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1、第21卷第6期上海铁道大学学报Vol.21,No.62000年6月JOURNALOFSHANGHAITIEDAOUNIVERSITYJun.,2000文章编号:1008O0392(2000)06O0080O04*ADAMS在悬架运动学和弹性运动学仿真中的应用凌雯,余卓平,江浩(同济大学汽车工程系,上海200092)摘要:利用机械动力学分析软件ADAMS来建立麦克弗逊式的计算机仿真分析的参数化模型,仿真分析了悬架运动学/弹性运动学特性,并与试验结果进行对比,探讨了模型中存在的误差和缺陷,为进一步提高模型
2、的精确度指明了方向。课题所开发的ADAMS参数化悬架运动学/弹性运动学仿真软件为汽车悬架导向性能的开发设计提供了一种有效的现代化手段。关键词:悬架运动学,弹性运动学,仿真,分析软件+中图分类号:U463.334;TP391.9文献标识码:A[1]ADAMS(AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystem)全称是机械系统自动动力学分析软件,它是目前世界范围内最广泛使用的多体系统仿真分析软件,其建模仿真的精度和可靠性在现在所有的动力学分析软件中也名列前茅。应用它可以方
3、便地建立参数化的实体模型,并采用多刚体系统动力学原理进行仿真计算。ADAMS使用交互式图形环境和部件库、约束库、力库,用堆积木方式建立三维机械系统参数化模型,并通过对其运动性能的仿真分析和比较来研究/模拟样机0可供选择的设计方案。ADAMS仿真可用于估计机械系统性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的载荷输入。它提供了多种可选模块,核心软件包包括交互式图形环境ADAMSView(图形用户界面)和ADAMSSolver(仿真求解器),还ADAMSFEA(有限元接口)、ADAMSAnimatio
4、n(高级动画显示)、ADAMSIGES(与CAD软件交换几何图形数据)等模块,尤其是它的ADAMSVehicle(车辆和悬架模块)和ADAMSTire(轮胎模块)使ADAMS软件在汽车行业中的应[2]用更为广泛。本文主要是用ADAMS软件来建立麦克弗逊式悬架的运动学和弹性运动学模型。1利用ADAMS建立悬架运动学/弹性运动学模型悬架运动学分析是描述车轮上下跳动时车轮定位参数的变化过程。在此,不考虑悬架的弹性,将它简化成多连杆机构,得到车轮定位参数与车轮跳动量之间的关系;弹性运动学模型是在运动学模型的基
5、础上还要考虑各个刚体橡胶连接件的弹性作用,描述车轮受侧向力、纵向力和或回正力矩时的车轮定位参数的变化趋势。[3]首先利用ADAMSView模块进行悬架实体的建模。ADAMSView中有多种简单的实体建立命令以及各种铰接型式、约束型式,可建立悬架的三维参数化实体模型。对于麦克弗逊式悬架的运动学模型可简化成图1所示的模型。整个麦克弗逊式悬架运动学由左右转向节(车轮与之连为一体)、减振器活塞杆、转向横拉杆和下摇臂[4]等8个刚体组成。*收稿日期:2000-03-02作者简介:凌雯(1975-),女,硕士研究
6、生#80#*第6期凌雯等:ADAMS在悬架运动学和弹性运动学仿真中的应用弹性运动学模型是将运动学模型中的弹性铰接处简化成3根两两垂直的弹簧来代替橡胶衬套连接铰,一根沿着橡胶件的轴向,另两根沿橡胶衬块的径向且相互垂直(见图2)。这3根弹簧的刚度是经过试验测试来确定的。此外,为了提高模型的通用性,以上所建立模型中的原始数据均设成参数,其他数据可以通过这些原始数据进行推算。推算公式已输入ADAMS中,用户只需修改原始数据,模型中的其他数据都会相应改变,这样建立出来的模型可适用于不同尺寸的同种悬架中。所以说,
7、以上这些运动学、弹性运动学模点1,2)))减振器上支点与车身连接处;型都是参数化的。点9,10)))转向横拉杆与转向器的连接点;点3,4)))转向横拉杆与转向节臂连接处;点11,12)))下摇臂的球头与转向节连接处;2悬架运动学/弹性运动学规律求解点5,6)))左下摇臂与车身的连接处;点7,8)))右下摇臂与车身的连接处;模型建立好后,在ADAMSView中调用ADAMS点13,14)))左,右车轮轮心;Solver模块的功能来进行仿真计算,以得到各种车轮点15,16)))左,右车轮接地点定位参数在悬
8、架变形时的变化规律。在仿真分析图1麦克弗逊式悬架运动学简图中,只需给悬架一个约束,如一段位移(运动学分析中加一个车轮跳动量)或一个力(弹性运动学分析中的纵向力和侧向力),ADAMSSolver就会自动输出悬架的各特性值,包括计算机自定义的各特征值,如各杆件的空间位移、受力、扭矩、变形等,也可自定义特性参数,如本文中所需的各种前轮定位参数,并可将这些参[5,6]数以图表形式输出,以便清晰地看出它们的变化规律,进行操纵稳定性分析。图2麦克弗逊式悬架弹性运动学
