车辆悬架模型的仿真与分析

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载货汽车的前悬架建模及仿真分析

ｌａｅｙｔｅｓｓｅｓｏｅｔｇｎｅｓｓｅｓｏｈｒｃｅｓｉｎｌｄｄｔｅａｇｅａｅｎｌ，ｋｎｐｎｃｓｅｎｌｎｏｄｄｂｕｐｎｉｎｔｓ，ａｄｔｕｐｎｉｎｃａａｔｒｔｉｃｕｅｏｎｌ，ｃｍｂｒａｇｅｉｇｉａｔｒａｇｅａｄｈｉｒｈｉｃ
更为直接方便。为此利用动力学仿真软件ＡＤＭＳＡ／ＣＡＲ建立某特定车型的悬架系统的直观模型，并进行仿真分析．此悬架的悬挂特性进行评价。对
１悬架系统建模
１１ＤＭＳＣａ建模的步骤．ＡＡ／ｒ
的好坏直接影响汽车的使用性能。但是汽车悬架系统是比较复杂的空间机构，这些就给运动学、动力学分析带来了非常大的困难。基于ＡＡＤＭＳ的
ｔｅｗｈｅｒｃｈｎｅｗａｔｄｅｎｎｌｚｄｙｗｉｈｔｅｃｒｅｏｅｔｅａｇｅａｅｎｌ，ｋｎｐｎｃｓｒａｇｅａｄｔｅｈｅｌａｋｃａｇｓｓｉｄａｄａａｙｅ，ｂｈｃｕｖｆｈｏｎｌ，ｃｍｂｒｇｅｉｇｉａｔｎｌｎｔｕｈｔａｅｈ
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基于ADAMS的悬架系统动力学仿真分析与优化设计

基于ADAMS的悬架系统动力学仿真分析与优化设计一、概述本文以悬架系统为研究对象，运用多体动力学理论和软件，从新车型开发中悬架系统优化选型的角度，对悬架系统进行了运动学动力学仿真，旨在研究悬架系统对整车操纵稳定性和平顺性的影响。

文章提出了建立悬架快速开发系统平台的构想，并以新车型开发中的悬架系统优化选型作为实例进行阐述。

简要介绍了汽车悬架系统的基本组成和设计要求。

概述了多体动力学理论，并介绍了利用ADAMS软件进行运动学、静力学、动力学分析的理论基础。

基于ADAMSCar模块，分别建立了麦弗逊式和双横臂式两种前悬架子系统，多连杆式和拖曳式两种后悬架子系统，以及建立整车模型所需要的转向系、轮胎、横向稳定杆等子系统，根据仿真要求装配不同方案的整车仿真模型。

通过仿真分析，研究了悬架系统在左右车轮上下跳动时的车轮定位参数和制动点头量、加速抬头量的变化规律，以及汽车侧倾运动时悬架刚度、侧倾刚度、侧倾中心高度等侧倾参数的变化规律，从而对前后悬架系统进行初步评估。

1. 悬架系统的重要性及其在车辆动力学中的作用悬架系统是车辆的重要组成部分，对车辆的整体性能有着至关重要的作用。

它负责连接车轮与车身，不仅支撑着车身的重量，还承受着来自路面的各种冲击和振动。

悬架系统的主要功能包括：提供稳定的乘坐舒适性，保持车轮与路面的良好接触，以确保轮胎的附着力，以及控制车辆的姿态和行驶稳定性。

在车辆动力学中，悬架系统扮演着调节和缓冲的角色。

当车辆行驶在不平坦的路面上时，悬架系统通过其内部的弹性元件和阻尼元件，吸收并减少来自路面的冲击和振动，从而保持车身的平稳，提高乘坐的舒适性。

同时，悬架系统还能够根据车辆的行驶状态和路面的变化，自动调节车轮与车身的相对位置，确保车轮始终与路面保持最佳的接触状态，以提供足够的附着力。

悬架系统还对车辆的操控性和稳定性有着直接的影响。

通过合理的悬架设计，可以有效地改善车辆的操控性能，使驾驶员能够更加准确地感受到车辆的行驶状态，从而做出更为精确的操控动作。

汽车空气悬架建模与仿真分析

汽车空气悬架建模与仿真分析摘要：悬架是汽车的重要总成之一，它对汽车的平顺性和操纵稳定性有很大的影响。

在汽车悬架系统的设计和开发过程中，其运动学、动力学和采用控制策略的计算分析占有十分重要的地位。

空气弹簧具有优良的弹性特性，用在车辆悬挂装置中不仅能大大改善车辆的动力性能，显著提高车辆的运行舒适度；还能降低汽车振动频率和车轮动载荷，使其获得良好的行驶平顺性、操纵稳定性和行驶安全性，减小高速行驶车辆对路面的破坏。

本文就汽车空气弹簧悬架及空气悬架系统的特点，对整车的影响通过简单计算，再把计算的结果输入计算机，由计算机模拟出图形，我们将得到研究结果。

关键词：汽车空气悬架、空气弹簧、建模、计算机仿真1 引言30年代初，美国法尔斯通轮胎和橡胶公司第一次真正把空气弹簧用于汽车工业。

哈维•法尔斯通在其好友亨利•福特一世和托马斯阿瓦•爱迪生的技术支持下，研制出了空气柱形式的空气弹簧悬架系统。

于是在1934年就诞生了AIREDE空气弹簧。

51年前，美国纽威•安柯洛克国际公司（Neway Anchorlok lnternational）成立时即作为一家架车悬架系统的生产厂家，为公路和非公路行驶的重型机车设计和制造钢板弹簧悬架系统。

由于纽威在重型车辆市场上取得了成功，后来就向高速公路车辆悬架系统方向发展。

35年前，纽威向市场上投放了世界上第一种实际应用的空气悬架系统。

从此以后，纽威开发出一系列空气悬架产品，应用于世界各地的客车、载货车和架车。

纽威提供的空气悬架产品约占北美和欧洲用于客车、载货车和架车市场的70％。

2 发展趋势随着高档客车制造技术的引进以及人们对舒适性要求的提高，加上国家对客车等级划分的标准要求，空气悬架才开始在我国逐步应用起来。

目前空气悬架主要集中应用在高等级客车上，但是受多方面因素的制约，空气悬架的配置率仍然很低，基本上还属于“导入”阶段。

中国是最新的前沿阵地，正在把钢板弹簧更换为空气悬架弹簧。

空气悬架发展的历史经验告诉我们，引入空气悬架的国家一般是首先将其用于客车，随后就向载货车和架车方向发展，中国也会有这样的发展过程。

汽车主动悬架系统建模及动力特性仿真分析

汽车主动悬架系统建模及动力特性仿真分析对于汽车主动悬架系统建模和动力特性仿真分析，可以分为两个方面，即建模和仿真。

首先是汽车主动悬架系统的建模。

建模的目的是通过数学方程和物理模型来描述悬挂系统的运动和特性。

建模可以从两个方面入手，一是车辆运动模型，二是悬挂系统模型。

车辆运动模型是描述车辆整体运动的数学模型，它包括车辆的质心、惯性力、加速度等参数，并考虑到车辆在不同路面条件下的受力情况。

一般可以采用多自由度的运动方程来描述车辆的运动。

悬挂系统模型是描述悬挂系统特性的数学模型，它包括弹簧、阻尼、悬挂支架等组成部分，并考虑到悬挂系统的动力学特性，如频率响应、刚度、阻尼等参数。

根据悬挂系统的工作原理和设计参数，可以建立悬挂系统的数学模型。

其次是动力特性的仿真分析。

仿真分析的目的是通过数值计算和仿真模拟来模拟和预测悬挂系统在不同工况下的动力特性。

可以通过将建立的悬挂系统模型和车辆运动模型导入仿真软件中进行仿真分析。

动力特性的仿真分析包括四个方面：路面输入、悬挂系统响应、车辆运动和动力性能评估。

路面输入是指对车辆行驶过程中的路面输入进行模拟和预测，可以通过信号生成器生成不同频率、振幅和相位的路面输入信号。

悬挂系统响应是指悬挂系统对路面输入做出的响应。

可以通过差动方程、拉普拉斯变换等方法来求解悬挂系统的动态响应，并得到悬挂系统的频率响应曲线、阻尼比、刚度等参数。

车辆运动是指车辆在不同路面输入下的运动情况，包括车辆的加速度、速度、位移等参数。

可以通过对车辆运动模型进行数值计算和仿真模拟来模拟和预测车辆的运动情况。

动力性能评估是指对悬挂系统的性能进行评估和比较，可以通过对悬挂系统的频率响应、稳定性、舒适性等指标进行计算和分析，来评估悬挂系统的动力性能。

总的来说，汽车主动悬架系统的建模和动力特性仿真分析是一项复杂而又重要的任务，通过对悬挂系统的建模和仿真，可以帮助设计和优化悬挂系统，提高车辆的悬挂效果和驾驶舒适性。

麦弗逊悬架仿真分析

麦弗逊悬架仿真分析一、本文概述随着汽车工业的飞速发展和消费者对车辆性能要求的不断提高，悬架系统作为车辆的重要组成部分，其设计优化和性能分析显得尤为关键。

麦弗逊悬架作为一种常见的独立前悬架类型，以其结构简单、紧凑且性能稳定的特点，被广泛应用于各类乘用车中。

本文旨在通过仿真分析的方法，对麦弗逊悬架的动态特性进行深入探讨，以期为悬架设计优化和车辆性能提升提供理论支持和实践指导。

本文首先将对麦弗逊悬架的基本原理和结构特点进行简要介绍，为后续分析奠定理论基础。

随后，将详细介绍仿真分析的方法论，包括模型的建立、边界条件的设定、仿真工况的选择等，以确保分析结果的准确性和可靠性。

在此基础上，本文将重点分析麦弗逊悬架在不同工况下的动态响应特性，如位移、速度、加速度等关键参数的变化规律，并探讨其对车辆操纵稳定性和乘坐舒适性的影响。

本文将对仿真结果进行总结，并提出针对性的优化建议，以期为麦弗逊悬架的设计改进和车辆性能的提升提供有益的参考。

通过本文的研究，不仅可以加深对麦弗逊悬架动态特性的理解，还可以为车辆悬架系统的优化设计和性能评估提供科学的方法和依据。

本文的研究方法和成果也可为其他类型悬架系统的仿真分析提供参考和借鉴。

二、麦弗逊悬架结构与工作原理麦弗逊悬架（McPherson Strut Suspension）是汽车工业中应用最为广泛的一种独立悬架形式。

其名称来源于其发明者，英国工程师约翰·麦弗逊（John Alexander McPherson）。

麦弗逊悬架以其结构紧凑、成本低廉、性能稳定等优点，在乘用车市场中占据了主导地位。

麦弗逊悬架主要由减震器、螺旋弹簧、下摆臂、转向节、轴承等部件组成。

减震器与螺旋弹簧组合在一起，构成了悬架的支柱，既起到了支撑车身的作用，又能够吸收路面冲击产生的振动。

下摆臂则连接车轮与车身，通过轴承与转向节相连，使得车轮可以相对于车身进行转向运动。

当车辆行驶在不平坦的路面上时，路面的起伏会引起车轮的上下跳动。

汽车主动悬架系统建模及动力特性仿真分析

汽车主动悬架系统建模及动力特性仿真分析首先，我们需要对汽车主动悬架系统进行机械建模。

主动悬架系统主要由减震器、弹簧、控制器和执行器组成。

减震器负责吸收车辆运动过程中的冲击力，提供较好的悬挂效果；弹簧则起到支撑车身和调整悬挂硬度的作用；控制器负责监测车辆的运动状态，并根据传感器的反馈信号调整悬挂硬度；执行器负责根据控制信号改变减震器的工作状态。

这些组成部分可以用方程和图表表示，以便进行后续仿真分析。

接下来，我们可以进行汽车主动悬架系统的动力特性仿真分析。

在仿真分析中，我们可以改变各个部件的参数，如弹簧硬度、减震器阻尼、控制器的响应时间等，以观察这些参数对悬挂系统的影响。

通过仿真分析，我们可以得到不同参数下悬挂系统的动力特性，如车辆的悬挂位移、车身加速度、车轮载荷等。

同时，我们也可以通过仿真分析来验证主动悬架系统对车辆行驶稳定性和驾驶舒适性的改善效果。

比较不同参数下的悬挂系统对车辆悬挂位移和车身加速度的变化，可以评估不同参数下的系统性能。

此外，还可以通过对比不同参数下车轮载荷的变化来了解悬挂系统对车辆操控性的改善效果。

通过这些仿真分析，我们可以得到最佳的悬挂系统参数，以优化车辆的行驶稳定性和驾驶舒适性。

总之，汽车主动悬架系统的建模和动力特性仿真分析是对该系统性能评估的重要环节。

通过对系统进行机械建模和动力仿真分析，可以得到系统的动力特性，并评估系统的改善效果。

这些分析结果将为系统设计和优化提供指导，以满足驾驶者的驾驶需求和提高汽车悬挂系统的性能。

基于ADAMS的汽车悬架系统仿真分析与优化

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麦弗逊（ａｐｅｓｎ式悬架系统在当今的汽Ｍｃｈｒ）ｏ

基于Simulink的14车辆悬架建模及仿真

AUTO PARTS | 汽车零部件基于Simulink的1/4车辆悬架建模及仿真郑丽辉1　张月忠21.衢州职业技术学院机电工程学院浙江省衢州市 3240002.余姚朗德光电有限公司浙江省宁波市　315400摘要：本文以1/4车辆悬架为研究对象，根据悬架动力学理论，建立动力学微分方程。

并在Matlab/Simulink环境下搭建路面激励模型和1/4悬架系统动力学仿真模型，对衡量悬架舒适性的车身加速度、悬架动行程、车轮动载荷三方面评价指标进行仿真研究，为悬架设计提供技术参考。

关键词：1/4车辆悬架　舒适性　仿真研究1　引言车辆悬架连接车身与车轮，传递两者之间的作用力和力矩，并通过弹性元件和阻尼元件的相互作用衰减不平路面引起的车辆振动，提高车辆平顺性与舒适性。

车辆悬架的类型可划分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架三种，若悬架系统各元件的特性参数不可调整的称为被动悬架，可调整的称为半主动悬架，能根据控制反馈信号产生主动控制力，适应路况和车况变化的称为主动悬架。

本文以1/4车辆悬架为研究对象，根据其二自由度的简化力学模型建立微分方程，并基于Matlab/Simulink建立了仿真模型。

以某车型悬架参数为例，在以带限白噪声模拟的路面激励下，对衡量悬架舒适性的三方面评价指标进行仿真研究，为悬架设计提供技术参考。

2　1/4车辆悬架系统动力学模型由于车辆结构的复杂性决定了车辆悬架是多自由度互相耦合的非线性系统。

为分析问题方便，常将实车悬架模型简化成1/4车辆悬架二自由度模型。

简化过程作如下假设：（1）忽略簧载质量m2的变形，视其为刚体。

（2）车轮刚度k1和悬架减震弹簧刚度k2均为线性,忽略悬架减震器阻尼的迟滞现象。

（3）车辆行驶过程中,轮胎始终未脱离地面。

1/4车辆悬架二自由度力学模型如图1所示。

图中，m1为车轮质量，m2为车身质量，k1为车轮等效刚度，k2为悬架减震弹簧等效刚度，c为悬架减震器等效阻尼系数，q为路面激励，z1为车轮垂向位移，z2为车身垂向位移，Fd为主动控制力。

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车辆悬架模型的仿真与分析
目前，关于汽车模型的研究很多。

詹长书等人研究了二自由度懸架模型的频域响应特性。

李俊等人模拟了不同车速和路况下二自由度车辆模型的动力学。

郑兆明研究了二自由度车轮动载荷的均方值。

基于Matlab建立了更加复杂的悬架模型，分析了其在模拟路面作用下的响应，分析了系统阻尼参数和刚度参数变化对车身动态响应的影响。

标签：汽车悬架；模型；模拟
据公安部交通管理局统计，截至2019年3月底，全国机动车保有量达3.3亿辆，其中汽车达2.46亿辆，驾驶人达4.1亿，机动车、驾驶人总量及增量均居世界第一。

随着汽车数量的迅速增加，人们开始越来越重视汽车的乘坐舒适性，平顺性是舒适性的重要组成部分。

振动是影响平顺性的主要因素，因此车身系统参数的合理设计对提高汽车的舒适性和安全性具有重要意义。

1车辆悬架模型
传统的悬架系统一般由弹性元件和参数固定的阻尼元件组成。

本文选择汽车后轮的任意悬架系统建立四分之一模型。

该模型的简图如下图1所示。

其中，1是螺旋弹簧，2是纵向推力杆，3是减震器，4是横向稳定器，5是定向推力杆。

2悬架刚度分析
2.1悬架垂直刚度分析
悬架系统的垂直刚度可以通过分析悬架两个车轮在同一方向上的运行情况来获得。

因为装有发动机的车辆的前轴载荷变化很大，所以前悬架通过调节螺旋弹簧的刚度和自由长度来确保车身姿态。

后悬架的轴重变化不大，只有螺旋弹簧的自由长度略有调整，后悬架螺旋弹簧的刚度没有调整。

这导致带有发动机的B 车型前悬架刚度略有增加。

除了悬架结构和参数的匹配外，前后悬架固有频率的正确匹配是降低车辆振动耦合度、有效提高车辆乘坐舒适性的重要方法之一。

由于B型前悬架的轴重变化很大，通过调整前悬架螺旋弹簧的刚度，前悬架和后悬架的偏置频率比几乎不变。

2.2悬架倾角的刚度分析
一般来说，乘用车的前后侧倾刚度比要求在1.4和2.6之间，以满足略微不足的转向特性的要求。

B车型前悬架的侧倾刚度略高于C车型，这是由前悬架刚度的增加引起的。

前悬架侧倾刚度的增加有助于减小侧倾角度，但变化很小。

3三个双轮同向跳跃分析
车轮从半负载状态分别上下跳动70毫米。

其中，红实线是带发动机的B型发动机的仿真结果，蓝虚线是C型试验车的仿真结果。

3.1前束角随车轮跳动的变化
车轮跳起和落下时的前束变化对车辆的直线行驶稳定性和稳态响应（转向不足、转向过度）特性有很大影响，是车辆悬架的重要设计参数之一。

车轮跳动时，前悬架的前束角一般呈微弱的负变化趋势，变化量越小越好。

一般要求车轮在80毫米内上下跳动，前束变化量在0度到1度之间。

直行过程中路面凸凹引起的前束变化受到控制，以确保良好的直行稳定性。

3.2外倾角随车轮跳动而变化
为了确保轮胎的转弯性能，汽车悬架通常被设计成当车轮跳动时外倾角向负值变化，从而确保在转向过程中外部轮胎和地面之间的完全接触，提高轮胎抓地力并减少轮胎磨损。

3.3脚轮角度随车轮跳动而变化
对于汽车来说，主销的后倾角越大，高速扶正扭矩越大，汽车的稳定性效果越强。

然而，过大的扶正扭矩会导致过度的向前转动，加速前轮摆振，使转向变重。

半负荷时，B型前悬架主销的后倾角为2.654°，两种车型的变化趋势基本相同。

3.4脚轮拖车因车轮跳动而异
主销后倾角在车辆的高速对准性能中起着非常重要的作用。

在半负荷时，原基础车型前悬架的主销后倾角为16.62毫米，而B车型前悬架的主销后倾角为16.58毫米，两种车型基本相同。

3.5脚轮角度随车轮跳动而变化
主销内倾角在车辆低速对准性能中起着重要作用。

主销内倾角越大，转动力矩越大。

然而，过大的主销内倾角会增加轮胎的侧向力，导致转向过度。

因此，在设计主销内倾角时，应综合考虑。

主销内倾角通常在7°到13°之间。

在半载荷下，设计车辆前悬架主销内倾角为11.637°，B型车辆前悬架主销的后倾角为12.642°。

两辆车相对较近，符合总体设计要求。

结论
基于Matlab建立了汽车1/4悬架的简单振动模型，分析了其在路面作用下的动态响应，研究了系统阻尼参数和刚度参数对车身动态响应的影响。

然而，本文并不认为汽车实际上是一个多自由度动力学模型。

它可以进一步考虑多自由度非线性汽车系统的研究，从而获得更准确的结论。

参考文献：
[1] 詹长书，吕文超.汽车悬架的二自由度建模方法及分析[J].拖拉机与农用运输车，2010，37（6）：9 - 15.
[2] 李俊，张维强，袁俊.基于Matlab 的二自由度车辆的动力学仿真[J].科学技术与工程，2010（4）.
[3] 郑昭明.二自由度汽车车轮动载荷的均方值计算公式[J].武汉交通科技大学学报，1996（1）.
[4] 余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社，2007.。