1、第 12 章 ADAMS 應用實例了 ADAMS本章主要在建立汽車等速萬向節系統以及在建立轎車整車動力學模型及步加深對 ADAMS 的理解。分析方面的應用。對本章的學習，可以進一12.1 等速萬向節分析系統應用實例了利用 ADAMS/View 的二次開發功能，以及以上一章的內容，ADAMS為平臺，建立汽車等速萬向節分析系統的詳細過程。建立這種某些零部件的分析系統是十分有意義和必要的。因為，象 ADAMS 這樣的國外大型通用計算機輔助工程分析，雖然具有功能強大的求解器和前、后處理功能，為解決復雜、龐大的工程項目提供了一個強的工具。但正是由于其通用性特點，使其不具有性。復雜的英文界面和繁瑣的分析步

2、驟都給從事設計的技術造成了很大的，直接應用這些通用進行設計會使得工作量浩大而且十分容易出錯，無論在時間上，還是費用上都給這些在實際設計中的應用帶分析系統顯得來了影響。因此，研究開發面向工程設計的十分必要。本節以汽車等速萬向節用情況，通過本例可以看出此類分析系統為例，說明這類系統的應系統將很大程度上改變國內數字化虛擬分析的應用水平，從而提高的設計能力。12.1.1 等速萬向節結構簡介為了能夠把講清楚，有必要先簡單一下汽車等速萬向節的基本結構。汽車等速萬向節是汽車驅動半軸的重要部件，一般分為球籠式等速萬圖 12-1 轎車前轉向驅動橋結構圖1球籠式等速萬向節； 2驅動半軸； 3差速器； 4三球銷式等

3、速萬向節；5驅動半軸； 6驅動輪； 7球籠式等速萬向節； 8三球銷式等速萬向節機械系統動力學分析及ADAMS 應用向節和三球銷式等速萬向節兩種，分別安裝在驅動半軸的兩端，如圖所示：12-1圖 12-2 球籠式等速萬向節的結構圖殼； 2鋼球（6 個）； 3保持架（球籠）； 4星形套1球籠式等速萬向節由殼、鋼球、保持架和星形套組成。殼的內表面是一個球面，在球面上開有 6 條供鋼球滾動的溝道，溝道的橫截面形狀通常有圓形、橢圓形、拱形（）之分。溝道的中心線是一條位殼軸線平面內的圓弧線，該圓弧線圓心相對殼內表面球面的球心向外偏移一定的距離 e，被稱為殼球道偏心距。與殼類似，星形套的外表面是一個球面，在球

4、面上開有 6 條供鋼球滾動的溝道，溝道的橫截面形狀相應有圓形、橢圓形、拱形（）之分。溝道的中心線是一條位于星形套軸線平面內的圓弧線，該圓弧線圓心相對于星形套外表面球面的球心向內偏移（即裝配后，偏移方向與殼的偏移方向相反）相等的距離 e，被稱為星形套球道偏心距。保持架外表面與內表面是同心的球面，在其上開有 6 個長圓形的窗口，窗口的寬度方向與鋼球相配合，根據不同的使用情況，有間隙配合和小過盈配合之分。球籠式等速萬向節的基本組成如圖 12-2 所示。第 12 章 ADAMS 應用實例圖 12-3 三球銷式等速萬向節的結構圖如圖 12-3 所示，三球銷式等速萬向節由柱槽殼、三銷架和球環組成。三銷架上

5、的三個銷軸呈 120°均布，銷軸和球環間裝有 2030 個滾針，柱槽殼上有容納球環的三條圓柱面溝道。12.1.2 等速萬向節動力學模型的建立建立合適的等速萬向節的動力學模型是的技術關鍵之一統中，為了保證分析的真實性，萬向節的動力學模型各構件間的相互約束沒有被定義成理想化的幾何約束，而是被定義為基于接觸碰撞的力約束，即構件之間只通過接觸碰撞力（法向）和摩擦力（切向）相互約束，而不其它的約束。具體來講，對于球籠式等速萬向節，構件間如下力約束：(1)球和外球道的接觸碰撞外球道分別在外球道兩側都摩擦力。對于拱形球道，每一對鋼球和一組接觸碰撞摩擦力，對于圓形球道，每一對鋼球和外球道只上述情況。

6、一組接觸碰撞摩擦力。6 個球道共6 處(2)鋼球和內球道的接觸碰撞摩擦力。對于拱形球道，每一對鋼球和內球道分別在內球道兩側都一組接觸碰撞摩擦力，對于圓形球一組接觸碰撞摩擦力。6 個球道共道，每一對鋼球和內球道只6 處上述情況。(3)鋼球和保持架窗口的接觸碰撞摩擦力。鋼球和保持架窗口兩種配合情況，間隙配合和小過盈配合。對于間隙配合，每一對鋼球和保持架窗口只一組接觸碰撞摩擦力。對于過盈配合，每一對鋼球和保持一組接觸碰撞摩擦力。6 個保持架窗口共架窗口分別在窗口兩側都6 處上述情況。(4)殼內球面和保持架外球面之間的接觸碰撞摩擦力。機械系統動力學分析及ADAMS 應用(5)星形套外球面和保持架內球面

7、之間的接觸碰撞摩擦力。對于三球銷式等速萬向節，構件間如下力約束：摩擦力。3 個(1)球環外球面與三柱槽殼的圓柱槽之間的接觸碰撞圓柱槽共3 處上述情況。(2)球環內孔圓柱面與三銷架的軸頸圓柱面之間的接觸碰撞摩擦力。3 個軸頸共3 處上述情況。需要特別說明的是，對于三球銷式等速萬向節球環和軸頸處的受力，將滾針軸承進行了簡化，去掉了滾針，而將軸頸半徑擴大一個滾針直徑的距離。這樣做的有二，其一是，由于滾針的工作狀態受球環的變形影響很大，而這在 ADAMS 這樣的剛體動力學分析中無法模擬；其二是，經過簡化后，只要適當調整球環和軸頸的接觸剛度和摩擦，影響到對萬向節整體性能的分析。圖 12-4 顯示了上述萬

8、向節各構件間力的約束的空間位置。在以上動力學模型中，萬向節各構件間的接觸碰撞力采用 impact 函數提供的非線性等效彈簧-阻尼模型，其廣義形式可表示為：d&Fi其中，FNi 為法向接觸力；K 為 Hertz 接觸剛度，C 為阻尼因子，d i 為接觸點法向穿透深度， d& 為接觸處法向相對速度。i的萬向節構件間的摩擦力仍然采用庫侖摩擦模型，考慮靜摩擦和動摩擦。但在實際動力學計算中，如果采用如圖 12-5(a)所示的典型的庫侖摩擦模型，那么在接觸對相對速度為零時，由于摩擦系數對于速度在此處是分段函數，且摩擦系數在此發生突變，因此動力學計算在此處將會發散。為此，中采用了圖 12-5

9、(b)所示的摩擦模型，使摩擦系數對于速度是光滑的連續函數，計算的收斂性。第 12 章ADAMS 應用實例(a)(b)(c)(d)(e)等速萬向節各構件間力的約束圖 12-4(a) 球籠式萬向節鋼球與外球道約束(b) 球籠式萬向節鋼球與內球道約束(c) 球籠式萬向節鋼球與保持架約束(d) 三球銷式萬向節球環與三柱槽殼約束(e) 三球銷式萬向節球環與三銷架約束12.1.3 等速萬向節動力學分析系統簡介如前所述，本等速萬向節動力學分析系統分為前處理、分析計算和分析結果后處理三個部分，前處理模塊實現等速萬向節動力學模型的參數化建模功能；分析計算模塊實現可以根據各種分析項目的不同輸入不同的工況參數，自動

10、實現對不同工況邊界條件的模擬，自動選取求解、求解精度和時間長短，并自動完成動力學分析計算；后處理模塊實現詳盡方能很方便地了解萬向節的各種性能便的的分析結果后處理功能，使設計數據的變化情況，用以指導設計工作。下面分別之。1等速萬向節動力學分析系統前處理模塊前處理模塊是用來實現等速萬向節動力學模型的參數化建模功能的，為機械系統動力學分析及ADAMS 應用了建立比較真實的萬向節動力學模型，在模型參數輸入界面上提供了盡量詳盡的參數輸入窗口，這些參數包含了幾何和物理參數兩部分，幾何中又分為基本參數和誤差參數。對于球籠式等速萬向節，殼、星形套、保持架都與鋼球配合關系，它們的形位誤差決定了的性能，因此這些誤

11、差參數是參數重要組成部分，具體項目見表 12-1 所示。對于三球銷式等速萬向節，三柱槽殼、球環和三銷架配合，它們的形位誤差決定了性能的好壞，因此這些誤差參數是參數重要組成部分，具體項目見表 12-2 所示。表 12-1 球籠式等速萬向節幾何模型主要參數（a）（b）圖 12-5 萬向節構件間的摩擦力模型ms摩m擦d系 - v - vvv數dssdm- md- ms相對滑動速度 vms摩m擦d系數m- md- ms相對滑動速度 v參數零件基本參數誤 差 參 數殼（分為拱形球道和圓形球道兩種）球道直徑6 個球道分別的分度誤差球面直徑6 個球道分別的中心離軸距球道偏心距6 個球道分別的球道半徑誤差鋼球

12、接觸角6 個球道分別的球道偏置距誤差星 形 套（分為拱形和圓形球道兩種）同殼同殼保 持 架外球面直徑外球面中心偏置誤差內球面直徑內球面中心偏置誤差窗口寬度窗口偏置距誤差（6 個窗口分別）第 12 章 ADAMS 應用實例表 12-2 三球銷式等速萬向節幾何模型主要參數2。等速萬向節動力學分析系統分析計算模塊根據萬向節理論研究和實際需要，本萬向節動力學分析系統可以和萬向節實現的分析項目有兩種：萬向節靜態軸向及圓周竄動間隙(a)(b)(c)(d)圖 12-6 萬向節分析項目邊界條件輸入框(a)、(b)分別為球籠式和三球銷式萬向節靜態竄動間隙輸入框框(c)、(d)分別為球籠式和三球銷式萬向節動態分析

13、。分析輸入動態其中靜態竄動間隙用來檢測萬向節裝配好之后，在輕微載荷作用下參數零件基本參數誤 差 參 數柱槽殼圓柱槽直徑圓柱槽直徑誤差（3 個球槽分別）圓柱槽中心線位置半徑誤差（3 個球槽分別）圓柱槽中心線位置半徑圓柱槽中心線位置分度誤差（3 個球槽分別）圓柱槽中心線平行度誤差（3 個球槽分別）三銷架三銷架軸頸直徑三銷架軸頸分度誤差（3 個軸頸分別）三銷架軸頸垂直度誤差（3 個軸頸分別）球環球環直徑球環、內孔同心度誤差（3 個球環分別）內孔直徑機械系統動力學分析及ADAMS 應用的軸向和圓周方向的竄動間隙，相應的邊界條件分別為軸向力（僅對球籠式萬向節）和扭矩；動態分析用來檢測萬向節動態工作性能指

14、標，它是萬向節工作狀態的真實再現，其邊界條件為扭矩、軸交角和轉速，分析前可以選擇哪些球道或圓柱槽需要計算接觸應力（或全選）。圖 12-6 顯示了這些分析邊界條件的輸入框。表 12-3 球籠式等速萬向節的分析曲線3。等速萬向節動力學分析系統后處理模塊作為一個分析， 豐富便捷的后處理功能是十分必要的， 但在ADAMS 的數據庫中，只提供了一系列基本數據的信息，而對用戶真正關心的數據往往沒有直接給出，或者需要用戶在幾百個變量列表中去尋找。為此，作為一個萬向節的分析，對 ADAMS 進行了二次開發，實現了豐富便捷的后處理功能。可以得到的分析曲線按球籠式等速萬向節和三球銷式等速萬向節分別見表 12-3

15、和表 12-4 所示。12.1.4 基于本系統的萬向節虛擬試驗及結果如前所述，通過對 ADAMS 二次開發，建立起了汽車等速萬向節的動力學分析系統。利用此系統，可以很方便地建立各種參數的萬向節動力學模型；模擬各種工況條件；通過分析計算，得到各種反映萬向節使用性能的分析曲線；實際上，這就是在進行萬向節的虛擬試驗，通過虛擬試驗的結果（各種分析曲線），深入研究各參數對萬向節工作性能的影響，從中總結出萬向節的設計理論，提高萬向節的設計能力。分析項目數據曲線靜態竄動間隙軸向靜態竄動間隙圓周方向靜態竄動間隙動力學仿真間 隙/位移類主動軸角位移曲線從動軸角位移曲線主從動軸角位移差曲線鋼球相對于保持架窗口側邊

16、位置曲線（6 個窗口分別）鋼球與外球道背側間隙曲線（6 個球道分別）鋼球與內球道背側間隙曲線（6 個球道分別）構 件受 力類鋼球與外球道曲線（6 個球道分別）鋼球與內球道曲線（6 個球道分別）鋼球與保持架窗口側邊曲線（6 個窗口分別）殼與保持架曲線星形套與保持架曲線接 觸應 力類外球道接觸應力及應力橢圓曲線（6 個球道分別）內球道接觸應力及應力橢圓曲線（6 個球道分別）注：應力橢圓曲線由橢圓長半軸曲線、橢圓短半軸曲線和應力中心到球道邊緣距離曲線三條曲線組成。第 12 章 ADAMS 應用實例中，了三種虛擬試驗及其結果，分別是：球籠式萬向節單參數變化對性能的影響；三球銷式萬向節單參數變化對性能的

17、影響；三球銷式萬向節各參數對性能的影響敏度分析。1球籠式萬向節單參數變化對性能的影響本項虛擬試驗分別對下面幾項形位參數和形位誤差的不同進行了分析， 這些形位參數和形位誤差分別是：球道截面形狀、球道截面接觸角、球道分度誤差。為了對傳動性能進行量化評價，我們結合分析結果，提出了下面五項評價指標，分別是：球道背側間隙、球道背側敲擊力、球道、球道應球道應力橢圓的大小和位置，但對于不同的分析項目，這五個指標的側重點有所不同。下面是具體內容。（1）球道截面形狀對性能的影響本次分析對球籠式等速萬向節的球道截 面形狀分別采用拱形和圓弧形進行計算，對比各種分析結果輸出曲線發現，兩種截面形狀的球道在傳動過差別最大

18、之處在于：對于單圓弧球道，由于其截面形狀是一個半徑比鋼球略大一個間隙的單圓弧，因此球道在傳動時的中心極易發生在球道邊緣處，使得在球道邊緣處發生應力集中，從而降低了球道的承載能力。比較圖 12-7 和圖 12-8，不難看出對應于拱形球道的接觸中心至球道邊緣的距離在約 2.6mm4.1mm 之間變化，而對應于圓形球道的接觸中心至球道邊緣的距離在約 0.7mm5.4mm 之間變化，對于圓形球道，當接觸中心處于至球道邊緣只有 0.7mm 的位置時，實際上已經幾乎壓在了球道的邊緣上，這會導致球道邊緣比較嚴重的應力集中，影響到球道的和承載能力，因此，建議一般不采用圓形球道，而采用拱形或橢圓形球道。為了進一

19、步研究圓形球道的特點，又分別做了圖 12-9 和圖 12-10 兩組試驗，這兩組試驗的差別是，前者球道過盈量是 0.02mm，后者的過盈量為0.06mm，比較兩圖發現，當過盈量為 0.02mm 時，圖中最小距離為約 0.7mm， 當過盈量為 0.06mm 時，圖中最小距離約為 2.25mm，兩種情況最小距離值變化約 1.5mm，而相同的情況下拱形球道只變化約 0.5mm，所以，圓形球道的應力位置向球道邊緣移動的趨勢對球道配合過于敏感。機械系統動力學分析及ADAMS 應用圖 12-8 圓形球道接觸中心位置圖 12-7 拱形球道接觸中心位置第 12 章 ADAMS 應用實例（2）球道截面接觸角對性

20、能的影響圖 12-9 過盈量為 0.02 時圓形形球道接觸中心位置圖 12-10 過盈量為 0.06 時圓形形球道接觸中心位置機械系統動力學分析及ADAMS 應用由于球道截面采用圓形時，容易在球道邊緣處發生應力集中， 所以通常球道截面采用角接觸的方式，最常用的接觸角采用 45°， 本次分析對接觸角能否采用 36°進行了探討，下面圖 12-11 到圖12-18 是部分分析曲線，在建立模型時分別采用了 45°和 36°，其余都相同，均采用平均偏差值。圖 12-11 到圖 12-14 分別表示不同工況和接觸角時的球道情況，其中紅色實線代表球道正側，虛線代表球道

21、背面，從圖中可以看出，當采用 36°接觸角時，球道背側碰撞力都要比采用 45°時要小。圖 12-11 接觸角為 45°時的球道曲線（扭矩 200Nm；轉速 300rpm；交角 20°）第 12 章ADAMS 應用實例圖 12-14 接觸角為 36°時的球道曲線（扭矩 456Nm；轉速 300rpm；交角 6.5）圖 12-15 到圖 12-18 分別表示不同工況和接觸角時的接觸應力橢圓的相關曲線，其中紅色實線代表橢圓的長半軸，虛線代表橢圓的短半軸，洋紅色點線代表橢圓中心到球道邊緣的距離，此距離越大，越不易在球道邊緣處發生應力集中。對比圖中數據發

22、現，當采用 36°接觸角和 45°接觸角時，接觸橢圓的大小（長半軸和短半軸值）差別不大，但采用 36°時的橢圓中心到球道邊緣的距離比采用 45°時的大。機械系統動力學分析及ADAMS 應用圖 12-15 接觸角為 45°時的應力橢圓曲線（扭矩 200Nm；轉速 300rpm；交角 20°）圖 12-16 接觸角為 36°時的應力橢圓曲線（扭矩 200Nm；轉速 300rpm；交角 20°）第 12 章 ADAMS 應用實例圖 12-17 接觸角為 45°時的應力橢圓曲線（扭矩 456Nm；轉速 300rp

23、m；交角 20°）（3）球道分度誤差的確定球道的分度誤差主要影響等速萬向節的等速性和各鋼球和球道的受力均勻程度，進而影響到各球道的應力均勻程度和萬向節的效率和。在下面幾張曲線圖中，曲線較平坦的部分表示萬向節進入工作狀態時主動軸和從動軸的轉角差，這部分曲線的波動幅值大小直接反應了萬向節傳動的等速性，幅值越小等速性越好，從圖 12-19 到圖 12-22 可以明顯看出，隨著分度誤差的增加，轉角差的波動幅值也隨之增加。圖 12-19 球道分度誤差為零時的等速性曲線，曲線穩態部分幾乎無波動圖 12-18 接觸角為 36°時的應力橢圓曲線（扭矩 456Nm；轉速 300rpm；交角

24、6.5°）圖 12-20 球道分度誤差為 3時的等速性曲線，曲線穩態部分產生波動機械系統動力學分析及ADAMS 應用圖 12-21 球道分度誤差為 7.5 時的等速性曲線,曲線穩態部分產生較大波動圖 12-22 球道分度誤差為 4.2時的等速性曲線，曲線穩態部分產生更大波動2。三球銷式萬向節單參數變化對性能的影響本項虛擬試驗分別按照下面幾項形位參數和形位誤差的不同進行了分析，這些形位參數和形位誤差分別是：三柱槽殼和三銷架分度誤差、軸勁垂直度誤差。為了對傳動性能進行量化評價，我們結合分析結果，將傳動的等速性（穩態時主動軸和從動軸的轉角差）和三銷軸中心（即三個銷軸的交匯點，理論上其在一橢

25、圓軌跡上擺動）的擺動半徑作為主要的評價指標，下面是具體內容。（1）三柱槽殼和三銷架分度誤差對性能的影響三柱槽殼和三銷軸分度誤差從 120°± 3和 120°± 6分別調到第 12 章 ADAMS 應用實例120°± 6和到圖 12-26。120°± 15后，所計算出來的等速性曲線分別為圖 12-23將誤差放寬前后的分析曲線進行對比，發現等速性曲線變化不是很大，如圖 12-23 和和圖 12-26。圖 12-24，但三銷軸中心的擺動半徑變化很大，如圖 12-25圖 12-23 誤差放寬前的等速性曲線圖 12-24 誤

26、差放寬后的等速性曲線機械系統動力學分析及ADAMS 應用（2）軸徑垂直度誤差的確定三銷軸軸徑垂直度誤差不僅對萬向節的等速性造成影響，而且也對三銷軸中心的擺動半徑造成影響，圖 12-27 到圖 12-32 表示誤差分別取 0、0.05和 0.1 時的等速性曲線和三銷軸中心線擺動半徑曲線。可以看出軸徑垂直度誤差的增加雖然波動增加的幅值不大，但使波動曲線包含了一個明顯的低頻波動。第 12 章 ADAMS 應用實例圖 12-27 軸徑垂直度誤差為 0 時的等速性曲線圖 12-28 軸徑垂直度誤差為 0.05 時的等速性曲線圖 12-29 軸徑垂直度誤差為 0.1 時的等速性曲線機械系統動力學分析及AD

27、AMS 應用圖 12-30 軸徑垂直度誤差為 0 時的三銷軸中心擺動半徑曲線圖 12-31 軸徑垂直度誤差為 0.05 時的三銷軸中心擺動半徑曲線圖 12-32 軸徑垂直度誤差為 0.1 時的三銷軸中心擺動半徑曲線第 12 章 ADAMS 應用實例3。三球銷式萬向節各參數對性能的影響敏度分析對于萬向節這樣其性能受諸多因素影響的，如果想通過限制所有相的甚至是不可能的，這關公差大小的來保證其質量，往往是不就需要知道在諸多因素中，哪些因素是重要的，需要特別注意的，哪些因素是次要的，可以適當降低精度水平。參數的敏度分析正好是用來實現這一要求，但如果直接利用 ADAMS提供的參數敏度分析功能，將會遇到很

28、繁瑣的操作。利用本萬向節系統，由于建模和分析結果都是參數化的，實現起來講非常便捷，以下是三球銷式萬向節參數敏度分析的幾個例子。在三銷軸等速萬向節的各種分析曲線中，受誤差變化影響最大的是等速性曲線和三銷軸中心的擺動半徑曲線，于是分別以等速性和擺動半徑為標準對萬向節各主要做了敏度分析，下面圖 12-33 到圖 12-36 是分析結果。圖 12-33 以等速性為標準的參數敏度分析（單參數變化時）圖 12-34 以等速性為標準的參數敏度分析（多參數變化時）機械系統動力學分析及ADAMS 應用圖 12-35 以三銷軸中心的擺動半徑為標準的參數敏度分析（單參數變化時）圖 12-36 以三銷軸中心的擺動半徑

29、為標準的參數敏度分析（多參數變化時）第 12 章 ADAMS 應用實例12.2ADAMS 在汽車懸架及整車系統的應用20 世紀80 年代以來，汽車作為極其重要的工業，在交通領域和日常生活中的地位日益突出。國內、國際汽車市場的競爭變得空前激烈，用戶對汽車安全性、行駛平順性、性、乘坐舒適性的要求越來越高。，汽車本身是一個復雜的多體系統集合，外界載荷的作用更加復雜、多變，人、車、環境三位一體的相互作用，致使汽車動力學模型的建立、分析、求解始終是一個難題。基于以往的解決，需經過多輪樣車試制，反復的道路模擬試驗和整車性能試驗，不僅花費大量的人力、物力，延長設計周期，而且有些試驗因其性而難以進行。廣大設計

30、迫切希望找到一種能在圖紙設計階段全面、準確地車輛動力學性能，并可對其性能進行優化分析的辦法。ADAMS解決方案，可以用于指導和采用虛擬樣機模擬技術，提供了上述設計，按照并行工程的概念組織的設計到生產，從而在真正意義上實現優化的整車系統設計。數字化虛擬樣機技術是縮短車輛研發周期、降低開發成本、提高設計和計算機質量的重要途徑。隨著虛擬開發、虛擬技術的逐漸成熟,技術得到大量應用。系統動力學是數字化虛擬樣機的、。對汽車而言,車輛動力學性能尤為重要。為了降低開發風險,在樣車出之前,利用數字化樣機對車輛的動力學性能進行計算機,并優化其參數就顯得十分必要了。過去的許多情況下，不得不把計算模型簡化（如兩度模型

31、），以便使用經典頻域手工求解，對于汽車系統中大多數非線性原件（如輪胎、變剛度懸架、橡膠襯套等）也只能采用簡易算法進行局部線性模擬，從而導致車輛的許多重要特性無法得到較精確的定量分析。現在，理論與計算的，使我們可以坐在辦公室里研究開發“虛擬汽車”，建立“虛擬試驗場”，在計算機上汽車的動力學性能。力學模型由線性模型發展到非線性模型，模型的度由兩度發展到數十個甚至數百個度。國內、外大量文獻列舉出用多體動力學評價車輛性，研究汽車對路面隨機振動輸入的響應，模擬汽車轉向側傾、橫擺運動，分析懸架系統中采用的彈性約束對車輛性能的影響。轎車為一典型的多體系統，部件之間的運動十分復雜，傳統的人工計算很難將車輛的各

32、種運動特性表述清楚，下面以某轎車為例，討論ADAMS 在汽車懸架及整車系統中的應用。12.2.1 整車拓撲結構分析以某轎車為例，該虛擬樣車系統由車身系統、動力傳動總成系統（包括發、離合器、變速箱、差速器、驅動軸等）、前懸架系統（副車機械系統動力學分析及ADAMS 應用架）、前桿系統、轉、后懸架系統（、副車架）、后桿系統、制動系統、以及前輪胎系統、后輪胎系統組成。前懸架系統為懸架，包含轉向節、下擺臂、轉向拉桿、副車架、阻尼器、懸架彈簧、驅動軸等部件，并包含大量彈性連接襯套，減振器中包含橡膠限位器。模型中考慮了所有約束以及相應的彈簧、阻尼器、襯套等力元連接。后懸架為多連桿懸架系統，包含轉向節、上擺

33、臂、副車架、阻尼器、懸架彈簧、轉向節臂、側向拉桿等部件，并包含大量彈性連接襯套，減振器中包含橡膠限位器。模型中考慮了所有約束以及相應的彈簧、阻尼器、襯套等 連接。轉為齒輪-齒條轉，包含方向盤、轉向柱、轉向中間軸、轉向傳動軸、小齒輪、齒條、齒條固定外殼等部件。并包含齒條固定外殼與車身 5 的彈性連接襯套，轉向傳動軸與小齒輪間的彈性襯套。模型中考慮了所有約束以及相應的彈簧、襯套以及轉向助力等連接。前桿系統兩端端部連桿分別以球鉸連接懸架下臂，左右桿之間由轉動副連接并作用一個表達其桿系統扭轉剛度的扭簧，左右桿分別與車身以彈性襯套連接，端部連桿與桿間以等速萬向節連接。后桿系統兩端端部連桿分別以球鉸連接后

34、懸架上臂，左右桿之桿間由轉動副連接并作用一個表達其桿系統扭轉剛度的扭簧，左右分別與車身以彈性襯套連接，端部連桿與車身系統包含簧上質量信息以及桿間以等速萬向節連接。與車身的連接信息。輪胎模型利用國際上通用的 Magic Formula 模型建模，并在輪胎試驗機上進行試驗獲取試驗數據，然后進行參數回歸建模。輪胎模型自動連接到懸架系統。發 利用發力輸出。動力總成模板考慮發MAP 圖，并根據動力總成為四點懸置，動力輸出傳遞要求進行 PID從而決定驅動軸的動制動系統為前后盤式制動器，根據制動踏板力與前后制動管路傳遞的定量確定制動器上的正，并根據制動鉗的位置等信息確定制動力矩的大小并將制動力矩施加到車軸上

35、。以上各系統具體約束及參見整車約束及。在 ADAMS 建模中，根據車輛的鉸鏈坐標點及方向、各部件的質心坐標， 質量、慣量坐標系及其慣量、襯套的各個方向非線性特性、減振器非線性阻尼特性、彈簧剛度特性等具體參數可建立精確的虛擬樣車模型。將前懸架系統模型、前桿系統模型、轉模型、前輪胎系統模型裝配可建立前懸掛轉模型；將后懸架系統模型、后桿系統模型、后輪胎系統模型裝配可建立后懸掛系統模型；懸掛系統模型可用于懸架系統的跳動性能分析、轉性能的分析。將進行裝配可建立一個十分精確的整第 12 章 ADAMS 應用實例車模型。整車模型可進行一系列的性、乘坐舒適性、制動性及其他各項動態性能的試驗。圖 12-37 前

36、懸掛轉模型圖 12-38 后懸掛系統模型機械系統動力學分析及ADAMS 應用圖 12-39 整車系統集成模型1整車模型的拓撲結構Part 表整車模型共建立了 53 個Part，列表如下：表 12-4 整車模型 Part 表Part 名Part 名gel_diff_outputger_diff_outputges_powertrainfront_gel_droplinkfront_ger_droplinkfront_gel_arbfront_ger_arbfront_ges_subframefront_gel_drive_shaftfront_ger_drive_shaftfront_gel_u

37、pper_strutfront_ger_upper_strutfront_gel_tripotfront_ger_tripotfront_gel_spindlefront_ger_spindlefront_gel_tierodfront_ger_tierodfront_gel_uprightfront_ger_upright.front_sus.gel_lower_control_armfront_ger_lower_control_armfront_whl_wheelfront_whr_wheelrear_gel_droplinkrear_ger_droplinkrear_gel_arbre

38、ar_ger_arbrear_gel_spindlerear_ger_spindlerear_gel_Uprightrear_ger_Uprightrear_gel_Track_Rodrear_ger_Track_Rod第 12 章ADAMS 應用實例整個模型共計 53 個 Part。2整車模型的拓撲結構約束連接表整車模型的約束列表如下表：表 12-5 整車模型約束連接表約束名約束類型Part IPart J約束自由度數jolrev_diff_output轉動鉸gel_diff_outputges_powertrain5jorrev_diff_output轉動鉸ger_diff_outputg

39、es_powertrain5front_jolcon_droplink_to_arb等速萬向節front_gel_droplinkfront_gel_arb4front_jolsph_droplink_upper_ball球鉸front_gel_droplinkfront_upper3front_jorcon_droplink_to_arb等速萬向節front_ger_droplinkfront_ger_arb4front_jorsph_droplink_upper_ball球鉸front_ger_droplinkfront_upper3front_josrev_arb_rev_joint轉動

40、鉸front_ger_arb.front_gel_arb5front_jolcon_drive_sft_int_jt等速萬向節front_gel_tripotfront_gel_drive_shaft4front_jolcon_drive_sft_otr等速萬向節front_gel_drive_shaftfront_gel_spindle4front_jolcon_tiero等速萬front_gel_tierodges_rack4rear_gel_Damper_Upperrear_ger_Damper_Upperrear_gel_Damper_Lowerrear_ger_Damper_Lowe

41、rrear_gel_lateralrear_ger_lateralrear_gel_upperrear_ger_upperrear_whl_wheelrear_whr_wheelrear_ ges_Subframeges_chassisges_steering_columnges_rackges_intermediate_shaftges_steering_shaftges_rack_housingges_pinionges_steering_wheel機械系統動力學分析及ADAMS 應用d_inner向節front_jolcyl_strut圓柱副front_gel_uprightfront_

42、gel_upper_strut4front_jolrev_spindle_upright轉動鉸front_gel_spindlefront_gel_upright5front_jolsph_lca_balljoint球鉸front_gel_uprightfront_gel_lower_control_arm3front_jolsph_tierod_outer球鉸front_gel_tierodfront_gel_upright3front_joltra_tripot_to_differential平移副front_gel_tripotgel_diff_output5front_jorcon_d

43、rive_sft_int_jt等速萬向節front_ger_tripotfront_ger_drive_shaft4front_jorcon_drive_sft_otr等速萬向節front_ger_drive_shaftfront_ger_spindle4front_jorcon_tierod_inner等速萬向節front_ger_tierodfront_ges_rack4front_jorcyl_strut圓柱副front_ger_uprightfront_ger_upper_strut4front_jorrev_spindle_upright轉動鉸front_ger_spindlefro

44、nt_ger_upright5front_jorsph_lca_balljoint球鉸front_ger_uprightfront_ger_lower_control_arm3front_jorsph_tierod_outer球鉸front_ger_tierodfront_ger_upright3front_jortra_tripot_to_differential平移副front_ger_tripotfront_ger_diff_output5front_jolfix_wheel_to_spindle固定鉸front_whl_wheelfront_gel_spindle6front_jorf

45、ix_wheel_to_spindle固定鉸front_whr_wheelfront_ger_spindle6rear_jolcon_droplink_to_arb等速萬向節rear_gel_droplinkrear_gel_arb4rear_jolsph_droplink_upper_ball球鉸rear_gel_droplinkfront_gel_upper3rear_jorcon_droplink_to_arb等速萬向節rear_ger_droplinkrear_ger_arb4第 12 章 ADAMS 應用實例rear_jorsph_droplink_upper_ball球鉸rear_

46、ger_droplinkfront_ger_upper3rear_josrev_arb_rev_joint轉動鉸rear_ger_arbrear_gel_arb5rear_jolrev_spindle_upright轉動鉸rear_gel_spindlerear_gel_Upright5rear_jolsph_hub_ll球鉸rear_gel_Uprightrear_gel_lateral3rear_jolsph_hub_tr球鉸rear_gel_Uprightrear_gel_Track_Rod3rear_jolsph_hub_ula球鉸rear_gel_Uprightrear_gel_up

47、per3rear_joltra_dpr_upr_dpr_lwr平移副rear_gel_Damper_Upperrear_gel_Damper_Lower5rear_jorrev_spindle_upright轉動鉸rear_ger_spindlerear_ger_Upright5rear_jorsph_hub_ll球鉸rear_ger_Uprightrear_ger_lateral3rear_jorsph_hub_tr球鉸rear_ger_Uprightrear_ger_Track_Rod3rear_jorsph_hub_ula球鉸rear_ger_Uprightrear_ger_upper3

48、rear_jortra_dpr_upr_dpr_lwr平移副rear_ger_Damper_Upperrear_ger_Damper_Lower5rear_jolfix_wheel_to_spindle固定鉸rear_whl_wheelrear_gel_spindle6rear_jorfix_wheel_to_spindle固定鉸rear_whr_wheelrear_ger_spindle6joscyl_steering_column_to_body圓柱副ges_steering_columnges_chassis4joshoo_column_intermediate萬向節ges_steeri

49、ng_columnges_intermediate_shaft4joshoo_intermediate_shaftinput萬向節ges_intermediate_shaftges_steering_shaft4josrev_pinion轉動鉸ges_pinionges_rack_housing5josrev_steering_in轉動鉸ges_steering_shafges_rack_housin5機械系統動力學分析及ADAMS 應用共計：轉動鉸：11等速萬向節：10 球鉸：14圓柱副：3 平移副：5 固定鉸：4 萬向節：2Coupler：2由此可計算該虛擬樣車系統度數為：B53*6-5*

50、11-4*10-3*14-4*3-5*5-6*4-4*2-1*21103整車模型的拓撲結構-連接表整車模型中的列表如下：表 12-6 整車模型連接表號類型Part IPart Jaero_forcesGeneral_Forceges_chassisgroundptl_front_brake_torque.forceSingle_Component_Forcefront_whl_wheelfront_gel_uprightptl_rear_brake_torque.forceSingle_Component_Forcerear_whl_wheelrear_gel_Uprightptr_front_brake_torque.forceSingle_Component_Forcefront_whr_wheelfront_ger_uprightptr_rear_brake_torque.forceSingle_Component_Forcerear_whr_wheelrear_ger_Uprightbkl_rear_engine_mount.fieldFieldges_powertrainges_chassisp