摘 要

悬架是现代汽车上的重要总成之一，其结构形式的选择和性能参数的设置是否合理，对汽车行驶平顺性和操纵稳定性有很重要的影响。

麦弗逊独立悬架是现在大部分中小型汽车所选择的悬架系统。与其它悬架系统相比,麦弗逊式悬架结构简单、性能好、布置紧凑,占用空间少。因此发动机前置前驱动轿车的前悬架几乎全部采用了麦弗逊式悬架。

本文中将利用ADAMS软件对麦弗逊悬架结构进行运动学和动力学分析，得到车轮定位参数的变化曲线和横摆臂的的受力状态，为悬架结构的优化提供一种参考；本文中将应用ANSYS软件对麦弗逊悬架中的横摆臂进行静力学分析和模态分析，得到横摆臂的应力、应变状态以及前五阶振型，说明横摆臂结构满足汽车正常行驶的要求。

关键词：麦弗逊式悬架；有限元分析；ADAMS； ANSYS

Abstract

Suspension is one of the most significant parts of modern cars. Whether the structure and performance parameters are reasonable is important for vehicle ride comfort and handing stability.

The Macpherson independent suspension system is used on most small and middle-sized automobiles. Compared with other suspension systems, It has advantages of simple structure, good performance, compact arrangement and less space occupation. As a result, the Macpherson suspension is used as the front suspension of most front engine front drive car.

In this paper, ADAMS will be used on the kinematics and dynamics analysis of the MacPherson suspension structure. To obtain the change curve of the wheel positioning parameter and the stress state of the yaw arm will provide a reference for the optimization of the suspension structure. The ANSYS software will be used to get the static and modal analysis of lower-control arm in the MacPherson suspension. The stress, strain state and the first five modes of lower-control arm are obtained, indicating that the lower-control arm structure satisfies the need of normal running of the vehicle.

Key words:Macpherson suspension；Finite element analysis；ADAMS； ANSYS

目 录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 麦弗逊悬架简介 2

1.2.1 麦弗逊悬架的组成 2

1.2.2 麦弗逊悬架的特点 2

1.3 麦弗逊悬架的设计参数 3

1.3.1 车轮外倾角及其对汽车行驶性能的影响 3

1.3.2 车轮前束角及其对汽车行驶性能的影响 3

1.3.3 主销后倾角及其对汽车行驶性能的影响 4

1.3.4 主销内倾角及其对汽车行驶性能的影响 4

1.4 国内外研究现状 5

1.4.1 国外研究现状 5

1.4.2 国内研究现状 6

1.5 研究内容和方法 6

1.5.1 研究内容 6

1.5.2 研究方法 6

第二章 麦弗逊悬架在ADAMS中的仿真计算 8

2.1 引言 8

2.2 ADAMS软件介绍 8

2.3 ADAMS建模仿真流程 9

2.4 麦弗逊式悬架动力学模型建立 9

2.4.1 麦弗逊式悬架结构分析 9

2.4.2 建立仿真模型的参数准备 10

2.4.3 麦弗逊式悬架仿真模型的建立 11

2.5 麦弗逊式悬架动力学仿真分析 12

2.5.1 车轮外倾角的变化曲线分析 13

2.5.2 前轮前束角的变化曲线分析 13

2.5.3 主销内倾角的变化曲线分析 14

2.5.4 主销后倾角的变化曲线分析 15

2.6横摆臂受力求解 15

2.7 本章小结 17

第三章 麦弗逊式悬架的有限元建模 18

3.1引言 18

3.2有限元法概述 18

3.2.1 有限单元法特点 18

3.2.2 有限单元法的基本步骤 18

3.3 ANSYS有限元分析基本过程 19

3.3.1 ANSYS软件概述 19

3.3.2 ANSYS有限元分析步骤 19

3.4 横摆臂有限元建模 20

3.4.1 横摆臂几何模型的简化 20

3.4.2 横摆臂模型建立 21

3.5本章小结 22

第四章 横摆臂结构有限元分析 23

4.1 引言 23

4.2 横摆臂有限元模型建立 23

4.2.1 网格划分 23

4.2.2 载荷和约束的施加 24

4.2.3 定义材料常数 25

4.3 横摆臂静力分析研究 26

4.3.1 有限元静力分析求解 26

4.3.2 横摆臂有限元模型静力分析后处理 26

4.4横摆臂模态分析研究 27

4.4.1有限元模态分析概述 27

4.4.2横摆臂有限元模态分析步骤和后处理 28

4.5存在问题与误差分析 31

4.6本章小结 31

全文总结 32

1.工作总结 32

2.展望 32

参考文献 33

致谢 34

第一章 绪论

1.1 研究背景

现代汽车工业始于德国，从1886年卡尔·本茨设计并制造了首辆现代意义上的汽车算起，已历经了百余载的风雨。时至今日，汽车已经彻底摆脱了奢侈品的帽子，走进寻常百姓家，成为适用于普罗大众各种需求的交通工具。对于现代社会而言，没有哪种交通工具能够比汽车具有更大的影响力。火车和轮船的运载能力固然强大，却必须依靠铁路或水道才能发挥作用，且只有在火车站或者船埠才能停靠搭载乘客。飞机是现在最迅捷、最安全的交通工具，但多适用于长途的运输，也需要固定的起降场所。一言以蔽之，火车、轮船、飞机都受制于场地因素，只能起到连“点”成“线”的效果，却难以达到以“线”带“面”的目标。汽车作为交通工具却能够在“面”上建立联系，深入城乡的大部分区域，实现“门对门”的便利。

改革开放以来，我国的汽车产业已经有了跨越式的进步。目前，我国的汽车总保有量约为2亿辆，其中轿车占到了总保有量的80%以上。按照全国人口计算，每7个人就拥有一辆属于自己的汽车。但中国人口基数大，纵使总销售额已经连续数年处于世界第一的位置，中国市场对汽车的需求依然庞大。