6×6越野汽车前独立悬架的设计与研究

摘要

本文研究的主要内容是某6×6越野汽车整车开发项目中独立悬架的设计部分，根据第三代越野汽车对独立悬架系统的设计要求，利用越野汽车设计理论和设计经验，以基于多体系统动力学理论的虚拟样机技术对独立悬架系统的导向机构、弹性元件、阻尼元件进行了设计分析，从而确定出与整车相匹配的悬架系统参数。
　　分析6×6越野汽车对独立悬架系统的设计要求，参考国内外越野汽车相关设计文献，选择悬架系统的结构型式，利用越野汽车设计理论和设计经验来初步设计悬架系统的导向机构、弹性元件、阻尼元件。把悬架视为一个单独的系统进行研究，忽略悬架系统中衬套、弹簧、阻尼元件等的作用和轮胎的弹性，在ADAMS/View中建立悬架的单轮模型，从而对悬架导向机构进行参数化分析与优化。以车轮定位参数(包括：主销内倾角、车轮外倾角、主销后倾角、车轮前束)随车轮上下跳动的变化量和车轮侧向滑移量最小为设计目标，来优化确定悬架导向机构的尺寸参数和布置参数。利用上述所得的参数在ADAMS/Car中建立包括弹簧、减振器、衬套的悬架子系统、转向系子系统、试验台子系统、稳定杆子系统的悬架装配系统模型，全面考虑弹簧刚度、减振器阻尼、衬套弹性特性，来设计分析悬架系统的悬架垂直刚度、悬架侧倾刚度、悬架侧倾中心位置、悬架抗制动点头性和抗加速上仰性等。从分析中找出上述悬架性能指标的影响因素，并对初始设计的悬架参数进行改进，来实现悬架较好的综合性能，从而最终确定满足设计要求的悬架参数。
　　根据悬架系统最后仿真测试的结果可知，所设计的悬架系统满足了6×6越野汽车对悬架的设计要求：车轮跳动行程400mm，车轮定位参数随车轮跳动的变化曲线合理，悬架具有好的抗制动点头性和抗加速上仰性等，为今后6×6越野汽车独立悬架系统的进一步研究提供了方法和数据支持。

目录

6×6越野汽车前独立悬架的设计与研究

DESIGN AND RESEARCH ON THE FRONT INDEPENDENT SUSPENSION OF 6×6 OFF-ROAD VEHICLE

摘要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 本文研究的目的和意义

1.2 越野汽车独立悬架研究现状及分析

1.2.1 国外越野汽车悬架概况和研究方法

1.2.2 国内越野汽车悬架概况和研究方法

1.3 本文的研究内容

第2章 越野汽车前独立悬架的初始设计

2.1 第三代越野汽车MTVR车型分析

2.2 整车参数选取与悬架性能指标确定

2.2.1 整车参数选取

2.2.2 悬架性能指标确定

2.3 悬架结构型式分析与选择

2.3.1 麦克弗逊式独立悬架特点分析

2.3.2 双横臂式独立悬架特点分析

2.4 导向机构的设计

2.4.1 纵向平面内上下横臂轴布置方案确定

2.4.2 横向平面内上下横臂的布置方案确定

2.4.3 水平面内上下横臂轴的布置方案确定

2.4.4 上下横臂长度的确定

2.4.5 下横臂近地点G点位置的确定

2.4.6 上下横臂销轴高度差的确定

2.5 弹性元件和阻尼元件的设计分析

2.5.1 悬架弹性元件的选择

2.5.2 悬架阻尼元件的选择

2.5.3 悬架刚度和阻尼系数的设计

2.6 车轮主要定位参数变化特性分析

2.6.1 车轮外倾角变化特性分析

2.6.2 主销后倾角变化特性分析

2.6.3 前轮前束变化特征分析

2.6.4 前轮定位参数确定

2.7 转向横拉杆的设计

2.7.1 转向梯形臂长度和梯形底角的确定

2.7.2 转向横拉杆断开点位置的确定

2.8 本章小结

第3章 悬架导向机构的参数化建模与优化

3.1 ADAMS/View中悬架模型的建立

3.1.1 双横臂独立前悬架拓扑结构的建立

3.1.2 确定参数化点

3.1.3 模型约束的定义与添加

3.1.4 模型驱动的添加

3.2 选择评价指标

3.2.1 前轮定位参数数学建模

3.2.2 建立测量函数

3.3 悬架模型测试及悬架特性曲线分析

3.4 双横臂独立前悬架的参数化分析

3.4.1 创建设计变量

3.4.2 创建设计目标

3.4.3 运行设计研究

3.5 ADAMS/Insight中悬架模型的优化分析

3.5.1 ADAMS/Insight优化设计流程

3.5.2 设计因素和响应选择

3.6 优化结果分析

3.7 本章小结

第4章 基于ADAMS/Car的悬架系统模型的建立

4.1 ADAMS/Car下悬架特性分析方法

4.1.1 悬架分析的过程

4.1.2 悬架特性与C矩阵

4.2 ADAMS/Car中的悬架弹性元件和阻尼元件

4.2.1 橡胶衬套

4.2.2 限位缓冲块

4.2.3 轮胎特性的定义

4.2.4 弹簧特性和减振器特性的定义

4.3 双横臂独立悬架系统模型的建立

4.3.1 悬架系统组成部件及部件间的约束

4.3.2 悬架子系统的建立

4.3.3 横向稳定杆子系统的建立

4.3.4 转向子系统与试验台子系统的建立

4.3.5 悬架总成的装配及其自由度的判定

4.4 本章小结

第5章 悬架系统的运动学仿真分析

5.1 悬架系统的运动学仿真分析

5.1.1 悬架系统的垂直刚度仿真结果与分析

5.1.2 悬架系统的侧倾刚度仿真结果与分析

5.1.3 抗制动点头性仿真结果与分析

5.1.4 抗加速上仰性仿真结果与分析

5.1.5 侧倾中心位置仿真结果与分析

5.2 悬架设计方案结论分析

5.3 悬架垂直刚度和侧倾刚度影响因素分析

5.3.1 弹簧刚度特性对悬架刚度的影响

5.3.2 导向机构尺寸变化对悬架刚度的影响

5.4 悬架系统抗制动点头和抗加速上仰影响因素分析

5.5 悬架侧倾中心高度的影响因素分析

5.5.1 上横臂对侧倾中心的影响分析

5.5.2 下横臂对侧倾中心的影响分析

5.6 悬架设计参数总结

5.7 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致谢