ADAMS-汽车前悬架的设计

汽车前悬架模型设计。汽车的悬架的主销长度为330mm,主销内倾角为，主销后倾角为，上横臂长350mm，上横臂在汽车横向平面的倾角为，上横臂轴水平斜置角为，下横臂500mm，下倾臂在汽车横向平面的倾角为，下横臂轴水平斜置角为，车轮约束角为。汽车悬架模型中，包括主销（Kingpin）,上横臂（UCA），下横臂（LCA），拉臂（Pull-arm）,转向拉杆（Tie-rod）,转向节（Knuckle）车轮（Wheel）以及测试平台（Test-Patch）等物体，如图1所示。Tie-rodKingpinUCASpringLCATest-PatchKnucklePull-armWheel图1汽车前悬架模型要求：参照以上数据对汽车前悬架模型进行建模；同时要测试、细化和优化前悬架模型。选择优化某一目标函数即可。（目标函数：车轮接地点侧向滑移量、车轮侧偏角、前束、车轮跳动量、主销后倾角、主销后倾角）。1、启动并设置工作环境（1）开启双击桌面上的ADAMS/View2013的快捷图标,打开ADAMS/View，出现新建图对话框，在欢迎对话窗口中选择“新建模型”，在模型名称栏中输入：FRONT_SUSP,此处也可更改文件保存目录，单位制及重力方向等，这里先采用系统默认设置，直接点确定，进入ADAMS2013主界面。（2）设置工作环境。在ADAMS/View的菜单栏中，选择“设置”菜单中的单位命令，将模型的长度单位、质量单位、力单位、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。单位设置如图所示，然后点“确定”即可（3）设置工作网格。在ADAMS/View的菜单栏中，选择Setting菜单中的“工作格栅”命令，将网格X方向和Y方向的大小分别设置为750和800，将网格的间距设置为50.设置如图所示，2，创建机构杆件（1）创建设计点点击ADAMS/View中零件库中的点，选择“添加到地面”和“不能附着”,双击一点，根据下列表格中各坐坐标建立如下点并且重新命名，如图所示，（2）创建主销点击ADAMS/View中零件库中的圆柱体，选择“新建”，定义圆柱体的半径为20，选择设计点“LCA_outer”和“UCA_outer”，创建主销，如图所示，并将其重新命名为Kingpin。（3）创建上横臂点击ADAMS/View中零件库中的圆柱体，选择“新建”，定义圆柱体的半径为20，选择设计点“UCA_outer”和“UCA_inner”,创建上横臂，将其重新命名为UCA。点击ADAMS/View中零件库中的球体，选择“添加到现有部件”,定义球体的半径为25，选择上横臂为参考物体，球体的位置为设计点“UCA_outer”，如图所示。（4）创建下横臂点击ADAMS/View中零件库中的圆柱体，选择“新建”，定义圆柱体的半径为20，选择设计点“LCA_outer”和“LCA_inner”,创建下横臂，将其重新命名为LCA。点击ADAMS/View中零件库中的球体，选择“添加到现有部件”,定义球体的半径为25，选择下横臂为参考物体，球体的位置为设计点“LCA_outer”。如图所示。(5)创建拉臂点击ADAMS/View中零件库中的圆柱体，选择“新建”，定义圆柱体的半径为15，选择设计点“Knuckle_inner”和“Tie_rod_outer”,创建拉臂，将其重新命名为Pull_arm。(6)创建转向拉杆点击ADAMS/View中零件库中的圆柱体，选择“新建”，定义圆柱体的半径为15，选择设计点“Tie_rod_inner”和“Tie_rod_outer”,创建转向拉杆，将其重新命名为Tie_rod。点击ADAMS/View中零件库中的球体，选择“添加到现有部件”,定义球体的半径为20，选择转向拉杆为参考物体，球体的位置为设计点分别为“Tie_rod_outer”和”Tie_rod_inner”。(7)创建转向节点击ADAMS/View中零件库中的圆柱体，选择“新建”，定义圆柱体的半径为20，选择设计点“Knuckle_inner”和“Knuckle_outer”,创建转向节，将其重新命名为Knuckle。这时创建的前悬架模型如图所示。（8）创建车轮点击ADAMS/View中零件库中的圆柱体，选择“新建”，定义圆柱体的半径为375，定义圆柱体的长度为215。选择设计点“Knuckle_outer”和“Knuckle_inner”（不能把先后顺序颠倒）,创建车轮，将其重新命名为Wheel。点击ADAMS/View中零件库中的倒圆，定义倒圆半径为50，选择车轮圆柱体的两条圆边，然后单击鼠标右键，完成倒圆，如图所示。（9）创建测试平台点击ADAMS/View中零件库中的点，选择“添加到地面”和“不能附着”,创建设计点“POINT_9”,它的位置为（-350，-320，-200）。单击主工具箱零件库中的，然后在主工具箱的下面出现拉伸体相应的操控栏，如图所示设置相应的值。选择设计点“POINT_9”，创建长方体。点击ADAMS/View中零件库中的圆柱体，选择“添加到现有部件”，定义圆柱体的半径为30，定义圆柱体的长度为350，选择长方体为参照物，选择长方体的质心为圆柱体的起始点，垂直向下创建圆柱体，它与长方体组合成测试平台如图所示，将其重新命名为Test_Patch。(10)创建弹簧点击ADAMS/View中零件库中的点，选择“添加到现有部件”和“不能附着”,在上横臂（UCA）上,它创建设计点“Spring_lower”的位置为（174.6，347.89，24.85）。点击ADAMS/View中零件库中的点，选择“添加到现有部件”和“不能附着”,创建设计点“Spring_upper”的位置为（174.6，637.89，24.85）。点击ADAMS/View中力库的弹簧，设置弹簧的刚度（K）和阻尼（C）分别为129.8和6000，如图所示，选择设计点Spring_lower和Spring_upper创建弹簧。3、创建约束在约束库中找到以下需要的约束副（1）创建球副点击ADAMS/View中约束库的球副，设置球副的选项如图所示，选择上臂杆（UCA）和主销（Kingpin）为参考物，选择设计点UCA_outer为球副的位置点，创建上横臂和主销之间的约束副。点击ADAMS/View中约束库的球副，设置球副的选项如图所示，选择下臂杆（LCA）和主销（Kingpin）为参考物，选择设计点LCA_outer为球副的位置点，创建下横臂和主销之间的约束副。点击ADAMS/View中约束库的球副，设置球副的选项如图所示，选择转向拉杆（Tie_rod）和拉臂（Pull_arm）为参考物，选择设计点Tie_rod_outer为球副的位置点，创建转向拉杆和拉臂之间的约束副。点击ADAMS/View中约束库的球副，设置球副的选项如图所示，选择设计点Tie_rod_inner为球副的位置点，创建转向拉杆和大地之间的约束副。（2）创建固定副点击ADAMS/View中约束库的固定副，设置固定副选项为“两个物体-一个位置”和“垂直栅格”,如图所示。选择拉臂（Pull_arm）和主销（Kingpin）为参考物，选择设计点Knuckle_inner为固定副的位置点，创建拉臂和主销之间的约束副。点击ADAMS/View中约束库的固定副，设置固定副选项为“两个物体-一个位置”和“垂直栅格”,选择转向节（Knuckle）和主销（Kingpin）为参考物，选择设计点Knuckle_inner为固定副的位置点，创建转向节和主销之间的约束副。点击ADAMS/View中约束库的固定副，设置固定副选项为“两个物体-一个位置”和“垂直栅格”,选择车轮（Wheel）和转向节(Knuckle)为参考物，选择设计点Knuckle_inner为固定副的位置点，创建拉臂和主销之间的约束副。（3）创建旋转副首先设置视图为前视图，这个视图方向为基准调整旋转副方向。点击ADAMS/View中约束库的旋转副,设置旋转副的选项为“一个位置—物体暗指”和“垂直栅格”如图所示。选择设计点“UCA_inner”为旋转副的位置点，放置旋转副后直接在菜单栏中的菜视图单中选择修改命令，修改刚创建的旋转副。系统弹出修改旋转副对话窗口，点击改变位置按钮，系统弹出移动目标对话窗，如图所示。在角度栏（Rotate）中在Y方向上输入一个-5，将旋转副的方向旋转5°，满足上横臂轴水平斜置-5°的要求。接着在前视图的条件下，点击ADAMS/View中约束库的旋转副,设置旋转副的选项为“一个位置—物体暗指”和“垂直栅格”，选择设计点“LCA_inner”为旋转副的位置点，放置旋转副后直接在菜单栏中的编辑菜单中选择修改命令，修改刚创建的旋转副。系统弹出修改旋转副对话窗口，点击改变位置按钮，系统弹出移动目标对话窗。在角度栏中在Y方向上输入一个+10，将旋转副的方向旋转10°，满足下臂轴水平斜置10°的要求。在旋转栏中输入要转动的角度，如上横臂轴的水平斜置角应输入-5，点Y轴，则旋转副将绕Y轴旋转，最后关闭，注意不要点OK或APPLY。那么转动成功。同理下横臂轴的水平斜置角应输入10，点Y轴，则旋转副将绕Y轴旋转，最后关闭，不要点应用。（4）创建移动副单击主工具栏中约束库的图标，设置如图所示，选择测试平台（Test_Patch）的质心为移动副的位置点，垂直向上创建测试平台和大地之间的约束副。（5）创建点-面约束副点击ADAMS/View中约束库的点-面约束副，设置如图所示，选择车轮（Wheel）和测试平台（Test_Patch）为约束的位置点（选择物体的先后顺序不要颠倒），垂直向上的方向为约束副方向，创建车轮和测试平台之间的约束副。这时创建的前悬架模型如图所示。二、测试前悬架模型1、添加驱动点击ADAMS/View中的驱动库的直线驱动按钮，选择测试平台和大地的移动副约束，创建直线驱动。创建直线驱动后，直接在Edit菜单中选择Modify，可以修改直线驱动，在添加驱动对话框中的“Functiom（time）=”栏中，输入驱动的函数表达式：100*sin（360d*time），所示，它表示车轮的上跳和下跳行程均为100mm。在ADAMS/View主工具箱中，选择仿真按钮，设置解算参数终止时间为1，工作步长为100.如图所示，进行仿真。观察前悬架模型的运动仿真情况。2、测量主销内倾角在主菜单栏中选择编辑—测试—新建，创建测量函数。在函数编辑器对话窗口里其测量名称、单位和主销内倾角的函数表达式如图所示。具体编辑过程如下：首先：输入反正切函数“ATAN()”;然后：将光标移动到括号内，在函数编辑器的函数选项中选择“Displacement”中的“DisplacementX”,测量两点间X方向的距离，按Assist键，系统弹出助理对话框，在“ToMarker”栏中输入主销设计点“UCA_outer”处的Marker:.FRONT_SUSP.Kingpin.MARKER17,在“FromMarker”栏中输入主销设计点“LCA_outer”处的Marker:Kingpin.MARKER1。如图31所示，系统自动生成两个点在X方向距离表达式。同样：测量两点在Y轴方向上的距离时选择“DisplacementY”,其余与X方向都一致即可。最后：一切完成后点“OK”,系统生成主销内倾角变化的测量曲线，如图所示3、测量主销后倾角其编辑操作同上，其中在“ToMarker”栏中输入主销设计点“UCA_outer”处的Marker:.FRONT_SUSP.Kingpin.MARKER17,在“FromMarker”栏中输入主销设计点“LCA_outer”处的Marker:Kingpin.MARKER1。然后系统生成主销后倾角变化测量曲线，其如图所示。4测量前轮外倾角其编辑操作同上如图所示，其中在“ToMarker”栏中输入转向节在设计点“Knuckle_outer”处的Marker:.FRONT_SUSP.Knuckle.MARKER10,在“FromMarker”栏中输入