懸架系統(tǒng)仿真的案例
大客車(chē)懸架系統(tǒng)模型建立及操穩(wěn)性仿真分析
摘 要： MotionView 是 Altair 開(kāi)發(fā)的新一代多體動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件，具有良好的通用性和兼容性，用戶(hù)可以在完全開(kāi)放的程序架構(gòu)上建立自動(dòng)化流程。使用 MotionView 軟件建立大客車(chē)前懸架和后懸架系統(tǒng)模型，以空氣彈簧為研究對(duì)象，通過(guò)轉(zhuǎn)向盤(pán)角階躍輸入試驗(yàn)進(jìn)行仿真分析，研究大客車(chē)整車(chē)操縱穩(wěn)定性。
關(guān)鍵詞：MotionView 懸架 大客車(chē) 空氣彈簧 操縱穩(wěn)定性
1 概述
本文從實(shí)際工程的角度出發(fā)，以某大客車(chē)為研究樣本，以實(shí)際整車(chē)參數(shù)作為參考，使用MotionView多體動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件軟件，建立懸架系統(tǒng)模型并進(jìn)行仿真分析，采用轉(zhuǎn)向盤(pán)角階躍輸入試驗(yàn)法，研究空氣彈簧的受力、壓強(qiáng)和高度變化對(duì)大客車(chē)整車(chē)操縱穩(wěn)定性的影響。
2 懸架系統(tǒng)模型建立
懸架模型所使用的組成幾何體從MotionView軟件庫(kù)中直接提取，建立的懸架模型與所需要的模型之間存在差別，導(dǎo)入到CATIA及AUTO CAD等CAE軟件，進(jìn)行位置、質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等參數(shù)的修改，就可以得到與整車(chē)參數(shù)相匹配的懸架模型。
2.1 前懸架系統(tǒng)模型
由于MotionView模型庫(kù)中前懸架沒(méi)有非獨(dú)立懸架的形式，因此選用SLA懸架并修改參數(shù)和結(jié)構(gòu)形式建立前懸架空氣彈簧系統(tǒng)模型，建立完整的后懸架系統(tǒng)模型如圖1，前懸架安裝2個(gè)空氣彈簧。
2.2 后懸架系統(tǒng)模型
由于 MotionView 模型庫(kù)中的后懸架模型只有兩個(gè)減震器和彈簧，因此將減震器和空氣彈簧單獨(dú)存成兩個(gè)子系統(tǒng)，再重新定義子系統(tǒng)導(dǎo)入到后懸架系統(tǒng)模型中，建立完整的后懸架系統(tǒng)模型如圖 2， 后懸架系統(tǒng)安裝 4 個(gè)空氣彈簧。
展開(kāi) LMS Virtual.Lab Motion_視頻教程23之懸架與減振系統(tǒng)仿真分析
這次帶來(lái)的是關(guān)于懸架與仿真系統(tǒng)仿真分析的介紹，視頻里面詳細(xì)介紹了懸架減震器、防側(cè)傾系統(tǒng)以及多種控制系統(tǒng)，同時(shí)還介紹了AMESim和MATLAB的聯(lián)合仿真等等，需要做這方面分析的朋友可以看一看，掌握一個(gè)流程和大方向。
視頻教程下載地址：http://www.kuaipan.cn/file/id_75510756333846563.htm
汽車(chē)轉(zhuǎn)向及懸架系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)仿真
Adams建立整車(chē)底盤(pán)剛體動(dòng)力學(xué)仿真模型，對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和懸架系統(tǒng)進(jìn)行建模，根據(jù)硬點(diǎn)坐標(biāo)設(shè)置相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)副。整車(chē)質(zhì)心位置，設(shè)置整車(chē)質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
底盤(pán)部件
運(yùn)動(dòng)副
轉(zhuǎn)向管柱
轉(zhuǎn)動(dòng)副
十字軸萬(wàn)向節(jié)
虎克鉸
轉(zhuǎn)向器齒輪齒條
轉(zhuǎn)動(dòng)副+滑動(dòng)副（設(shè)置傳動(dòng)比）
拉桿兩端球頭
球鉸
轉(zhuǎn)向節(jié)及擺臂球頭
球鉸
減震器
帶阻尼的彈簧
原地轉(zhuǎn)向仿真
車(chē)速為零，左右轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)至極限位置，然后回正，模擬原地轉(zhuǎn)向過(guò)程，輸出轉(zhuǎn)向器齒條力變化曲線(xiàn)。（齒條力等于左右拉桿力之和）
車(chē)速10km/h動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向仿真
車(chē)速10km/h，左右轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)至極限位置，然后回正，模擬行駛過(guò)程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向過(guò)程。
顛簸路面剛?cè)狁詈?em>仿真
顛簸路面行駛仿真模擬時(shí)，將懸架系統(tǒng)下擺臂替換為柔性件，可以分析路面沖擊對(duì)零件產(chǎn)生的應(yīng)力。
展開(kāi) 汽車(chē)懸架系統(tǒng)專(zhuān)題（7）：圖解各類(lèi)獨(dú)立懸架
筒式減振器裝在滑柱桶內(nèi)，滑柱桶與轉(zhuǎn)向節(jié)剛性連接，螺旋彈簧安裝在滑柱桶及轉(zhuǎn)向節(jié)總成上端的支承座內(nèi)，彈簧上端通過(guò)軟墊支承在車(chē)身連接的前簧上座內(nèi)，滑柱桶的下端通過(guò)球鉸鏈與懸架的橫擺臂相連。當(dāng)車(chē)輪上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑柱桶及轉(zhuǎn)向節(jié)總成沿減振器活塞運(yùn)動(dòng)軸線(xiàn)移動(dòng)，同時(shí)，滑柱桶的下支點(diǎn)還隨橫擺臂擺動(dòng)。
斜置單臂式獨(dú)立懸架
這種懸架如圖4所示。這種懸架是單橫臂和單縱臂(如下圖所示）獨(dú)立懸架的折衷方案。其擺臂繞與汽車(chē)縱軸線(xiàn)具有一定交角的軸線(xiàn)擺動(dòng)，選擇合適的交角可以滿(mǎn)足汽車(chē)操縱穩(wěn)定性要求。這種懸架適于做后懸架。
圖4
多桿式獨(dú)立懸架
獨(dú)立懸架中多采用螺旋彈簧，因而對(duì)于側(cè)向力，垂直力以及縱向力需加設(shè)導(dǎo)向裝置即采用桿件來(lái)承受和傳遞這些力。因而一些轎車(chē)上為減輕車(chē)重和簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)采用多桿式懸架。如圖5所示。上連桿9用支架11與車(chē)身(或車(chē)架)相連，上連桿9外端與第三連桿7相連。上桿9的兩端都裝有橡膠隔振套。第三連桿7的下端通過(guò)重型止推軸承與轉(zhuǎn)向節(jié)連接。下連桿5與普通的下擺臂相同，下連桿5的內(nèi)端通過(guò)橡膠隔振套與前橫梁相連接。球鉸將下連桿5的外端與轉(zhuǎn)向節(jié)相連。多桿紗前懸架系統(tǒng)的主銷(xiāo)軸線(xiàn)從下球鉸延伸到上面的軸承，它與上連桿和第三連桿無(wú)關(guān)。多桿懸架系統(tǒng)具有良好操縱穩(wěn)定性，可減小輪胎摩損。這種懸架減振器和螺旋彈簧不象麥弗遜懸架那樣沿轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖5所示。
圖5：多桿前懸架系統(tǒng)
1-前懸架橫梁 2-前穩(wěn)定桿 3-拉桿支架 4-粘滯式拉桿 5-下連桿 6-輪轂轉(zhuǎn)向節(jié)總成 7-第三連桿 8-減振器 9-上連桿 10-螺旋彈簧 11-上連桿支架 12-減振器隔振塊
汽車(chē)懸架知識(shí)專(zhuān)題：非獨(dú)立懸架
非獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，被廣泛用于小貨車(chē)和客車(chē)的前后懸架。有的轎車(chē)的后懸架也有采用非獨(dú)立懸架。
展開(kāi) 
電動(dòng)賽車(chē)半主動(dòng)懸架系統(tǒng)仿真及實(shí)現(xiàn)
半主動(dòng)懸架是一種可控懸架，可以不改變懸架剛度而只改變懸架阻尼來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)懸架性能的調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，成本低廉，性能優(yōu)良，有廣泛的應(yīng)用前景。解雅雯利用電磁閥改變節(jié)流閥的流通截面面積的大小，進(jìn)而控制節(jié)流閥進(jìn)出油液量，以把減振器阻尼進(jìn)行多級(jí)分段調(diào)節(jié)。趙強(qiáng)等引入慣容器替代中間質(zhì)量實(shí)現(xiàn)雙磁流變阻尼器的雙層半主動(dòng)隔振，建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，設(shè)計(jì)基于模型的控制方法，采用具有全局收斂性能的自由搜索算法進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)和控制器參數(shù)的聯(lián)合優(yōu)化，并建立數(shù)值模型及用復(fù)合激勵(lì)對(duì)優(yōu)化所得方案進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證。相對(duì)于傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)，電動(dòng)賽車(chē)的半主動(dòng)懸架系統(tǒng)可以對(duì)車(chē)身行駛穩(wěn)定性加強(qiáng)，可以使電動(dòng)賽車(chē)車(chē)身的振動(dòng)被控制在某個(gè)范圍之內(nèi)，大大提高電動(dòng)賽車(chē)在行駛過(guò)程中的平順性，從而在比賽中取得更好成績(jī)。
本文建立電動(dòng)賽車(chē)二自由度的半主動(dòng)懸架模型和綜合性能目標(biāo)函數(shù)，輸入?yún)?shù)，獲得懸掛質(zhì)量垂直振動(dòng)加速度、懸架動(dòng)行程、輪胎動(dòng)變形的輸出，建立MATLAB/Simulink仿真模型，通過(guò)路面激勵(lì)輸入進(jìn)行仿真，對(duì)懸掛質(zhì)量垂直振動(dòng)加速度、懸架動(dòng)行程、輪胎動(dòng)變形仿真結(jié)果與被動(dòng)控制進(jìn)行對(duì)比。
1 二自由度半主動(dòng)懸架模型的建立
1.1 二自由度懸架動(dòng)力學(xué)模型
1/4車(chē)輛模型經(jīng)常用于懸架系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)被動(dòng)懸架可以簡(jiǎn)化為具有彈簧和阻尼器的雙質(zhì)量二自由度振動(dòng)系統(tǒng)，如圖1a所示。在電動(dòng)賽車(chē)的半主動(dòng)懸架模型中保留了彈簧，用以支撐靜載懸掛質(zhì)量，阻尼器由一個(gè)力發(fā)生器u代替，如圖1b所示。
展開(kāi) LMS Virtual.Lab Motion_視頻教程24之懸架與減振系統(tǒng)1D&3D仿真分析
今天給大家?guī)?lái)的是懸架與減振系統(tǒng)1D&3D仿真分析視頻教程，大家也陸續(xù)要上班上學(xué)了，希望對(duì)大家有幫助。
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汽車(chē)懸架系統(tǒng)
汽車(chē)懸架系統(tǒng)
這是一個(gè)在 SolidWorks 中設(shè)計(jì)的汽車(chē)懸架系統(tǒng)的詳細(xì) 3D 模型。它包含所有關(guān)鍵部件，例如控制臂、彈簧、減震器、轉(zhuǎn)向節(jié)、輪轂和安裝支架。
# 適合：
– 機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生
– 汽車(chē)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)者
– 懸架幾何分析
– 仿真和動(dòng)畫(huà)練習(xí)
電控懸架系統(tǒng)組成
電控懸架系統(tǒng)組成
懸架系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程—布置部分
懸架系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程—布置部分
底盤(pán)電控系統(tǒng)-CDC半主動(dòng)懸架
本文主要介紹某供應(yīng)商的CDC系統(tǒng)。
系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)由四個(gè)位移傳感器，三個(gè)加速度傳感器，電控單元(ECU)和四個(gè)CDC減振器組成。如圖1所示。位移傳感器測(cè)量每個(gè)車(chē)輪與車(chē)身的相對(duì)位移，前軸兩個(gè)加速度傳感器和后軸一個(gè)加速度傳感器測(cè)量車(chē)身垂直加速度。這些信號(hào)和CAN總線(xiàn)信號(hào)(比如車(chē)速、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角、縱向加速度、側(cè)向加速度等)輸入給ECU，ECU控制軟件根據(jù)控制策略輸出控制電流給減振器以調(diào)節(jié)阻尼力。
圖1 系統(tǒng)架構(gòu)
CDC減振器的阻尼力由基礎(chǔ)閥系和電磁閥產(chǎn)生的阻尼力疊加而成。如圖2所示。
圖2 CDC減振器阻尼力
控制策略
在實(shí)際駕駛工況中，CDC半主動(dòng)系統(tǒng)需要處理多種情景。如圖3所示，包括車(chē)輛狀態(tài)，路面輸入和駕駛員輸入。本節(jié)主要介紹路面輸入的控制策略，如圖4所示。
圖3 車(chē)輛駕駛場(chǎng)景
圖4 車(chē)輛駕駛場(chǎng)景簡(jiǎn)化
CDC控制策略的主要目標(biāo)是保證車(chē)輛安全和舒適性，也就是保證輪胎接地、提升車(chē)身控制以及最大化舒適性。如圖5所示。而通常輪胎接地和舒適性對(duì)于阻尼力的需求是相互矛盾的，如圖6所示。
圖5 車(chē)輛性能目標(biāo)
圖6 阻尼力平衡
為了達(dá)到車(chē)輛的性能目標(biāo)，CDC軟件的控制策略由圖7所示的功能模塊組成。
圖7 控制策略功能模塊
為了保證輪胎接地從而保證安全性，需要基礎(chǔ)阻尼力。“Base Current”模塊的功能就是根據(jù)車(chē)輛的速度提供基礎(chǔ)阻尼力。
為了防止車(chē)輪跳動(dòng)，“Anti Wheel Hop”的功能就是根據(jù)車(chē)輪跳動(dòng)的情況，在一段時(shí)間內(nèi)增加控制電流從而增加阻尼力來(lái)控制車(chē)輪。如圖8所示。
圖8 防止車(chē)輪跳動(dòng)模塊
在保證車(chē)輛安全性之后，控制策略主要提升車(chē)身控制。
展開(kāi) OPTIMUS_整車(chē)懸架系統(tǒng)生命周期優(yōu)化
在本案例中，創(chuàng)建了車(chē)輛的多體模型和虛擬測(cè)試路面，來(lái)預(yù)測(cè)懸架系統(tǒng)（圖1）中3 個(gè)主要部件的耐久性響應(yīng)。這些部件被定義成柔性體，來(lái)研究幾何尺寸和材料特性的不確定性對(duì)耐久性響應(yīng)的可靠性的影響。可靠性分析的結(jié)果被用來(lái)改進(jìn)懸架耐久性表現(xiàn)，減少耐久性由于幾何尺寸和材料特性不確定性帶來(lái)的波動(dòng)。通過(guò)可靠性設(shè)計(jì)方法，工程師在設(shè)計(jì)中定義控制參數(shù)、信號(hào)參數(shù)和噪聲參數(shù)能夠更好地了解輸入?yún)?shù)的不確定性給產(chǎn)品性能帶來(lái)的影響。基于分析的結(jié)果，產(chǎn)品的可靠性可以被分析并改進(jìn)。
問(wèn)題闡述
在本案例中，對(duì)車(chē)輛懸架系統(tǒng)的疲勞進(jìn)行了研究，目的是改進(jìn)其可靠性。由此，本案例對(duì)積累疲勞超出一個(gè)選定的界限的概率進(jìn)行了分析和優(yōu)化，來(lái)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，本案例選擇了一些設(shè)計(jì)參數(shù)，通過(guò)LMS Virtual.Lab 中的多體和耐久性仿真模塊和CATIA V5，評(píng)估了所關(guān)注的部件（圖2）上的最大積累損傷。考慮到部件幾何尺寸的變化， 在CATIA V5/LMSVirtual.Lab 中創(chuàng)建了自動(dòng)網(wǎng)格更新的流程。此外，為了減少整個(gè)優(yōu)化過(guò)程中的總體計(jì)算量，本案例中采用了一個(gè)由試驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE）、響應(yīng)面模型（RSM）和優(yōu)化結(jié)合起來(lái)的混合優(yōu)化流程。
使用到的軟件工具
? Noesis OPTIMUS
? LMS Virtual.Lab Motion
? LMS Virtual.Lab Structure
? LMS Virtual.Lab NVH
? LMS Virtual.Lab Durability
? CATIA V5 GPS
? Microsoft Excel
? MSC.Nastran
展開(kāi) 
懸架設(shè)計(jì)中穩(wěn)定桿系統(tǒng)-穩(wěn)定桿連桿設(shè)計(jì) ￥1
本文主要討論懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中一個(gè)子零件的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，及穩(wěn)定桿連桿的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，穩(wěn)定桿連桿的布置會(huì)影響懸架的rollsteer，不足轉(zhuǎn)向，減震器的強(qiáng)度，疲勞，及穩(wěn)定桿強(qiáng)度等
招募講師：整車(chē)懸架及輪胎系統(tǒng)，整車(chē)操穩(wěn)分析...
要求：
熟悉MATLAB VEHICLE DYNAMICS BLOCKSET，建立整車(chē)懸架及輪胎系統(tǒng)，進(jìn)行整車(chē)操穩(wěn)分析
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汽車(chē)電控空氣懸架試驗(yàn)與仿真研究
3.2 電控空氣彈簧麥?zhǔn)?em>懸架與螺旋彈簧麥?zhǔn)?懸架剛度仿真結(jié)果對(duì)比
對(duì)空氣懸架前后懸架分別進(jìn)行雙輪同向激振，在平衡位置±70mm，在ADAMS/Car 軟件中建模如圖8所示：設(shè)定前懸架單側(cè)簧載質(zhì)量為400kg，后懸架簧載質(zhì)量為425kg， P=0.6MPa，通過(guò)仿真，可以測(cè)得前、后懸架剛度曲線(xiàn)如圖9、圖10所示。
圖8 空氣彈簧麥?zhǔn)?em>懸架雙輪同向激振模型
圖9 空氣彈簧麥?zhǔn)?em>懸架前懸架剛度曲線(xiàn)
圖10 空氣彈簧麥?zhǔn)?em>懸架后懸架剛度曲線(xiàn)
通過(guò)圖9、圖10可以看出，在靜平衡位置時(shí)，空氣懸架前懸架剛度為kf=20kN/m，后懸架剛度為kr=25kN/m。
同理，對(duì)螺旋彈簧麥?zhǔn)?em>懸架系統(tǒng)進(jìn)行雙輪同向激勵(lì)仿真，經(jīng)過(guò)多次仿真調(diào)試，可求得在靜平衡位置時(shí)，當(dāng)前懸架螺旋彈簧的剛度ksf=23kN/m、后懸架螺旋彈簧的剛度為ksr=30kN/m 時(shí)，才能使螺旋彈簧麥?zhǔn)?em>懸架的前懸架剛度為kf=20kN/m，后懸架剛度為kr=25kN/m。
展開(kāi) 基于ADAMS的懸架側(cè)傾與轉(zhuǎn)向仿真
基于ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）進(jìn)行麥弗遜前懸架的側(cè)傾與轉(zhuǎn)向仿真，通常需要以下步驟和關(guān)鍵點(diǎn)。以下內(nèi)容將分步驟說(shuō)明建模、參數(shù)設(shè)置和仿真分析過(guò)程：
1. 麥弗遜懸架建模
根據(jù)實(shí)際懸架硬點(diǎn)坐標(biāo)（Hard Points）定義部件的位置和尺寸，確保懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)特性準(zhǔn)確。各部件之間按照設(shè)計(jì)要求，通過(guò)建立連接副和襯套進(jìn)行懸架系統(tǒng)裝配。
本文介紹麥弗遜前懸架的側(cè)傾與轉(zhuǎn)向仿真，對(duì)模型的建立作如下假設(shè): 懸架中所有零部件都認(rèn)為是剛體; 減振器簡(jiǎn)化為線(xiàn)性彈簧和阻尼; 各運(yùn)動(dòng)副內(nèi)的摩擦力忽略不計(jì); 輪胎簡(jiǎn)化為剛性體。創(chuàng)建的模型如圖 1。運(yùn)用 ADAMS /CAR 模塊建立與表1相對(duì)應(yīng)的汽車(chē)前懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，具體的模型如圖 1 所示。
圖1 麥弗遜懸架多體動(dòng)力學(xué)模型
2. 參數(shù)設(shè)置
2.1 彈性元件參數(shù)
彈簧剛度：輸入懸架彈簧的線(xiàn)剛度。需要考慮非線(xiàn)性彈簧剛度，因此曲線(xiàn)采用變剛度數(shù)據(jù)；
阻尼系數(shù)：根據(jù)減震器性能試驗(yàn)，繪制減震器示功圖，在ADAMS軟件里面設(shè)置減震器的壓縮/回彈阻尼。
展開(kāi) 懸架系統(tǒng)仿真的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
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