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1、太原科技大学太原科技大学Taiyuan University of Science and TechnologyTaiyuan University of Science and Technology课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书课程名称课程名称汽车理论汽车理论设计题目设计题目车轮接地点侧向滑移量车轮接地点侧向滑移量专专业业交通运输交通运输设设 计计 人人党党 赵赵 刚刚学学号号 3 3指导教师指导教师范范 英英学学院院 交通与物流学院交通与物流学院时间：时间：20122012 年年 02 02 月月 1919 日日 至至 2012 2012 年年 0303 月月 0404 日日任务
2、书任务书第一组：参照 ADAMS 实例教程 出版社:北京理工大学出社。作者:李军等编。建立整车汽车第三章第二节建立汽车前悬架模型。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、车轮侧偏角、前束、车轮跳动量）。要求：对优化前后的悬架的特征量对比分析，对不同的目标函数之间优化的结果做一简要的对比。第二组：参照 ADAM
3、S 实例教程，出版社:北京理工大学出社，作者:李军等编。按照第三章第三节例子，建立整车模型。要求：实现该车在 A、B、C 级路面上的仿真，对不同路面的响应特性的进行分析。2第一部分第一部分 创建前悬架模型创建前悬架模型（1）创建新模型双击桌面上得 ADAMS/View 得快捷图标，创建一个名称为：FRONT_SUSP 的新模型。（2）设置工作环境在 ADAMS/View 选择菜单中得单位命令将长度单位，质量单位，力的单位，时间单位，角度单位和频率单位分别设置为毫米，千克，牛顿，秒，度和赫兹。在工作网格命令中将网格的 X 方向和 Y 方向分别设置为 750 和 800，将网格距设置为 50。同时
4、将图标大小设置为50。（3）创建设计点在 ADAMS/View中的零件库中选择点命令，创建八个设计点，其名称和位置如下图：（4）创建主销，上横臂，下横臂，拉臂，转向拉杆，转向节在 ADAMS/View中的零件库中选择圆柱体命令，定义不同的参数值，在对应点之间创建主销，上横臂，下横臂，拉臂，转向拉杆，转向节。在 ADAMS/View中的零件库中选择球体命令，分别在上横臂，下横臂，转向横拉杆上相应点作为参考点创建铰接球。图形如下：创建主销，创建上横臂UCA，创建下横臂 LCA创建拉臂 Pull-arm，创建转向拉杆 Tie-rod，创建转向节 Knuckle3（5）创建车轮，测试平台及弹簧在 AD
5、AMS/View 中的零件库中选择圆柱体命令，选择转向节两端点作为设计点。并在ADAMS/View 中的零件库中选择倒角命令，定义倒圆半径为50，完成车轮倒角的设计。应用 ADAMS/View 中的零件库中选择圆柱体和长方体命令，在创建的（-350，-320，-200）设计点上创建测试平台。在上横臂上选择创建一点（174.6，347.89，24.85），在大地上创建点（174.6，647.89，24.85），点击 ADAMS/View 力库的弹簧，设置其刚度和阻尼，选择创建的两点绘制弹簧。如图：创建车轮 Wheel设计测试平台 Test-Patch，创建弹簧4（6）创建球副在 ADAMS/Vi
6、ew 约束库中选择球副，设计选择相关选项，在主销与上横臂之间建立约束副。同理建立主销与下横臂之间，转向拉杆与拉臂之间以及拉杆与大地之间的球约束副。（7）创建固定副在 ADAMS/View 约束库中选择固定副，设置相应选项，选择固定点创建拉臂与主销之间的约束副。同样建立转向节与主销，车轮与转向节之间的固定副。（8）创建旋转副点击 ADAMS/View 约束库中中的旋转副，设置参数，选择参考点放置旋转副，在菜单栏的 Edit 菜单中选“Modify”命令，修改刚创建的旋转副。将上横臂设置为水平斜置-5 度。同理将下横臂设置为水平斜置10 度。（9）创建移动副在 ADAMS/View 约束库中选择移
7、动副，选择测试平台的质心作为位置点，建立平台与大地之间的约束。（10）创建点-面约束副在 ADAMS/View 约束库的建点-面约束副，选择测试平台与车轮为参考物体，选择测试平台的质心作为约束副的位置点，创建车轮与测试平台之间的约束副。（11）保存模型在 ADAMS/View 中，选择“File”菜单中的“Save Datebase As”命令，将前悬架模型保存。5第二部分第二部分 测量前悬架模型测量前悬架模型（1）添加驱动，实现模型的运动仿真点击 ADAMS 驱动库中的直线运动按钮，选择测试平台和大地的移动副约束，创建直线运动 MOTION-1。接着输入驱动的函数表达式，100*sin(36
8、0d*time),即上下跳动的幅度为100mm,周期为 1S，按下仿真按钮，设置终止时间为1S，工作步为 100，进行仿真。(2)测量车轮接地点侧向滑移量首先，在车轮上创建 Marker，本例为 Wheel.MAR-35,修改它的位置（150，270，0）；然后，在大地上创建 Marker,本例为 ground.MAR-36,它的位置与 Wheel.MAR-35 相同。在 ADAMS/View 菜单栏中，选择 BuildMeasureFunctionNew,创建新的测量函数。在函数编辑器中，编辑车轮接地点侧向滑移量的函数表达式：DX（.FRONT_SUSP.Wheel.MAR_35,.FRON
9、T_SUSP.ground.MAR_36）其中,To Marker 选择车轮上 Wheel.MAR-35,From Marker 选择大地上 ground.MAR-36.按 OK，创建车轮接地点侧向滑移量的测量曲线，同时，系统生成车轮接地点侧向滑移量的测量曲线，设置终止时间 1，工作步为 100，进行仿真，车轮接地点侧向滑移量曲线如下图所示。6第三部分第三部分 细化前悬架模型细化前悬架模型（1）创建设计变量：依次创建变量主销长度DV_1，主销内倾角DV_2，主销后倾角DV_3，上横臂长度DV_4，上横臂在汽车横向平面的倾角DV_5，上横臂轴的水平斜置角DV_6，下横臂长度DV_7，下横臂在汽车
10、横向平面的倾角DV_8，上横臂轴的水平斜置角DV_9。（2）将设计点参数化：将 UCA_outer，UCA_inner，LCA_inner,Knuckle_inner,Knuckle_outer进行参数化（3）将物体参数化：依次将主销长度设定为变量DV1，把上横臂圆柱体长度设定为DV4，将下横臂长度设定为 DV77将拉臂的长度参数化8第四部分第四部分 优化前悬架模型优化前悬架模型（1）定义目标函数本例为了减轻车轮磨损，选择车轮接地点侧向滑移量的绝对值为目标函数，通过对上横臂长度、上横臂在汽车横向平面的倾角、下横臂长度和下横臂在汽车横向平面的倾角的优化分析，使车轮接地点侧向滑移量的绝对值最小。在
11、 ADAMS/View 菜单中，选择BuildMaesureFunctionNew，创建测量函数，借助于函数编辑器提供的基本函数，编辑目标函数的函数表达式：ABS(.FRONT_SUSP.Sideways_Dispiacement)ABS(.FRONT_SUSP.Sideways_Dispiacement)按“OK”，创建目标函数“OBJECT_FUN”如下图所示：系统生成目标函数“OBJECT_FUN”的曲线窗口，点击仿真按钮，设置终止时间为1，工作步为 100，进行仿真，生成目标函数曲线如下图所示：（2）优化模型9迭代变量 DV_1，迭代 DV_2，迭代变量 DV-3迭代变量 DV_4,D
12、V_5,DV_6,DV_7,DV_8,DV_91011从以上的迭代变量可以发现“DV_1”“DV_2”“DV_3”的敏感度较高，因此，在 ADAMS/View菜单栏中，选择SimulateDesign evaluation系统弹出优化设计变量对话窗，优化目标函数“OBJECT_FUN”的最大值，优化设计变量为“DV_1”“DV_2”“DV_3”，优化的目标为函数值最小，如下图所示：点击“Output”按钮，在设置仿真对话窗中，选择“Save Analyses”。点击优化设计对话窗底部的“Start”按钮，ADAMS 对汽车前悬架进行优化设计分析，生成目标函数迭代次数变化的对话窗口，系统完成对汽车前悬架的优化后，生成曲线如下所示：12(3)察看优化结果点击优化设计变量对话窗的“Creat tabular reportof results”,在所弹出对话窗中选择优化结果文件，系统显示出优化结果的信息窗口，如下图所示：13（4）优化结果分析由优化结果可以看出，主销长度（DV-1）主销内倾角（DV-2）和主销后倾角（DV-3）的值最终优化为 310mm、15 度、0.0025 度，车轮接地点的侧向滑移量由最初的 21.259mm优化到 4.7126mm，大大降低了轮胎磨损情况。14