基于adams-car汽車前懸架仿真研究和優(yōu)化設(shè)計

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1、基于Adams/Car汽車前懸架仿真研究和優(yōu)化設(shè)計摘要：針對某車型的麥弗遜前懸架系統(tǒng)，用車輛多體動力學仿真軟件Adams/Car建立該懸架的虛擬樣機模型，對其進行雙輪同向跳動激振仿真分析，并綜合評價該懸架的車輪定位參數(shù)、主銷后傾拖距和轉(zhuǎn)向角隨輪跳的響應特性?在仿真分析的基礎(chǔ)上，針對不合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，利用Adams/Insight模塊進行基于設(shè)計變量靈敏度分析的優(yōu)化設(shè)計?優(yōu)化后的懸架參數(shù)能很好地滿足設(shè)計要求，從而達到提高該懸架系統(tǒng)整體性能的目的.關(guān)鍵詞：麥弗遜懸架；Adams/Car；靈敏度分析；優(yōu)化設(shè)計中圖分類號：U461.1文獻標志碼：B0

2、引言作為車輛的重要組成部分，懸架系統(tǒng)是車架與車橋之間一切傳力和連接裝置的總稱，主要由彈性元件、減振器和導向機構(gòu)等3部分組成.[1]懸架的主要功能是傳遞車輪與車身之間的力和力矩，并緩和汽車駛過不平路面時所產(chǎn)生的沖擊，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，使其具有理想的運動特性，保證汽車的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性.[2]麥弗遜式獨立懸架是汽車上經(jīng)常采用的懸架型式之一，因其具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、質(zhì)量較輕、經(jīng)久耐用和很強的道路適應能力等特點而得到廣泛運用.為分析某車型麥弗遜前懸架運動性能，提高該車的操縱穩(wěn)定性，根據(jù)懸架各部件的參數(shù)與彼此之間的相對運動關(guān)系，利用多體系統(tǒng)

3、動力學仿真軟件Adams/Car,建立該懸架的虛擬樣機模型，并針對前懸架進行雙輪同向跳動仿真試驗，對懸架定位參數(shù)隨車輪跳動度的響應規(guī)律進行研究?針對不合理的懸架硬點參數(shù)，運用Adams/Insight優(yōu)化模塊進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，使該懸架系統(tǒng)整體性能達到最優(yōu)，從而改善車輛的操縱穩(wěn)定性，最終達到優(yōu)化設(shè)計的目的.1懸架虛擬樣機模型的建立遵循Adams/Car軟件自上而下的建模理念，并結(jié)合分析車輛的幾何定位參數(shù)、質(zhì)量特性參數(shù)、力學特性參數(shù)和外界參數(shù),首先在"TemplateBuilder”（模板建模器）下分別創(chuàng)建仿真分析所需的懸架系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模板模型.由

4、于懸架左、右兩側(cè)對稱布置，在構(gòu)建懸架模板模型時，只需建立懸架的一側(cè)，另一側(cè)可由軟件按照懸架縱向中心對稱面自動生成?建立該車麥弗遜前懸架所需的左側(cè)關(guān)鍵硬點坐標值見表1.3.2車輪外傾角汽車車輪外傾角主要作用是為提高轉(zhuǎn)向輪工作時的安全性和轉(zhuǎn)向操縱輕便性，同時，車輪外傾角和主銷內(nèi)傾角共同作用形成包容角，使轉(zhuǎn)向車輪產(chǎn)生回正作用?在行駛狀態(tài)下，車輪外傾角動態(tài)變化，它對車輛直行穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)響應特性等有著非常重要的影響.綜合考慮車輛轉(zhuǎn)向性能和操縱穩(wěn)定性，車輪外傾角在上、下跳動過程中，應該有一個較合適的變化范圍，一般設(shè)計理念認為：車輪上跳時對車身的外傾角變化為(

5、-2°?0.5°)/50mm較為合適.[5]仿真試驗得到的車輪外傾角隨輪跳的響應特性曲線見圖2(b).可知，車輪跳動過程中，外傾角的變動范圍為-0.64°?0.56°,上跳時為-0.64°?-0.32°,變化幅度滿足懸架設(shè)計要求.3.3主銷內(nèi)傾角設(shè)計主銷內(nèi)傾角的目的是為保證車輛低速行駛時，汽車同樣具有一定的回正作用，并使汽車在轉(zhuǎn)彎時使車輪產(chǎn)生有利傾斜?在懸架設(shè)計過程中，如果主銷內(nèi)傾角設(shè)置過大，會導致汽車的回正力矩偏大，而且在汽車發(fā)生轉(zhuǎn)向時，會使駕駛員轉(zhuǎn)向沉重，嚴重降低汽車的操縱穩(wěn)定性，也加快輪胎的磨損；如果設(shè)置過小，會使汽車直線行駛的穩(wěn)定性能力變

6、差.在實際設(shè)計中，主銷內(nèi)傾角較合適的變化范圍為7。?13°,并希望盡量取較小值[5].仿真試驗得到的主銷內(nèi)傾角隨輪跳的響應特性曲線見圖3(a),可知，車輪跳動過程中，主銷內(nèi)傾角的變動范圍為11.2。?13.6°，變化幅度不能滿足設(shè)計要求，需要后續(xù)改進.3.4轉(zhuǎn)向角車輪上、下跳動過程中，轉(zhuǎn)向盤固定，由于轉(zhuǎn)向拉桿的作用，左、右車輪會產(chǎn)生繞主銷的轉(zhuǎn)動，使得左、右車輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)向角?設(shè)計上要求控制該角度在較小范圍內(nèi)，以免汽車操控性變壞和輪胎磨損加劇.仿真試驗得到的轉(zhuǎn)向角隨輪跳的響應特性曲線見圖3(b),可知，車輪跳動過程中，左輪轉(zhuǎn)向角的變化范圍為-0.1°?

7、0.18。，右輪的轉(zhuǎn)向輪響應曲線與左輪響應曲線關(guān)于零線對稱，兩輪轉(zhuǎn)向角變化均控制在±1°內(nèi)，滿足設(shè)計懸架設(shè)計要求.3.5主銷后傾角和主銷后傾拖距設(shè)計主銷后傾角的目的主要是使轉(zhuǎn)向輪獲得自動回正能力，使車輪在滾動過程中保持良好的行駛穩(wěn)定性?主銷后傾角變化對車輛的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性影響很大，如果主銷后傾角設(shè)置過大，會使駕駛員轉(zhuǎn)向沉重；設(shè)置過小，會產(chǎn)生轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定現(xiàn)象，導致車輪劇烈抖動，加劇輪胎的磨損［5］.實際設(shè)計中，主銷后傾角較理想的設(shè)計值變化范圍［5］為：前置的驅(qū)動車為0?3。，前置后驅(qū)動車為3。?10。?主銷后傾拖距與主銷后傾角一起，用于保證足夠的側(cè)向力

8、回正力矩，以利于汽車直線行駛?合理的后傾拖距能提高車輛行駛時抗路面的干擾能力，并提供給駕駛員合適的路感.mm.主銷后傾拖距設(shè)計值的適宜變