adams機(jī)電系統(tǒng)建模與仿真

adams機(jī)電系統(tǒng)建模與仿真

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1、.基于虛擬樣機(jī)技術(shù)電動(dòng)汽車懸架性能研究XXXX150XXXXX85(西安建筑科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,陜西西安710055)摘要:汽車前懸架系統(tǒng)部件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系十分復(fù)雜,對(duì)整車操縱穩(wěn)定性和平順性有舉足輕重的作用。本文使用ADAMS對(duì)汽車的雙橫臂式前獨(dú)立懸架系統(tǒng)進(jìn)行了三維建模和組裝,利用虛擬樣機(jī)這種方式,對(duì)汽車橫向平面的傾斜角和下橫臂軸水平斜置角等參數(shù)設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)變量,通過優(yōu)化這些設(shè)計(jì)變量以達(dá)到優(yōu)化前懸架的目的這些結(jié)果對(duì)汽車前懸架后續(xù)的改進(jìn)設(shè)計(jì)有重大的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞:汽車前懸架;虛擬樣機(jī):設(shè)計(jì)變量;AD

2、AMS1.引言現(xiàn)代社會(huì)便捷交通發(fā)展的同時(shí),全球汽車數(shù)量快速增長(zhǎng),與此同時(shí)也導(dǎo)致環(huán)境污染問題日益突顯[1]。汽車的乘坐舒適性以及操縱穩(wěn)定性,不僅會(huì)對(duì)乘坐人員的舒適性、疲勞程度以及乘員的人身安全造成嚴(yán)重影響,而且也會(huì)影響汽車耗油量以及交通的安全性[2]。因此汽車的乘坐舒適性以及操縱穩(wěn)定性已經(jīng)成為各個(gè)汽車生產(chǎn)廠商在激烈的汽車市場(chǎng)中參與競(jìng)爭(zhēng)所必須考慮的兩個(gè)非常重要的性能了[3]。所以,對(duì)于整車進(jìn)行操縱穩(wěn)定性以及平順性[4]的優(yōu)化分析,已經(jīng)成為汽車設(shè)計(jì)過程中的所要完成的一件重要而艱巨的任務(wù)[5]。本文本文使用

3、ADAMS對(duì)汽車的雙橫臂式前獨(dú)立懸架系統(tǒng)進(jìn)行了三維建模和組裝,為了使改裝后汽車懸架的各項(xiàng)性能參數(shù)得到優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)車身和懸架相互匹配,從而改善汽車的操縱穩(wěn)定性,提高行駛平順性行駛性能,對(duì)設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)汽車懸掛系統(tǒng)的電動(dòng)汽車有一定的參考價(jià)值。2.虛擬樣機(jī)技術(shù)2.1虛擬樣機(jī)技術(shù)的基本概念虛擬樣機(jī)技術(shù)[6]是指在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程中,將分散的零部件設(shè)計(jì)和分析技術(shù)(指在某單一系統(tǒng)中零部件的CAD和FEA技術(shù))糅合在一起,在計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建出產(chǎn)品的整體模型,并針對(duì)該產(chǎn)品在投入使用后的各種工況進(jìn)行仿真分析,預(yù)測(cè)產(chǎn)品的整體性

4、能,進(jìn)而改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、提高產(chǎn)品性能的一種新技術(shù)。它是從分析解決產(chǎn)品整體性能及相關(guān)問題的角度出發(fā),解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造過程弊端的高新技術(shù)。在該技術(shù)中,工程設(shè)計(jì)人員可以直接利用CAD系統(tǒng)所提供的各零部件的物理信息及其幾何信息,...在計(jì)算機(jī)上定義零部件間的連接關(guān)系并對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行虛擬裝配,從而獲得機(jī)械系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)[7]。2.2虛擬樣機(jī)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)虛擬樣機(jī)技術(shù)涉及多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與動(dòng)力學(xué)建模理論及技術(shù)實(shí)現(xiàn),是基于先進(jìn)的建模技術(shù)、多領(lǐng)域仿真技術(shù)、信息管理技術(shù)、交互式用戶界面技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的綜合應(yīng)用技術(shù)。虛擬

5、樣機(jī)技術(shù)將傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法改為預(yù)測(cè)方法,具有無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。使用系統(tǒng)仿真軟件可以在各種虛擬環(huán)境中真實(shí)地模擬系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng),并對(duì)其在各種工況下的運(yùn)動(dòng)和受力情況進(jìn)行仿真分析,觀察并試驗(yàn)各組成部件的相互運(yùn)動(dòng)情況;還可以在計(jì)算機(jī)上方便地修改設(shè)計(jì)缺陷,仿真試驗(yàn)不同的設(shè)計(jì)方案,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行不斷地改進(jìn),直至獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)方案后,再做出物理樣機(jī)。用虛擬樣機(jī)代替物理樣機(jī)驗(yàn)證設(shè)計(jì),不但可以縮短開發(fā)周期,而且設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率都得到了提高。3.ADAMS軟件仿真基礎(chǔ)ADAMS[8],即機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析(Automatic

6、DynamicAnalysisofMechanicalSystems),該軟件是美國(guó)MDI公司(MechanicalDynamicsInc.)開發(fā)的虛擬樣機(jī)分析軟件,由于該軟件采用的比較先進(jìn)的計(jì)算方法,大大地縮短了計(jì)算時(shí)間,而且其精確度也相當(dāng)高,因此,被廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)的各個(gè)領(lǐng)域并已經(jīng)被全世界各行各業(yè)的數(shù)百家主要制造商采用[9]。用戶可以利用Adams在計(jì)算機(jī)上建立和測(cè)試虛擬樣機(jī),實(shí)現(xiàn)事實(shí)再現(xiàn)仿真,了解復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)性能。MDAdams(MD代表多學(xué)科)是在企業(yè)級(jí)MSCSimEnterpr

7、ise[10]仿真環(huán)境中與MDNastran相互補(bǔ)充,提供了對(duì)于復(fù)雜的高級(jí)工程分析的完整的仿真環(huán)境,SimEnterprise是當(dāng)今最為完整的集成仿真和分析技術(shù)。MDAdams的發(fā)布完全支持運(yùn)動(dòng)-結(jié)構(gòu)耦合仿真,與MDNastran的雙向集成可以釋放便利地將Adams的模型輸出到Nastran進(jìn)行更為詳細(xì)的NVH分析或應(yīng)力恢復(fù),繼而進(jìn)行壽命/損傷計(jì)算。ADAMS軟件使用交互式圖形環(huán)境和零件庫(kù)、約束庫(kù)、力庫(kù),創(chuàng)建完全參數(shù)化的機(jī)械系統(tǒng)幾何模型,其求解器采用多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論中的拉格朗日方程方法,建立系統(tǒng)

8、動(dòng)力學(xué)方程,對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析,輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。ADAMS軟件的仿真可用于預(yù)測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動(dòng)范圍、碰撞檢測(cè)、峰值載荷以及計(jì)算有限元的輸入載荷等[11]。ADAMS中機(jī)械系統(tǒng)的模型建立有兩種方法:一種是利用ADAMS軟件中的建模模塊來(lái)建立機(jī)械系統(tǒng)的模型,該方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)的參數(shù)化設(shè)計(jì)及分析,缺點(diǎn)是由于的ADAMS建模能力有限,只能建立簡(jiǎn)單的幾何形狀,對(duì)于復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)建模無(wú)法完成;另一種是利用第三方建模軟

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