品开发周期的40﹪-70﹪,其过程如图1-2所示,这样不尽节省时间和金钱,还可以大幅度地提高产品质量。
汽车前悬架力学计算建模及仿真分析报告
图 2-1 上摆臂
图 2-2 下摆臂
图 2-3 转向节
图 2-4 扭杆
图 2-5 上拉杆
图 2-6 下拉杆
根据前悬架的总装配图纸,在 PRO/E 中进行装配,并生成爆炸图如图 2-7、2-8 所示。
图 2-7 悬架总装配图
图 2-8 前悬架爆炸图 1-前梁焊接总成,2-扭杆弹簧,3-上摆臂,4-下摆臂,5-减震器总成,6-上
ω2 ----------------------为主销内倾角,由图纸尺寸可得为 6.5 度
ω1,ω3 --------------------为下、上摆臂角
a ----------------------为车轮接地点至上摆臂球头 A 中心的水平距离 h2 ----------------------为上摆臂球头 A 至地面高度 Fz ,Fy------------------分别为单个车轮的垂直,横向载荷
F2z * l 3 * cos ω3 − F2 y * l 3 *sin ω3 = m ------------------------- (1-4)
式中
l 2 ----------------------为主销长度,由图纸尺寸可得约为 264mm
l 3 ----------------------为上摆臂长度,由图纸尺寸可得为 270mm
F2y = F1 * cosω1 − Fy = −4.66 *cos 9.8550 = −4.59KN
F2z = Fz + F1 *sin ω1 = 12.25 − 4.66*sin 9.8550 = 11.45KN
式中 取 Fy=0 ( 静载时没有横向力)
ω1
=
arctan
78 449
≈
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更 为直接方便 。 为此利用动力 学仿真 软件 AD MS A / C AR建 立 某 特定 车 型 的悬架 系统 的直观 模 型 , 并 进 行仿 真分 析 . 此悬 架 的悬挂 特性 进行 评价 。 对
1 悬架 系统建模
11 D MS Ca 建模 的步 骤 . A A / r
的好坏直接影响汽车的使用性能 。但是汽车悬架 系 统是 比较 复 杂 的空 间机 构 , 这些 就 给运 动 学 、 动 力 学分 析 带 来 了非 常 大 的 困难 。基 于 A A D MS的
t ewh e r c h n ewa t d e n n lz d y w ih t e c r e o et ea ge a e n l ,k n p n c s ra g ea d t e h e l a k c a g ss id a d a ay e ,b h c u v f h o n l ,c mb r ge i g i a t n l n t u h t a e h
w e lrc h newt w el o et gw r b ie. h o t nl dl a o tru n l igt hn e uv n h e t kc ag i hes f ai e ot nd T em r r i a moe w s th g aa z eca g re d a h b n e a e ao g o h yn h c a
表 2 前悬架各零件关键点位置
主销内倾角 主销后倾角 7 。 23 。O 车轮滚 动半径 车轮轮距 39 5 mm 12 mm 75
动关 系以便定义约束类型 ,通过约束将各零件连 接起来 , 从而构成子系统结构模 型( 此悬架为双横
臂扭杆 弹簧悬架 .其 中整个悬系统包括 :上下摆 臂、 转向节 、 上下支撑杆 、 减振器 、 扭杆 弹簧 、 向 转 器齿条 、 车轮和车架等组成 ) 。最后将所建好的子
然后 利 用 悬挂 试验 台对 车 轮 施 加 位 移 时 间 历 程 激 励 并 对 其 悬挂 特 性 ( 包括 前 柬 角 , 倾 角 , 销 后 倾 角和 轮 距 外 主
变化等) 进行研 究分析 , 得到前悬架在施加载荷后前柬角, 外倾 角, 主销后倾 角等随车轮跳动量的变化曲线。通
过 对 变化 曲线 进 行 分析 。 并应 用 A A /ni t D MSIs h 进行 优 化 , 出更 为合 理 的模 型 。 g 得
d i1 .9 9js .6 3 3 4 . 1 . . 6 o :03 6 /.s 1 7 — 122 20 0 in 0 2 0
载货汽 车的前悬架建模及仿真分析
韩 宝坤 , 陈菲 , 孙超
( 山东科技 大学 , 山东 青岛 2 6 1 ) 6 5 0 摘要 : 基于动 力学仿真软件 A A / a, D MS C r建立某载货汽车的前 悬架的模 型并进行仿真分析 , 以评测其性能的优 劣性 首先根据手工测量前 悬架 系统所获得的数据 , A A / a 在 D MSC r中建立前 悬架多体 系统的动力学仿真模型。
t e d t ,w ih wa b a n d b a u i g t e s s m o t u p n in Dip a e n me p o e si c n ie o e wh e a h a a h c so ti e y me s rn h y t o f n s e s . s lc me tt r c s n e t n t e lw s e f r s o i v h
1 | 坐 标 系 的 确 立 I1 2
尼刚体 ( 振动) 数学模型计算描述更加真实反映悬
架特性及其对汽车行驶动力学影响 .也 比图解法
收稿 日期 :0 1 l— 9 2 1- 1 2
作者简 介 : 韩宝坤 (9 1 , 山东青 岛人 , 17 一) 男, 教授 , 士研 究生导 硕 师, 主要研 究领域 为声 学及振动控制研 究。
图 2 减 震器 的特 性 曲线
1 . 扭杆 刚度 的确 定 .4 2
单 位 扭 转 角 所 需 要 的 扭 矩 称 为 扭 杆 弹 簧 刚
度 . 杆 的刚 度仅 与扭 杆 的直径 和 长度 有 关 , 阅 扭 查 汽 车设 计手 册 , 扭杆 的刚度 可用 以 下 的公 式 计算 :
^ M  ̄d r G
在建立多体模型时 .坐标系的选择对建立样 机模型起到很大的作用。该模型的坐标原点为两 侧车轮接地印迹 中心点连线的中点 。 以地面为 X Y
一
1 7—
2 1 年第 2 02 期
农业装备 与车辆工程
平 面 , 车 中心对 称 面 为 X 汽 Z平 面 , 通过 前 轮 轮 心
据 试 验 数据 在 A A D MS中编 制 的 减震 器特 性 曲线
关键词 :多体 系统动 力学 ; D MSC ; D S Is h; A A / a A AM /ni t悬架特性 r g 中图分类号 : 4 33 U 6. 3 文献标识码 : A 文章编号 :6 3 34  ̄0 2 2 0 1- 5 17 — 12 1) - 0 7 0 0
M o e i g a d S m u a i n o r n u p n i n f r a Co me ca h c e d l n i l to fF o t s e so o m n 书 杆 的直径 ,根据扭杆的设计图 , _ 扭 杆 的直 径 为 3 m G — 剪 切 弹性 模 数 ,一 般 取 4 m;— 77 14 ,厂 — 扫 杆 的长 度 ,根据 扭杆 的设计 图 , .x 0 ;I _
扭 杆 的有 效工 作 长度 为 14 m 代 入各 项 数值 后 2 m, 1 硬 点是 各零 件 之 间连 接 处 的关键 的几 何定 位 点 ,确 定硬 点 就是 在 坐标 系 中 给 出零 件 之 间连 接 点 的几何 位 置 。模 型 关键 硬 点 的空 间位 置 坐标 和 相 关 系 数是 建 立运 动 学模 型 的 关键 。通 过 对 实体 计 算 得扭杆 的刚度 为 K I5 3e 0 N /e ) = .4 8+ 5( mm dg 。
0 引 言
汽车 已成为现代生活 的首选交通工具。随着 道路交通条件的不断完善 。现代汽车行驶速度不 断提高 , 对车辆的技术状况就有了更高的要求 。 悬
架 是保 证 汽车 具 有 良好行 驶 平顺 性 、 纵稳 定性 、 操 舒 适性 和行驶 安 全性 的重 要 机构 。悬架 技 术状 况
虚拟 样 机技 术 , 把悬 架视 为是 由多 个相 互 连接 、 可 彼此 能 够相 对 运 动 的多体 运 动 系统 ,其 运动 学 及 动 力学 仿 真 比 以往通 常用 几 个 自由度 的质 量一 阻
1运动学动力学抽象 . ) 构建悬架系统的拓扑图。 2 获取 悬 架 系统 的 几何 定 位 参 数 、 理 参 数 ) 物
Ha a k n, e e , u h o n B o u Ch n F i S n C a
(hn o g nvr t o ineadT c nl y Q nd o 65 0 C i ) S a dn iesy f cec n eh o g , iga 6 1 , hn U i S o 2 a
和 力学参 数 。 3 )在 s nad下建 立悬 架 系 统相 应 tm lt t dr a e pae 的 sbytm文 件 , 代人 悬架 系统 的参 数特 征 。 u ss e 并
4 输入 随机路面 的空间谱并进行仿真 , ) 仿真
计 算结 果 的加工 和后 处理 。
12 悬架 模板 的建 立 .
角, 倾角 , 后 车轮 外倾 角 , 前束 的变 化等 。 了运 动 有
图 1 减 震器 的试 验数 据
学参数 ,就可以建立悬架 的运动学模 型并分析其
运 动 特性 。 动学 参数 , 般 可 以在 汽 车 的设 计 图 运 一 纸 中查得 。表 1 就是 前悬 架 定位 参数
表 1 前 悬 架 定 位 参 数
o t zn a e n ADAMS n ih . pi igb s do mi i / s t g Ke wo d :mut l d y t m;d n mi s y rs l p e b y s se i o y a c ;ADAMS C r / a ;AD AMS I s h ;s s e so h a t r t s / n i t u p n in c a c e i i g r sc
sf r ot e ADAMS C . h r n u p n i n mut l o y s se d n mis mo e s s tu n t e ADAMS Ca n t e b s f wa / a T e f t s e s l p e b d y t m y a c d l r o s o i wa e p i h / ro h a i o s
如 图 2所示 。
连线 , 直 X X 垂 Y、Z两 平 面 的 面 为 Y Z平 面 . 竖 取 直 向上 为 z轴 正 向 , 身 右侧 为 Y轴 正 向 , 车 车 以 前 进 方 向的反 方 向为 x轴正 向[
1 . 模 型几何 定 位参数 的获取 .2 2
应用多体系统动力学建立机械系统仿真模型 时, 需要依据悬架的结构形式 , 在模型中输入悬架 中各运 动部件之间的安装连接位 置与相对角度 . 车轮定位角等参数 。这些参数决定了悬架各部件 的空 问 运 动关 系 ,如 前轮 上 下跳 动 时 的主销 内倾