悬架定位参数
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基于CarSim与Isight的悬架特性参数优化设计冯金芝;吴涛;郑松林;赵礼辉【摘要】汽车悬架动力学特性对整车操纵稳定性有着至关重要的影响.为了改善悬架特性,在CarSim中建立整车动力学仿真模型,运用Isight集成CarSim建立了面向整车操纵稳定性指标的悬架特性参数优化设计仿真平台,经DOE分析构建了悬架系统特性参数与稳态回转性能指标之间的响应面模型,运用多岛遗传算法,得到一组悬架子系统特性参数的最优值,从而提高汽车操纵稳定性.【期刊名称】《农业装备与车辆工程》【年(卷),期】2019(057)001【总页数】5页(P33-37)【关键词】Isight;CarSim;悬架;整车性能;实验设计;优化【作者】冯金芝;吴涛;郑松林;赵礼辉【作者单位】200093 上海市上海理工大学机械工程学院;200093 上海市机械工业汽车机械零部件强度与可靠性评价重点实验室;200093 上海市上海理工大学机械工程学院;200093 上海市上海理工大学机械工程学院;200093 上海市机械工业汽车机械零部件强度与可靠性评价重点实验室;200093 上海市上海理工大学机械工程学院;200093 上海市机械工业汽车机械零部件强度与可靠性评价重点实验室【正文语种】中文【中图分类】U463.330 引言悬架系统总成的操控动力学特性参数主要是指悬架的K&C特性参数和车轮及悬架的几何定位参数静态设计值[1]。
悬架K&C特性反映了悬架系统的变化情况,会直接影响汽车的操纵稳定性。
文献[2-3]从理论与工程角度介绍了悬架特性参数对整车操纵稳定性、平顺性的影响以及在底盘开发过程中如何对悬架系统进行合理设计。
文献[4]通过对目标车进行灵敏度分析,提出了基于回归模型的悬架系统特性对标和改进方法。
文献[5]利用DOE分析研究了麦弗逊悬架总成参数对整车操控性能的影响。
本文以某轿车麦弗逊前悬架为研究对象,利用Isight软件集成Carsim软件建立整车稳态回转优化仿真平台,对悬架参数进行灵敏度分析,并且采用多岛遗传算法实现对悬架运动特性的优化,从而提高汽车的操纵稳定性。
车轮定位参数的概念车轮定位角度是存在于悬架系统和各活动机件间的相对角度,保持正确的车轮定位角度可确保车辆直线行驶,改善车辆的转向性能,确保转向系统自动回正,避免轴承因受力不当而受损失去精度,还可以保证轮胎与地面紧密接合,减少轮胎磨损、悬架系统磨损以及降低油耗等。
汽车悬架系统主要定位角度包括:车轮外倾、车轮前束、主销后倾、主销倾、推力角等。
1. 车轮外倾在过车轮轴线且垂直于车辆支承平面的平面,车轮轴线与水平线之间所夹锐角。
如图1 所示,即由车前方看轮胎中心线与垂直线所成的角度,向外为正,向为负。
其角度的不同能改变轮胎与地面的接触点,直接影响轮胎的磨损状况。
并改变了车重在车轴上的受力分布,避免轴承产生异常磨损。
此外,外倾角的存在可用来抵消车身载重后,悬架系统机件变形所产生的角度变化。
外倾角的存在也会影响车的行进方向,因此左右轮的外倾角必须相等,在受力互相平衡的情况下不致影响车辆的直线行驶,再与车轮前束配合,使车轮直线行驶并避免轮胎磨损不均。
四轮定位仪测量车轮外倾角的围为±10°。
2. 车轮前束车轮前束如图2所示,同一轴两端车轮轮辋侧轮廓线的水平直径的端点为等腰梯形的顶点,等腰梯形前后底边长度之差为前束。
当梯形前底边小于后底边时,前束为正,反之则为负。
车轮的水平直径与车辆纵向对称平面之间的夹角为前束角。
由于车轮外倾及路面阻力使前轮有向两侧开做滚锥运动的趋势但受车轴约束,不能向外滚动,导致车轮边滚边滑,增加了磨损,通过前束可使车轮在每瞬间的滚动方向都接近于正前方,减轻了轮毂外轴承的压力和轮胎的磨损。
四轮定位仪测量车轮前束角的围为戈。
中国汽车羟本图2车轮前束3. 主销后倾主销后倾如图3所示,过车轮中心的铅垂线和真实或假想的转向主销轴线在车辆纵向对称平面的投影线所夹锐角为主销后倾角,向前为负,向后为正。
主销后倾角的存在可使车轮转向轴线与路面的交点在轮胎接地点的前方,可利用路面对轮胎的阻力产生绕主销轴线的回正力矩,该力矩的方向正好与车轮偏转方向相反,使车辆保持直线行驶。
浅谈汽车悬架参数对平顺性的影响摘要:每一辆车在行驶过程中的平顺性都是由汽车悬架决定的,而对于汽车悬架而言,其好坏是由车辆的平顺性的好坏决定的。
汽车悬架是由多个零配件构成,其中任何一个零配件都非常重要,因为每一个零配件的参数都会对汽车的平顺性带来直接的影响,因此,在进行悬架设计时既要保证安全性,又要提高平顺性。
关键词:汽车悬架;平顺性;安全性前言汽车的平顺性是评判汽车的一项非常重要的指标,汽车在行驶的过程中会产生一定的振动和冲击周围环境,同时,这种指标在进行评价的过程中会与人在汽车中所能感受到的舒适感进行一定的关联,对于一些载物的汽车来说,除了让人感到舒适性以外,还必须要保持货物完好无损,现代的高速汽车都必须要具有这种性能。
通常情况下还可以运用车身的振动和速度来评价汽车的平顺性。
汽车行驶的平顺性是由汽车悬架掌控,验证悬架性能的最基础的一项标准,就是必须要保证车辆在不同路面和车速的状况下,都能够行驶的较为平顺。
1.人体对振动的反应以及汽车平顺性的评价指标对汽车平顺性进行研究主要是为了能给汽车的振动找到一个更加精确的界定的范围,作为评价一辆汽车质量的好坏的一种指标,其目的主要是为了更好的控制汽车振动系统的动态。
一般情况下,汽车行驶的平顺性是由汽车行驶过程中的振动幅度所决定的。
如果汽车车身振动比较大,并且还出于一种非常频繁的状态,汽车车身就很容易出现一些不平顺的问题。
为了可以更好地更加方便地评价车体的平顺情况,人们建立了多种不同的考核标准,但是目前运用的比较频繁的一种评价模式是Janeway评价模式,由于Janeway评价模式对车体的各个部位都做出了具体的要求,考核范围及内容非常全面。
1.人体对震动的反应人们对汽车的振动可以从主观和客观两个方面来进行评判。
主观评判是根据人们的生理和心理感受的主观因素决定,不同人的生理以及心理感受是会有差异的。
客观评价是根据大多数人们对汽车的振动频率以及振动强度等方面的接受强度来进行汽车设计。
ADAMS INSIGHT 教程中南大学杨浩哲(这个教程只是CSU-2018赛季中我自己的操作流程,有的地方也还是没有搞懂,见谅。
)一:建立adams car模型(以前悬架为例)(网上有fsae 2012模板,可以通过直接改硬点坐标来建立自己的模型,具体操作见MSC 魔速教程)1.建好模型,如图:2.调整模型(建好的模型需要进行不断的调整才能更符合实车)I.修改轮胎数据(1)将鼠标移至轮胎处,单击鼠标右键,按如下图所示选择(2)按照实车的数据修改轮胎的参数II.进行一次悬架静态仿真(1).静态仿真按如下步骤:.(2).填写仿真必要数据:按apply进行仿真(不用ok是因为一会儿还要进行多次静态仿真)(3).进行回放(按红色框标记的)随后会在轮胎上显示此时轮胎上收到的载荷(即下图中的红色数字)一般来说,这个数字不符合实车的真实轮胎载荷,下面就对这个数据进行调整。
III.修改弹簧参数(1). 将鼠标移至弹簧处,单击鼠标右键,按如下图所示选择(2).在弹出的框中修改弹簧预载荷修改数值之后apply(不要点ok),再按之前的介绍进行一次静态仿真,观察轮胎静载荷是否符合实车数据。
IV.多次修改数据,不断进行仿真直到符合实际的轮胎静载荷。
3.仿真以及出图;(1).待调整好模型后,进行一次双轮平行跳动仿真(在此之前,仍需要修改轮胎的前束角,具体步骤参考MSC魔速教程)(2).仿真结束后按F8进入后处理窗口,选取自变量这里需要知道一些悬架参数的英文名称:①camber angle 外倾角②caster angle 后倾角③kingpin incl angle 内倾角④toe angle 前束角⑤roll center location 侧倾中心高度⑥roll camber coefficient 侧倾外倾系数(3).选取因变量建立图像(这里以外倾角camber angle为例),可得下图如图所示,静态时camber angle的值是-1.0,和修改的值一致。
各种悬挂的优劣对比2010年11月05日15:13腾讯汽车综合报道我要评论(6)字号:T|T悬挂系统是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称,其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭,并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力,并衰减由此引起的震动,以保证汽车能平顺地行驶。
典型的悬挂系统结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成,个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。
弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式,而现代轿车悬挂系统多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧,个别高级轿车则使用空气弹簧。
悬挂系统是汽车中的一个重要总成,它把车架与车轮弹性地联系起来,关系到汽车的多种使用性能。
从外表上看,轿车悬挂系统仅是由一些杆、筒以及弹簧组成,但千万不要以为它很简单,相反轿车悬架是一个较难达到完美要求的汽车总成,这是因为悬挂系统既要满足汽车的舒适性要求,又要满足其操纵稳定性的要求,而这两方面又是互相对立的。
比如,为了取得良好的舒适性,需要大大缓冲汽车的震动,这样弹簧就要设计得软些,但弹簧软了却容易使汽车发生刹车“点头”、加速“抬头”以及左右侧倾严重的不良倾向,不利于汽车的转向,容易导致汽车操纵不稳定等。
(一)非独立悬挂系统非独立悬挂系统的结构特点是两侧车轮由一根整体式车架相连,车轮连同车桥一起通过弹性悬挂系统悬挂在车架或车身的下面。
非独立悬挂系统具有结构简单、成本低、强度高、保养容易、行车中前轮定位变化小的优点,但由于其舒适性及操纵稳定性都较差,在现代轿车中基本上已不再使用,多用在货车和大客车上。
(二)独立悬挂系统独立悬挂系统是每一侧的车轮都是单独地通过弹性悬挂系统悬挂在车架或车身下面的。
其优点是:质量轻,减少了车身受到的冲击,并提高了车轮的地面附着力;可用刚度小的较软弹簧,改善汽车的舒适性;可以使发动机位置降低,汽车重心也得到降低,从而提高汽车的行驶稳定性;左右车轮单独跳动,互不相干,能减小车身的倾斜和震动。
CAD/CAE课程设计汽车前悬架优化设计姓名 _____________学号 _____________专业 _____________班级 _____________指导教师 _____________年月日CAE课程设计任务书第一组:参照ADAMS实例教程出版社:北京理工大学出社。
作者:李军等编。
建立第三章第二节汽车前悬架模型。
数据可以是参考书上(主销长度330mm,主销内倾角10°,主销后倾角2.5°,上横臂长350mm,上横臂在汽车横向平面内的倾角11°,上横臂轴水平斜置角-5°,下横臂长500mm,下横臂在汽车横向平面内的倾角9.5°,下横臂轴水平斜置角10°,车轮前束角0.2°)。
同时要测试、细化和优化前悬架模型(目标函数:车轮接地点侧向滑移量)。
目录一、基础资料 (4)1.软件简介 (4)2.悬架介绍 (5)3.汽车使用性能 (6)二、创建前悬架模型 (8)1.创建新模型 (8)2.创建设计点 (8)3.创建主销 (9)4.创建上横臂 (9)5.创建下横臂 (9)6.创建拉臂 (9)7.创建转向拉杆 (9)8.创建转向节 (10)9.创建车轮 (10)10.创建测试平台 (10)11.创建弹簧 (10)12.创建球副 (11)13.创建固定副 (11)14.创建旋转副 (12)15.创建移动副 (13)16.创建点—面约束副 (13)17.保存模型 (13)二.测量车轮接地点侧向滑移量 (14)1.添加驱动 (14)2.测量车轮接地点侧向滑移量 (16)三.细化前悬架模型 (17)1.创建设计变量 (17)2.将设计点参数化 (21)3.将物体参数化 (24)4.保存模型 (25)四.定制界面 (25)1.创建修改主销参数对话窗 (25)2.创建修改上横臂参数对话窗 (28)3.创建修改下横臂参数对话窗 (31)4.修改菜单栏 (33)五、优化前悬架模型 (35)1.定义目标函数 (35)2.优化模型 (36)3.察看优化结果 (41)4.优化结果分析 (42)七、设计体会 (43)八、参考文献 (44)一、基础资料1.软件简介ADAMS,即机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems),该软件是美国MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)开发的虚拟样机分析软件。
悬架是汽车中的一个重要总成,它把车架与车轮弹性地联系起来,关系到汽车的多种使用性能。
从外表上看,轿车悬架仅是由一些杆、筒以及弹簧组成,但千万不要以为它很简单,相反轿车悬架是一个较难达到完美要求的汽车总成,这是因为悬架既要满足汽车的舒适性要求,又要满足其操纵稳定性的要求,而这两方面又是互相对立的。
比如,为了取得良好的舒适性,需要大大缓冲汽车的震动,这样弹簧就要设计得软些,但弹簧软了却容易使汽车发生刹车“点头”、加速“抬头”以及左右侧倾严重的不良倾向,不利于汽车的转向,容易导致汽车操纵不稳定等。
比较重要的参数有:1.车轮外倾角前轮外倾角分零外倾角、正外倾角、负外倾角。
如果空车时车轮的安装正好垂直于路面,则满载时车桥因承载变形而可能出现车轮内倾,这样将加速车轮胎的磨损。
另外,路面对车轮的垂直反力沿轮毂的轴向分力将使轮毂压向外端的小轴承,加重了外端小轴承及轮毂紧固螺母的负荷,降低它们的寿命。
因此,前轮有一个外倾角,同时为防止车轮出现过大的不足转向或过度转向趋势,为防止车轮出现过大的不足转向或过度转向趋势,一般希望车轮从满载位置起上下跳动40mm的范围内,车轮外倾角变化在1度左右。
车轮外倾角的变化与悬架的形式有关,车轮外倾角的设置影响到汽车的转向操作性能和直线行驶稳定性能。
汽车作曲线行驶时,车轮随车身一起倾斜,即车身外侧车轮向正的外倾角方向变化,从而降低了其侧偏性能。
为保证轮胎的侧偏性能,悬架设计要求上跳时外倾角向负值变化,下落时向正值变化。
但是从操纵稳定性来讲,要求前悬架设计成上跳时外倾角向增大方向变化,下落时向减小方向变化,后悬架设计成上跳时向减小方向变化,下落时向增大方向变化。
2.主销后倾角主销后倾角是指在车身侧视图主销轴与垂直轴的夹角,正的主销后倾角是指主销顶部向后倾的角度。
主销后倾角的主要作用是使车轮复位以提高车辆直线行驶的稳定性。
当行驶中的汽车遇到外力产生偏离时,后倾角产生回正力矩使车轮自动回复到原来位置。
悬架系统1.整车有关参数1.1 轴距:L=2610mm1.2 轮距:前轮B1=1530mm后轮B2=1510mm1.3 轴荷(kg)1.4 前后轮空满载轮心坐标(Z向)1.4 前、后悬架的非簧载质量(kg):G u1=108kg G u2=92kg1.5 悬架单边簧载质量(kg)悬架单边簧载质量计算结果如下:前悬架:空载单边车轮簧载质量为M01=(795-108)/2=343.5kg 半载单边车轮簧载质量为 M03=(872-108)/2=382kg满载单边车轮簧载质量为M02=(891-108)/2=391.5kg 后悬架:空载单边车轮簧载质量为M1=(625-92)/2=266.5kg半载单边车轮簧载质量为M3=(773-92)/2=340.5kg满载单边车轮簧载质量为M2=(904-92)/2=406kg2、前悬架布置前悬架布置图见图1图1 T21前悬架布置简图3、前悬架设计计算3.1 前悬架定位参数:3.2 前悬架采用麦弗逊式独立悬架,带稳定杆,单横臂,螺旋弹簧,双向双作用筒式减震器。
(1) 空满载时缓冲块的位置和受力情况 空载时,缓冲块起作用,不受力 满载时,缓冲块压缩量为13.8mm ,(由DMU 模拟得知,DMU 数据引自T21 M2数据)。
根据缓冲块的特性曲线,当缓冲块压缩13.8mm 时,所受的力为:125N (2) 悬架刚度计算螺旋弹簧行程杠杆比:1.06悬架刚度为K 1= ((391.5-343.5)*9.8-125/1.06)/(5-(-15))= 17.62N/mm(3)前螺旋弹簧①截锥螺旋弹簧②螺旋弹簧行程杠杆比:1.06③刚度C1=K1*(1.06)2*0.9=17.62*(1.06)2*0.9=17.81N/mm(4)静挠度和空满载偏频计算空载时挠度 f 1= N 1/K 1=( M 01*9.8)/K 1=(343.5*9.8)/17.81=18.9cm静挠度 f 01= f 1 +(5-(-15))/10=20.9 偏频n: 空载为 Hz f n 15.19.18/5/511=== 满载为 Hz f n 09.19.20/5/50101===结论:前悬架偏频在1.00~1.45Hz 之间,满足设计要求。
关于汽车悬架系统——简单知识了解李良车辆工程说明:1、单独的关于悬架的资料太多,将资料简化,尽可能简单些,写的不好,多多批评指正。
第二部分对悬架的设计和选型很有参考价值,可以看看。
2、另外搜集了一些关于悬架方面的资料(太多了,提供部分),也很不错。
3、有什么问题或建议多多提,我喜欢~~~~~~~~第一部分简单回答您提出的问题悬架的作用:1、连接车体和车轮,并用适度的刚性支撑车轮;2、吸收来自路面的冲击,提高乘坐舒适性;3、有助于行驶中车体的稳定,提高操作性能;悬架系统设计应满足的性能要点:1、保证汽车有良好的行驶平顺性;相关联因素有:振动频率、振动加速度界限值2、有合适的减振性能;应与悬架的弹性特性很好地匹配,保证车身和车轮在共振区的振幅小,振动衰减快3、保证汽车具有良好的操纵稳定性;主要为悬架导向机构与车轮运动的协调,一方面悬架要保证车轮跳动时,车轮定位参数不发生很大的变化,另一方面要减小车轮的动载荷和车轮跳动量4、汽车制动和加速时能保持车身稳定,减少车身纵倾(点头、后仰)的可能性,保证车身在制动、转弯、加速时稳定,减小车身的俯仰和侧倾5、能可靠地传递车身与车轮之间的一切力和力矩,零部件质量轻并有足够的强度、刚度和寿命悬架的主要性能参数的确定:1、前、后悬架静挠度和动挠度;2、悬架的弹性特性;3、(货车)后悬架主、副簧刚度的分配;4、车身侧倾中心高度与悬架侧倾角刚度及其在前、后轴的分配;5、前轮定位参数的变化与导向机构结构尺寸的选择;悬架系统与转向系统:1、悬架机构位移的转向效应,悬架系对操纵性、稳定性的影响之一是悬架机构的位移随弹簧扰度而变所引起的转向效应。
轴转向,使用纵置钢板弹簧的车轴式悬架的汽车在转弯时车体所发生侧摆的情况下,转弯外侧车轮由于弹簧被压缩而后退,内侧车轮由于弹簧拉伸而前进,其结果是整个车轴相当原来的车轴中心产生转角,这种现象称为周转向。
前轮产生转向不足的效应,后轮产生转向过度的效应。
《汽车设计》课程设计题目:汽车悬架系统设计公司:鸿马华祥悬架设计有限公司班级: 1宿舍:学生:负责人:指导老师:目录第1部分绪论 (3)1.1 悬架系统的功能 (3)1.2悬架的工作原理 (3)1.3 悬架系统的分类 (5)1.4 设计任务 (11)第2部分悬架主要参数的确定 (11)2.1 悬架的静挠度fc的确定 (11)2.2 悬架的动挠度fd的选择 (13)2.3 悬架的弹性特性 (13)2.4 后悬架主副弹簧刚度的分配 (14)2.5 悬架侧倾角刚度及在前、后轴的分配 (15)2.6悬架的空间几何参数 (16)第3部分弹性元件的设计 (17)3.1 弹性元件简介 (17)3.2 螺旋弹簧的设计 (18)3.2.1 螺旋弹簧的刚度 (18)3.2.2 计算弹簧钢丝直径d (19)3.2.3 弹簧校核 (19)3.3 小结 (20)第4部分悬架导向机构的设计 (20)4.1 导向机构受力分析 (23)4.2 横臂轴线布置方式的选择 (24)4.3 横摆臂主要参数 (25)第5部分减振器的设计 (26)5.1减震器简介 (26)5.2 双筒式液力减振器 (27)5.3 单筒充气式液力减振器 (30)5.4 减震器参数的设计 (32)第6部分横向稳定杆的设计 (36)6.1 横向稳定杆的作用 (36)6 .2 横向稳定杆参数的选择 (36)第7部分悬架的CATIA 3D建模图 (37)7.1前悬架系统——麦弗逊式独立悬架 (37)7.2 后悬架系统——双横臂式独立悬架 (38)第8部分参考文献 (39)第9部分会议记录 (40)9.1 会议记录1 (40)9.2 会议记录2 (41)9.3 会议记录3 (41)第10部分任务报表..................................................................................... 错误!未定义书签。