汽车前悬架优化设计

CAD/CAE课程设计汽车前悬架优化设计

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CAE课程设计任务书

第一组：参照ADAMS实例教程出版社:北京理工大学出社。作者:李军等编。建立第三章第二节汽车前悬架模型。数据可以是参考书上（主销长度330mm，主销内倾角10°，主销后倾角2.5°，上横臂长350mm，上横臂在汽车横向平面内的倾角11°，上横臂轴水平斜置角-5°，下横臂长500mm，下横臂在汽车横向平面内的倾角9.5°，下横臂轴水平斜置角10°，车轮前束角0.2°）。同时要测试、细化和优化前悬架模型（目标函数：车轮接地点侧向滑移量）。

目录

一、基础资料 (4)

1.软件简介 (4)

2.悬架介绍 (5)

3.汽车使用性能 (6)

二、创建前悬架模型 (8)

1.创建新模型 (8)

2.创建设计点 (8)

3.创建主销 (9)

4.创建上横臂 (9)

5.创建下横臂 (9)

6.创建拉臂 (9)

7.创建转向拉杆 (9)

8.创建转向节 (10)

9.创建车轮 (10)

10.创建测试平台 (10)

11.创建弹簧 (10)

12.创建球副 (11)

13.创建固定副 (11)

14.创建旋转副 (12)

15.创建移动副 (13)

16.创建点—面约束副 (13)

17.保存模型 (13)

二．测量车轮接地点侧向滑移量 (14)

1.添加驱动 (14)

2.测量车轮接地点侧向滑移量 (16)

三.细化前悬架模型 (17)

1.创建设计变量 (17)

2.将设计点参数化 (21)

3.将物体参数化 (24)

4.保存模型 (25)

四.定制界面 (25)

1.创建修改主销参数对话窗 (25)

2.创建修改上横臂参数对话窗 (28)

3.创建修改下横臂参数对话窗 (31)

4.修改菜单栏 (33)

五、优化前悬架模型 (35)

1.定义目标函数 (35)

2.优化模型 (36)

3.察看优化结果 (41)

4.优化结果分析 (42)

七、设计体会 (43)

八、参考文献 (44)

一、基础资料

1.软件简介

ADAMS，即机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，该软件是美国MDI公司(Mechanical 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软件销售总额近八千万美元、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。

ADAMS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/View是ADAMS系列产品的核心模块之一，采用以用户为中心的交互式图形环境，将图标操作、菜单操作、鼠标点击操作与交互式图形建模、仿真计算、动画显示、优化设计、X－Y曲线图处理、结果分析和数据打印等功能集成在一起。

ADAMS/View采用简单的分层方式完成建模工作。采用Parasolid内核进行实体建模，并提供了丰富的零件几何图形库、约束库和力/力矩库，并且支持布尔运算、支持FORTRAN/77和FORTRAN/90中的函数。除此之外，还提供了丰富的位移函数、速度函数、加速度函数、接触函数、样条函数、1力/力矩函数、合力/力矩函数、数据元函数、若干用户子程序函数以及常量和变量等。

ADAMS/View新版采用了改进的动画/曲线图窗口，能够在同一窗口内可以同步显示模型的动画和曲线图；具有丰富的二维碰撞副，用户可以对具有摩擦的二维点－曲线、圆－曲线、平面－曲线，以及曲线－曲线、实体－实体等碰撞副自动定义接触力；具有实用的Parasolid输入/输出功能，可以输入CAD中生成的

Parasolid文件，也可以把单个构件、或整个模型、或在某一指定的仿真时刻的模型输出到一个Parasolid文件中；具有新型数据库图形显示功能，能够在同一图形窗口内显示模型的拓扑结构，选择某一构件或约束(运动副或力)后显示与此项相关的全部数据；具有快速绘图功能，绘图速度是原版本的20倍以上；采用合理的数据库导向器，可以在一次作业中利用一个名称过滤器修改同一名称中多个对象的属性，便于修改某一个数据库对象的名称及其说明内容；具有精确的几何定位功能，可以在创建模型的过程中输入对象的坐标、精确地控制对象的位置；多种平台上采用统一的用户界面、提供合理的软件文档；支持Windows NT平台的快速图形加速卡，确保ADAMS/View的用户可以利用高性能OpenGL图形卡提高软件的性能；命令行可以自动记录各种操作命令，进行自动检查。

2.悬架介绍

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都要传递到车架（或承载式车身），以保证汽车的正常行驶。汽车悬架可分为非独立悬架和独立悬架。非独立悬架的结构特点是两侧车轮由一根整体式车桥相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架与车架(或车身)连接。当一侧车轮因道路不平而发生跳动时，必然引起另一侧车轮在汽车横向平面内发生摆动，故称为非独立悬架。独立悬架的结构特点是车桥做成断开的，每一侧的车轮可以单独的通过弹性悬架与车架(或车身)连接，两侧车轮可以单独跳动，互不影响，故称为独立悬架。

悬架结构通常由弹性元件、阻尼元件、导向机构等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧、油气弹簧、橡胶弹簧以及扭杆弹簧等形式。

零件功能：

（1）阻尼元件

阻尼元件（又叫减振器）是产生阻尼力的主要元件,其作用是加速衰减汽车的振动,改善汽车的行驶平顺性,增强车轮和地面的附着力.另外,阻尼元件能够降低车身部分的动载荷,延长汽车的使用寿命.目前在汽车上广泛使用的减振器主要是筒式液力减振器,其结构可分为双筒式,单筒充气式和双筒充气式三种。