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摘 要：本节课题研究将用ADAMS对馈能悬架实施建模，将进一步研究馈能减振器阻尼特性对悬架各种参数的影响，如车轮前束角、车轮外倾角、主销后倾角、主销偏移距等。通过ADAMS分析馈能减振器阻尼特性对这些参数的影响，参考分析结果，进而对馈能减振器的可行性进一步研究。
关键词：馈能减振器 ADAMS 阻尼特性
The Influence of the Damping Characteristic of the Energy-feeding Shock Absorber on the Performance of the Suspension and its Simulation Analysis
Huang Yanfei
Abstract：This section of the subject research will use ADAMS to model the energy-feeding suspension， and will further study the influence of the damping characteristics of the energy-feeding shock absorber on various parameters of the suspension， such as the toe angle of the wheel， the camber angle， and the rear kingpin inclination angle， kingpin offset， etc... ADAMS is used to analyze the influence of the damping characteristics of the energy-feeding shock absorber on these parameters， and referring to the analysis results， the feasibility of the energy-feeding shock absorber is further studied.
Key words：energy-feeding shock absorber， ADAMS， damping characteristics
1 ADAMS簡介
ADAMS是美国机械动力公司开发，它目前在CAE领域应广泛使用，用于汽车制造、航空航天、铁路、兵器制造、船舶制造、工程设备、重型机械等。目前国内外很多大型公司和企业都使用ADAMS软件作为他们产品研发的仿真平台。而本节我们主要用ADAMS软件中的一个重要模块ADAMS/Car，ADAMS/Car能够快速而精确的建立车辆模型。建立模型后，通过施加参数后，能够在软件里直接观察各种工况下模型的运动情况，减小了对实体模型的依赖[1]。分析的主要步骤：
（1）建立仿真模型;
（2）建立模型的运动学参数，约束;
（3）建立动力学模型，对动力学模型实施仿真分析;
（4）对仿真结果进行后处理，得出结论。
建立最终的悬架模拟分析图如图1所示。
2 对车轮前束角的影响及仿真分析
车轮前束角是指从车的正上方看，车轮的前端和车辆从线的夹角[2]。汽车的车轮上下跳动的时候，车轮前束角会增大或减小，为了保证汽车具有良好的稳定性和转向性能，悬架设计至关重要，而前束角是校核悬架设计好坏的一个重要参数，因此车轮前束角的作用：
（1）车轮前束角可以减小轮胎的摩擦，增加轮胎的使用时间，也能够降低油耗。
（2）确保汽车的直线行驶稳定性：一定的前束角可以使汽车在行驶时的行驶阻力变小，当汽车因为路面不平而发生扭转时，前束角可以使车轮回正，继续保持直线行驶。
（3）汽车在静止和运动的过程中都需要前束。前束角会降低轮胎因为侧偏而产生的磨损，但前束角不能过大，否则会使转向横拉杆球头磨损加剧，汽车可靠性降低[3]。
车轮前束角一般变化范围：一般为（0°～-5°）/50mm，而最实际的设计过程多取为零。在车轮上下运动时，前束角的变化趋势为直线最好。
从上面的分析结果如图2中可以看出，在车轮向上跳动过程中，车轮产生负前束。可以降低汽车转向的不足特性，车轮产生正前束，也与外倾角的变化趋势相匹配。前轮前束变化为-5.6°～2.9°，变化量为8.5°。
3 对车轮外倾角的影响及仿真分析
车轮外倾角是指车轮在安装后，其端面向外倾斜，即车轮所处平面和纵向垂直平面间的夹角。车轮外倾角是汽车操纵稳定性又一重要因素，能够影响了汽车的行驶平顺性[4]。
（1）影响汽车直线行驶稳定性
当汽车制动时汽车很容易跑偏，正的外倾角可以改善这种跑偏，使汽车具有很好的行驶稳定性。
（2）影响轮胎磨损
如果车辆外倾角过大时就会使车轮的一侧磨损更为严重，外倾角的时刻调整就会改变这种现象，提高了轮胎的使用寿命。
（3）对转向性能的影响
如果汽车没有外倾角，汽车转向会出现转向困难的现象，因为有外倾角会产生外倾推力，使驾驶员操作更方便。
前轮外倾角的变化趋势和仿真分析：汽车行驶在行驶过程中，车身的外倾和车轮的跳动都会影响车轮的外倾角。因此在设计时通常保证外倾角随车轮上跳而降低，随下跳而提高。
从上面的分析结果如图3可以看到，车轮在整个上下跳动的过程中，外倾角呈现负值变化，与前束角的变化趋势相对应。当车轮在向下跳动的过程中，外倾角朝正值变化，也与前束的变化趋势相符合。轮胎外倾变化为-2.0°～4.5°，变化量为6.5°。总体上前轮的外倾角符合要求。 4 对主销后倾角的影响及仿真分析
主销后倾角是指在汽车纵向平面内，主销轴线上端略向后倾斜，主销轴线与垂线之间的夹角。主销轴线与垂直方向向后倾斜一个角度为主销正后倾角，相反就为主销负后倾角。
影响汽车的直线行驶稳定性：汽车在不平路面上行驶时容易产生转向，而主销后倾角能够产生跟转向力相反的力。但是，主销后倾角也得在一定变化的变化区间，否则会影响汽车的转向性能。
影响汽车的转向特性：在汽车的主销的回正力矩作用下产生弹性转角，提高汽车的侧偏角，使汽车产生一个转向不足的情况。
影响汽车的制动性：主销后倾角的变化影响汽车的制动性能，因此设计的时候要使后倾角随车轮的上跳而逐渐增大，下跳而逐渐减小。
从上面的仿真结果如图4可以看出主销后倾角变化趋势：在车轮向上跳动过程中，主销后倾角为正值，在车轮向下跳动的过程中，主销后倾角为负值，并且有逐渐变小的趋势，这样有利于汽车的操纵稳定性。主销后倾角变化，变化量为-0.312°～0.662°，变化量不大0.957°。符合要求。
5 对主销偏移距的影响及仿真分析
主销偏移距是指是指主销（即转向轴线）与地面的交点到轮胎接地中心的距离。主销轴线与地面交点的位置在车轮内侧的为正，主销轴线与地面交点的位置在车轮外侧时为负值。
主销偏移距的理想变化趋势及仿真分析，主销偏移距因設置在一个稳定值，若不是稳定值汽车的直线行驶稳定性会变差，一般情况下，主销偏移距应设置为较小的正值。
从上面的分析结果图5可以看出主销偏移距的变化趋势，当车轮在进行上下跳动过程中，主销偏移距的变化范围为70mm～110mm，变化量为40mm。车轮在往上移动的时候，主销偏移距的变化量不是很多，变化量为4.5mm。当车轮在15mm～120mm区间跳动过程中，主销偏移距改变量却很多，变化量为25.5mm。整个跳动过程中，虽然改变量变化很大，但是主销偏移距的改变趋势适当，基本上满足实际需求。
6 结语
通过利用ADAMS建立滚珠丝杠式馈能悬架模型，通过对车轮前束角、车轮外倾角、主销后倾角进行可行性分析，基本达到车辆行驶的基本条件。
内蒙古自治区高等学校科学技术研究项目 项目计划编号：NJZY19314。
参考文献：
[1]陈军.MSC.ADAMS 技术与工程分析实例.北京：中国水利水电出版社，2008.l-2.
[2]林逸，陈欣，王望予.独立悬架中的橡胶减振元件对汽车性能的影响[J]吉林工业大学学报，1993（3）：49-50.
[3]张培培.汽车悬架系统的动力学分析与仿真试验[D][硕士学位论文].西安：长安大学汽车学院，2005.
[4]郭洪文.NJ2045越野车可调减振器的研制和半主动悬架设计[D][硕士学位论文].长春：吉林大学汽车学院，2003.
作者简介：黄燕飞：（1989.04.05—），男，河南信阳市人，讲师，长期致力于汽车底盘的研究。
关键词：馈能减振器 ADAMS 阻尼特性
The Influence of the Damping Characteristic of the Energy-feeding Shock Absorber on the Performance of the Suspension and its Simulation Analysis
Huang Yanfei
Abstract：This section of the subject research will use ADAMS to model the energy-feeding suspension， and will further study the influence of the damping characteristics of the energy-feeding shock absorber on various parameters of the suspension， such as the toe angle of the wheel， the camber angle， and the rear kingpin inclination angle， kingpin offset， etc... ADAMS is used to analyze the influence of the damping characteristics of the energy-feeding shock absorber on these parameters， and referring to the analysis results， the feasibility of the energy-feeding shock absorber is further studied.
Key words：energy-feeding shock absorber， ADAMS， damping characteristics
1 ADAMS簡介
ADAMS是美国机械动力公司开发，它目前在CAE领域应广泛使用，用于汽车制造、航空航天、铁路、兵器制造、船舶制造、工程设备、重型机械等。目前国内外很多大型公司和企业都使用ADAMS软件作为他们产品研发的仿真平台。而本节我们主要用ADAMS软件中的一个重要模块ADAMS/Car，ADAMS/Car能够快速而精确的建立车辆模型。建立模型后，通过施加参数后，能够在软件里直接观察各种工况下模型的运动情况，减小了对实体模型的依赖[1]。分析的主要步骤：
（1）建立仿真模型;
（2）建立模型的运动学参数，约束;
（3）建立动力学模型，对动力学模型实施仿真分析;
（4）对仿真结果进行后处理，得出结论。
建立最终的悬架模拟分析图如图1所示。
2 对车轮前束角的影响及仿真分析
车轮前束角是指从车的正上方看，车轮的前端和车辆从线的夹角[2]。汽车的车轮上下跳动的时候，车轮前束角会增大或减小，为了保证汽车具有良好的稳定性和转向性能，悬架设计至关重要，而前束角是校核悬架设计好坏的一个重要参数，因此车轮前束角的作用：
（1）车轮前束角可以减小轮胎的摩擦，增加轮胎的使用时间，也能够降低油耗。
（2）确保汽车的直线行驶稳定性：一定的前束角可以使汽车在行驶时的行驶阻力变小，当汽车因为路面不平而发生扭转时，前束角可以使车轮回正，继续保持直线行驶。
（3）汽车在静止和运动的过程中都需要前束。前束角会降低轮胎因为侧偏而产生的磨损，但前束角不能过大，否则会使转向横拉杆球头磨损加剧，汽车可靠性降低[3]。
车轮前束角一般变化范围：一般为（0°～-5°）/50mm，而最实际的设计过程多取为零。在车轮上下运动时，前束角的变化趋势为直线最好。
从上面的分析结果如图2中可以看出，在车轮向上跳动过程中，车轮产生负前束。可以降低汽车转向的不足特性，车轮产生正前束，也与外倾角的变化趋势相匹配。前轮前束变化为-5.6°～2.9°，变化量为8.5°。
3 对车轮外倾角的影响及仿真分析
车轮外倾角是指车轮在安装后，其端面向外倾斜，即车轮所处平面和纵向垂直平面间的夹角。车轮外倾角是汽车操纵稳定性又一重要因素，能够影响了汽车的行驶平顺性[4]。
（1）影响汽车直线行驶稳定性
当汽车制动时汽车很容易跑偏，正的外倾角可以改善这种跑偏，使汽车具有很好的行驶稳定性。
（2）影响轮胎磨损
如果车辆外倾角过大时就会使车轮的一侧磨损更为严重，外倾角的时刻调整就会改变这种现象，提高了轮胎的使用寿命。
（3）对转向性能的影响
如果汽车没有外倾角，汽车转向会出现转向困难的现象，因为有外倾角会产生外倾推力，使驾驶员操作更方便。
前轮外倾角的变化趋势和仿真分析：汽车行驶在行驶过程中，车身的外倾和车轮的跳动都会影响车轮的外倾角。因此在设计时通常保证外倾角随车轮上跳而降低，随下跳而提高。
从上面的分析结果如图3可以看到，车轮在整个上下跳动的过程中，外倾角呈现负值变化，与前束角的变化趋势相对应。当车轮在向下跳动的过程中，外倾角朝正值变化，也与前束的变化趋势相符合。轮胎外倾变化为-2.0°～4.5°，变化量为6.5°。总体上前轮的外倾角符合要求。 4 对主销后倾角的影响及仿真分析
主销后倾角是指在汽车纵向平面内，主销轴线上端略向后倾斜，主销轴线与垂线之间的夹角。主销轴线与垂直方向向后倾斜一个角度为主销正后倾角，相反就为主销负后倾角。
影响汽车的直线行驶稳定性：汽车在不平路面上行驶时容易产生转向，而主销后倾角能够产生跟转向力相反的力。但是，主销后倾角也得在一定变化的变化区间，否则会影响汽车的转向性能。
影响汽车的转向特性：在汽车的主销的回正力矩作用下产生弹性转角，提高汽车的侧偏角，使汽车产生一个转向不足的情况。
影响汽车的制动性：主销后倾角的变化影响汽车的制动性能，因此设计的时候要使后倾角随车轮的上跳而逐渐增大，下跳而逐渐减小。
从上面的仿真结果如图4可以看出主销后倾角变化趋势：在车轮向上跳动过程中，主销后倾角为正值，在车轮向下跳动的过程中，主销后倾角为负值，并且有逐渐变小的趋势，这样有利于汽车的操纵稳定性。主销后倾角变化，变化量为-0.312°～0.662°，变化量不大0.957°。符合要求。
5 对主销偏移距的影响及仿真分析
主销偏移距是指是指主销（即转向轴线）与地面的交点到轮胎接地中心的距离。主销轴线与地面交点的位置在车轮内侧的为正，主销轴线与地面交点的位置在车轮外侧时为负值。
主销偏移距的理想变化趋势及仿真分析，主销偏移距因設置在一个稳定值，若不是稳定值汽车的直线行驶稳定性会变差，一般情况下，主销偏移距应设置为较小的正值。
从上面的分析结果图5可以看出主销偏移距的变化趋势，当车轮在进行上下跳动过程中，主销偏移距的变化范围为70mm～110mm，变化量为40mm。车轮在往上移动的时候，主销偏移距的变化量不是很多，变化量为4.5mm。当车轮在15mm～120mm区间跳动过程中，主销偏移距改变量却很多，变化量为25.5mm。整个跳动过程中，虽然改变量变化很大，但是主销偏移距的改变趋势适当，基本上满足实际需求。
6 结语
通过利用ADAMS建立滚珠丝杠式馈能悬架模型，通过对车轮前束角、车轮外倾角、主销后倾角进行可行性分析，基本达到车辆行驶的基本条件。
内蒙古自治区高等学校科学技术研究项目 项目计划编号：NJZY19314。
参考文献：
[1]陈军.MSC.ADAMS 技术与工程分析实例.北京：中国水利水电出版社，2008.l-2.
[2]林逸，陈欣，王望予.独立悬架中的橡胶减振元件对汽车性能的影响[J]吉林工业大学学报，1993（3）：49-50.
[3]张培培.汽车悬架系统的动力学分析与仿真试验[D][硕士学位论文].西安：长安大学汽车学院，2005.
[4]郭洪文.NJ2045越野车可调减振器的研制和半主动悬架设计[D][硕士学位论文].长春：吉林大学汽车学院，2003.
作者简介：黄燕飞：（1989.04.05—），男，河南信阳市人，讲师，长期致力于汽车底盘的研究。