双横臂悬架的运动学建模与仿真

第2期(总第147期) 2008年4月

机械工程与自动化

M ECHAN I CAL　EN G I N EER I N G　&　AU TOM A T I ON

N o12

A p r1

文章编号:167226413(2008)022*******

双横臂悬架的运动学建模与仿真

兰春亮,杨世文

(中北大学,山西　太原　030051)

摘要:采用虚拟样机技术,借助于ADAM S软件这个操作平台,针对某商务车前悬架建立了多体动力学模型,并对其进行运动学仿真分析,从中获得了随车轮上下跳动的悬架车轮定位参数的变化规律,这为汽车悬架系统开发提供了一种有效的手段。

关键词:双横臂独立悬架;建模;仿真;ADAM S

中图分类号:T P39119∶U463133+5 文献标识码:A

收稿日期:2007209213;修回日期:2007211209

作者简介:兰春亮(19792),男,山西岚县人,助理工程师,硕士研究生,主要研究方向:车辆悬挂系统动力学。

弹簧一端与车身用固定副连接,另一端与上摆臂固结在一起(固接点为C 点,并垂直于纸面),在中间断开并在断开处加一转动副,在转动副上加一扭簧,输入扭杆弹簧的刚度和预载荷即可达到扭杆弹簧的效果。上摆臂由于与扭杆弹簧连接在一起,其扭杆轴向的自由度已限制,所以若上摆臂与车身连接处再用转动副连接则会产生过约束,为了不出现过约束,采用轴套取代转动副。下摆臂与车身连接处采用转动副,减振器上端与车身相连,下端与下摆臂相连。该车前悬架减振器是双向液力式减振器,在A DA M S V ie w 中编制减振器速度—阻尼力特性样条曲线,修改阻尼栏为S p line (自变量是速度,函数为阻尼力),按减振器的阻尼力特性建立相应的S p line ,即可表示减振器非线性特性,再选择该曲线,完成减振器的建模。一般对前悬架而言评价其操纵稳定性和平顺性,主要特性参数见表l 。

表1　主要特征参数

特性参数名称数值参考范围前轮外倾角(o )0～0.5主销后倾角(

o )2.5～3.5

主销内倾角(o )15.75前轮前束量(mm )

-3～3扭杆刚度

42.24

2

　仿真分析

悬架的运动学特性首先反映在车轮上下跳动时其定位参数的变化趋势上,车轮定位参数(

前轮外倾角、前轮前束量、

主销内倾角及主销后倾角)的值对汽车的使用性能,特别是操作稳定性影响很大。在ADAM S 软件里建立悬架模型后,将悬架模型与测试平台装配,然后根据前轮上下最大跳动量设置激振台架上下激振位移的最大值。运动激振方程为:F =40sin (360d ×ti m e )(此为软件中的定义表达式设置,d 为旋转角度,ti m e 为时间),使车轮上下跳动,计算可得车轮定位参数。经仿真分析得到运动结果,见图2～图5。

图2　车轮外倾角变化曲线

由以上各性能曲线可以看出,在车轮跳动量为±40mm 的行程内:前轮外倾角变化范围为0103o ～0160o ;前轮前束量变化范围为-014mm ～3125mm ;主销内倾角变化范围为15166o ～1612o ;主销后倾角变化范围为21982o ～3132o 。

从仿真分析得到的数据来看,各项性能参数均较为合理,其变化趋势基本符合理论要求,悬架性能较好,能保证汽车具有较好的操纵稳定性和平顺性。

图3主销后倾角变化曲线

图4　主销内倾角变化曲线

图5前束量变化曲线

3　结束语

利用机械系统仿真软件ADAM S ,建立了某商务

车双横臂独立前悬架模型,并进行了运动学仿真,运动直观,仿真效果良好,提高了设计精度和设计效率,为同类机构的设计提供了一种高效快捷的方法,为进一步制造物理样机奠定了基础。

参考文献:

[1]　余志生.汽车理论[M ].北京:机械工业出版社,2002.

[2]　金叙龙,郭万富.双横臂独立悬架的运动特性分析[J ].汽

车技术,2001(4):11215.

[3]　张洪欣.汽车设计[M ].北京:机械工业出版社,1988.

(英文摘要转第80页)

・

77・　2008年第2期 兰春亮,等:双横臂悬架的运动学建模与仿真

造(M anufactu ring )模块,就可以完成对产品模具的数控加工编程。整个产品从逆向设计到模具设计、制造不需要进行频繁的数据转换,节省了大量的时间,也避免了产品数据在交换过程中的局部丢失和重复设计

。

图4　话筒三维重构图

完成三维造型后,可以在I m age W are 软件中对点云数据曲率变换较大的地方重构出来的曲面进行误差分析,通过用彩色云图将差异显示出来,并且可以指定一个可接受的公差带,求出在公差带内点的数量,显示重构完的结果与实际点云的误差,分析结果见图5。4　结束语

利用光学扫描系统作为点云数据的获取手段,用逆向工程软件I m age W are 对获取的点云数据进行反求处理,其重点在于曲线的创建和修改。只有满足曲线光顺,曲面才能光顺,曲面与点云的吻合精度也主要靠曲线中关键特征线的提取和创建精度来保证。结

合逆向工程造型软件I m age W are 和U n igrap h ics N X 3CAD 造型软件,不仅能够得到原实物的精确复制品,

而且整合了从产品设计、曲面造型、模具设计以及模具数控加工编程的能力,可以进一步修改并生成完整的数学模型和产品图纸,为产品的后期处理、修整以及模具设计加工带来极大的便利,也有利于产品的更改以及后续的数控加工,因此逆向工程技术的应用具有重大的意义。

图5　话筒局部误差分析图

参考文献:

[1]　姜元庆,刘佩军.U G I m age W are 逆向工程培训教程

[M ].北京:清华大学出版社,2003.

[2]　金涛,童水光.逆向工程技术[M ].北京:机械工业出版

社,2003.

[3]　陈志扬,李江雄.反求工程中的曲面重构技术[M ].汽车

工程,2000,22(6):3652369.

[4]　施法中.计算机辅助几何设计与非均匀有理B 样条[M ].

北京:高等教育出版社,2001.

[5]　T anas V arady ,R alphRM arti ,Jo rdanCox .R everse engi 2

neering of geom etric models an in troducti on [J ].Com 2pu ter A ided D esign ,1997,29(4):2552267.

Reverse Eng i neer i ng Technology Based on I mage W are

L IY ong ,W U J i n -q i ang ,X IE Y uan -yuan

(X injiang U niversity ,U rum qi 830008,Ch ina )

Abstract :T he paper in troduces reverse engineering’s concep t ,characteristic and w o rk flow .T hen it discu sses the p rocess of u sing

I m age W are to carry ou t data p rocessing ,cu rved su rface rebu ilding and p ro to type from data po in ts

.T he reverse design ing m ethod of cu rves and su rfaces based on large amoun ts of data po in ts is expounded in detail .T he research indicates that the app licati on of I m 2

age W are in reverse engineering has sign ifican t m ean ing .Key words :reverse engineering ;I m age W are ;non 2con tact m easu rem en t ;su rface recon structi on

(上接第77页)

K i nematics M odeli ng and Si m ulation of

D ouble W ishbone I ndependen t Suspen sion

LAN Chun -li ang ,YANG Sh i -wen

(N o rth U niversity of Ch ina ,T aiyuan 030051,Ch ina )

Abstract :W ith the aid of ADAM S softw are ,the paper in troduces the m ethods of u sing the virtual p ro to typ ical techno logy to estab 2lish the fron t su spen si on dynam ics model ,and to carry on the k inem atics si m u lati on analysis to it .T he change ru le is ob tained abou t w heel alignm en t param eters w hen the su spen si on beat ,it has p rovided an effective m ethods fo r the au tomob ile su spen si on system developm en t .

Key words :doub le w ishbone independen t su spen si on ;modeling ;si m u lati on ;ADAM S

・08・　机械工程与自动化 2008年第2期