汽车钢板弹簧多体模型建立的一种方法
catia钢板弹簧建模流程
catia钢板弹簧建模流程
以下是卡迪亚(CATIA)钢板弹簧建模的流程:
catia钢板弹簧建模流程
1. 启动CATIA软件,创建新的Part文件。
2. 设置绘制约束和单位。
通常情况下,钢板弹簧采用毫米(mm)作为基本单位。
3. 根据设计要求,绘制弹簧的剖面草图。
通常包括矩形、圆形等基本几何图形的组合。
4. 利用拉伸功能,将二维草图拉伸生成三维实体特征。
5. 利用阵列功能,沿螺旋轨迹复制实体特征,从而生成弹簧的螺旋形状。
6. 根据需求调整螺旋半径、螺距、圈数等参数。
7. 如需生成非圆形螺旋弹簧,可以在草图中设计出所需的截面曲线,然后执行相同的拉伸和阵列操作。
8. 检查模型几何尺寸,确认符合设计要求。
9. 对于需要添加安装装置的情况,可以绘制新的草图并通过拉伸、阵列等操作生成相应零件。
10. 最后可将弹簧及其他部件组装生成产品装配体。
11. 生成模型后可进行仿真分析、渲染等后续工作。
按照上述流程逐步操作,即可在CATIA中建模出所需的钢板弹簧。
需要注意的是,对于较复杂的结构,可能需要运用局部操作、参数化等高级建模技术。
基于多体动力学的钢板弹簧建模方法研究
基于多体动力学的钢板弹簧建模方法研究黄建;王良模;彭曙兮;苏家竹;袁刘凯【摘要】简述了钢板弹簧的3种建模方法.分别运用ADAMS/Car的非线性梁建模方法和ADAMS/Chassis的专业板簧模块leafspring,建立了某轻型货车钢板弹簧多体动力学模型,并将两模型集成到同一前悬架中进行了静力学和动力学仿真和试验对比.结果表明,采用两模型所得到的仿真结果具有较高的一致性,且仿真结果与试验结果吻合性较好,进一步验证了基于ADAMS/Car的非线性梁建模方法的准确性.%Three modeling methods of leaf spring are introduced in the paper. Multi-body dynamics models of a light truck's leaf spring are established based on ADAMS/Car's Nonlinear Beam and professional module of ADAMS/ Chassis at the same time. Then those two leaf spring models are integrated to the same front suspensions for statics and dynamics simulation and test and comparison, the results show that simulation results obtained with the two models have high consistency, and the simulation result agrees well with the test result, which further proves accuracy of ADAMS/Car-based non-linear beam modeling method.【期刊名称】《汽车技术》【年(卷),期】2011(000)008【总页数】4页(P10-13)【关键词】钢板弹簧;多体动力学;模型【作者】黄建;王良模;彭曙兮;苏家竹;袁刘凯【作者单位】南京理工大学;南京理工大学;南京依维柯汽车有限公司;南京依维柯汽车有限公司;南京依维柯汽车有限公司【正文语种】中文【中图分类】U463.331 钢板弹簧建模方法由于钢板弹簧具有结构简单、便于维修、保养方便的特点，长期以来在汽车上得到广泛应用[1]。
汽车钢板弹簧自组织配置设计方法的研究
汽车钢板弹簧自组织配置设计方法的研究汽车钢板弹簧是车辆保证其行驶平顺性和操纵稳定性的重要高负荷安全部件。
目前汽车钢板弹簧的设计存在着设计计算量和人工作业量大、设计重用率低、设计过程的适应性差等问题,严重影响了产品开发能力和企业市场竞争能力的提升。
针对汽车钢板弹簧及其同类汽车零部件的产品特性,在分析产品快速设计和产品配置设计方法的基础上,论文提出一种新的产品设计方法—产品自组织配置设计,有机结合自组织思想和配置设计技术,使得整个产品设计过程按照自组织的模式进行组合、计算和推理,提高设计效率和质量。
论文主要研究工作如下：(1)提出产品自组织配置设计的概念模型,分别从熵理论、耗散结构理论和协同学的角度描述产品自组织配置设计过程,确定产品自组织配置设计的实现过程和支撑技术。
(2)在区分产品自组织配置设计中的知识类型的基础上,结合知识粒度理论,建立设计需求和配置单元的知识表达模型,表述从设计需求到配置单元的映射规则；研究产品自组织配置设计中的知识编码规则；提出产品自组织配置设计中的知识表达方法。
(3)在归纳汽车钢板弹簧自组织配置设计中初始配置单元求解类型的基础上,分别针对概率型和模糊型映射以及多种需求共存等情况,分别采用遗传算法和神经网络,提出不同类型初始配置单元的求解方法,并用实例进行验证；(4)分析汽车钢板弹簧自组织配置设计中配置单元的信息组合方式,研究配置单元自相似度的计算方法；基于分形理论,研究汽车钢板弹簧自组织配置设计中的组合模型和分形规划方法,建立汽车钢板弹簧自组织配置设计的过程模型；针对组合后的结构方案,运用神经网络方法,研究特定结构配置单元的参数快速配置技术,形成基于配置单元的汽车钢板弹簧自组织配置设计方法。
(5)针对汽车钢板弹簧设计过程,构建评价指标；基于物元理论,研究汽车钢板弹簧自组织配置设计过程的评价方法,并针对评价结果提出进行反馈修改的措施,以改进和完善设计过程中的具体环节。
最后,研究汽车钢板弹簧自组织配置设计的工程应用方法,开发汽车钢板弹簧自组织配置设计系统,验证所提出的方法。
简述钢板弹簧悬架的模拟方法
简述钢板弹簧悬架的模拟方法在重载汽车上，钢板弹簧作为汽车悬架的弹性元件，是汽车容易损坏的元件，其好坏决定了汽车的各种性能。
钢板弹簧在整车上不光是弹性元件，它还在工作时传递除垂直方向外其他方向的力和力矩，并在传递这些力或力矩的同时起到导向作用。
而且当弹簧振动时两板片之间的接触、摩擦还可以充当一定的阻尼器件，起到阻尼作用。
尽管钢板弹簧在工作时负荷高，易损坏，但钢板弹簧结构简单，制造、维修快捷方便，所以作为重型汽车的悬架被广泛使用。
虽然自然状态下的钢板弹簧几何形状简单，但是在其受到载荷时却会有大变形（几何非线性）、且板片间的接触（状态非线性）等多种非线性因素是非常复杂且这些因素在应力分析是难以处理的。
1 解析法传统的钢板弹簧分析是把它简化为悬臂梁，运用材料力学的相关理论进行计算分析。
而实际工作状态下的钢板弹簧受力变形很复杂，因为既有大变形又有板片之间摩擦非线性因素的影响。
所以，利用解析法对钢板弹簧进行力学分析，必须将它简化为具有理想的线性变形和无摩擦的力学模型。
这样就必须是假设在一定的条件下，才能建立起钢板弹簧力学模型，且这样的模型是过于简单的。
当钢板弹簧所受为垂向载荷时，实际中通常采用下面的方法进行计算分析：1.1 共同曲率法该方法是前苏联的帕尔希洛夫斯基提出的，通常我们又称它为展开法，它假定在弹簧变形时各板片一旦接触便不会再分离，所以不再会有在一起的各片有共同的曲率。
而且，假定各簧片上的弯矩也是连续分布的。
在这两个假定的基础上建立模型进行计算分析可得出各个簧片的应力变形。
很明显，这一方法对弹簧进行力学分析的时候，忽略到了板片之间的摩擦，所以该方法的结算结果与实际值存在一定的误差。
1.2 集中载荷法这一方法是假定钢板弹簧只在板端有力的传递，而且同样假设在外载荷作用下板簧接触部分一旦接触后不再分开。
这里也忽略板片之间的摩擦作用。
该计算方法也是把钢板弹簧简化为悬臂梁模型，进行计算。
在实际计算分析中由于汽车上用的钢板弹簧有对称性，且装配时固定条件也是对称的，所以可以建立一半的模型进行计算。
基于多体动力学的钢板弹簧建模方法研究
基于多体动力学的钢板弹簧建模方法研究钢板弹簧是一种常见的机械零部件，广泛应用于汽车、航空、军工等领域。
在设计过程中，必须准确地确定其力学特性，因此需要建立相应的数学模型。
传统的理论方法主要是通过分析和求解微分方程来得到钢板弹簧的受力状态和弹性变形，但是这种方法并不适用于复杂的几何形状和非线性受力情况。
为了解决这个问题，多体动力学方法成为一种重要的建模技术。
多体动力学是一种基于质点系统的分析方法，可以考虑到各个物体之间的相互作用和碰撞，可以用于描述任意形状的结构的动力学行为。
钢板弹簧可以看作是由许多离散的质点组成的一个连续体，每个质点受到周围质点的作用力和外部力的作用。
因此，可以运用多体动力学的思想来建立钢板弹簧的模型。
钢板弹簧可以看作是由若干个薄板组成的结构，每个薄板可以看作是一个刚体，它的质量、刚度和阻尼都可以通过物理实验测量得到。
在模型中，每个薄板对应一个质点，它的位置和速度可以表示出该薄板的运动状态。
每个质点之间的作用力可以通过受力分析得到，作用力的大小和方向受到相邻质点之间的距离和速度差的影响。
在多体动力学模型中，钢板弹簧的运动可以通过求解牛顿运动方程得到。
牛顿运动方程描述了物体在受到力作用下的运动状态，可以通过数值迭代方式计算出下一个时间步的位置和速度。
因此，可以通过多体动力学方法模拟出钢板弹簧在不同外部载荷下的受力情况和形变情况，从而进一步分析和优化设计方案。
总之，多体动力学方法是一种基于质点系统的建模方法，可以用于建立任意形状的结构的动力学模型。
钢板弹簧是一种常用的机械零部件，可以通过多体动力学方法建立其数学模型。
通过该模型，可以分析钢板弹簧在复杂载荷下的受力情况和弹性变形情况，为钢板弹簧的设计和生产提供理论依据。
在应用多体动力学方法建立钢板弹簧模型时，需要首先确定模型的几何形状和材料特性。
钢板弹簧通常具有复杂的几何形状，其内部布局和刚度分布都会对受力性能产生较大的影响。
因此，需要通过数值仿真分析的方式来确定最佳的钢板弹簧设计。
汽车钢板弹簧多体动力学建模综述
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且每片又分成 q 段的板簧,段与段之间采用 beam 力 约束,此即为板簧的梁单元( beam element) 模型。 图 3 为板簧弹性元件使用梁单元板簧模型( beam ele鄄 ment leaf springs model) 代替的整车 多 体 动 力 学 模 型,模型依据实车结构建立。 图 4 和图 5 分别为转 向轴板簧和驱动桥平衡悬架板簧的梁单元模型( 图 中显示了力 元 和 运 动 副 ) , 而 实 际 建 模 时 一 般 是 在 ADAMS / Chassis 中通过 Leaf Spring Preprocessor 参数 输入界面进行建模,然后导入 ADAMS 其它模块中 进行相应的仿真。
图 2摇 采用螺旋弹簧板簧模型的整车
该类模型的优点是:淤能准确反映单个板簧的 垂向刚度特性,在刚度对话框中可以输入板簧的刚 度值或根据试验曲线拟合的弹簧力与位移的函数关 系式,即板簧刚度函数,在阻尼对话框中同样可输入 阻尼值或根据试验拟合的阻尼函数;于模型简单,仿 真速度快;盂易于参数化。 缺点是:由于螺旋弹簧无 导向作用,此模型不能准确描述车轴与车架的相对 运动关系,在一、二转向轴与车架之间还必须使用导 向杆连接,整车仿真中左右车轮将同时上下跳动。
关键词:钢板弹簧;螺旋弹簧模型;梁单元模型;ANSYS 模型;SAE 三连杆模型;整车模型;多体动力学
A Review on Multi鄄body Dynamics Modeling for Vehicle Leaf Springs
Gu Yufeng1 , L俟 Pengmin1 & Shan Zenghai2
板簧的 ANSYS 模型依据大变形动力学基本方 程建立。 实际建模时,依据板簧前后不对称的特点, 在前后卷耳处施加不同的约束,片与片之间采用动 摩擦处理,摩擦因数为 0郾 2,采用面面接触单元模拟 钢板弹簧各片间的接触, 以 8 节点三维实体单元 SOLID185 划分单元网格。 本文所建转向轴悬架板 簧 ANSYS 模型如图 7 所示,进一步利用 ANSYS 软 件生成 ADAMS 软件所需要的模态中性文件( . mnf 文件) ,而后导入 ADAMS 软件中建立整车模型,该 方法所建整车模型与图 3 类似,这里不再详述。
基于多体动力学的钢板弹簧建模方法研究
动 力 学 仿真 和试 验对 比 。结 果 表 明 ， 用 两模 型 所 得 到 的仿 真 结 果 具 有 较 高 的一 致 性 ， 仿 真 结 果 与试 验 结 果 吻 合 采 且
・
设计・ 算 ・ 究 ・ 计 研
基 于 多体 动 力学 的钢 板弹 簧 建模 方 法研 究 ★
黄 建 １ 王 良模 １ 彭 曙兮 ２ 苏 家竹 ２ 袁 刘 凯 ２
（． １南京理工 大学 ； ． 依维柯 汽车有 限公 司） ２南京
【 摘要 】 简述了钢板 弹簧的 ３ 建模方法。 种 分别运用 Ａ Ａ Ｓ ａ 的非线性梁建模方法 和 Ａ Ａ Ｓ ｈｓｓ Ｄ Ｍ／ ｒ Ｃ Ｄ Ｍ ／ ａ ｉ的专业 Ｃ ｓ
弹 簧 截 面形 状 与 材 质得 出 。各 片之 间 的接 触 利 用
Ａ Ａ Ｄ ＭＳ中 的接触 力来 定 义 中性 面 法也 可视 为是
主要 的钢板弹 簧建模方 法有 以下 ３种 。
ａ Ｓ 梁 法 ． ＡＥ３段
离散梁 法 ．它是将各 片等效 成一 片。离散 梁法可建 立与实 际钢板 弹簧性 能和形状 接 近的模型 本 文参考 了离散梁 法 ．但 与众 多的离散梁 法又
ｌ ｈ ｒ ｃ ｅ ｆ ｓ ｒ ｇ ａｅ ｅ ｔｂ ｉｈ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ＡＭＳ Ｃ ｒ ｎ ｉ ｅ ｒ Ｂ ａ ａ ｄ ｐ ｏｅ ｓ ｎ ｌ ｍｏ ｕｅ ｏ ｉ ｔｔ ｋ Ｓ ｌａ ｐ ｉ ｒ ｓ ｌ ｅ ａ ｅ ｎ ＡＤ ｇ ｕ ｎ ａ ｓ ／ ａ ＇ Ｎｏ ｌ ａ ｅ ｍ ｎ ｒ ｆｓ ｉ ａ ｄ ｌ ｆ ＡＤＡＭＳ ｓ ｎ ｏ ／ Ｃｈ ｓ ｉ ａ ｈ ａ ｉ ．Ｔ ｅ ｈ ｓ ｗ ｅ ｆｓ ｒｎ ｄ ｌ ａ ｅ ｉｔ ｇａ ｅ ｏ ｔ ｅ ｓ ｍｅ ｆｏ ｔｓ ｓ ｅ ｓｏ ｓ ｆｒｓａｉ ｓａ ｄ ａ ｓ ｔｔ ｅ ｓ ｍｅ ｔ ｓ ｍｅ ｈ ｎ ｔ ｏ ｅ ｔ ｏ ｌａ ｐ ｉ ｇ ｍｏ ｅ ｓ ｒ ｎ ｅ ｒ ｔ ｄ ｔ ｈ ａ ｒ ｎ ｕ ｐ ｎ ｉｎ ｏ ｔｔ ｎ ｃ ｄ ｎ ｍｉ ｓｓｍｕ ａｉ ｎ ａ ｄ ｔｓ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｒｓ ｎ ｈ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｈ ｔｓｍｕ ａｉｎ ｒ ｓ ｌ ｂ ａｎ ｄ ｗ ｔ ｈ ｄ ｌ ｈ ｖ ｙ ａ ｃ ｉ ｌｔ ｎ ｅ ｔ ｎ ｏ ａ ｏ ，ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｔ ａ ｉ ｌｔ ｅ ｕ ｔ ｏ ｔ ｉｅ ｉ ｔ ｅ ｔ ｍｏ ｅｓ ａ ｅ ｏ ｉ ｓ ｏ ｓ ｈ ｗｏ
汽车多片钢板弹簧动态特性分析的一种方法
１ 多 片 钢 板 弹 簧 的 建 模
１ １ 基 本 假 设 ．
钢 板弹 簧簧 片 间作用 力必 须满 足 变形 协调 条 件和 力 的边界 条件 ， 由于各 簧 片是 层叠 在一 起运 动 的 ， 没有 发 生脱层 现 象 ， 文 提 出如下 假设 ： 本 （ ） 板弹 簧左 右对 称 ， １钢 当用 骑 马 螺栓 在 车 桥 上 固定 后 ， 可认 为钢板 弹 簧几 何 模 型 为 层合 曲线 悬
摘 要 ： 出 了分 析 汽 车多 片钢 板 弹 簧 动 态 特 性 的 一 种 新 方 法 。 基 于 曲 线 梁 理 论 ， 合 出 一 种 全新 的适 合 于 汽 提 整 车 多 片 钢 板 弹 簧 动 态 特 性 分 析 的～ 阶矩 阵 微 分 方 程 ， 借 助 于 精 细 积 分 法 建 立 了 一 种 高 精 度 的计 算 方 法 。 文 并 中结 合 实 例 计 算 ， 过 与 有 限 元 法 的 比较 ， 证 了 该 方 法 的 正确 性 。 通 验 关 键 词 ： 片 钢 板 弹 簧 ； 态 特 性 ； 线 梁 ； 细 积 分 法 多 动 曲 精
臂 梁 ， 图 １ （ ） 板 弹 簧各 相 邻 簧 片 间沿 整 个 长 见 ；２ 钢 度无 间 隙接触 ； ３ 忽 略摩擦 力 的影 响 ， （） 假设 钢 板 弹 簧簧 片 间只有 垂 直方 向 的作用 力 。
１ ２ 曲 梁 单 元 的 力 学 模 型 ．
曲梁 单元 的力 学模 型 如 图 ２所 示 ， 中 ． 曲 其 ８是 线 坐标 ， ）是 曲 梁 单 元 的法 向 位 移 ， （ （ ｕ 卢）是 切
展 和在 工程 中的成 功应用 ， 文献 ［ ４ 采 用有 限元 法对 钢 板 弹簧 进 行 动态 特 性分 析 。有 限元 法具 有计 ３— ］ 算适 应 面广 ， 有较 多通 用程 序 可供 应用 的特 点 ， 它仅适 用 于 中低频 分析 。而钢板 弹 簧在颠 簸 不平 的 且 但
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第29卷 第5期2007年5月武 汉 理 工 大 学 学 报JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGYVol.29 No.5 M ay 2007汽车钢板弹簧多体模型建立的一种方法秦东晨1,2,潘 筱3,陈立平1,钟毅方1(1.华中科技大学CA D 中心,武汉430074;2.郑州大学机械工程学院,郑州450002;3.郑州日产汽车有限责任公司,郑州450002)摘 要: 分析了应用ADAM S 软件建立汽车钢板弹簧动力学模型的方法,用中性面法建立了SU V 型车用钢板弹簧模型,并验证了模型的正确性。
某SU V 车型的整车操稳性仿真结果表明,该车型操稳性良好,提出的中性面法是一种简单、有效的新方法。
关键词: 钢板弹簧; 多体动力学; 中性面法; 模型中图分类号: U 463.33文献标志码: A文章编号:1671-4431(2007)05-0111-04Method for the Simulating Models of Automobile Leaf SpringBased on Mult-i body DynamicsQIN Dong -chen 1,2,PAN X iao 3,CH EN L i -p ing 1,Z H ON G Yi -f ang 1(1.CAD Center ,Huazhong U niv ersity of Science and T echnolo gy,Wuhan 430074,China;2.Colleg e of M echanicalEng ineering,Z heng zhou U niversity ,Zhengzhou 450002,China;3.Zhengzhou Nissan Automobile L imitedCorpor ation,Zheng zhou 450016,China)Abstract: Sev eral methods in establishing t he leaf spring dy namics model based on the software ADAM S ar e analyzed.T heleaf spring model used in SU V vehicle i s established by the medium plane method and its accuracy i s verified.It is indicated by the simulation data o f SU V full vehicle that the handling stability of this vehicle ty pe is fine and that the medium plane method is simple and efficient.Key words: leaf spring; mult-i body dynamics; medium plane method; model收稿日期:2006-12-21.基金项目:国家科技部/8630计划引导项目(2003AA001031).作者简介:秦东晨(1965-),男,教授.E -mail:dcqin@虚拟样机技术的研究范围主要是机械系统运动学和动力学分析,其核心是建立机械系统的多体系统动力学模型[1-4],利用计算机辅助分析技术进行其运动学和动力学分析。
随着经济的发展和市场全球化的形成,使得汽车产业的竞争愈演愈烈,人们对汽车的要求也越来越高,在获得良好的动力性和经济性的同时,还要求具有良好的操纵稳定性和行驶平顺性[5,6]。
汽车的操纵稳定性是影响汽车主动安全性的重要性能之一,汽车悬架特性直接影响到汽车的操纵稳定性,而钢板弹簧是汽车悬架的关键部件之一。
近20年发展起来的多体系统动力学理论为建立多自由度汽车动力学模型提供了一个有力工具[7]。
目前,国内学者在利用多体系统动力学理论研究汽车操纵性、动力性、制动性等性能方面开展了广泛的研究[8],也包括对钢板弹簧的多体系统动力学特性研究。
王其东等[9]提出了利用虚拟样机理论,在整车动力学仿真的基础上,对汽车板簧进行了CAD 、CAA 的方法;王其东等[10]章从多体系统动力学的角度出发,建立了钢板弹簧的多体动力学模型,并应用ADAM S 对其动特性进行了计算机仿真;李海滨等[11]在分析钢板弹簧计算方面经典方法的优缺点的基础上,在考虑U 形螺栓的安装影响之后,利用数值计算的方法,提出了针对少片变刚度钢板弹簧的计算方法;王庆五等[12]提出了一种求解渐变刚度钢板弹簧的新模型,并用搜索法求解渐变刚度钢板弹簧的片间作用力、刚度与应力。
1钢板弹簧的结构特点以纵置钢板弹簧为弹性元件兼作导向装置的非独立悬架因其结构简单,制造容易,维修方便,工作可靠,被广泛应用于货车的前后悬架及一些轿车的后悬架。
钢板弹簧也称叶片弹簧,一般是由很多曲率半径不同、长度不等、宽度一样、厚度相等或不等的弹簧钢板所叠成,在整体刚度上近似等强度的弹性梁。
弹簧的中部通过U形螺栓(骑马螺栓)和压板与车桥刚性固定,其两端用销子铰接在车架的支架和吊耳上,其结构及安装如图1所示。
2钢板弹簧建模方法介绍2.1有限元模态法作为柔性体,用有限元的方法计算钢板弹簧的模态,然后将计算的模态结果通过数据转换,变成ADAMS 可以读的MNF文件。
这个方法要求在运用ADAMS或者有限元软件建模时,必须建立其完全模型。
2.2离散BEAM梁法作为柔性体,在ADAMS中用离散的梁进行模拟。
利用ADAM S软件中的离散体(Discrete Flex ible Link)概念,建立钢板弹簧模型。
其主要思想就是把每片钢板弹簧离散化,每一小块均视为一个刚体,但块与块连接处用BEAM梁来连接,BEAM梁的刚度、阻尼矩阵由ADAM S软件根据钢板弹簧的截面形状及材质自动计算得出。
对于各片钢板弹簧之间的接触ADAM S中提供的接触力来定义。
这种方法需要各片钢板弹簧的几何形状来确定无质量的梁的参数,如截面积、惯性矩、阻尼比等。
如果要得到足够精度的计算结果,那么需要将各片钢板弹簧离散足够多的段,这样将导致计算工作量的大大增加。
2.3等效中性面法利用中性面法建立该类钢板弹簧悬架模型的新方法,其原理是:1)所有主簧可以简化为在某个等效中性面的单片主簧,即沿板簧厚度方向中间层组成的近似曲面,再将中性面按厚度基本相似原则分成若干等强度直线段,利用ADAMS中的BEAM单元模拟这些等强度直线段,每段间以Flex ible(柔性)方式连接小刚体过渡;按板簧中性面上各段真实质量特性设定对应BEAM单元质量参数。
2)副簧的建模可以单独划分若干段,每段的长度应和其对应的主簧分段长度接近。
3)主簧和副簧之间的的约束利用ADAM S中提供的Impact接触力来实现。
3利用中性面方法建立SU V型车用钢板弹簧多体动力学模型3.1结构参数根据某SUV型悬架结构资料,钢板弹簧有关参数见表1。
表1C型车钢板弹簧参数表板厚/mm板宽/mm伸直长度/mm备注第1片7601610第2片8601150第3片860885第4片1860620均为矩形截面钢板弹簧材质:60Si2M n空载(3020N)时自由弧高:78mm 满载(4760N)时自由弧高:22mm3.2建立模型按照等效中性面方法在ADAMS中完成钢板弹簧多体动力学的模型,并按悬架图纸进行计算,设定各段的质量特性及惯性矩见表2,完成后的钢板弹簧自由状态时多体模型如图2所示。
112武汉理工大学学报2007年5月表2 模型的质量特性参数单独第1主簧第1、2主簧叠加位置第1、2、3主簧叠加第4片簧(副簧)I xx 6355 1.473E+4 2.3113E+49.461E+4I yy 171542756835 3.24E+5I zz1.26E+52.7E+5 4.14E+5 2.916E+4X /Y Shear Area Ration1.2/1.2 1.2/1.2 1.2/1.2 1.2/1.2Y oung M oduls2.07E+5 2.07E+5 2.07E+5 2.07E+5Shear M oduls 8.023E+48.023E+48.023E+48.023E+4Section A rea 42090013801080Damp Ratio0.10.10.10.13.3 静平衡仿真计算要计算钢板弹簧的垂向刚度,须分析钢板弹簧的受力情况。
钢板弹簧前端通过转动铰与车架连接,后端通过吊耳与车架连接。
车体对钢板弹簧的作用力通过这两个位置的橡胶衬套传递,钢板弹簧通过骑马螺栓固定在后桥上。
钢板弹簧的受力示意图如图3所示。
钢板弹簧的第一片前端与车架的连接为旋转铰链约束,与后吊耳连接及后吊耳与车架的连接也为旋转铰链约束,钢板弹簧中部与后桥的连接可以认为是固定支撑。
这样在计算时,钢板弹簧的受力就可以简化为上图的形式。
但是这样的简化,需要知道左右两边的力的关系,这是很难得到的。
考虑到本模型只需要验证板簧在不同的载荷作用下弧高的变化情况是否与实车一致,所以在ADAMS 中作静平衡时可以转换成以下形式如图4所示。
以图4中,D 0为自由状态的弧高,D 1为受力F 后的弧高。
在ADAM S 中,可通过测量相对自由状态时弧高的变化量,并测量出相应的所加载荷F的大小。
3.4 静平衡仿真结果验证在ADAM S 中对钢板弹簧多体模型仿真结果与钢板弹簧台架实验结果对比见表3。
表3 钢板弹簧多体模型静态仿真结果与台架实验结果对比相对自由状态弧高变化量/mm 所加载荷F /N仿真测量结果台架实验结果110(空载)303430201303490347815040304012174(满载)478047602005207无测量结果表明,仿真分析的结果与试验结果基本吻合,说明该仿真模型是正确的。
4 整车操纵稳定性仿真结果4.1 转向盘转角阶跃输入仿真分析整车模型以一定速度(本例为42km /h)行驶中,突然加方向盘阶跃输入,以尽快的速度(起阶时间不大于0.2s)转动方向盘到150b ,分别将整车质心位置前移和后移100mm 时横摆角速度、侧向加速度随时间变化曲线。
由图6、图7可知,当整车质心位置前移时,横摆角速度峰值及稳态值降低,达到第一峰值的反应时间113第29卷 第5期 秦东晨,等:汽车钢板弹簧多体模型建立的一种方法短,反应快。
质心前移,不足转向加剧,所以侧向加速度及横摆角速度减小。
4.2 稳态回转仿真分析在整车稳态回转的仿真分析中,将汽车的传动系模型简化为各轮上的力矩输入,其中左右轮按相等的力矩输入。
采用连续加速法,驱动轮输入力矩。