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（研究生课程论文）

汽车动力学

论文题目：汽车悬架系统动力学研究 指导老师：乔维高 学院班级： 学生姓名： 学 号：

2015年1月精心整理

汽车悬架系统动力学研究

摘要：汽车悬架类型的选择和悬架参数的差异对汽车的操纵稳定性和行驶平顺

性具有重要的影响。主要分析了麦弗逊悬架的结构特点，并通过ADAMS软件建立麦弗逊悬架的3D模型,对其进行仿真分析,得出悬架参数的优化设计方法。

关键词：麦弗逊悬架；ADAMS多刚体动力学；仿真分析

Theautomobilesuspensionsystemdynamicsresearch CaisiVehicle?141 Abstract:Differentkindsofsuspensionsystemsandofdifferencesinsuspensionparametersonthevehiclesteeringstabilityandridingcomforthaveimportantinfluence.MainlyanalyzedthestructurecharacteristicsofMacphersonsuspension,andbyusingADAMSsoftwaretoestablish3DmodelofMacphersonsuspension,carryonthesimulationanalysis,themethodofoptimaldesignparametersofthesuspension. Keywords:Macphersonsuspension;ADAMS/Car;multi-rigid-bodydynamics;simulationandanalysis 引言 汽车悬架是汽车车轮与车身之间一切装置的总称。其功用在于：在垂直方向能够衰减振动和起悬挂作用；在侧向可防止车身侧倾和左右车轮载荷转移；在行驶方向上能够保证驱动与制动的实现并保持行驶方向的稳定性。不同的悬架设置会使驾驶者有不同的感受。看似简单的悬架系统综合多种作用力，决定着轿车的稳定性、舒适性和安全性，是现代轿车十分关键的部件之一。悬架系统起着传递车轮和车身之间的力和力矩、引导与控制汽车车轮与车身的相对运动、缓和路面传递给车身的冲击、衰减系统的振动等作用，汽车悬架系统对汽车的操纵稳定性、行驶平顺性都有很大的影响[1]。通过对麦弗逊悬架的仿真提出其优化分析方法。 麦弗逊悬架系统由两大基本部分组成：支柱式减震器和三角形托臂，具有结构简单，占用空间小，非簧载质量小，且与减震器弹簧配合使用组成一个可相对运

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动的结构体，可以实现车身高度和悬架刚度的自由调节。但是,由于主销轴线位置在减振器与车身连接铰链中心和横摆臂与转向节连接铰链中心的连线上,当悬架在变形时,主销轴线也随之改变,前轮定位参数和轮距也都会相应改变,且变化量可能很大。因此,如果悬架结构设计不当,就会大大影响汽车产品的使用性能[2]。

1ADAMS软件简介

ADAMS模块是美国前MDI公司(MechanicalDynamicsInc.)与德国宝马(BMW)、奥迪(Audi)、法国雷诺(Renault)和瑞典沃尔沃(Volvo)等公司合作开发的整车设计软件包。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朗日方程方法，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。其由基本模块、扩展模块、接口模块、专业领域模块及工具箱5类模块组成。 利用该软件不仅能快速建立高精度的整车虚拟样机模型，其中包括车身、悬架、转向系、发动机、传动系和制动系等。用户还能够利用后处理模块通过高速动画观察各种复杂工况的车辆运动学和动力学响应，并输出表征操纵稳定性和安全性的性能参数。为了分析某车型麦弗逊悬架的性能，在ADAMS/Car模块中搭建汽车前转向轮的麦弗逊悬架模型，使用ADMAS/Insight虚拟样机进行试验设计，进行相应的优化设计，提出改进方案，并验证了方案的可行性。

2悬架系统建模 以某轿车的麦弗逊前独立悬架为例进行建模和仿真分析。由于麦弗逊悬架左右对称,所以在CAR环境下只需要输入单侧模型的参数,系统会自动地建立另一边的模型。因此,这里建模过程只涉及到左侧悬架。

2.1物理模型的简化

麦弗逊悬架系统主要由车身1、上下摆臂2、转向横拉杆3、减震器及减震弹簧4、转向齿条5、车轮总成6和转向节带制动器总成7组成。悬架各刚体之间的连接关系为：减震器4的上端用螺栓和橡胶衬垫与车身相连接，减震器4下端固定在转向节7上，转向7通过球铰接与下摆臂连接；下摆臂一端通过两个转动铰接与

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