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麦弗逊悬架的虚拟设计及试验平台的研究开发

张俊  
【摘要】: 本文结合悬架设计知识,应用虚拟样机技术,研究开发了汽车麦弗逊式悬架虚拟设计及试验平台。本文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。并借助此平台完成了某高尔夫球车的前悬架设计工作,验证了该平台的实用性和通用性。 本文主要内容如下: (1)首先介绍了课题研究的背景,国内外虚拟样机技术的发展状况,在此基础上提出研究开发麦弗逊式悬架虚拟设计及试验平台,并归纳了本论文的研究内容和方法。 (2)对麦弗逊悬架的结构以及悬架的设计要求进行了分析,介绍了悬架特性、减振器、弹簧的设计计算方法,详细分析了悬架导向机构,并推导了导向机构空间关键点坐标的计算方法,使用Matlab软件编写相应的程序来辅助计算悬架导向机构初始参数的选择以及减振器、弹簧参数的计算。 (3)分析了应用虚拟样机软件软件ADAMS进行悬架仿真的建模方法、建模理论依据以及运动学分析的理论基础。 (4)研究开发了麦弗逊悬架的虚拟试验平台。研究了在ADAMS/View中弗逊式悬架建模的方法,分析了参数化悬架模型的方法,并对模型进行了参数化,设计输入初始参数的功能,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目标参量(如车轮定位角、车轮侧滑量、悬架线刚度和悬架侧倾角刚度等)及其函数表达式。 (5)进行了悬架运动学仿真分析,分析了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。研究每个设计变量的变化对样机性能的影响,并总结规律,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。 (6)对全文进行了总结。


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