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学号 1404111102（论文）题目：基于 UG 的双横臂悬挂系统设计2013届副教授作 者 张 三 届 别院 别 专业指导教师 周一 职称完成时间摘要本文阐述了基于 UG 双横臂独立悬架设计的一种可行方案，以及对双横臂独立悬架 参数提出以减小轮胎磨损为优化目标进行优化设计的方法首先通过UG NX2对双横臂 独立悬架进行了基于草图的参数化建模，然后根据实际情况，利用UG中的Structure模 块模拟成有限元模型，进行了结构分析论文以减小轮胎磨损为优化目标，通过优选、 调整悬架初始位置状态，对双横臂独立悬架进行了优化设计关键词：双横臂独立悬架；UG;参数化设计；有限元分析；优化设计AbstractA feasible precept of designing double-link independent suspension based on UG is expounded in this article. And an optimal design to minimize tyre wear is performed, which brings forward the way to reduce tyre wear. Firstly, a parametric entity model of the double-link independent suspension based on its sketch is build up by UG NX2. Then according to the practical application, the solid model is translated into finite element model, and the structure analysis is carried out by the structure module of UG NX2. In this article an optimal design to minimize tyre wear is performed. And the precept of the optimal design includes optimal choosing and modulating original deposition of double-link independent suspension.Keywords: Double-link independent suspension, UG, Parametric design, Finite element analysis, Optimal design目录摘 要 . Abstract1绪论.III1悬架的发展概况和趋势悬架的发展趋势 基于 UG 的设计的意义1.21.31.4双横臂悬挂系统设计的理论基础 2.1 UG参数化建模 2.2 UG结构分析原理 2.2.1 有限元法的基本思想和基本方程2.2.2 UG结构分析模块 双横臂独立悬挂的参数化模型的建立 3.1 双横臂独立悬架建模前的假设 3.2 基于草图的参数化设计 3.2.1 草图平面的建立 3.2.2 成型特征步骤 双横臂独立悬架的结构分析 4.14.24.34.44.5几何模型的简化 单位设定 材料定义 自动划分网格 边界条件的确定 4.5.1 双横臂独立悬架简化结构图及边界受力分析 4.5.2 计算结果 双横臂独立悬架应力及位移 4.6双横臂独立悬架优化设计5.15.25.35.4双横臂独立悬架参数说明 主要计算方法 对结构参数和安装参数的优化设计 初始状态位置的优化设计 误误错错误 误 误 误 误 误 误 误 误 误 误 误 误 误 误 误 误 误 误 错 错 错 错 错 错 错 错 错 错 ... 错 错 错 错 错 错 错 错 错 1未定义书签。

未定义书签 2 2 2 2 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 3 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签1 绪 论1.1 引 言舒适性是轿车最重要的使用性能之一舒适性与车身的固有振动特性有关，而车身 的固有振动特性又与悬挂的特性相关，理想的悬挂不仅能使车随路面起伏而上下运动 并能借此使整个车身在前进过程中尽量保持水平，而且还能随车速、路况、运动方式的 变化作出适当、灵敏的反应；同时,它还能使轮胎与路面随时贴合,并使车轮保持适当的 角度,从而使轿车的动力性能、制动性能以及转向性能得以充分体现轿车的车速越快, 对操纵性能要求也就越高不同的悬挂系统对轿车的操纵性能产生不同的影响一般悬 挂系统有两种型式：非独立悬挂和独立悬挂非独立悬挂以刚性梁横贯车体下方，其结 构简单、工作可靠，在行驶中始终保持贴地状态，轮胎的附着力较强，磨损较均匀，而 且成本也远远低于独立悬挂，但非独立悬挂舒适性差，结构不紧凑，在现代轿车中往往 只用于后轮；独立悬挂是以独立的连杆机构来控制车轮，可以使车轮单独随路况变化运 动而不影响整个车身，增加了行驶的平顺性、安全性。

轿车的前轮采用独立式悬挂，可 以使发动机的位置降低和前移，整车重心得以下降，提高了轿车的行驶稳定性另外， 独立式悬挂中广泛采用较软的螺旋弹簧来做缓冲元件，所以乘驾舒适性也比较好［1-3］独立式悬挂按横臂数量的多少分为双横臂式和单横臂式悬挂系统单横臂式具有结 构简单，侧倾中心高，有较强的抗侧倾能力的优点但随着现代汽车速度的提高，侧倾 中心过高会引起车轮跳动时轮距变化大，轮胎磨损加剧，而且在急转弯时左右车轮垂直 力转移过大，导致后轮外倾增大，减少了后轮侧偏刚度，从而产生高速甩尾的严重工况 单横臂式独立悬挂系统多应用在后悬挂系统上，但由于不能适应高速行驶的要求，目前 应用不多双横臂式独立悬挂系统按上下横臂是否等长，又分为等长双横臂式和不等长 1.2 悬架的发展概况和趋势完美是人类永恒的追求.在马车出现的时候，为了乘坐更舒适，人类就开始对马车的 悬架— 叶片弹簧进行孜孜不倦的探索.在 1776 年，马车用的叶片弹簧取得了专利，并 且一直使用到 20 世纪 30 年代，叶片弹簧才逐渐被螺旋弹簧代替汽车诞生后随着对悬 架研究的深入，相继出现了扭杆弹簧、气体弹簧2 双横臂悬挂系统设计的理论基础2.1 UG 参数化建模运用现代的 CAD 技术对产品进行参数化建模，可以用参数建立起零件内各个特征 之间的相关关系和不同部件中几何体的相关关系。

通过对部件的关键参数进行调整，达 到优化性能的目的同时，通过设计时设定的关联参数，实现相关部件的关联改变以 有效地减少设计改变的时间及成本，并维护设计的完整性图 2-1 基于几何推理法的参数化设计的体系结构2.2 UG结构分析原理2.2.1 有限元法的基本思想和基本方程利用弹性力学的几何方程写出单元应变£ e与节点位移的关系矩阵，称应变矩阵B, 即£ e= B6 e由材料的物理方程，得到单元弹性矩阵[D],从而推出用节点位移表示单 元应力[8]：£ }= Id^ }e 二 fc]B脸}e 二 IS脸}e (2-1)然后考虑节点平衡求得单元节点力与节点位移的关系，由矩阵[K]e表示，称单元刚度矩 阵根据虚功原理，也可导出用节点位移表示节点力：{f}e = \b片 \d]Bb d d E}e =[k 1 (2-2)xyz表 4.1 材料属性数值^物理量 部位、杨氏模量（Mpa）泊松比密度(kg/mm3)热发散系数（1/0C）悬架1262000.257.192e-0061・0 8e-0054.4 自动划分网格有限元网格模型的建立是采用有限元求解问题的先决条件目前，零部件有限元 网格生成基本上可以分为两种类型［9-13：］ （1）不基于几何模型直接建立节点单元模型， 根据模型的特点，可以采用手工方式建立，也可以首先通过手工建立一部分节点和单元， 然后通过旋转拷贝，平移拷贝，合并操作建立模型。

这主要应用与一些结构相对简单的 零部件；（2）基于几何模型自动生成节点，单元模型以几何模型为载体，可以自动生成 相应的有限元网格模型此技术符合现代 CAD 并行工程的要求，可以提高分析结果的 可信度，同时也可以大大提高有限元网格生成速度和分析效率本文利用UG中的结构 即PE模块，对双横臂独立悬架的简化模型进行了自动十节点四面体单元网格模型建立， 其一般步骤为：（1） 执行结构分析模块中的 3D 四面体网格命令，系统弹出 3D 四面体网格对话框；（2） 选择需要划分网格的几何参考，包括实体，曲面和基准线等；（3） 选择网格类型，如本文中设置为十节点四面体单元类型；设置单元尺寸大 小及其它相关参数；（4） 进行网格划分参考文献[1] 陈家瑞.汽车构造[M].北京：人民交通出版社，2003.[2] 梁新成，黄志刚，朱亭，等.汽车悬架的发展现状和展望J].北京工商大学学报,2006, 2：29-32.[7] 林慧珠. 机械零件设计的强大工具 Unigraphics[J]. 化工装备技术， 2003, 5(5)： 48-49. ⑻ 耿鲁怡，徐六飞.UG结构分析培训教程[M].北京：清华大学出版社，2005.[9] 王勖成，邵敏•有限单元法基本原理和数值方法(第二版)[M].北京：清华大学出版 社， 2001.[10] 魏映，钱德猛.基于有限元理论的某型汽车悬架结构件的强度分析[J].客车技术， 2006， 6： 27-28.[11] 王其东，赵韩，李岩，等.汽车双横臂式独立悬架机构运动特性分析[J].合肥工业 大学学报， 2001， 24(6)： 19-20.[12] 孙义杰，巢凯.ADAMS/VIE在汽车前悬架仿真应用及优化分析[J].西华大学学报， 2005， 24(6)： 35-37.[13] 陆爽，骆红云.汽车独立悬架系统中机械构件随机响应分析[J].吉林工学院学报， 1999， 20(3)： 21-23.[14] ZUO Wen-yi， XIANG Bao-lu. The kinematic analysis method of an independent suspension system with double transverse arms and torsion bars[J]. Automobile Technology， 1994， 4： 1-6.[15] 吉林工业大学汽车教研室.汽车设计[M].北京：机械工业出版社，1981.[16] 黎川林，叶立清，宋宁.UG软件在双横臂悬挂系统优化设计中的应用[J].机电工程 技术， 2006， 35(9)： 8-11.致谢本文是在周老师的悉心指导下完成的。

周老师给予的指导和教诲，使我受益非浅 在写论文期间，周老师经常在百忙之中询问论文的撰写进度，在遇到困难时，非常有耐 心的指导笔者分析问题，注重培养笔者的发现问题、分析问题、和解决问题的能力，其 渊博。