双横臂前悬架特性分析

摘要

汽车的操作稳定性及其平顺性是影响汽车好坏的重要因素，也是同类汽车在市场竞争中是否具有优势的重要指标。随着科学技术的发展，动力学分析软件在汽车设计、制造等领域得到广泛应用。采用ADAMS等多体动力学软件对汽车进行运动学仿真分析，在产品设计阶段对汽车操作稳定性及其平顺性加以预测和评价，是提高产品设计质量、降低产品研制成本的重要手段

本文以双横臂前悬架系统为研究对象，运用多体动力学理论和软件，对悬架系统进行了运动学动力学仿真，研究悬架系统对整车操纵稳定性和平顺性的影响。

本文首先阐述了ADAMS软件的基本理论，介绍了ADAMS软件下的CAR模块的功能和特点。针对某扭力梁后悬架轿车，获取其悬架的集合定位参数、质量特性参数。采用三维软件CATIA进行扭力梁后悬架建模，并利用多体动力学分析软件ADAMS建立了扭力梁后悬架模型及其子系统在内的整车模型。

本文介绍 ADAMS 软件对某双横臂前悬架进行了虚拟建模和运动学仿真分析，分析了前轮定位参数及车轮侧向滑移量随车轮上下跳动时的变化规律，评价了悬架数据的合理性；以车轮侧向滑移量和四个车轮定位参数为设计目标对悬架的结构关键点进行了优化分析，使该悬架的运动学特性更符合理想设计值，提高了产品的开发质量。

关键词：ADAMS，双横臂前悬架；虚拟建模；仿真分析，运动分析

Abstract

In this paper, V ehicle's operation stability and riding comfort is an important factor affecting car good or bad, is the same car in the market competition is an important indicator of advantage. With the development of science and technology, dynamic analysis software in automotive design, manufacturing and other fields are widely used. Using ADAMS software such as multi-body dynamics simulation of vehicle kinematics in the product design stage of vehicle stability and ride operators to predict and evaluate the design to improve product quality, reduce product development costs of the important means.

This paper described the basic theory of ADAMS software, introduced under the CAR ADAMS software module functions and features. Double wishbone front suspension for a car, get the suspension set positional parameters, quality parameters. CATIA for three-dimensional software modeling torsion beam rear suspension, and the use of multi-body dynamic analysis software ADAMS, a Double wishbone front suspension system model and its subsystems, including the vehicle model.

This article describes the ADAMS software on a double wishbone front suspension kinematics for the virtual modeling and simulation analysis, analysis of the front wheel alignment and wheel side slip of the wheel up and down with changes of time, the evaluation of the suspension of data rationality; to the amount of wheel slippage and four wheel alignment parameters for the design of the structure of target key points of the suspension were optimized so that the suspension kinematic characteristics more in line with the ideal design value, improved product Development of quality.

Keywords: ADAMS, double wishbone front suspension; virtual modeling; simulation analysis, motion analysis

目录

摘要22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222221 Abstract222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222第一章绪论22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 5

1.1本课题研究的背景和课题来源2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222225

1.2课题研究的目的及意义2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 5

1.3国内研究现状222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 6

1.4课题的主要任务及方案的拟定222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222228

1.4.1课题主要任务包括222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222228

1.4.2研究方案的拟定与分析222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222228 第二章悬架模型的建立222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222210

2.1 DAMS软件的介绍222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222210

2.1.1 理论基础2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222210

2.1.2 ADAMS模块组成及特点2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222210

2.1.3 ADAMS/Car建模简介222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222214

2.1.4ADAMS/Car模块的优点222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222215

2.2悬架的介绍2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222215

2.2.1悬架的分类2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222215

2.2.2悬架的组成22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222216

2.2.3双横臂独立悬架的特点2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222218

2.3 前悬架仿真模型的建立222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222218 第三章悬架仿真分析22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222220

3.1前轮定位参数的分析22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 21

3.2车轮跳动时轮距的变化22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 21 第四章模型的优化设计22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222223第五章总结2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222226参考文献 (27)

致谢 (28)

第一章Abstract绪论

1.1本课题研究的背景和课题来源

21世纪以来，中国汽车工业开始进入迅猛发展的时期，汽车需求量大幅上升，其速度在汽车工业史上是极为罕见的。去年10月，我国汽车产销连续8个月超过百万辆，1～10月，汽车产销首次超过1000万辆，标志着中国已经进入世界汽车生产大国行列，成为世界第一大汽车生产国和最大新车消费市场。市场经济的不断发展，中国一定要在汽车核心技术自主研发上取得突破。

自主研发、自主知识产权和自主品牌的汽车是中国汽车工业持久的核心竞争力。面对激烈竞争的全球汽车市场环境，中国汽车业不管再难也要搞自主研发，实际上自主开发力量薄弱一直威胁着中国汽车业发展的根基;如果不苦练内功，自主开发能力弱将成为中国汽车业未来发展的大“软肋”。如何突破这一制约“瓶颈”?仅仅依靠原有汽车企业的力量，要实现这一目标将会很漫长，中国汽车自主研发要在引进消化吸收的基础上进行自主创新，自主开发研究核心技术，或者合作开发研究核心技术。只有人自主的意识才能谋划长远，才能自觉地参与竞争，才能在竞争中争取主动。

过去我们一直比较侧重于汽车整车的发展，而忽视了零部件产业和相关配套产业的聚集。但是汽车的整车对于一个国家的汽车工业来讲不是最重要的，最核心的还是汽车零部件的发展。汽车整车的创新能力、品牌能力主要体现在关键零部件的科技含量这样一个层次之上，零部件的科技含量、零部件的自主创新能力决定了汽车整车的创新能力，最终决定这个品牌的归属。汽车自主创新主要包含车身、底盘和发动机三块，而悬架系统又是底盘的最重要组成部分。汽车悬架系统对整车行驶动力学(操纵稳定性、行驶平顺性等)有举足轻重的影响，是汽车总布置设计、运动校核的重要内容之一。利用多体动力学理论及软件对悬架及整车系统进行动力学仿真，可以缩短产品开发周期，大量减少产品开发费用和成本，明显提高产品质量，提高产品的系统及性能，获得最优化和创新的设计产品。对提高自主品牌，增强自主研发能力具有积极重要作用。

1.2课题研究的目的及意义

随着我国高速公路网的大力建设，以及人民生活水平和消费水平的不断提高，汽车已成为人们日常生活中不可或缺的一部分，人们对汽车性能的要求也越来越高。众所周知，舒适性是轿车最重要的使用性能之一。舒适性与车身的固有振动特性有关，而车身的固有振动特性又与悬架的特性相关,所以，汽车悬架是

保证乘坐舒适性的重要部件。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，其功能是传递作用在车轮和车架之间的力和力矩，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，以保证汽车平顺行驶。悬挂系统应有的功能是支持车身，改善乘坐的感觉，不同的悬挂设置会使驾驶者有不同的驾驶感受。外表看似简单的悬挂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。

在汽车行驶过程中，悬架的作用是弹性地连接车桥和车架，减缓行驶中车辆受到由路面不平引起的冲击力，保证乘坐舒适和货物完好，迅速衰减由于弹性系统引起的振动，传递垂直、纵向、侧向反力及其力矩，并起导向作用，使车轮按一定轨迹相对车身运动。悬架决定着汽车的稳定性、舒适性和安全性，是现代汽车十分重要的部件之一。同时，汽车悬架做为车架(或车身)与车轴(或车轮)之间作连接的传力机件，又是保证汽车行驶安全的重要部件。因此，汽车悬架往往列为重要部件编入轿车的技术规格表，作为衡量轿车质量的指标之一ADAMS分析软件是目前世界上汽车领域使用最多的多体系统运动学软件。它允许汽车工程师建造汽车各个子系统的虚拟原型，并如同试验真实样机一样对其进行计算机仿真分析，输出表示操作稳定性、制动性、乘坐舒适性和安全性的性能参数，它可以通过悬架模型和整车模型进行运动学和动力学仿真分析，并可以将悬挂的特性曲线和动力学响应曲线表示出来，以便虚拟分析、试验。

汽车悬架是车身和车轮之间的弹性连接装部件，它把路面作用于车轮的支承力、制动力和侧向力以及这些力所产生的力矩传递到车身，来保证汽车的正常行驶。悬架系统是汽车重要的组成部分，双横臂独立悬架是现代汽车上常用的前悬架结构形式，其设计的好坏对车辆行驶的平顺性、操纵稳定性和安全性有着重要的影响。双横臂的优点是可以通过选择横臂的长短，来调节车轮跳动时轮距变化的大小，以及车轮定位角变化的大小，从而得出最佳的操纵稳定性。随着计算机技术不断提高，国外研制了很多专门用于机械构件运动的专用软件，能够使用计算机代码和方程准确的模拟真实的机械系统， ADAMS 软件就是其中之一。本文将运用 ADAMS/VIEW 模块，根据悬架设计理论，建立某双横臂前独立悬架运动学模型，并进行仿真分析及优化设计。

1.3国内研究现状

汽车技术的发展，可以说是伴随着悬架设计技术与性能的提高同时发展的，该项目研究已有很长的历史，按年代与研究内容分为三个阶段：

第一阶段：1939年以前，是凭借经验对动力学性能的观察，认识到乘坐舒服性是汽车的重要性能。

第二阶段：1939-1952年，建立简单的二自由度运动方程，发明了独立悬架。

第三阶段：自1952年至今，通过实验研究轮胎的性能，开发研究各种悬架及控制策略，应该随机振动理论预测各种性能。

被动悬架是发展最早、应用最为普通的一种悬架。其中的弹性元件及阻尼元件分别为弹簧与减振器。该类悬架又分为独立与非独立两类。非独立悬架的特点是左右车轮用一根刚性轴连接起来，并通过悬架与车架相连。与独立悬架相比，其优点是结构简单，制造成本低，维修方便；其缺点是非簧载质量大，对高速工况下车辆的行驶平顺性不能充分保证，用于前悬架容易发生摆振现象。因此现代轿车上主要采用独立悬架。独立悬架的结构特点是两侧的车轮各自独立地与车身或车身弹性连接，车桥为断开式，因此具有以下优点：

（1）在悬架弹性元件一定的变形范围内，两侧车轮可以独立运动，而互不影响，这样在不平道路上行驶时可减少车架和车身的振动，而且有助于消除转向轮不断偏摆的不良现象。

（2）减少汽车的非簧载质量。在道路条件和车速相同时，非簧载质量越小，则悬架所受到的冲击载荷也越小，故可以提高汽车的行驶速度。

（3）采用断开式车桥，发动机总成的位置便可以降低和前移，使汽车重心下降，提高了汽车行驶稳定性。同时能给予车轮较大的上下运动空间，因此可以将悬架刚度设计得较小，使车身振动频率降低，改善行驶平顺性。

由于以上优点，早在1878年，独立悬架已被采用，二次世界大战后随着汽车工业的发展，该类悬架已被广泛采用。

双横臂式独立悬架系统设计的早期研究可追溯到20世纪30年代。传统的设计方法采用平面作图法或平面解析法等经验方法，其缺陷是忽略了主销后倾角及上、下摆臂轴线的空间角度的影响，所以很难获得精确的设计结果。同时，设计过程也是相当的繁复。0世纪30年代，国外对其数学建模与分析进行了较多的研究，并取得了一定的成果。1990年Wallaschek提出了非线性数学模型谐波及统计线性化的方法。1997年Duym用一种代数学形式饿经验公式来描述双横臂式独立悬架系统的非线性特性，仿真结果与实验结果基本吻合。1998年Kuti以有限元为工具，建立了一种客车悬架系统的非线性数学模型。这些研究表明，建立双横臂式独立悬架系统的简单而比较准确的非线性数学模型，并将其用于乘坐动力学的非线性研究有重要意义。特别是近几年来，摒弃了传统设计方法，比较流行的优化设计方法多是基于空间机构运动学原理及多刚体动力学理论，采用计算机辅助设计，获得理想的设计结果，并有效地提高了工作效率。所应用的优化设计软件也如雨后春笋般开发，如常用的ISCAD,ADAMS,DADS,MDCP,MATLAB,VISKC 等。20世纪90年代四连杆式独立悬架系统率先应用于奥迪A4平台，并逐渐成

为德国大众旗下中高档轿车的标准配置。经过多年的发展与完善，双横臂独立悬架的设计、制造已比较成熟，而且成本低、工作可靠，是当今世界汽车工业中悬架的主导产品。

双横臂独立悬架系统的研究在国内也有较长的历史。吉林大学的郭孔辉院士的文章是较早的论文，随后的一些学者也对该问题做了研究。近几年来，北京理工大学、浙江大学等高校正在开展此方面的研究，并发表了一些论文。对于双横臂独立悬架系统的研究，主要是应用线性理论研究汽车乘坐动力学。目前，双横臂独立悬架产品已经实现国产化。但从总体上来看，国内对于双横臂独立悬架系统的研究相对较少，产品主要是仿造国外，自主开发能力差，并且缺少具有主版权的专用软件。在双横臂独立悬架系统的研究中，国内基于线性理论的建模与仿真仍处于主导地位，而基于非线性理论的非数学建模与分析也已经引起重视，并有了一定的研究成果。

1.4课题的主要任务及方案的拟定

汽车悬架系统的设计必须适应行驶平顺性和安全性的要求。悬架系统在传递车轮与车架之间力的同时，也缓和了大量来自路面的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证了汽车行驶的平顺性、理想的运动特性和操纵稳定性。由于汽车后悬架部件之间运动关系复杂，一般都设计成主销内倾和后倾，并且控制臂轴也大多倾斜布置，给悬架的运动学、动力学分析带来很大困难。随着计算机技术不断提高，国外研制了很多专门用于机械构件运动的专用软件，ADAMS 软件就是其中之一。本论文以某车型后扭力梁悬架为例进行运动学和动力学的性能仿真。

1.4.1课题主要任务包括：

利用CA TIA三维设计软件建立悬架系统的模型；

1.在ADAMS/CAR模块下建立悬架模型；

2.利用ADAMS/CAR进行悬架的运动学和动力学性能仿真；

3.分析仿真分析结果并对悬架参数提出优化意见；对悬架的舒适性及操纵性

进行合理的评价

1.4.2．研究方案的拟定与分析

在进行悬架的运动学和动力学性能仿真过程中，需要先找到一个扭力梁后悬架的车型，获取该车型的相应的各个参数，这些属于初步的方案设计阶段。之后，在ADAMS/CAR中，建立悬架模型，根据车型的参数在ADAMS/CAR中进行悬挂参数设置，提交仿真，随着设计工作进行逐步选定或设计逐步完成阶段就进入精细设计阶段，即悬挂的运动学特性分析及动态分析。最后，观察仿真动

画和绘制结果图，分析其结果并对悬架参数提出优化意见

1．设计方案：

（1）车型的选择：结构紧凑型，扭力梁后悬架车型

（2）主要“悬挂参数”的设置：包括轮胎自由半径、轮胎刚度、车轮质量、簧上质量、质心高度、轴距、性能参数（动力性参数、制动性能参

数等）的确定

（3）提交仿真：设置仿真步数、选择仿真工况

（4）调用ADAMS/Postprocessor观察仿真动画和绘制结果图

（5）对结果进行分析和研究，并提出改进悬架参数的可行性意见

（6）仔细分析结果并对悬架进一步评价其舒适性及操作性

（7）基于ADAMS/Insight模块下对扭力梁悬架优化分析

第二章悬架模型的建立

2.1.ADAMS软件的介绍

2.1.1 理论基础

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。目前，ADAMS已经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。根据1999年机械系统动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料，ADAMS软件销售总额近8千万美元，占据了51%的份额。

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郎日方程方法，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，ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。

ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学。运动学和动力学分析。另一方面，又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。ADAMS软件有两种操作系统的版本：UNIX版和Windows NT/2000版。

ADAMS软件由基本模块、扩展模块、接口模块、专业领域模块及工具箱5类模块组成，用户不仅可以采用通用模块对一般的机械系统进行仿真，而且可以采用专用模块针对特定工业应用领域的问题进行快速有效的建模与仿真分析。2.1.2 ADAMS模块组成及特点

ADAMS软件包括基本模块、扩展模块、接口模块、专业领域模块及工具箱户不仅可以采用通用模块对一般的机械系统进行仿真，而且可以采用专用模块对特

行业应用领域的问题进行快速有效的建模与仿真分析。

（1）ADAMS/View(用户界面模块)

ADAMS/View(用户界面模块)是最基本的核心模块之一。ADAMS/View采用简

单的分层方式进行建模，提供了丰富的零件约束库和力库，并且支持布尔运算。仿真

结果采用强有力的、形象直观方式描述，并可以将结果形象逼真地输出。CAD 几何

造型可通过IGES接口输入ADAMS/View，丰富了ADAMS/View自身的建模功能。

另外，ADAMS/View还提供多种位移函数、速度函数、加速度函数、接触函数、样

条函数、力和力矩函数、用户子程序函数等多种函数。

（2）ADAMS/Solver(求解器模块)

ADAMS/Solver也是ADAMS系列产品的核心模块之一，是ADAMS产品中处于心脏地位的仿真“发动机”。ADAMS/Solver能自动形成仿真模型的动力学方程，供静力学、运动学、动力学的解算结果。该软件模块提供各种建模和求解选项，以便用户根据具体要求精确有效的解决各种工况问题。ADAMS/Solver 可以对刚体和弹性体进行仿真研究，除了输出力、位移、速度、加速度外，用户还可以输出自定义的数据以便进行有限元分析。

（3）ADAMS/Postprocessor(后处理模块)

该模块用来输出各种数据曲线、动画，还可以进行曲线的编辑和数字的处理。用户可以在该模块中更方便的观察、研究仿真结果。该模块既可以在ADAMS/View环境下运行也可以独立运行。

ADAMS/PostProcessor的主要特点是：采用快速高质量的动画显示，便于从可视化角度深入理解设计方案的有效性；使用树状搜索结构，层次清晰，并可快速检索对象；具有丰富的数据作图、数据处理及文件输出功能；具有灵活多变的窗口风格，支持多窗口画面分割显示及多页面存储；多视窗动画与曲线结果同步显示，并可录制成电影文件；具有完备的曲线数据统计功能：如均值、均方根、极值、斜率等；具有丰富的数据处理功能，能够进行曲线的代数运算、反向、偏

置、缩放、编辑和生成波特图等；为光滑消隐的柔体动画提供了更优的内存管理模式；强化了曲线编辑工具栏功能；能支持模态形状动画，模态形状动画可记录的标准图形文件格式有：*.gif，*.jpg，*.bmp，*.xpm，*.avi 等；在日期、分析名称、页数等方面增加了图表动画功能；可进行几何属性的细节的动态演示。

ADAMS/PostProcessor的主要功能包括：为用户观察模型的运动提供了所需的环境，用户可以向前、向后播放动画，随时中断播放动画，而且可以选择最佳观察视角，从而使用户更容易地完成模型排错任务；为了验证ADAMS仿真分析结果数据的有效性，可以输入测试数据，并测试数据与仿真结果数据进行绘图比较，还可对数据结果进行数学运算、对输出进行统计分析；用户可以对多个模拟结果进行图解比较，选择合理的设计方案；可以帮助用户再现ADAMS中的仿真分析结果数据，以提高设计报告的质量；可以改变图表的形式，也可以添加标题和注释；可以载入实体动画，从而加强仿真分析结果数据的表达效果；还可以实现在播放三维动画的同时，显示曲线的数据位置，从而可以观察运动与参数变化的对应关系。

（4）ADAMS/Insight(设计与分析模块)

该模块是ADAMS软件的功能扩展模块，它是网页技术的新模块。工程师可以借助该模块将仿真试验置于网页上，实现资源共享，加速决策过程。ADAMS/Insight是选装模块既可以在ADAMS/View,ADAMS/Car运行也可以独立运行ADAMS/Insight具有多种功能:可以更快的修改和优化模型，进行模型的参数化分析、找出模型的关键参数和非关键参数等。

（5）ADAMS/Tire(轮胎模块)

ADAMS/Tire(轮胎模块)是研究轮胎与道路相互作用的可选模块。该模块更完善地计算侧向力、自动回正力矩及由于路面坑洼等障碍而产生的力，ADAMS/Tire可计算轮胎因克服滚动阻力而受到的垂直、纵向和横向载荷，可仿真研究车辆在制动、转向和滑行、滑移等大变形位移下的动力学特性，研究车辆稳定性，计算汽车的偏移、俯仰和侧倾特性；其输出力和加速度数据可作为有限元分析软件包的输入载荷进行相应的应力和疲劳特性研究:计算由于制动力矩和转动力矩产生的反作用力。

（6）ADAMS/Car(轿车模块)

ADAMS/Car是ADAMS软件的专业模块之一，是MDI公司与Audi、BMW、Renault、V olvo等公司合作开发的整车设计软件包。利用该软件模块，工程师可以快捷的建立精确的模型，包括悬架、车身、转向系、轮胎、制动系统等。用户可以在各种不同的路面下仿真，分析模型的操纵稳定性，安全性，乘坐舒适性及其它性能。ADAMS/Car是专门用于汽车建模的仿真环境。在ADAMS的产品线里，它属于面向专门行业和基于模版的建模和分析工具。由于是面向汽车行业的，软件本身包含了大量的车辆动力学建模和仿真的工程经验。

利用ADAMS/Car，用户能够很快地建立悬架、传动系统、转向机构、制动系统以及整车模型。并且对模型进行仿真分析，性能测试等一系列工作，ADAMS/Car为用户在进行汽车虚拟样机设计时提供了很多便利：在制造和实验物理样机之前，对虚拟样机的性能进行设计并进一步细化模型，使设计更快捷；在设计中用户会不断改变参数设置，进而比较参数变化对汽车动力学性能的影响，相对于物理样机来说，虚拟样机技术能够以低成本、高效率完成这一过程；虚拟样机的应用避免了使用现实中的仪器设备，所以能够迅速、快捷地测量参数变化；有了虚拟样机，用户省去了在试验中面对物理样机的危险因素，更不用担心由于仪器的错误而丢失试验数据，更不用担心一些客观因素如天气等而错过试验时机，使得实验更安全。

ADAMS/Car的数据文件类型有：属性文件（Property File）、模板（Template）、子系统（Subsystem）和集成模型（Assembly）。

属性文件是基于ASCII码的文件，模型中各个组件（如弹簧、轴套等）的数据都存储于此。它按照类型进行分组，分别存放在相应的数据库表（Database Table）子目录中，例如弹性元件存放于子目录bushing.tbl中。由于属性文件采用纯文本格式，所以可以根据用户需要进行修改、创建和保存。

ADAMS/Car建立了一些属性文件的子集，用来定义弹簧（spring）、阻尼器（damper）、（上、下）跳限位缓冲块（bounpstop、reboundstop）、衬套（bushing）组件的力—位移特性和力—速度特性。对于这些组件可以通过曲线管理器（Curve Manager）创建、编辑、查看器属性文件。

模板是一种参数化了的模型，是专家用户在模板建立器（Template Builder）中建立的。可以利用模板来定义、组成需要的子系统（Subsystem），它定义了子

系统的几何拓扑结构、主要角色、默认参数、连接关系等。由于在ADAMS/Car 的标准界面（Standard Interface）中只能建立子系统或集成模型，所以如果一个模板在没有被子系统引用前，是不能够在标准界面中使用的。但可以通过把模板引用到子系统或和子系统结合，改变模板参数生成新子系统的方法，在标准界面中看到模板。模板设计参数有硬点（Hardpoint）、参数变量（Parameter V ariables）和属性文件（Property Files），修改这些参数可以改变模板的数据，从而修改模型。

子系统是以模版为基础的，包括悬架、车轮、动力传动装置、底盘等。通过组装模板的基本元件生成子系统，还可以通过选择模板创建子系统。

子系统只能在ADAMS/Car的标准界面（Standard Interface）中使用，允许标准用户（Standard U）改变子系统中的模板参数化数据和某些组件的定义。子系统包含模型组件描述信息。

一些子系统装配起来形成集成模型，如果集成模型再加上试验台，就形成了一个可用于ADAMS/Solver分析的系统。在标准界面中，可以对集体模型进行创建、打开、保存、分析，还可以将其发布到数据库，以便其他用户共享。

值得注意的是，集成模型可以以ASCII码和二进制两种格式保存。以ASCII 码形式只是保存引用的子系统，而并没包含子系统数据，所以当引用的模板或子系统发生改变时，系统模型也会随之更新。以二进制形式保存的集成模型，当用户打开它时，ADAMS/Car忽略任何后来对其组成（模板、子系统）的修改。所以，如果用户希望集成模型随着当前的模板和子系统更新，需将集成模型存为ASCII码文件。如果模板、子系统不发生改变，那么用二进制形式保存即可。但是二进制保存形式不能够保存仿真曲线。

2.1.3 ADAMS/Car建模简介

在ADAMS/Car下建立一个典型整车系统的动力学仿真模型，大致可分为以下几

个步骤：

（1）整车各子系统的分解及运动学、动力学抽象，构建各子系统的拓扑图。（2）模板是整个模型中最基本的模块，然而模板又是整个建模过程中最重要的部分。

在template builder下建立各子系统的template文件，定义子系统之间的communicator，

此时只需知道子系统的拓扑结构而无需知道子系统的详细参数。

（3）获取各子系统的几何定位参数、质量特性参数、物理参数和力学参数。（4）在Standard下建立各子系统相应template的subsystem文件，并代入子系统的

参数特征。

（5）在Standard下建立整车的assembly文件，构建各子系统模型组成整车系统模

型。

（6）针对整车研究的不同方面，填写不同工况的仿真文件进行试验仿真。（7）仿真计算结果的后处理。

2.1.4ADAMS/Car模块的优点

相对传统的汽车设计开发，使用ADAMS及其CAR模块，可以在如下方面收到明显效果：

（1）车型的选择：结构紧凑型，扭力梁后悬架车型

（2）分析时间由数月减少为数日

（3）降低工程制造和测试费用

（4）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

（5）在产品开发过程中，减少所需的物理样机数量

（6）当进行物理样机测试有危险、费时和成本高时，可利用虚拟样析和仿真

（7）缩短产品的开发周期

2.2悬架的介绍

2.2.1悬架的分类

(l) 非独立式悬架

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。当汽车行驶在左右倾斜的凸凹面上时。非独立悬架车辆的车体发生明显的倾斜。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。

(2) 独立式悬架

汽车的每个车轮单独通过一套悬挂安装于车身或者车桥上，车桥采用断开式，中间一段固定于车架或车身上。此种悬挂两边车轮受冲击时互不影响，而且由于非悬挂质量较经，缓冲与减震能力很强，乘坐舒适。各项指标都优于非独立式悬挂，但该悬挂结构复杂，而且还会使驱动桥、转向系变得复杂起来。采用此种悬挂的轿车、客车及载人车辆，可明显提高乘坐舒适性，并且在高速行驶时提高汽车的行驶稳定性。而越野车辆、军用车辆和矿山车辆，在坏路和无路的情况下，可保证全部车轮与地面的接触，提高汽车的行驶稳定性和附着性，发挥汽车的行驶速度。

2.2.2悬架的组成

现代汽车的悬架尽管各有所不同的结构型式，但一般都是由弹性元件、减振器和导向机构三部分组成。如图2—1所示导向机构在轻型汽车中，也是连接车架（或车身)与车桥(或车轮)的结构，除了传递作用力外，还能够使车架(或车身)随车轮按照一定的轨迹运动。这三部分分别起缓冲，减振和力的传递作用。对轿车来讲，弹性元件多采用螺旋弹簧，它只承受垂直载荷，缓和不平路面对车体的冲击，具有占用空间小，质量小，无需润滑的优点，但没有减振作用，在车架(或车身)与车桥(或车轮)之间作弹性联系，起到承受冲击的作用。采用减振器是为了吸收振动，使汽车车身振动迅速衰弱(振幅迅速减小)，使车身达到稳定状态。减振器指液力减振器，是为了加速衰减车身的振动，它是悬架机构中最精密和复杂的机械件。传力装置是指车架的上下摆臂等叉形刚架、转向节等元件，用来传递纵向力，侧向力及力矩，并保证车轮相对于车架(或车身)有确定的相对运动规律。

1．弹性元件的种类

(l) 钢板弹簧：由多片不等长和不等曲率的钢板叠合而成。安装好后两端自

然向上弯曲。钢板弹簧除具有缓冲作用外，还有一定的减震作用，纵向布置时还具有导向传力的作用，非独立悬挂大多采用钢板弹簧做弹性元件，可省去导向装置和减震器，结构简单。

(2) 螺旋弹簧：只具备缓冲作用，多用于轿车独立悬挂装置。由于没有减震和传力的功能，还必须设有专门的减震器和导向装置。

(3) 油气弹簧：以气体作为弹性介质，液体作为传力介质，它不但具有良好的缓冲能力，还具有减震作用，同时还可调节车架的高度，适用于重型车辆和大客车使用。

(4) 扭杆弹簧：将用弹簧杆做成的扭杆一端固定于车架，另一端通过摆臂与车轮相连，利用车轮跳动时扭杆的扭转变形起到缓冲作用，适合于独立悬挂使用。2．减震器

现代汽车多采用筒式减震器，利用油液在小孔内的节流作用来消耗振动能量。减震器

的上端与车身或者车架相连，下端与车桥相连。多数为压缩和伸张行程都能起作用的双作用减震器。

减振器是悬架的阻尼元件。它可将车轮与车身相对运动的机械能部分地转变为油液或摩擦表面的热能并散发出去，从而迅速衰弱振动。现代轿车的悬架都有减振器。当轿车在不平坦的道路上行驶，车身会发生振动，减振器能迅速衰减车身的振动，利用本身的油液流动的阻力来消耗振动的能量。当车架与车轴相对运动时，减振器内的油液会通过一些窄小的孔、缝等通道反复地从一个腔室流向另一个腔室，这时孔壁与油液间的摩擦和油液内的分子间的摩擦形成了对车身振动的阻力，这种阻力工程上称为阻尼力。阻尼力会将车身的机械能转化为热能，并被油液和壳体所吸收。人们为了更好地实现轿车的行驶平稳性和安全性，将阻尼系数不固定在某一数值上，而是能随轿车运行的状态而变化，使悬架性能总是处在最优的状态附近。因此;有些轿车的减振器是可调式的，将阻尼分成两级或三级，根据传感器信号自动选择所需要的阻尼级。

3．导向装置

独立悬挂上的弹性元件，大多只能传递垂直载荷而不能传递纵向力和横向力，必须另设导向装置。如上、下摆臂和纵向、横向稳定器等。汽车悬架的弹性

元件有钢板弹簧，螺旋弹簧等。轻型汽车的悬架一般很软，它可以提高汽车的平顺性。为减少倾斜并提高刚性，通常设置横向稳定杆。导向装置可控制车轮相对车身按设定的轨迹进行运动，并在车轮与车架之间传递力和力矩。

2.2.3双横臂独立悬架的特点

双横臂式独立悬架的两个摆臂长度可以相等，也可以不相等。在摆臂等长的独立悬架中当车轮上下跳动时，车轮平面没有倾斜，但轮距却发生了较大的变化，这将增加车轮侧向滑移的可能性，加剧轮胎的磨损。在摆臂不等长的独立悬架中，如将两臂长度选择适当，可以使车轮和主销的角度以及轮距的变化都不太大。不大的轮距变化在轮胎较软时可以由轮胎变形来适应，目前轿车的露台可容许轮胎的改变在每个车轮上达到4～5mm而不致使车轮沿路面滑移。由此可见，摆臂不等长的双横臂式独立悬架即改善汽车的乘坐舒适性和行驶平顺性，又保证轮胎的寿命，所以在轿车前轮上的应用非常广泛。

2.3前悬架仿真模型的建立

创建模型时，设所有零部件都是刚体，减震器简化为线性弹簧和阻尼，各运动副的摩擦力忽略不计，轮胎简化为刚性体。由于双横臂前悬架左右对称于汽车纵向平面，因此只创建 1/2 的悬架模型来进行分析。创建的模型中如图 1 ，此模型共包括八个活动构件、2个旋转副、4个球副、3个固定副、1个移动副以及1 个点-面约束副。个活动构件分别为主销上横臂包括减震器）、下横臂、转向拉杆、转向节、拉臂、测试平台以及轮胎。2个旋转副分别是上横臂和车身的约束、下横臂和车身的约束；4个球副分别是上横臂和主销的约束、下横臂和主销的约束、转向拉杆和拉臂的约束、转向拉杆和车身的约束；3 个固定副分别是拉臂和主销、转向节和主销以及车轮和转向节的约束；1个移动副为测试平台和地面的约束；1个点-面约束副为车轮与测试平台约束。

对于空间机构，1 个活动构件具有 6 个自由度，1个旋转副约束 2 个旋转和 3 个移动自由度，1 个移动副约束 3 个旋转和 2 个移动自由度，1 个球副约束 3 个移动自由度，1 个固定副约束 3 个旋转和 3 个移动自由度，1个点-面约束副约束 1 个移动自由度。因此本文建立的悬架模型自由度计算如下：DoF=8 6-2 5-4 3-3 6-1 5-1 1=2。即 1/2 悬架模型有 2 个自由度，分别是车轮绕主销的转动和车轮的上下跳动。

图1 双横臂前悬架1/2实体模型

1.上控制臂球头销

2.制动盘

3.轮毂

4.转向节

5.转向节臂 6横拉杆7.下摆臂球头销

第二章悬架仿真分析

对模型进行车轮平行跳动仿真来分析主销内倾角主销后倾角、车轮外倾角、前轮前束角以及车轮侧滑量的变化规律，在 ADAMS 中分别设置所需测量参数的测函数各函数计算公式见表 1。

以大地和测试平台之间的移动副为驱动副，创建驱动，驱动函数为：Disp(time)=40 sin(360d time) 即测试车轮跳动的范围为±40mm。以车轮的跳动量为横坐标绘制悬架特性曲线，如图2。

表1 各测量函数的计算公式

Tab.1 The formula for calculating themeasurement function

图2 前轮定位参数随车轮跳动变化曲线

CATIA DMU分析双横臂悬架模型

1 CATIA dmu模块分析双横臂独立前悬架基础知识 使用dmu模块，对初学者而言，关键问题是熟悉dmu模块的各种操作；对于高级使用者而言，其关键在于分析机构是如何运动的。 这里简介CA TIA dmu模块中所需要的基本操作。 表1-1 运动副类型图标操作是否加驱动 旋转副 1.先点击图标 2.先后点击两个零件选择的旋转轴线，如果是回转体零件， 则catia可自动生成轴线；否则需要自己手动画一条直线 3.先后点击分属两个零件参考平面 可加角度驱动 球铰 1.先点击图标 2.先后点击两个零件球铰铰接点 万向节 1.先点击图标 2.先后点击两条轴线，如果是回转体零件，则catia可自动生 成轴线；否则需要自己手动画一条直线 3.选择旋转形式，如绕第二根轴线转动 移动副 1.先点击图标 2.先后点击分属两个零件的两条直线，作为运动方向 3.先后点击分属两个零件的两个平面，作为运动平面 可加直线驱动 点面副 1.先点击图标 2.先后选择分属不同零件的面和点，要求点在面上，有的书 中现在assemble design中装配，其实不必要，只要点的空间 位置在面上即可。 可加 固定 1.先点击图片 2.选择你要固定的零件 个人感觉，catia dmu建立运动副，易于理解的想法就是，用几何元素固定这个运动形式，使两个相互运动的零件具有固定的运动形式，例如创建简单的移动副，要确定两个零件之间有个平移运动，那么需要知道两个零件的运动方向，而分属两个零件的两条直线（其实就是向量）就可以确定两个零件的运动方向了；然后，还需要知道零件在哪个平面内运动，

这就需要分属两个零件的不同的参考面，这个面决定了零件的运动平面。 2 双横臂独立前悬架参数化建模 CA TIA是著名的三维实体造型软件，其模块多是基于实体模型的。但是线框模型也可在CA TIA的一些模块中进行分析仿真，比如运动分析模块dmu，显而易见的是，线框模块相对于实体模型所占的资源要小很多。本次仿真，采用线框模型+实体模型的造型方案，即除轮胎外全部使用线框模型，但因要分析轮胎实际占用空间，故轮胎采用实体模型。模型结构如图2.1所示。 图2.1 双横臂独立前悬架结构 将图2.1左图的实物结构部分线框后如图2.1右图所示。模型由6个零件（对应于catia 的part design模块）组成，主要2.1左图只是标出其中的5个，基座6（实际结构是副车架）并没有标出。零件1为下横臂，零件2为上横臂，零件3为转向节+轮胎，零件4为横向拉杆，零件5为测试平台，其作用为轮胎可在测试平台内自由运动，并且测试平台上下运动模拟路面颠簸情况。 注意三点： 1.在catia中，一个part design中所画出的零件，即使在空间结构上不相连，catia依然将其作为一个零件进行分析。 2.线框模型中两个点可以创建一条直线，三个点或者两条直线决定一个平面，这是基本的几何知识。 3.一般而言，catia采用的是由下到上的设计思路，即，在part design模块中设计零件，然后导入到assemble design中进行装配（如果你不知道part design和assemble design，那么好，那么请随便找一本catia入门的书，先看看....囧...）。其实，在本次仿真中，我们也可以使用这个思路，但是不同的part design中设计的零件，都有其各自的坐标原点，大家懂得，

悬架系统设计步骤分解

悬架系统设计步骤 在此主要是分析竞争车型的底盘布置。底盘布置首先要确定出轮胎、悬架形式、转向系统、发动机、传动轴、油箱、地板、前纵梁结构(满足碰撞)等，因为这些重要的参数，如轮胎型号、悬架尺寸、发动机布置、驱动形式、燃油种类等在开发过程中要尽可能早地确定下来。在此基础上，线束、管路、减振器、发动机悬置等才能继续下去 悬架选择 对各种后悬架结构型式进行优缺点比较，包括对后部轮罩间空间尺寸的分析比较，进行后悬架结构的选择。 常见的后悬架结构型式有：扭转梁式、拖曳臂式、多连杆式。 扭转梁式悬架 优点： 1.与车身连接简单，易于装配。 2.结构简单，部件少，易分装。 3.垂直方向尺寸紧凑。 4.底板平整，有利于油箱和后备胎的布置。 5.汽车侧倾时，除扭转梁外，有的纵臂也会产生扭转变形，起到横向稳定作用， 若还需更大的悬架侧倾角刚度，还可布置横向稳定杆。 6.两侧车轮运转不均衡时外倾具有良好的回复作用。 7.在车身摇摆时具有较好的前束控制能力。 8.车轮运动特性比较好，操纵稳定性很好，尤其是在平整的道路情况下。 9.通过障碍的轴距具有相当好的加大能力，通过性好。 10.如果采用连续焊接的话，强度较好。 缺点： 1.对横向扭转梁和纵向拖臂的连续焊接质量要求较高。 2.不能很好地协调轮迹。 3.整车动态性能对轴荷从空载到满载的变化比较敏感。 4.但这种悬架在侧向力作用时，呈过度转向趋势。另外，扭转梁因强度关系，允 许承受的载荷受到限制。 扭转梁式悬架结构简单、成本低，在一些前置前驱汽车的后悬架上应用较多。 拖曳臂式悬架 优点： 1.Y轴和X轴方向尺寸紧凑，非常有利于后乘舱（尤其是轮罩间宽度尺寸较大） 和下底板备胎及油箱的布置。 2.与车身的连接简单，易于装配。 3.结构简单，零件少且易于分装； 4.由于没有衬套，滞后作用小。 5.可考虑后驱。 缺点： 1.由于沿着控制臂相对车身转轴方向控制臂较大的长宽比，侧向力对前束将产生 不利的影响。 2.车身摇摆（body roll）对外倾产生不利影响；（适当的控制臂转轴有可能改善外 倾的回复能力，但这导致轮罩间宽度尺寸的减小。）

麦弗逊,多连杆和双叉横臂悬挂各有什么优缺点!

麦弗逊，多连杆和双叉横臂悬挂各有什么优缺点！ 一、 从性能上简单来说是多连杆（3跟连杆以上）优于双叉横臂，双叉横臂优于麦弗逊。他们都是独立悬架。麦弗逊结构简单体积小，尝用于前驱小型车。首先小型车比较小，悬架过大会影响乘坐空间；其次前驱的汽车要在前桥集成动力输出，本来就比较复杂，如果选用结构简单的麦弗逊，设计生产都会比较便捷，自然成本也下降不少。但是由于结构简单使得悬挂刚度较弱，稳定性差，转弯侧倾明显。双叉臂悬挂拥有上下两个摇臂，起横向力由两个摇臂同时吸收，支柱只承载车身重量。因此横向刚度大。由于上下使用不等长摇臂（上长下短），让车轮在上下运动时能自动改变外倾角并且减小轮距变化减小轮胎磨损。并且也能自适应路面，轮胎接地面积大，贴地性好。但是由于多了一个上摇臂，所以需要站用较大的空间，因此小型车的前桥一般布置不下此种悬挂，有的车型在后桥采用。多连杆悬挂，通过各种连杆配置（通常有三连杆，四连杆，五连杆），首先能实现双叉臂悬挂的所有性能，然后在双叉臂的基础上通过连杆连接轴的约束作用使得轮胎在上下运动时前束角也能相应改变，这就意味着弯道适应性更好，如果用在前驱车的前悬挂，可以在一定程度上缓解转向不足，给人带来精确转向的感觉；如果用在后悬挂上，能在转向侧倾的作用下改变后轮的前束角，这就意味着后轮可以一定程度的随前轮一同转向，达到舒适操控两不误的目的。跟双叉臂一样，多连杆悬挂同样需要占用较多的空间，而且多连杆悬挂无论是制造成本还是研发成本都是最高的,所以常用在中高级车的后桥上。但多连杆结构复杂，重量较重，现在很多运用多连杆的高级轿车都采用铝合金来制造悬架。 虽然麦弗逊式悬架并不是技术含量最高的悬架结构，但它仍是一种经久耐用的独立悬架，具有很强的道路适应能力。 缺点： 行驶在不平路面时，车轮容易自动转向，故驾驶者必须用力保持方向盘的方向，当受到剧烈冲击时，滑柱易造成弯曲，因而影响转向性能。 二、 独立悬架对比：双横臂PK麦弗逊 虽然悬架结构林林总总，但是中级轿车前悬架结构却主要集中在麦弗逊悬架和双横臂独立悬架，不少厂家纷纷采用成本更低并且可以和紧凑级车共用的麦弗逊式独立悬架，然而仍有不少厂家依然坚持双横臂独立悬架。 从结构上来看，双横臂式悬架和麦弗逊式悬架有着紧密的关系。它们的

越野车双横臂式独立悬架的设计

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 摘要 双横臂式独立悬架是常见的悬架形式之一，在汽车领域有着广泛的应用，要求具有稳定的可靠性。其突出优点是在于设计的灵活性，可以通过合理选择空间导向杆系的接触点的位置及控制臂的长度，使得悬架具有合理的运动特性。本设计2.0L越野车车型进行双横臂式悬架的设计，利用平面作图法和平面解析法对悬架的上、下横臂的尺寸和空间布局进行设计，计算选用双同时减震器和螺旋弹簧匹配悬架系统，保证轮胎的几何定位参数在各种悬架的摆动情况下都符合汽车行驶的要求，反复核算以保证在各种形式条件下获得最佳平顺性和操作稳定性。 关键字：双横臂式独立悬架；越野车；螺旋弹簧；双筒式减震器 -I-

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） Abstract Double wishbone independent suspension is a common form of suspension in the automotive sector has a wide range of applications, requires a stable reliability. Advantage lies in its outstanding design flexibility, a reasonable choice by the Department of guide bar contact point location and the length of the control arm, making the suspension has a reasonable flow conditions. 2.0L SUV models the design of double wishbone suspension design, mapping method and the plane using the plane analytical method the suspension of the upper and lower arm of the size and spatial layout design, calculations also use double-shock matching device and the coil spring suspension system, Geometric alignment parameters to ensure that the tire swing in a variety of suspension cases are in line with the requirements of automobile driving, repeated in various forms of accounting to ensure the best under the conditions of smoothness and operational stability. Keywords: Double wishbone independent suspension；off-road vehicles；coil spring；double-barrel shock absorber -II-

双横臂独立悬架-转向系统的分析与设计

目录 1.课题描述 (2) 1.1.问题描述 (2) 1.2.本课程设计的具体内容 (3) 2.设计过程 (5) 2.1.总体尺寸确定和优化 (5) 2.1.1.总体几何尺寸及基本参数的选择与确定 (5) 2.1.2.导向机构和转向梯形机构的运动学设计 (5) 2.1.3.转向机构几何参数的确定及优化 (5) 2.1.4.用ADAMS软件对导向机构和转向机构进行优化 (7) 2.2.悬架弹性元件和阻尼元件的结构选型和参数计算 (14) 2.3.悬架导向机构的受力分析和主要承载构件的设计选型与强度核算 (15) 2.3.1.导向机构各杆件进行受力分析 (15) 2.3.2.驱动半轴、轮毂、转向节结构尺寸计算及选型 (17) 2.3.3.悬架球铰、橡胶弹性铰及弹性缓冲快的结构类型 (20) 2.3.4.双横臂独立悬架导向机构结构装配图的绘制 (21) 3.设计心得 (22) 4.参考文献 (23)

双横臂独立悬架-转向系统的分析与设计 课题描述 一、 问题描述 图1所示为汽车前轮采用的一种双横臂悬架-转向系统机构示意图（简化），导向机构ABCD 由上横臂AB 、转向主销BC 和下横臂CD 及车架AD 构成。其中，A 、D 分别为上、下横臂与车架联接的铰销中心（假定两铰销轴线均平行于车辆纵向），B 、C 分别为转向主销BC 与上、下横臂联接的球铰中心。在车辆横向垂直平面内，上、下横臂相对水平面的摆角分别用?、ψ表示，转向主销内倾角用β0表示。 转向传动机构采用由齿轮-齿条转向器驱动的断开式转向梯形机构GFE E 'F 'G '（F '与F ，G '与G 对称，未画出）。其中，左轮转向梯形机构EFG 由齿轮-齿条转向器输出齿条EE '、左轮转向横拉杆EF 、左轮转向节臂FG 及车架构成。E 、E '分别为转向器齿条上与左右转向横拉杆铰接的球铰中心， F 为左轮转向横拉杆EF 与左轮转向节臂FG 铰接的球铰中心，G 为左轮转向节臂FG 与左轮转向主销BC 连线的交点，且FG ⊥BC 。另外，车轮轴线KH 与转向主销BC 交于H ，与车轮中心面交于J 。 描述悬架ABCD 导向机构运动学的机构几何参数主要有：上横臂杆长AB=h 1，转向主 (后视图) (地面) ' 前 后

解析双叉臂悬架(珍藏版)

在常见的集中独立悬挂结构中，双叉臂式悬架被公认是操控性最出色一种，绝大多数的性能跑车乃至于F1赛车使用的都是双叉臂的悬架结构。那么下面就带大家一起了解一下这种最具有运动基因的悬挂形式。 历史及概述： 由于叉臂长的很像许愿骨，所以得名（双愿骨式悬架） 双叉臂悬挂也叫做双A臂悬挂或者双摇臂悬挂，属于双横臂悬架中的一种，英文名为double wishbone suspension（双愿骨式悬架），这个名字据说来源于西方圣诞节上一种吃火鸡的习俗，当人们开始吃的时候，首先要对火鸡身上一根V字形的骨头许愿，而这根骨头就叫许愿骨（Wish bone）。而因为在双叉臂悬架结构中的A臂或者是V臂和许愿骨的形状非常相似，故得名双愿骨（double wishbone）式悬架。 packard 120是首款使用了双叉臂悬挂的量产车 双叉臂悬架最早出现于上世纪30年代，当时的方程式赛车已经开始使用类似双叉臂的悬挂结构，而1935年，来自美国底特律的汽车制造商packard在旗下车型packard 120上首次使用了双叉臂悬挂，作为当时豪华汽车的代表，pachard创造性的在量产车上首次使用了这种结构复杂的悬架，从而提升车辆的操控性能。时至今日，双叉臂悬挂仍旧在除了各种性能跑车、豪华轿车和大型SUV上广泛使用。 关于双叉臂悬架起源的误区

相似的结构让不少人误以为双叉臂悬挂来源于麦弗逊悬挂 此前，在网络上流传着一种错误的说法，认为双叉臂悬挂的灵感来自于麦弗逊悬挂，是由麦弗逊悬挂改进得来的。这个说法的根据就是双叉臂悬挂和麦弗逊悬挂都拥有相似的A 字形下摆臂和支柱式减震器的结构，所不同的是双叉臂结构在减震器上方还增加了连接车轮的A臂。不过在事实上，双叉臂悬挂和麦弗逊悬挂并没有任何亲缘关系。 为何这么说呢？前面我们说过，早在上世纪30年代，双叉臂悬挂就已经开始在赛车运动上大量使用，而1935年则首次被使用在了量产的商品车上，而麦弗逊悬挂开始研发的时间为上世纪30年代中期，其设计灵感则是来源于飞机的起落架，而首次出现在商品车上则是在1949年的福特Vedette上。因为从诞生的时间上看，双叉臂悬挂是早于麦弗逊悬挂的，这就足以说明双叉臂悬挂并不是麦弗逊悬挂的改良品，这也说明麦弗逊悬挂和双叉臂悬挂是两个相对独立个体，它们之间并没有血缘关系。 结构分析： 如下图所示，双叉臂悬挂是由两根长短不等的A字臂和充当支柱的减震器所组成的。上下两根A字臂分别通过球铰与车轮上的转向节上下节臂相连，而串连的减震器和螺旋弹簧则充当了支柱和转向主销的角色，它的上端与副车架相连，下端则和下摆臂相连。上下A臂负责吸收转向时的横向力，而支柱减震器只负责支撑车身重量和控制车轮上下跳动。而一般来说，双叉臂悬挂的上下A字臂的长度是不相等的（上短下长），这样就让车轮在上下运动时能自动改变外倾角并且减小轮距变化减小轮胎磨损。 鸥翼跑车奔驰SLS AMG的双叉臂悬挂结构 途锐的前后双叉臂悬挂结构具有足够的强度和刚性，极限越野也不在话下 从结构学上讲,双叉臂悬挂可以说是最坚固的独立悬架。我们都知道，三角形是最稳固几何形状，双叉臂悬挂的上下两根A字臂拥有类似三角形的稳定结构，不仅拥有足够的抗扭强度，而且上下两根A臂对横向力都具有很好的导向作用，因此当双叉臂悬挂使用在性能跑车上时，它可以很好的抑制车辆在过弯时的侧倾，同时，如果使用在SUV上时，它也能够应付极限越野的路况下所带来的巨大冲击。

双横臂独立悬架设计计算说明书

双横臂独立悬架导向-转向系统的 分析与设计 计算说明书

目录 一、任务说明 1．设计任务 ...................................................................... 错误！未定义书签。2．问题描述 ...................................................................... 错误！未定义书签。3．设计条件 ...................................................................... 错误！未定义书签。 二、双横臂独立悬架导向-转向系统的设计过程 1．导向机构及转向梯形布置方案分析与优化设计 ...... 错误！未定义书签。 1.1参数选择................................................................... 错误！未定义书签。 1.2参数优化................................................................... 错误！未定义书签。2．考虑导向机构非线性特征的双横臂独立悬架系统弹簧刚度、减震器阻尼参数的设计与分析方法........................................... 错误！未定义书签。 2.1悬架导向机构参数 .................................................. 错误！未定义书签。 2.2受力分析与阻尼参数计算 ...................................... 错误！未定义书签。3．双横臂悬架下摆臂结构的强度设计 .......................... 错误！未定义书签。4．全浮式半轴计算及轮毂轴承选择 .............................. 错误！未定义书签。 三、设计心得.............................................. 错误！未定义书签。 四、参考资料.............................................. 错误！未定义书签。

双横臂独立悬架设计计算说明书

《汽车设计课程设计》 双横臂独立悬架导向-转向系统的 分析与设计 计算说明书 目录 一、任务说明 1．设计任务 ...................................................................... 错误！未定义书签。2．问题描述 ...................................................................... 错误！未定义书签。3．设计条件 ...................................................................... 错误！未定义书签。 二、双横臂独立悬架导向-转向系统的设计过程 1．导向机构及转向梯形布置方案分析与优化设计 ...... 错误！未定义书签。 1.1参数选择................................................................... 错误！未定义书签。 1.2参数优化................................................................... 错误！未定义书签。

2．考虑导向机构非线性特征的双横臂独立悬架系统弹簧刚度、减震器阻尼参数的设计与分析方法........................................... 错误！未定义书签。 2.1悬架导向机构参数 .................................................. 错误！未定义书签。 2.2受力分析与阻尼参数计算 ...................................... 错误！未定义书签。3．双横臂悬架下摆臂结构的强度设计 .......................... 错误！未定义书签。4．全浮式半轴计算及轮毂轴承选择 .............................. 错误！未定义书签。 三、设计心得.............................................. 错误！未定义书签。 四、参考资料.............................................. 错误！未定义书签。

(完整word版)双横臂悬架设计

5.7 双横臂式悬架设计 5.7.1双横臂悬架的结构与力学模型简化 图5.7.1 某货车的双横臂前悬架 图5.7.1 采用前置转向梯形的货车的前悬架。一根横梁用作副车架，通过螺栓连接在车架下方。弹簧、限位块、减振器和两对横臂支承在横梁这一“受力中心”上。只有横向稳定杆、转向器、转向直拉杆和下横臂的拉杆固定在车架纵梁上。拉杆前部支承着一个具有纵向弹性的橡胶支座。该支座缓和带束轮胎的纵向刚度。 双横臂式悬架的主要优点在于其运动规律的可设计性。根据横臂的相互位置，即角度α和β的大小，可定出侧倾中心和纵倾中心的高度，改变横臂长度，还会影响上下跳动的车轮的角运 动，即车轮的外倾角变化和（在极限情况下）与此相关的轮距变化。当双横臂较短时，车轮上跳导致外倾角沿负值方向变化而车轮下落时导致外倾角沿正值方向变化，因此车身侧倾时的外倾变化规律正好与此相反。纵倾中心O，对于前悬架来说，处在车轮后方；而对于后悬架来说，则在车轮前方。如果O h置于车轮中心上方，不仅可以获得良好的抗转动纵倾性，而且还会减小驱动桥的启动下沉量。这也是双横臂式悬架愈来愈多地在较高级的轿车中用于后驱动桥的原因。

图5.7.2 弯长臂式汽车的前轮转向节 图5.7.2 Daimler_Benz 260 SE/560 SEC型车的前轮转向节。它的有效距离C较大。上横臂6上带有导向球铰链的壳体。下承载铰链7压入车轮转向节5中。图中可清楚的看到可通风的制动盘34，他正对直径较大的轮毂9自里向外伸出。深槽轮辋43的底部不对称，从而为制 动钳（图中未画出）留出了位置。 图5.7.3 双横臂式前悬架 图5.7.3 Daimler_Benz 牌 260 SE/560 SEC型车的前悬架。为了使得主销偏移距r s=0mm时， 可通风的制动盘具有较大的直径，该悬架的下承载铰链必须大致位于车轮中心处。拉伸和压缩行 程限位块布置在充气的单筒式减振器中。先后伸出的支撑杆支撑着一根附S的隔音横梁。它的橡 胶支座在图的左下方特别标出。

【完整版】越野车双横臂式独立悬架设计毕业论文设计说明书

摘要 双横臂式独立悬架是常见的悬架形式之一，在汽车领域有着广泛的应用，要求具有稳定的可靠性。其突出优点是在于设计的灵活性，可以通过合理选择空间导向杆系的接触点的位置及控制臂的长度，使得悬架具有合理的运动特性。本设计2.0L越野车车型进行双横臂式悬架的设计，利用平面作图法和平面解析法对悬架的上、下横臂的尺寸和空间布局进行设计，计算选用双同时减震器和螺旋弹簧匹配悬架系统，保证轮胎的几何定位参数在各种悬架的摆动情况下都符合汽车行驶的要求，反复核算以保证在各种形式条件下获得最佳平顺性和操作稳定性。 关键字：双横臂式独立悬架；越野车；螺旋弹簧；双筒式减震器 I

Abstract Double wishbone independent suspension is a common form of suspension in the automotive sector its outstanding design flexibility, a reasonable choice by the Department of guide bar contact point location and the length of the control arm, making the suspension of double wishbone suspension design, mapping method and the plane using the plane analytical method the suspension of the upper and lower arm of the size and spatial layout design, calculations also use double-shock matching device and the coil spring suspension system, Geometric alignment II

双横臂独立悬架设计毕业论文

双横臂独立悬架设计毕业论文 目录 摘要................................................................................. I Abstract .......................................................................... II 绪论 (1) 第一章悬架概述 (2) 1.1 悬架设计的要求 (3) 1.2 悬架对汽车性能的影响 (4) 1.2.1 悬架对汽车行驶平顺性的影响 (4) 1.2.2 悬架对汽车行驶稳定性的影响 (5) 第二章独立悬架及弹性元件的结构形式与分析 (7) 2.1 独立悬架的结构型式与分析 (7) 2.2 弹性元件的特定分析比较 (8) 第三章螺旋弹簧悬架设计 (10) 3.1 悬架基本参数的选定 (10) 3.1.1 悬架静挠度 (10) 3.1.2 上下横臂长度的确定 (11) 3.1.3 簧载质量的确定 (11) 3.1.4 其他参数的确定 (11) 3.2 螺旋弹簧的选择 (12) 3.3 减振器的选择 (14)

3.3.1 减振器类型的选择 (14) 3.3.2 减振器主要参数的选择 (15) 3.4 接头 (17) 谢辞 (18) 参考文献 (19) 附录A外文翻译-原文部分 (20) 附录B 外文翻译-译文部分 (32) 附录C 实体图 (41)

绪论 随着社会经济和物质文化生活水平的提高，人们对汽车行驶的平顺性、操纵稳定性及安全性提出了愈来愈高的要求。汽车的悬架系统对以上三种性能有着最直接、最重要的影响。分析悬架对汽车性能的影响并合理确定悬架系统的性能及结构参数，从而获得最优的行驶性能是汽车生产厂普遍关心的重要课题。汽车工业发展到现在已有百年历史，人们利用各种先进的手段对其进行了理论分析和实践验证。本文在进行悬架系统的设计时，首先应根据整车平顺性和操纵稳定性的要求，确定前悬架的性能参数(刚度和阻尼)，然后进行结构设计。 悬架对汽车的平顺性和操纵稳定性都具有重要的影响。未来满足汽车具有良好的行驶平顺性，要求由簧上质量和弹性元件组成的振动系统的固有频率应在合适的频段，并尽可能低。前后悬架频率匹配应合理；对轿车，要求前悬架的固有频率低于后悬架的固有频率，还要尽量避免悬架碰到车身(或车架)。在簧上质量变化的情况下，车身高度变化要小，因此，应采用非线性弹性特性悬架。 汽车在不平的路面上行驶，由于悬架的弹性作用，使汽车发生垂直振动。为了迅速衰减这一振动和抑制车身、车轮的共振，减小车轮的振幅，悬架应装有减振器，并使之具有合理的阻尼。利用减振器的阻尼的作用，使汽车的振动振幅连续减小，直至振动停止。 悬架根据其导向机构的不同可分为非独立悬架和独立悬架，独立悬架的车桥都做成断开的，两侧的车轮分别独立地与车架或车身弹性连接。其中独立悬架又分为多种类型，主要包括：单横臂式独立悬架、双横臂式独立悬架、单纵臂式独立悬架、双纵臂式独立悬架、烛式悬架、麦弗逊式悬架、单斜臂式独立悬架以及近些年来刚推出的多连杆式独立悬架；高档车上有的还应用了主动悬架。 双横臂独立悬架是独立悬架中一种比较典型的结构形式。在本田奥德赛、雅阁前悬、奔腾前悬、马自达六前悬和瑞风商务车前悬上均使用了这种悬架。按照上、下横臂的长短可分为等长和不等长两种。等长双横臂悬架在其车轮上下跳动时，虽然可以保持主销的倾角和车轮外倾角不变，但是轮距变化大，导致轮胎的磨损严重，现在已经很少采用；不等长双横臂独立悬架只要合理的选择结构参数和适当地布置，就可以将轮距和前轮的定位参数变化限制在一定的围之，保证良好的行驶稳定性，故这种形式的独立悬架在现代高级轿车中得到了广泛的应用。

毕设基于MATLAB的双横臂独立悬架优化设计

基于MATLAB的双横臂独立悬架优化设计目录 1 绪论 (2) 1.1 引言 (2) 1.2 国内外对悬架设计的研究概述 (3) 1.3 本课题研究内容 (3) 2 双横臂悬架与转向梯形 (4) 2.1 双横臂独立悬架结构及其应用 (4) 2.2 双横臂独立悬架及其转向系统 (5) 2.3 本章小结 (8) 3 转向梯形断开点位置模型的建立与优化 (9) 3.1 转向梯形位置模型的建立 (9) 3.2 转向梯形断开点模型的优化 (11) 3.3 本章小结 (14) 4 总结 (15) 1 绪论1. 2 国内外对悬架设计的研究1. 3 本课题研究内容 本课题主要分析基于matlab条件下对车辆双横臂独立悬架的优化设计，为了综合全面的分析问题，将有关空间运动学的原理和本课题相结合，得到最可行的优化结果。 1）分析双横臂式独立悬架其转向梯形在选择不同的位置时对汽车前轮跑偏、振动的影响，通过空间运动学的基本原理，画出各点的运动轨迹，以此来确定转向梯形的位置坐标。 2）通过分析与设计，将matlab优化工具包运用到已建立起来的数学模型中，进而来判断建立起来的数学模型是否具有可行性。 3）通过对悬架导向机构的优化分析，找到转向梯形的最佳断开点的位置坐标，最小化车轮绕主销的摆动量，降低转向杆系与悬架导向机构之间的不协调性误差。 2 双横臂悬架与转向梯形 2.1 双横臂独立悬架结构及其应用 双横臂独立悬架有不同的摆臂长度，可以相等，也可以不相等。如图2-1所示，若摆臂长度相等，则出现汽车上下振荡的时候，车轮所在的水平面没有变化，但是两个车轮之间的距离会改变，车轮会向侧向移动。而如果摆臂长度不相同，且处在合适的位置，则上述等长情况下发生的变化则不会太大[3]。轮胎变形可以在轮距变化不大的情况下轻松地适应，可以允许轮距的改变在小于5mm的情况下不会使车轮出现左右滑动。图2-1 不等长的双横臂式独立悬架可以在选择适当的参数下，在微小变形的情况下，对汽车的影响微乎其微，这样就可以减小汽车因为路面的不平度而带来的上下振荡。但是双横臂式独立悬架汽车也有一些缺点，比如悬架导向机构及其复杂，悬架制造成本高，悬架占用空间大等。但是因为其在安全性与舒适性方面有着无法比拟的优势，因此自上世纪以来不等长的双横臂式独立悬架便广泛地应用在中小型汽车及微型货车的前轮上。 2.2 双横臂独立悬架及转向系统 如图2-2所示为典型的不等长双横臂式独立悬架的构造。图2-2 图示的轿车属于常见的无主销式汽车，但是它设计了一个圆形状的结构代替主销，汽车在发生转弯时，车轮即绕该圆形状物体连心线偏转。路面对于车轮有

双叉臂式独立悬架简介及与麦弗逊悬架区别

性能综合体悬挂系统之双叉臂式独立悬架 2008-6-12 13:02:01来源: 奥杰汽车网编辑:yaya 从结构上来看，双叉臂式悬架和麦弗逊式悬架有着紧密的血缘关系，它们的共同点为：下控制臂都由一根V字形或A字形的叉形控制臂构成，液压减震器充当支柱支撑整个车身。不同处则在于双叉臂式悬架多了一根连接支柱减震器的上控制臂，这样一来有效增强了悬架整体的可靠性和稳定性。 通用悍马H3的双叉臂前悬（能承受住越野时崎岖路面对底盘的强大冲击） 其实双叉臂式悬架还有一个有趣的名字——双愿骨式悬架（Double wish bone）。据说这个有趣的名字来源于西方圣诞节上人们喜欢吃的一种火鸡的骨头，当人们开始吃的时候要对火鸡身上一根类似V字形的骨头许愿，而这根骨头就叫愿骨（Wish bone）。因为在双叉臂悬架结构中有两根“愿骨”，故得名双愿骨式悬架。 双叉臂式悬架构造较为复杂，不过这却使车轮拥有更好的贴地性 在文章开头我们已经提到了，双叉臂悬架的灵感来源于麦弗逊式悬架。从结构上来看，麦弗逊悬架只有一根下控制臂和一根支柱式减震器，结构上的最简单化使它的组成部件通常要一专多能。例如支柱减震器需充当转向主销，除要承受车辆本身的重量外，还要应对来自于路面的抖动和冲击。如果车辆在运动中，一侧的麦弗逊悬架受到惯性压缩，那么车轮的外倾角变化将增大，于是悬架越是压缩得厉害，这种形变就越是难以得到控制。所以麦弗逊悬架的应用范围多为小型或中型轿车，车型级别再往上走，结构简单的麦弗逊悬架便会有些力不从心了。 要改善麦弗逊悬架“脆弱”的特点，就有必要在悬架的组成结构上进行调整。由于麦弗逊悬架只有下控制臂和支柱减震器两个连接部件，这样一来就形成了一个“L”形的结构，如果能在“L”形顶端再增加一根控制臂，那么悬架的结构将得到加强。于是通过对麦弗逊悬架植入上控制臂，双叉臂式悬架结构便应运而生。双叉臂悬架相对麦弗逊悬架在物理学特性上的改变显而易见：当一侧悬架因惯性收

汽车双横臂独立悬架设计

摘要 随着科技和社会的发展和进步，各种各样的车辆将会陆续出现在公路上面，随着人们生活水平的提高，人们对车的质量和稳定性提出了更高的要求。对这个问题解决的程度如何，反映着一个社会从科技水平到人文关怀等各方面的发达程度。 双横臂式独立悬架是常见的悬架形式之一，在汽车领域有着广泛的应用，要求具有稳定的可靠性。其突出优点是在于设计的灵活性，可以通过合理选择空间导向杆系的接触点的位置及控制臂的长度，使得悬架具有合理的运动特性。本设计以汽车车型进行双横臂式悬架的设计，利用平面作图法和平面解析法对悬架的上、下横臂的尺寸和空间布局进行设计，计算选用双同时减震器和螺旋弹簧匹配悬架系统，保证轮胎的几何定位参数在各种悬架的摆动情况下都符合汽车行驶的要求，反复核算以保证在各种形式条件下获得最佳平顺性和操作稳定性。 关键词：双横臂独立悬架；横臂；稳定性；参考

Abstract With the development and progress of science and technology and society, all kinds of vehicles will appear on the highway, with the improvement of people's living standard, people put forward higher requirements on the quality and stability of the vehicle. How to solve this problem, reflects a society from the level of science and technology to the development of human care and other aspects of. Double cross arm type independent suspension is one of the common forms of suspension, which has a wide range of applications in the automotive field. Its outstanding advantage is that the flexibility of design, through the reasonable choice of the position of the contact point and the length of the control arm, makes the suspension has a reasonable motion characteristics. This design to car models for the design of the double wishbone suspension, using plane mapping method and the plane analytical method of suspension on, under transverse arm of the size and spatial layout design, calculation and selection of double and shock absorber and a helical spring suspension matching system, ensure the tire geometry set parameters under various suspension swings are in line with the requirements of vehicle, the iterative calculation to ensure in various forms under the condition of get the best ride and handling stability. Therefore, this paper firstly makes a research on the choice of the scheme. Through the designer to master the professional knowledge, relevant information on the Internet and at home and abroad, the kinds of design present situation, after a detailed investigation, the graduation design a set of environmental protection and energy saving of electric automobile door. Key words: double cross arm independent suspension; cross arm; stability; reference

基于虚拟样机技术的双横臂独立悬架系统毕业设计

摘要 本设计结合悬架设计知识，详细分析了悬架结构，对双横臂独立悬架进行了设计计算。在此基础上，应用虚拟样机技术，在ADAMS/View中对双横臂独立悬架进行合理简化并建模，并对模型进行了参数化，定制界面，即改变初始参数就能快速生成不同的悬架模型，提高了仿真分析以及优化设计的效率，使平台具有开放性。分析研究了所需优化的变量（前轮外倾角、车轮侧滑量）及其函数表达式。进行了悬架动力学仿真分析，研究悬架各性能参数在车轮跳动过程中的变化趋势，并指出需要改进的地方。分析每个设计变量的变化对样机性能的影响，提出优化设计的方案。再次进行仿真，对比分析了优化前后的仿真结果，并评价了优化方案。优化后悬架的性能明显提高，验证了优化方案的可行性，并完成虚拟设计及试验。最后运用Pro/E软件对双横臂独立悬架进行实体的建立。 本设计研究的目的和意义为在试制前的阶段进行设计和试验仿真，并且提出改进意见，在产品制造出之前，就可以发现并更正设计缺陷，完善设计方案，缩短开发周期，提高设计质量和效率。 关键词：双横独立臂悬架；仿真；虚拟样机技术；ADAMS；Pro/ENGINEER

ABSTRACT On the basis of the Suspension design, this paper calculated a detailed requirements for double wishbone independent suspension structure, I simplified and built a model of double wishbone independent suspension system in ADAMS/View, made the model parameters, then the model was open, and prepared the necessary measuring function. I discussed the performance of the front wheel alignment parameters in a front wheel vehicle positioning. The model was a virtual front suspension test platform. This thesis analyzed the change trend of the suspension performance parameters in the process of flopping the wheel. The impacts of its changes in the trend of design variables are also analyzed, make an optimized design of the program, with the comparative analysis to verify the feasibility of the optimization program before and after the optimization, the suspension’s key data was generated, the virtual design and test were finished. Finally I used Pro/E for double wishbone independent suspension a modeling. The purpose and significance of the article lies in establishing a vehicle double wishbone independent suspension of the virtual design platform for virtual simulation test, pioneering a more scientific approach for the design and development of double wishbone independent suspension, combining the automobile design theory, resolving problems in the field of kinematics and dynamics, improving the quality of design. This research will also contribute to enhance the ability to independently develop products for China’s auto mobile industry. Keywords:Double Wishbone Independent Suspension System; Simulation; Virtual Prototyping Technology; ADAMS; Pro/ENGINNER