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1、河北工业大学毕业设计说明书河 北 工 业 大 学毕业设计说明书(论文) 作 者： 赵铁龙 学 号： 080295 学 院： 机械工程学院 系(专业)： 车辆工程 题 目： 汽车双横臂悬架动态模拟与仿真 指导者： 卞学良 （教授） 评阅者： 2012 年 6 月 1 日题目：汽车双横臂悬架动态模拟与仿真摘 要：双横臂式独立悬架是汽车常用的悬架之一，尤其在轿车的前轮上被应用广泛。其优点在于设计简单、性能稳定可靠，可以通过选择合理空间导向杆系的铰接点的位置和控制臂的长度，使得悬架具有所需的运动特性，并且形成恰当的侧倾中心和纵倾中心，从而保证汽车有良好的行驶平顺性和方向稳定性。通过基于虚拟样机技术对悬
2、架模型进行运动仿真，分析悬架定位参数对性能的影响。本论文的主要研究内容：1、 根据长城哈弗系列汽车的双横臂式悬架的定位参数，运用UG软件建立双横臂式独立悬架的零部件模型，然后再进行装配约束。2、 基于虚拟样机技术，运用ADAMS软件对双横臂式独立悬架进行动态模拟仿真分析，做出车轮外倾角、车轮前束、主销后倾角、主销内倾角随着车轮跳动量的变化曲线以及车轮转向时内外车轮的转角误差曲线。3、 根据ADAMS软件对双横臂式独立悬架做出的运动仿真分析的结果，研究双横臂式独立悬架的各结构参数对车轮定位参数的影响。通过基于虚拟样机技术，对双横臂式独立悬架和转向机构的建模和动态仿真，从而对双横臂式独立悬架的主要
3、性能进行预测和评估，为双横臂式独立悬架设计提供依据，从而简化悬架系统设计开发过程，缩短产品开发周期，减少产品开发费用和成本，提高产品质量及性能。关键词：双横臂独立悬架；车轮定位参数；虚拟样机；动力学Title：Auto double wishbone suspension and the dynamic simulation of the simulation Abstract：The double wishbone independent suspension is one of the cars suspension, especially in cars on the front whe
4、els are widely used. The advantage is that the design is simple, stable and reliable performance, by selecting the location and length of the control arm of the hinge point of the guide rod system in a reasonable space, making the suspension with the desired motion characteristics, and appropriate r
5、oll center and center trim in order to ensure the car has a good ride comfort and directional stability. Suspension model based on virtual prototyping technology, motion simulation, analysis of the suspension alignment parameters impact on performance.The main contents of this paper:1.Using UG softw
6、are component models of the double-wishbone independent suspension, double wishbone suspension alignment parameters of the Great Wall Hover series cars, and then the assembly constraints.2.The double wishbone independent suspension, dynamic simulation analysis, the use of the ADAMS software based on
7、 virtual prototyping technology to make camber, wheel toe, caster angle, kingpin angle with the curve of the wheel runout and wheel steering, internal and external wheel angle error curve.3.According to the results of the ADAMS software and double wishbone independent suspension to make motion simul
8、ation, double-wishbone independent suspension, the structural parameters of wheel alignment parameters.Based on virtual prototyping, modeling and dynamic simulation of the double wishbone independent suspension and steering mechanism, which mainly double-wishbone independent suspension performance p
9、rediction and evaluation of the double wishbone independent suspension design provide the basis for simplifying the design and development process of the suspension system, shorter product development cycles, reduce product development costs and cost, improve product quality and performance. Key wor
10、ds: double wishbone independent suspension; wheel alignment parameters; virtual simulation; dynamics 43目 录1 绪论11.1 现代汽车设计11.2 本文主要研究内容及意义22 悬架的设计概述及结构分析32.1 悬架的类型32.2 悬架的设计要求112.3 小结113 双横臂式独立悬架的数学模型123.1 双横臂式独立悬架的简化模型123.2 双横臂式独立悬架的结构参数133.3 小结144 基于UG的双横臂式独立悬架的设计分析154.1 UG软件应用简介154.2 悬架的几何建模184.3
11、小结215 基于ADAMS的双横臂式独立悬架的仿真分析235.1 ADAMS软件应用简介235.2 悬架分析系统的建立245.3 悬架的性能评价指标285.4 悬架的车轮跳动仿真335.5 悬架的车轮转向仿真375.6 小结40结论41参考文献42致谢44河北工业大学毕业设计说明书1 绪论1.1 现代汽车设计随着现代科学技术的高速发展，人们越来越关注汽车的行驶舒适性和安全性。在传统的汽车设计方法中，一般只会先理论研究，然后制造出样机，通过无数次的实验不断地改进设计参数，最终才能达到设计要求。这种传统的设计方法设计周期长，设计费用高，于是人们就想到利用计算机来解决一些人们不能解决的问题。“嫦娥一
12、号”奔月卫星发射后首先会进入一个与地球同步且需要16个小时才能飞行一圈的椭圆轨道（近地点距离为200公里，远地点距离为5.1万公里），随后“嫦娥一号”奔月卫星通过推进器加快运行速度，再进入一个需要48小时才能飞行一圈的椭圆轨道（近地点距离为500公里，远地点距离为12.8万公里）。此后，奔月卫星要经过114小时的连续飞行才能到达月球，期间“嫦娥一号”奔月卫星要不断地加速，并且在到达卫星预定月球飞行轨道附近时，利用运载火箭的反向减速装置减速。由于月球引力的作用，“嫦娥一号”探月卫星会成为环绕月球飞行的一颗卫星，并且最终在距离月球表面200公里的轨道上开展拍摄月球三维影像等的工作。卫星飞行的整个过
13、程总共需时114个小时，距离地球接近38.44万公里。而过去，中国发射的卫星距离地面一般都在3.58万公里左右。“嫦娥一号”奔月卫星整个发射过程要进行四次地球表面变轨，然后脱离地球，到达月球附近时要进行三次近月制动，只有精确的控制这一系列的变轨、制动，“嫦娥一号”奔月卫星才能顺利的离开地球，到达月球。航天局的工程师们正是利用了虚拟样机技术，首先在卫星发射之前，不断地模拟卫星的发射升空、奔月、绕月飞行，最终得到最优化的飞行参数信息，只有这样才能到达对“嫦娥一号”奔月卫星的精准控制，最终完成绕月飞行的任务1。虚拟样机技术（Virtual Prototyping, VP）是把对整体模型零部件的设计和
14、分析技术应用到产品的研究设计开发中，并对计算机上已经建好的模型进行仿真分析，从而得出模型产品的主要性能，进而对模型产品进行设计优化以及改善产品性能的一项新技术1。虚拟样机技术的应用贯穿在整个汽车设计当中，它可以用在概念设计和方案论证中，虚拟样机技术让汽车设计师们实现了把自己的创造力付诸实践的梦想，虚拟样机技术在汽车设计的研制初期的应用，使得汽车设计师们更加直观的对虚拟的汽车模型进行设计和性能评测，这对提高设计质量、减少设计错误、加快汽车的研发周期有重要的意义2。1.2 本文主要研究内容及意义学习和掌握双横臂式独立悬架系统的性能优缺点，并能根据所掌握的专业知识尽可能的提出有利于悬架性能提高的优化
15、设计方案。利用UG软件建立双横臂式独立悬架系统的参数化模型，并运用ADAMS软件对参数化的悬架模型进行仿真分析，并且针对存在的问题提出相应的解决方案，最终做出车轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角、车轮前束变化规律、车轮跳动量仿真曲线以及内外车轮的转角误差曲线。汽车悬架系统对整车行驶动力学（行驶稳定性等）有举足轻重的影响，并且双横臂式独立悬架导向系统在运动型车系中应用最为广泛。基于ADAMS的汽车悬架系统虚拟样机技术，可把悬架视为是由多个相互连接、彼此能够相对运动的多体运动系统，建模中充分考虑双横臂式独立悬架系统中各种弹性体的特性，模拟出最真实的悬架系统以及悬架的作用环境，通过虚拟样机的仿真分析得
16、出性能最为优化的双横臂式独立悬架导向系统。在传统悬架系统设计、试验、试制过程中必须一边试验一边改进，定型之前往往要经过多轮的设计、试制、试验，产品开发成本较高，周期长3。然而运用基于ADAMS的虚拟样机技术，可以大大简化悬架系统设计开发过程，大幅度缩短产品开发周期，大量减少产品开发费用和成本，明显提高产品质量及性能，获得最优化和创新的设计产品，为人们驾车出行带来更好的安全保障；为汽车行业带来更多的新鲜“血液”；为汽车企业创造更多的效益4。2 悬架的设计概述及结构分析2.1 悬架的类型随着当今社会科学技术迅猛发展，现代汽车悬架的发展也十分迅速，人们不断地创造出新的悬架。汽车悬架可分为两大类：非独
17、立悬架和独立悬架。非独立悬架（图2-1 a）其结构特点是两侧车轮安装于一根整体式车桥上，车桥通过悬挂与车架相连。这种悬挂结构简单，传力可靠，但两轮受冲击震动时互相影响。而且由于非悬挂质量较重，悬挂的缓冲性能较差，行驶时汽车振动，冲击较大。该悬挂一般多用于载重汽车、普通客车和一些其他车辆上。独立悬架（图2-1 b）的汽车有良好的汽车行驶平稳性及舒适性。带有独立悬架的汽车的车轴是断开的，每只车轮与车架或车身之间由螺旋弹簧连接，由于车轴是分开成两段的，所有当一边车轮发生跳动时另一边车轮不会跟着发生跳动，但是独立悬架相比非独立悬架在构造上较为复杂5。图2-1非独立悬架与独立悬架示意图1. 非独立悬架的
18、种类纵置板簧式非独立悬架钢板弹簧被用作悬架的弹性元件,由于它兼起导向机构的作用,使得悬架系统大为简化,如图2-2所示，这种悬架广泛用于大型货车的前、后悬架中。图2-2纵置板簧式非独立悬架螺旋弹簧式非独立悬架螺旋弹簧用作弹性元件，其只能承受垂直载荷，所以其悬架系统要加设导向机构和减振器，如图2-3所示。图2-3螺旋弹簧式非独立悬架空气弹簧非独立悬架 空气弹簧非独立悬架（图2-4）中的囊式空气弹簧作为弹性元件，弹簧的上下两端分别固定在车架和车桥上，采用空气弹簧悬架时，容易实现车身高度的自动调节，在装有压气机的汽车上，一般用随载荷的不同而改变空气弹簧内的空气压力的方法来达到这个目的。1压气机；2、7
19、空气滤清器；3车身高度控制阀；4控制杆；5空气弹簧；6储气罐；8贮气筒；9压力调节器；10油水分离器图2-4 空气弹簧非独立悬架油气弹簧非独立悬架油气弹簧非独立悬架（图2-5）应用在某矿用自卸车上，两个油气弹簧的两端分别固定在前桥上的支架和纵梁上的支架上。油气弹簧悬架具有变刚度特性，可保证汽车具有良好的行驶平顺性，现在油气弹簧悬架越来越广泛地被运用在大型工矿用自卸汽车上。图2-5 油气弹簧非独立悬架2. 独立悬架的种类横臂式独立悬架 横臂式独立悬架分为单横臂式和双横臂式两种。单横臂式 单横臂式独立悬架（图2-6）的特点就是当悬架变形时，车轮平面将产生倾斜而改变轮距的大小，以至于轮胎相对于地面侧
20、向滑移，破坏轮胎和地面的附着。1减振器；2弹性元件；3中间支承；4单铰链；5主减速器壳；6纵向推力杆；7螺旋弹簧；8半轴套管图2-6 单横臂式独立悬架双横臂式双横臂式独立悬架（图2-7）的两个摆臂长度可以相等，也可以不相等。悬架可以通过合理选择空间导向杆系的铰接点的位置及导向臂的长度，使得悬架具有合适的运动特性，并且形成恰当的侧倾中心和纵倾中心，从而保证汽车有良好的行驶稳定性，以为中、高级轿车的前悬架所广泛使用。a)两摆臂等长的悬架 b)两摆臂不等长的悬架图2-7 双横臂式独立悬架示意图纵臂式独立悬架 纵臂式独立悬架分为单纵臂式和双纵臂式。单纵臂式单纵臂式独立悬架（图2-8）应用在转向轮时，车
21、轮的上下跳动会使主销后倾角产生很大的变化，所以单纵臂式独立悬架一般不用于转向轮。图2-8 单纵臂式独立悬架双纵臂式双纵臂式独立悬架（图2-9）的两个纵臂长度一般做成相等，形成平行四连杆机构，这样在车轮上下跳动时，主销的后倾角保持不变，故这种形式的悬架适用于转向轮。图2-9 双纵臂式独立悬架车轮沿主销移动的悬架 车轮沿主销移动的悬架可分为两种：烛式悬架和麦佛逊式悬架。 烛式悬架如图2-10所示，当汽车装有烛式悬架时，其车轮的转向节沿着刚性地固定在车架上的主销上下移动，这样有利于汽车的转向操纵和行驶稳定性。1通气管；2减振器；3套筒；4、6防尘罩；5主销；图2-10 烛式独立悬架麦佛逊式悬架麦佛逊
22、式悬架（图2-11）是由滑动立柱和横摆臂组成，其最大的优点就是增大了两前轮内侧的空间，便于发动机和其他一些部件的布置。主要应用于前置前驱的轿车和某些轻型客车。图2-11麦佛逊式独立悬架单斜臂式独立悬架 单斜臂式独立悬架（图2-12）是介于单横臂和单纵臂之间的一种悬架结构形式，单纵臂绕与汽车纵轴线成一定夹角的轴线摆动。单斜臂式独立悬架兼有单横臂和单纵臂式独立悬架的优点。图2-12 单斜臂式独立悬架2.2 悬架的设计要求6悬架的设计要求：保证汽车有良好的行驶平顺性。具有合适的衰减振动的能力。保证汽车具有良好的操纵稳定性。汽车制动或加速时，要保证车身稳定，减少车身纵倾，转弯时车身侧倾角要合适。有良好
23、的隔音能力。结构紧凑、占用空间尺寸要小。可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩，在满足零部件质量要小的同时，还要保证足够的强度和寿命。2.3 小结本章主要介绍了汽车悬架的分类，以及每一种类别悬架的特点，将汽车悬架分为独立悬架和非独立悬架两类。结合悬架的示意图，介绍了每一种类型悬架的结构组成。其中在当今社会的汽车中独立悬架的应用较为广泛，并且双横臂式独立悬架具有良好的行驶稳定性和舒适性，以为中、高级轿车的前悬架所广泛使用。 我们还介绍了汽车悬架的设计要求，一个好的汽车悬架必须满足所列出的七点要求，这样才能满足人们对汽车各种行驶性能的要求。3 双横臂式独立悬架的数学模型3.1 双横臂式独立悬架的简
24、化模型根据双横臂式悬架的原理图，做出悬架的简化模型，如图3-1所示。1车架；2上摆臂；3减振器；4下摆臂；5车轮；6转向节臂；7转向横拉杆；A下摆臂前安装点；B下摆臂后安装点； C上摆臂前安装点；D上摆臂后安装点；E摆臂球铰接点； F上摆臂球铰接点；H主销G车轮中心点；M横拉杆断开点； N横拉杆球铰接点；S减振器上安装点；R减振器下安装点；图3-1双横臂独立悬架空间结构拓扑图3.2 双横臂独立悬架的结构参数根据双横臂悬架的空间运动情况，通过计算得出悬架的主要关键点的坐标，具体坐标参数见表3-1，样车的主要参数见表3-2。表3-1 悬架关键点坐标位置点x/左y/左z/左x/右y/右z/右上摆臂前
25、安装点-41.776-387.222224.080-41.776387.222224.080上摆臂后安装点173.887-383.102212.751173.887383.102212.751上摆臂球销中心12.046-607.337181.16112.046-607.337181.161下摆臂前安装点-228.568-283.005-31.882-228.568-283.005-31.882下摆臂后安装点179.189-284.268-33.684179.189-284.268-33.684下摆臂球销中心-5.583-665.138-87.477-5.583-665.138-87.477轮胎
26、中心点0-742.61800-742.6180轮胎接地点中心0-740-374.9910-740-374.991转向器横拉杆球销-144.424-687.482-18.543-144.424-687.482-18.543转向器横拉杆断开点-156.794-342.56540.413-156.794-342.56540.413表3-2 样车的主要参数尺寸参数（mm）外形尺寸总长4650总宽1800总高1810轴距2615轮距前轮距1480后轮距1470前轮定位参数前轮外倾角主销内倾角主销后倾角前束值0-2轮胎直径733.53.3 小结本章主要把双横臂式独立悬架模型化和参数化。通过双横臂式独立悬架
27、的简化模型更加清晰的了解悬架的结构。双横臂式独立悬架的主要构件：上摆臂和下摆臂。通过简化结构图还能了解双横臂式独立悬架与其他不同类型的悬架之间的区别，再根据双横臂式独立悬架的工作原理，牢牢地掌握悬架的主要特点。双横臂式独立悬架的参数化是对悬架做仿真分析的重要一步，只有根据这些悬架的主要关键点的坐标才能准确的建立悬架的三维模型，只有建立了准确的悬架三位模型，才能通过仿真分析得出准确的仿真结果，才能根据这些仿真结果对悬架做出准确的性能评估和优化设计，所以对悬架进行数学建模是对悬架进行研究过程中非常重要的一步。4 基于UG的双横臂式独立悬架的设计分析4.1 UG软件应用简介UG是美国Unigraph
28、icsSolutions公司推出的集CAD/CAM/CAE为一体的一个三维的用于机械设计的平台，也是现在世界上被大量采用的设计、分析软件之一，大量运用于车辆、飞机、机械制造、消费产品、医疗器械等行业，它为制造业的产品研发的整个过程提供了办法。该软件主要功能包括概念设计、工程设计、性能分析和制造。从概念设计到工程分析最后到制造的全部过程，它使数据从设计开发到制造真正达到了无缝链接的程度；它是产品研发全过程的解决方法，涵盖零件设计、模拟和仿真、模具的设计和CNC加工；UG NX是一个三维的双精度系统，用户可以十分准确的建立任何形状的几何体，然后组合这些几何体，用户可以进行设计、分析同时绘制它们的工
29、程图纸，等设计完成时，制造应用程序根据用户描述几何体的形状结构，加入制造信息然后自动生成刀具位置源文件，最后通过数控机床来加工所设计的零件7。UG软件被当今世界领先的制造商用于从事概念设计、工艺设计、详细的机械设计以及工程仿真和数字化制造等工作，大量应用于飞机、车辆、轮船、机械装置、电器、医疗装置和电子产品以及应用高科技的行业，它已成为世界上最优秀的公司大量使用的系统之一。4.1.1 UG功能模块介绍8910111.UG/GatewayUG/Gateway为全部UG NX产品设置了一个相同的进入路径，就是操作者打开UG 之后进入的那个窗口界面。这个模块的功能有：新建、打开、保存、另存为等编辑文
30、件命令；添加颜色、显示和隐藏、放大或缩小等编辑视图命令；编辑视图显示；编辑图层；制图及阵列操作；信息搜索、坐标搜索、距离测绘；曲线曲率半径的计算；曲面光滑平顺性的分析；实体模型的物理性能自行计算；输入、输出模型数据；自动记录操作命令和回放功能；命令查找器等等。2.CAD模块(1)UG实体建模UG实体建模具有草图绘制、拉伸、回转、扫掠、布尔求和、求差、求交运算、拔模、边倒圆、边倒角、抽壳、螺纹、镜像体、拆分体、打孔、修剪体等功能。特征建模和自由式建模的前提就是实体建模。(2)UG特征建模UG特征建模具有各式各样的标准设计的特征生成和编辑、键槽、腔体、凸台、倒圆、倒角、实力特征、特征编辑等工具。(
31、3)UG自由形式建模先进的UG自由形式建模用于有关高级的自由形状外形，支持复杂曲面和实体建模。它囊括直纹面、扫掠面、通过一组既定曲线的自由曲面、通过两套既定正交曲线的自由曲面、曲线广义扫掠、各种半径的倒圆、广义二次曲线倒圆。曲面间的平顺连接、曲面动态拉申调整、各种形式的偏置、曲面裁剪、编辑、点云生成、曲面编辑。(4)UG工程制图UG工程制图模块可以是三维实体模型生成一个全双工的二维图纸，确保图纸在模型改变时同时被更新，缩短设计时间。工程制图模块提供自动视图布局、正交投影视图、剖视图、辅助视图、放大、部分剖切视图、自动和手动的标注尺寸、形状公差、表面粗糙度符号标注、中国标准汉字输入、手工编辑视图
32、、装配图、剖面图、爆破图、时间表自动生成工具。(5)UG装配建模UG装配建模具有平行的自上而下和自底而上的产品开发办法，装配中的零、部件的数据是对零、部件单独的映像，保证装配中的模型和所设计的零件绝对互相关联，并提升了软件的可操作性，缩减了对存储空间的要求，设计的零件经过修改后，装配模型中的那个零件也会随着修改自动更新，此外，还可在装配时对零件直接进行修改。3.CAM模块UG/CAM模块是UG NX的助手制造模块，它可以为数控加工中心、数控铣床、数控车床、电火花机床、线切割机床等编程。UG/CAM模块提供了各个方面的、便于利用的功能，用来解决数控刀具轨迹生成、加工仿真模拟和加工检验等问题。4.
33、1.2 NX的主要功能8910111.工业设计和风格造型NX 为培养创造性和产品技术改革的工业设计提供了强劲的有效措施。利用 NX 建模，用户能够很快建立出和更改产品的形状，不论其形状多么复杂， 渲染和可视化工具可以最大程度的满足设计者的要求。 2.产品设计NX包括了世界上最强大、最大量的产品设计和应用模块。 NX 高性能的机械设计和绘图能力，为机械设计和机械制造提供了极高的使用性能和灵活性，以满足客户的需求来设计任意复杂程度的产品。 NX 是优于普通的设计工具的软件，具有专业线路和电路设计、钣金模块、塑料件设计专用模块和其他行业的专业应用软件的设计要求。 3.仿真、确认和优化NX允许制造者用
34、数字仿真、验证和优化产品及其开发全过程。通过在开发中使用数字仿真，制造者可以提高产品的质量，同时减少或消除时间 耗时和极贵的物理样机的设计、建造，以及对变化周期的依赖性。 4.NC加工NX基础加工模块提供连接UG所有加工模块的基础框架，它为全部NX产品加工模块供给了一个相同的、界面良好的窗口进入路径，使用者可以在图形模式下观察刀具的运动轨迹还可以修改其轨迹。这个加工模块的界面可以根据用户的需要进行灵活的更改和变换，还可以定制标准的刀具库、加工工艺参数样板库使初加工、半精加工、精加工等操作参数标准化，这样可以减少正式使用之前的学习时间并不断优化加工方法路径。 UG主要用户包括：美国通用牌汽车，通
35、用电器，福特公司，劳斯莱斯，普惠发动机，日产汽车，克莱斯勒还有美国军工企业。几乎全部飞机发动机和大多数汽车发动机都是使用UG进行研究设计，这足以说明UG在高端科技范围，特别是在军工方面的重要作用，在高端领域可以和CATIA相提并论。4.2 悬架的几何建模12将系统中的各部件都看作刚体，并且不考虑减振器的作用，只对悬架作运动学分析。根据实车结构该车的前悬架可简化为由上下摆臂、转向节、转向系拉杆以及车轮等组成的刚性系统。根据求得的关键点坐标利用UG建立的双横臂式独立悬架的仿真模型。并将其导出为Parasolid实体模型，为将模型导入ADAMS软件进行运动学分析作好准备。各部件的建模过程如下：下面以
36、轮毂建模为例：首先打开UG软件，点击“新建”出现以下界面：图4-1新建模型选择界面选择“模型”，然后点击“确定”按钮。进入建模界面，然后点击“草图”，进入草图设计界面，然后根据选择好的轮毂参数进行草图编辑，如图4-2所示。然后点击“完成草图” ，进入实体建模界面，利用“回转”工具，最终得到轮毂的实体模型，如图4-3所示。图4-2轮毂草图图4-3 轮毂模型建立悬架其他模型的主要步骤与轮辋模型基本一致，细节部分要根据模型的特点采用适当的建模工具。轮胎模型如图4-4所示。图4-4 轮胎模型其他悬架的零部件图如下：图4-5 上、下横臂及转向节臂模型 图4-6制动盘 图4-7制动器 图4-8减振器 图4
37、-9横拉杆 图4-10 转向器 图4-11车标 装配模型时，先点击“添加组件”按钮，然后点击“装配约束”按钮，按着模型的装配要求一步步的装配好悬架的模型，最终双横臂独立悬架的装配图如图4-12所示。图4-12 悬架装配4.3 小结本章主要是介绍UG建模软件的应用及其与其他同类建模软件的区别与特点，UG是一个高度集成的CAD/CAM/CAE软件系统，可应用于整个产品的开发过程，包括产品的草图设计、建模、分析和加工。UG软件的建模功能比较人性化，建模工具用起来简单易懂，并且简单介绍了运用UG软件进行悬架的实体建模过程，介绍了每一个悬架零部件的截图。在运用UG软件进行对悬架零部件进行装配的过程也是很
38、简单，只需添加组件，然后进行装配约束，通过一系列的约束条件（同心、接触、平行等）达到所需要的装配要求，最终得到悬架的完整装配模型。其实经过这次运用UG软件进行对悬架的建模，只有在同一个草图中绘建悬架的模型，才能比较容易的得到具有准确参数的悬架模型，这为进行下一步ADAMS对双横臂悬架模型进行运动分析仿真做好了基础。5 基于ADAMS的双横臂独立悬架的仿真分析5.1 ADAMS软件应用简介 ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)软件是现今世界上在机械系统动态仿真方面最优秀、最具有权威性的、普及性最广泛的软件。ADAMS软件可
39、以自动生成包括机-电-液一体化在内的、任意复杂系统的多体动力学数字化虚拟样机模型，能为用户提供从产品概念设计、方案论证、详细设计、到产品方案修改、优化、试验规划甚至故障诊断各阶段、全方位、高精度的仿真计算分析结果，从而达到缩短产品开发周期、降低开发成本、提高产品质量及竞争力的目的。由于ADAMS具有通用、精确的仿真功能，方便、友好的用户界面和强大的图形动画显示能力，所以该软件己在全世界数以千计的著名大公司中得到成功的应用。在国外，一些著名学府也已为学生开设了学习ADAMS软件的课程，作为机械专业的学生必须要对三维CAD软件、有限元分析软件和虚拟样机软件有一定的了解3。 ADAMS软件不仅能够非
40、常方便的为用户提供关于对机械系统进行力学方面的分析，而且其开放性的程序结构和多种接口可以为特殊行业的用户提供关于特殊类型机械系统的动态分析的二次开发工具平台。在产品的设计研发过程中，工程师通过应用ADAMS软件对产品进行模拟、仿真、分析和优化会收到意想不到的效果:3（1）.分析时间由数月减少为数日（2）.降低工程制造和测试费用（3）.在产品制造出之前，就可以发现并更正设计错误，完善设计方案（4）.在产品开发过程中，减少所需的物理样机数量（5）.当进行物理样机测试有危险、费时和成本高时，可利用虚拟样机进行分析和仿真（6）.缩短产品的开发周期 DADS与ADAMS软件在对机械系统的动态仿真的原理和
41、功能方面上都很相似。但是ADAMS软件比DADS软件更加侧重于汽车方面，并且与其他的动态仿真软件相比，ADAMS软件在模拟、仿真和分析汽车的各个系统的性能方面具有很大的优势3。在ADAMS软件进行仿真前期必须要对模型添加运动副，其中运动副包括铰接副、棱柱副、圆柱副、球形副、平面副、固定副、万向副、恒速副、点-面、点-线等等。这些运动副对自由度约束数都有所不同，具体数据如表5-1-1：表5-1 运动副的自由度约束数运动副(Joint)自由度约束数(Constraints)总自由度约束数转动平移铰接副(Revolute )235棱柱副(Translational)325圆柱副(Cylindrica
42、l)325球形副(Spericat )303平面副(Planar)213固定副(Fixed)336万向副(Universal)134恒速副 (Constant veleosity)134点-面(InPlanar)303点-线(Inlinear)0225.2 悬架分析系统的建立5.2.1模型的导入运行ADAMSView后，启动对话框如图5-1所示。ADAMS启动界面包括：欢迎对话窗（Welcome to ADAMS）、主工具箱（Main Tool Box）和工作窗口（ADAMS）。欢迎窗口的四个选项：Create a new model：创建新模型；Open an existing databa
43、se：打开一个已经存在的模型；Import a file：导入一个已存在模型的数据文件；Exit：退出ADAMS/View。图5-1 导入模型界面首次导入单击Create a new model，并设置重力、单位等参数，更改文件名为part_1（之间UG软件建好的悬架模型文件名），单击OK。在点击主菜单File，选择Import，如图5-2所示。图5-2悬架导入界面然后选择文件类型：.X_T，然后找到需要导入的文件，然后选择要导入的文件，再单击OK，成功导入模型，如图5-3所示。图5-3悬架导入模型5.2.2 模型的整合 对于刚刚导入的悬架模型，悬架的好多零部件之间都没有相对运动，我们需要运用
44、ADAMS/View软件中的“求和”工具，对悬架的零部件做整合处理，最终形成18（PART1PART18）个部件。为了能够得到真实的悬架受力及运动情景，我们在车轮下面添加了一个零部件（辅助件 PART170）来帮助车轮实现在现实中地面上的运动情况，就是通过在辅助件和车轮之间添加合适的约束，利用对辅助件添加驱动来带动悬架运动。最后我们得到整合完毕的悬架模型，如图5-4所示。图5-4 悬架整合后的模型如图5-5所示，经过对悬架的零部件进行整合之后，得到了19个零部件。图5-5 模型中的各构件及其名称5.2.3 添加运动副和驱动对于整合好的悬架模型，需要添加运动副使其各个零部件之间能在力的驱动下产生
45、规定的相对运动。各个零部件之间添加的运动副约束和驱动包括：地面与车架之间添加固定副；上下摆臂的前后安装点要和车架之间添加旋转副；上下摆臂与转向节之间添加球副；横拉杆与转向器、转向节之间添加球副；车轮与转向节之间添加旋转副；车轮与辅助件之间添加点面副；辅助件与地面之间添加移动副；转向器与地面之间添加移动副。如图5-7所示：模型中共有球副8个、旋转副8个、滑动副2个、固定副1个、点面副2个、驱动力2个。把零部件之间的运动副添加完毕之后，要分析悬架的运动情况和实际受力情况，经过查阅参考资料，得到车轮上下跳动时，车轮和地面之间的跳动是地面给予的作用力；车轮转向时，转向器受到人给予的拉力。所以在辅助件上的移动副上添加
