Taiyuan University of Science and Technology
课 程 设 计 说 明 书
课程名称 汽车理论
设计题目 车轮接地点侧向滑移量 专 业 交通运输 设 计 人 党 赵 刚 学 号 3
指导教师 范 英 学 院 交通与物流学院
时间：2012年 02月19 日 至 2012 年03月04 日
任务书
第一组：参照ADAMS实例教程 出版社:北京理工大学出社。作者:李军等编。建立整车汽车第三章第二节建立汽车前悬架模型。数据可以是参考书上（主销长度330mm，主销内倾角10°，主销后倾角2.5°，上横臂长350mm，上横臂在汽车横向平面内的倾角11°，上横臂轴水平斜置角-5°，下横臂长500mm，下横臂在汽车横向平面内的倾角9.5°，下横臂轴水平斜置角10°，车轮前束角0.2°）。同时要测试、细化和优化前悬架模型（目标函数：车轮接地点侧向滑移量、车轮侧偏角、前束、车轮跳动量）。
要求：对优化前后的悬架的特征量对比分析，对不同的目标函数之间优化的结果做一简要的对比。
第二组：参照ADAMS实例教程， 出版社:北京理工大学出社，作者:李军等编。按照第三章第三节例子，建立整车模型。
要求：实现该车在A、B、C级路面上的仿真，对不同路面的响应特性的进行分析。
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第一部分 创建前悬架模型
（1）创建新模型
双击桌面上得ADAMS/View得快捷图标，创建一个名称为：FRONT_SUSP的新模型。 （2）设置工作环境
在ADAMS/View选择菜单中得单位命令将长度单位，质量单位，力的单位，时间单位，角度单位和频率单位分别设置为毫米，千克，牛顿，秒，度和赫兹。在工作网格命令中将网格的X方向和Y方向分别设置为750和800，将网格距设置为50。同时将图标大小设置为50。
（3）创建设计点
在ADAMS/View中的零件库中选择点命令，创建八个设计点，其名称和位置如下图：
（4）创建主销，上横臂，下横臂，拉臂，转向拉杆，转向节
在ADAMS/View中的零件库中选择圆柱体命令，定义不同的参数值，在对应点之间创建主销，上横臂，下横臂，拉臂，转向拉杆，转向节。
在ADAMS/View中的零件库中选择球体命令，分别在上横臂，下横臂，转向横拉杆上相应点作为参考点创建铰接球。图形如下：
创建主销，创建上横臂UCA，创建下横臂LCA
创建拉臂Pull-arm，创建转向拉杆Tie-rod，创建转向节Knuckle
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（5）创建车轮，测试平台及弹簧
在ADAMS/View中的零件库中选择圆柱体命令，选择转向节两端点作为设计点。并在ADAMS/View中的零件库中选择倒角命令，定义倒圆半径为50，完成车轮倒角的设计。 应用ADAMS/View中的零件库中选择圆柱体和长方体命令，在创建的（-350，-320，-200）设计点上创建测试平台。
在上横臂上选择创建一点（174.6，347.89，24.85），在大地上创建点（174.6，647.89，24.85），点击ADAMS/View力库的弹簧，设置其刚度和阻尼，选择创建的两点绘制弹簧。 如图：
创建车轮Wheel
设计测试平台Test-Patch，创建弹簧
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（6）创建球副
在ADAMS/View约束库中选择球副，设计选择相关选项，在主销与上横臂之间建立约束副。
同理建立主销与下横臂之间，转向拉杆与拉臂之间以及拉杆与大地之间的球约束副。 （7）创建固定副
在ADAMS/View约束库中选择固定副，设置相应选项，选择固定点创建拉臂与主销之间的约束副。同样建立转向节与主销，车轮与转向节之间的固定副。 （8）创建旋转副
点击ADAMS/View约束库中中的旋转副，设置参数，选择参考点放置旋转副，在菜单栏的Edit菜单中选“Modify”命令，修改刚创建的旋转副。将上横臂设置为水平斜置-5度。同理将下横臂设置为水平斜置10度。 （9）创建移动副
在ADAMS/View约束库中选择移动副，选择测试平台的质心作为位置点，建立平台与大地之间的约束。
（10）创建点-面约束副
在ADAMS/View约束库的建点-面约束副，选择测试平台与车轮为参考物体，选择测试平台的质心作为约束副的位置点，创建车轮与测试平台之间的约束副。 （11）保存模型
在ADAMS/View中，选择“File”菜单中的“Save Datebase As”命令，将前悬架模型保存。
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第二部分 测量前悬架模型
（1）添加驱动，实现模型的运动仿真
点击ADAMS驱动库中的直线运动按钮，选择测试平台和大地的移动副约束，创建直线运动MOTION-1。接着输入驱动的函数表达式，100*sin(360d*time),即上下跳动的幅度为100mm,周期为1S，按下仿真按钮，设置终止时间为1S，工作步为100，进行仿真。 ( 2 ) 测量车轮接地点侧向滑移量
首先，在车轮上创建Marker，本例为Wheel.MAR-35,修改它的位置（—150，—270，0）；然后，在大地上创建Marker,本例为ground.MAR-36,它的位置与Wheel.MAR-35相同。 在ADAMS/View菜单栏中，选择Build>Measure>Function>New,创建新的测量函数。在函数编辑器中，编辑车轮接地点侧向滑移量的函数表达式：
DX（.FRONT_SUSP.Wheel.MAR_35,.FRONT_SUSP.ground.MAR_36）
其中,To Marker 选择车轮上Wheel.MAR-35, From Marker 选择大地上ground.MAR-36.按OK，创建车轮接地点侧向滑移量的测量曲线，同时，系统生成车轮接地点侧向滑移量的测量曲线，设置终止时间1，工作步为100，进行仿真，车轮接地点侧向滑移量曲线如下图所示。
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第三部分 细化前悬架模型
（1）创建设计变量：
依次创建变量—主销长度DV_1，主销内倾角DV_2，主销后倾角DV_3，上横臂长度DV_4，上横臂在汽车横向平面的倾角DV_5，上横臂轴的水平斜置角DV_6，下横臂长度DV_7，下横臂在汽车横向平面的倾角DV_8，上横臂轴的水平斜置角DV_9。 （2）将设计点参数化：
将UCA_outer，UCA_inner，LCA_inner, Knuckle_inner, Knuckle_outer进行参数化
（3）将物体参数化：
<1>依次将主销长度设定为变量DV1，把上横臂圆柱体长度设定为DV4，将下横臂长度设定为DV7
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<2>将拉臂的长度参数化
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第四部分 优化前悬架模型
（1） 定义目标函数
本例为了减轻车轮磨损，选择车轮接地点侧向滑移量的绝对值为目标函数，通过对上横臂长度、上横臂在汽车横向平面的倾角、下横臂长度和下横臂在汽车横向平面的倾角的优化分析，使车轮接地点侧向滑移量的绝对值最小。
在ADAMS/View菜单中，选择Build>Maesure>Function>New，创建测量函数，借助于函数编辑器提供的基本函数，编辑目标函数的函数表达式：
ABS(.FRONT_SUSP.Sideways_Dispiacement) 按“OK”，创建目标函数“OBJECT_FUN”如下图所示：
系统生成目标函数“OBJECT_FUN”的曲线窗口，点击仿真按钮，设置终止时间为1，工作步为100，进行仿真，生成目标函数曲线如下图所示：
（2） 优化模型
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迭代变量DV_1，迭代DV_2，迭代变量DV-3
迭代变量DV_4,DV_5,DV_6,DV_7,DV_8,DV_9
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从以上的迭代变量可以发现“DV_1” “DV_2” “DV_3”的敏感度较高，因此， 在ADAMS/View菜单栏中，选择Simulate>Design evaluation系统弹出优化设计变量对话窗，优化目标函数“OBJECT_FUN”的最大值，优化设计变量为“DV_1” “DV_2” “DV_3”，优化的目标为函数值最小，如下图所示：
点击“Output”按钮，在设置仿真对话窗中，选择“Save Analyses”。
点击优化设计对话窗底部的“Start”按钮，ADAMS对汽车前悬架进行优化设计分析，生成目标函数迭代次数变化的对话窗口，系统完成对汽车前悬架的优化后，生成曲线如下所 示：
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(3) 察看优化结果
点击优化设计变量对话窗的“Creat tabular report of results”,在所弹出对话窗中选择优化结果文件，系统显示出优化结果的信息窗口，如下图所示：
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（4）优化结果分析
由优化结果可以看出，主销长度（DV-1）主销内倾角（DV-2）和主销后倾角（DV-3）的值最终优化为310mm、15度、0.0025度，车轮接地点的侧向滑移量由最初的21.259mm优化到4.7126mm，大大降低了轮胎磨损情况。
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