基于ADAMS的汽车麦弗逊悬架计算机仿真分析

第9卷第4期2011年 12 月

Vo1.9 No.4December. 2011

工业技术与职业教育

Industrial Technology & Vocational Education

基于ADAMS 的汽车麦弗逊悬架计算机仿真分析

刘 博，范永海

（河北联合大学轻工学院，河北 唐山 063000）

摘 要：汽车麦弗逊悬架动力学性能计算机仿真分析是分析麦弗逊悬架动力学性能的有效方法。从某电动汽车麦弗逊悬架的实际结构抽象出虚拟模型的设计点和悬架数据，并对模型进行仿真，得出了仿真模型各个定位参数随时间变化的曲线。

关键词：汽车麦弗逊悬架；计算机仿真；ADAMS

中图分类号：TP302 文献标志码：B 文章编号：1674-943X(2011)04-0013-02

The Computer Simulation Analysis Based on Automobile

McPherson Suspension of ADAMS

LIU Bo，FAN Yonghai

(Light Industry College of Hebei United University，Tangshan 063000，China)

Abstract：Dynamics computer simulation analysis of automobile McPherson suspension is an effective way to analyze the dynamic functions of McPherson suspension. We abstracted the design points and suspension data of the virtual model from the actual structure of an electric automobile McPherson suspension. By simulating the virtual model, the computer worked out each positioning parameter curve which changed with time.

Key Words：automobile McPherson suspension；computer simulation；ADAMS

采用多刚体动力学仿真软件ADAMS 建立四分之一麦弗逊悬架和双横臂悬架车辆的动力学模型的虚拟样机，在建模过程中对悬架进行了必要的假设。利用ADAMS 软件对两种悬架虚拟样机模型进行了仿真，绘制并分析了主销内倾角、主销后倾角、前轮前束角、前轮外倾角和车轮横向滑移量随车轮跳动量的变化曲线，分析了车轮定位参数在车轮跳动过程中对车轮横向滑移量的影响。

1 麦弗逊式悬架结构及特点

麦弗逊式悬架是独立悬架的一种于1947年由当时任职福特汽车公司的麦弗逊(Earl S.MacPherson)发明。麦弗逊式悬架首先于1950年在福特汽车公司的车型上采用，从此以后，麦弗逊式悬架以其节约空间和成本较低成为最为流行的汽车独立悬架系统之一。

麦弗逊悬挂是因应前置发动机前轮驱动(FF)车型的出现而诞生的。FF 车型不仅要求发动机要横向放置，而且还要增加变速箱、差速器、驱动机构、转向机，以往的前悬挂空间不得不加以压缩并大幅删掉，因此工程师才设计出节省空间、成本低的麦弗逊悬挂，以符合汽车需求。麦弗逊悬架采用空间机构，麦弗逊式悬架结构如图1所示。

收稿日期：2011 - 07 - 25

作者简介：刘 博（1975 -）

，男，河北唐山人，本科，河北联合大学讲师，主研方向为计算机和网络教学。 图1 麦弗逊悬架机构简图

2 悬架模型的建立

本文以某电动汽车底盘麦弗逊悬架为研究对象，其结构如图2所示。

图2 麦弗逊悬架结构简图

其连接方式是：车架与横摆臂是转动副(R)连接；横摆臂与转向节总成(包括减振器筒体)是球副(S)连接；减振器杆与转向节总成(包括减振器筒体)是圆柱副(C);减振器杆与车架是球副(S)连接。在此电动汽车中，经观察只有一支下控制臂，减去了与副车架相连接的一支存在虚约束的下控

制臂。

·14·工业技术与职业教育第 9 卷

2.1 测量麦弗逊悬架参数

经测量该麦弗逊悬架角度参数为：

·减振器内倾角7.8°·减振器后倾角2.4°

·车轮外倾角0.47° ·车轮前束角0°

因麦弗逊式悬架是无主销结构的悬架，减振器上端与车架连接处与下控制臂球头销处的连线充当主销轴线。经抽象，得出关键点的的坐标：

减振器上端点（277.22，591.75，46.5）

下控制臂外点（131.0，-68.87，-2.93）

计算得主销内倾角12.5°，主销后倾角4.27°

2.2 麦弗逊悬架仿真模型的建立

在ADAMS/VIEW菜单栏中选择(Units)命令，将模型的长度单位，质量单位，力的单位，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。将工作网格(working grid)X，Y方向的大小分别设置为750和800，将网格间距设置为50。麦弗逊悬架仿真模型建立过程如下。

(1)创建设计点。(2)创建转向节总成。(3)创建减振器。(4)创建弹簧。(5)创下控制臂。(6)创建转向横拉杆。(7)创建车轮。(8)创建测试平台。

通过以上各个步骤，完成电动汽车悬架虚拟模型的创建。建立的模型如图3所示。

图3 电动汽车悬架虚拟模型

3 悬架定位参数的仿真

由于篇幅有限，可仿真的参数较多，本文仅给出主销内倾角仿真和车轮轮外倾角仿真结果。 3.1 主销内倾角仿真

在ADAMS/VIEW菜单栏中，选择build>mea sure>function>new，创建新的测量函数，在函数编辑器对话窗中输入测量名称：kingpin_inclination，一般属性的单位选择“angle”，借助于函数编辑器提供的基本函数，编辑主销内倾角的函数表达式：ATAN(DX(MARKER_34，MARKER_20)/ DY(MARKER_34，MARKER_20) )

其中“ATAN（）”为反正切函数，“DX（）”函数的功能是测量两点间X轴方向的距离，“DY （）”函数的功能是测量两点间Y轴方向的距离。MARKER_34为减振器上端点处的MARKER点，MARKER_20为下摆臂球头销处的MARKER点，MARKER_34， MARKER_20都是通过拾取获得。

设置终止时间为1，工作步为100，进行仿真，生成主销内倾角的变化曲线如图4所示。

图4主销内倾角随仿真时间的变化

3.2 车轮轮外倾角仿真

在ADAMS/VIEW菜单栏中，选择build>mea sure>function>new，创建新的测量函数，在函数编辑器对话窗中输入测量名称：camber_angle，一般属性的单位选择“angle”，借助于函数编辑器提供的基本函数，编辑左前轮外倾角的函数表达式：ATAN( DY(MARKER_5， MARKER_54)/ DX(MARKER_5， MARKER_54) )

MARKER_5是knuckle_inner处的MARKER 点，MARKER_54是knuckle_outer处的MARKER 点。设置终止时间为1，工作步为100，进行仿真，生成左前轮外倾角的变化曲线如图5所示。

图5 左前轮外倾角随仿真时间的变化

4 小结

本章主要从某电动汽车麦弗逊悬架的实际结构抽象出虚拟模型的设计点，并确定悬架各个设计点的坐标，根据抽象出来的悬架数据进，在ADAMS/VIEW 中建立悬架的虚拟模型。在ADAMS/VIEW模块下为虚拟模型添加驱动并对模型进行仿真，测量仿真模型各个定位参数随时间和车轮跳动量变化的曲线。

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