麦弗逊悬架的仿真分析
摘 要
现在的人们对汽车的要求越来越高，在获得良好的动力性和经济性的同时，还要求具有良好的操纵稳定性。汽车的操纵稳定性是影响汽车行驶安全性的重要性能之一，因此，如何研究和评价汽车的操纵稳定性，以获得良好的汽车主动安全性能一直是关于汽车研究的一个重要课题。本毕业设计要求对家用轿车进行麦弗逊式独立悬架的匹配设计，并对其前悬架进行设计计算。为了阐述悬架的设计过程，说明书从设计计算方面对轿车麦弗逊式悬架的设计过程进行了介绍。说明书阐述了悬架中关键零部件如：螺旋弹簧、横向稳定杆、减振器等的设计、选型和校核；进而运用空间坐标变换的方法分析了悬架的结构特点和运动特征，并以此为基础建立了悬架的物理模型。同时，运用机械优化理论，以干涉量的加权均值为目，优化了转向横拉杆断开点的位置。并对悬架进行仿真分析。
关键词：麦弗逊悬架; 建模; 运动仿真
ABSTRACT
Nowadays, people are demanding more and more on automobiles. While gaining good power and economy, they also need good handling stability. Vehicle handling stability is one of the important performances affecting vehicle driving safety. Therefore, how to study and evaluate vehicle handling stability in order to obtain good vehicle active safety performance has always been an important topic in vehicle research. This graduation design requires the matching design of McPherson independent suspension for family car and the design calculation of its front suspension. In order to elaborate the design process of the suspension, the design process of the McPherson suspension is introduced from the aspect of design calculation. The specification describes the design, selection and verification of key components of suspension, such as coil spring, transverse stabilizer bar, shock absorber, etc. Then the structural and motion characteristics of suspension are analyzed by using space coordinate transformation method, and the physical model of suspension is established on this basis. At the same time, the position of the breaking point of the steering tie rod is optimized by using the theory of mechanical optimization and the weighted mean of the interference. The suspension is simulated and analyzed.
Key words: McPherson suspension; Modeling; Motion simulation
目录
摘 要 1
ABSTRACT 1
1 绪论 4
1.1 课题背景及研究意义 4
1.2 课题来源、要求和研究方法 3
1.2.1 课题来源及要求 3
1.2.2 研究方法 3
1.2.3 研究目的和主要内容 4
1.3 原型车的麦弗逊悬架 4
1.3.1 麦弗逊式悬架的特点 4
1.3.2 麦弗逊式悬架的经济性分析 4
1.3.3 悬架的设计要求 5
1.3.4 悬架的组成 5
第2章 麦弗逊式独立悬架结构分析 7
2.1 悬架的组成与分类 7
2.1.1 悬架的组成 7
2.1.2 悬架的分类 8
2.2 本章小结 14
第3章 麦弗逊式悬架的设计计算 14
3.1 悬架的总体布置方案和相关参数的计算 14
3.1.1 悬架的总体布置方案 15
3.1.2 麦弗逊悬架的结构分析 20
3.1.3 悬架总体参数的计算 21
3.2 螺旋弹簧的设计计算 21
3.2.1 螺旋弹簧材料的选择 21
3.2.2 弹簧的受力及变形 22
3.2.3 弹簧几何参数的计算 24
3.2.4 计算结果的处理 27
3.3 横向稳定杆的设计计算 27
3.3.1 横向稳定杆的作用 27
2.3.2 横向稳定杆的设计计算 28
第4章 悬架优化分析 29
4.1 虚拟样机技术简介 29
4.2 虚拟样机技术的实现——ADAMS软件介绍 29
4.3 麦弗逊悬架简化模型 30
4.4 在ADAMS/View中创建悬架模型 31
4.5 测试悬架模型 36
4.6 悬架参数化 46
4.6.1创建设计变量 47
4.6.2设计点参数化 48
4.6.3实体参数化 51
4.7 优化前悬架模型 52
4.7.1方法 52
4.7.2优化模型 54
4.7.3优化方案 56
4.7.4优化结果 58
4.7.5 优化结果的评价 61
4.8 本章小结 61
第5章 麦弗逊前悬架三维实体建模 62
5.1 悬架各零件建模 62
5.1.1 车轮的创建 62
5.1.2 螺旋弹簧的创建 63
5.1.3制动盘的创建 64
5.1.4转向节的创建 64
5.1.5下横臂的创建 64
5.1.6减震器的创建 65
5.1.7 其他零部件的创建 65
5.2悬架的装配 66
5.2.1 组件装配概述 66
5.2.2 装配悬架组件的过程 66
5.3本章小结 68
结 论 69
参考文献 70
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
近年来，随着人民生活水平的显著提高，人们对汽车的需求量也迅速增加。家用轿车日新月异的发展变化使我们的生活变得更加丰富多彩。随之而来的是人们对轿车的操控性和舒适性的要求也在不断提高。要达到良好的操纵和舒适性就要求有良好的悬挂系统。
从马车出现的时候开始为了乘坐地更舒适，人们就开始对车辆的悬架进行了孜孜不倦的研究和探索。在近一个世纪的发展中西方发达国家先后出现了被动悬架，半主动悬架和主动悬架。
1934年世界上出现了第一个螺旋弹簧组成的被动悬挂，这种悬架是由外力驱动而起作用的，所以称为被动悬架。由于被动悬架设计的出发点是在满足汽车平顺性和操纵稳定性之间进行折衷，对于不同的使用要求，只能是在满足主要性能要求的基础上牺牲次要性能。被动悬架的优点是成本低、有较高的可靠性。缺点是无法解决同时满足平顺性和操纵稳定性之间相矛盾的要求。使用刚性较大的螺旋弹簧以使车轮保持着与路面接触的倾向，提高轮胎的抓地能力。但是这样的弊端是乘坐汽车时有较强烈的颠簸感觉。采用较软的螺旋弹簧，以适应崎岖不平的路面，提高乘坐汽车时的平稳性及舒适性。但是这样的汽车操纵性较差，减震效果差，大多用在中低档轿车上。
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