基于ADAMS的雙橫臂懸架性能多目標(biāo)優(yōu)化研究

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1、萬方數(shù)據(jù)302009年9月中國(guó)制造、Jp信息化第38卷第17期基于ADAMS的雙橫臂懸架性能多目標(biāo)優(yōu)化研究李瑜婷，趙治國(guó)，章桐(同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院，上海201804)摘要：針對(duì)某微型電動(dòng)車操縱穩(wěn)定性不佳的問題?；贏DAMS／Car建立了某雙橫臂前懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)模型并對(duì)其進(jìn)行了仿真分析，利用ADAMS／Insight選取了適當(dāng)?shù)挠颤c(diǎn)坐標(biāo)作為優(yōu)化變量，以各定位參數(shù)變化范圍最小為優(yōu)化目標(biāo)，采用統(tǒng)一目標(biāo)法將多目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)函數(shù)，并在ADAMS／view中對(duì)前輪定位參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。仿真結(jié)果表明：該雙橫臂懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能得到了有效改善。關(guān)鍵詞：懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)；ADAMS；多目標(biāo)優(yōu)

2、化中圖分類號(hào)：u463．33+1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672一1616(2009)17—0030一05懸架是連接車輪與車架的彈性傳力裝置，它與汽車的操縱穩(wěn)定性、平順性及安全性等性能均有關(guān)。懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)主要研究?jī)?nèi)容是車輪定位參數(shù)與懸架變形量(或車輪跳動(dòng)量)的關(guān)系【1J，隨著各種形式的獨(dú)立懸架的出現(xiàn)和應(yīng)用，車輪定位參數(shù)在行駛過程中所引起的運(yùn)動(dòng)學(xué)變化對(duì)汽車操縱穩(wěn)定性有著很大的影響。雙橫臂懸架作為目前應(yīng)用最廣泛的獨(dú)立懸架之一，其主要優(yōu)點(diǎn)是：運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以設(shè)計(jì)，對(duì)前輪定位參數(shù)的變化和側(cè)傾中心位置的變化的設(shè)定自由度較大，如果能適當(dāng)?shù)剡x擇設(shè)計(jì)參數(shù)，可以使車輛得到很好的操縱性和平順

3、性。本文針對(duì)某輪轂電機(jī)微型電動(dòng)車行駛過程中所產(chǎn)生的過多轉(zhuǎn)向問題，針對(duì)雙橫臂懸架的特性，利用ADAMS軟件對(duì)其進(jìn)行建模分析，并根據(jù)仿真分析的結(jié)果確定優(yōu)化目標(biāo)并建立多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)，對(duì)懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)性能進(jìn)行優(yōu)化，突破以往的單目標(biāo)優(yōu)化或是平面優(yōu)化的局限，對(duì)懸架進(jìn)行了多目標(biāo)空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。1建模及仿真分析1．1雙橫臂懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的簡(jiǎn)化為了便于分析，在建立前懸架的多剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)模型時(shí)，要對(duì)其作一定的合理簡(jiǎn)化。考慮到懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的目的是為了得到各前輪定位參數(shù)與車輪上下跳動(dòng)量之間的關(guān)系，故將懸架簡(jiǎn)化為一個(gè)多連桿機(jī)構(gòu)，在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析時(shí)，只需確定幾個(gè)鉸接點(diǎn)的位置，即可進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析?，F(xiàn)

4、對(duì)簡(jiǎn)化模型作以下假設(shè)：a．采用的雙橫臂獨(dú)立懸架轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，前左、前右非懸掛質(zhì)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相同，轉(zhuǎn)向橫拉桿與轉(zhuǎn)向機(jī)直接相連，可以認(rèn)為左右懸架關(guān)于汽車縱向中軸線對(duì)稱；．b．懸架的零部件中，除了彈性元件與橡膠元件外，其余部件認(rèn)為是剛性的；c．研究懸架特性時(shí)，車身相對(duì)于地面不動(dòng)。簡(jiǎn)化的雙橫臂懸架模型如圖1所示，其中A1B，A2B，DlC，D2C為上、下橫臂，BC為轉(zhuǎn)向節(jié)主銷軸線，EH為轉(zhuǎn)向節(jié)臂，HJ為轉(zhuǎn)向橫拉桿，F(xiàn)為車輪中心，G為輪胎接地點(diǎn)。上、下橫臂分別通過A1，A2，Dl，D2的轉(zhuǎn)動(dòng)副與車架連接，并通過B，C的球副與轉(zhuǎn)向主銷上下球頭連接。轉(zhuǎn)向節(jié)EF通過旋轉(zhuǎn)副與輪轂連接，轉(zhuǎn)

5、向節(jié)臂EH固結(jié)在轉(zhuǎn)向節(jié)上，轉(zhuǎn)向橫拉桿Ⅲ通過點(diǎn)H的球副與轉(zhuǎn)向節(jié)臂連接，轉(zhuǎn)向器齒條通過點(diǎn)J的萬向節(jié)與轉(zhuǎn)向橫拉桿相連。圖1雙橫臂懸架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖收稿日期：2009一06一12作者簡(jiǎn)介：李瑜婷(1985一)，女，江蘇建湖人，同濟(jì)大學(xué)碩士研究生，主要研究方向?yàn)槠嚞F(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法。萬方數(shù)據(jù)·現(xiàn)代設(shè)計(jì)與先進(jìn)制造技術(shù)·李瑜婷趙治國(guó)章桐基于ADAMS的雙橫臂懸架性??311．2雙橫臂懸架ADAMS模型的建立本文以某輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車的懸架轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為研究對(duì)象，該電動(dòng)汽車采用前后結(jié)構(gòu)相同的雙橫臂獨(dú)立懸架系統(tǒng)。建模所需的有效坐標(biāo)通過原UG模型獲取，整車參數(shù)由廠方設(shè)計(jì)人員提供。圖2為根據(jù)所獲取

6、的坐標(biāo)在心～MS／Car中所建立的前懸架仿真模型。圖2前懸架的剮)AMS他r仿真模型1．3雙橫臂懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析在ADAMS／Car中建立前懸架模型后，對(duì)模型進(jìn)行了上下跳動(dòng)極限為±50mm的雙輪同向跳動(dòng)試驗(yàn)。此外，根據(jù)整車的實(shí)際情況，設(shè)置車輪定位參數(shù)的靜態(tài)初始值：前束角為一0．5。；車輪外傾角為0。。評(píng)價(jià)懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)特性的指標(biāo)主要有：主銷內(nèi)傾角、車輪外傾角、車輪前束值、主銷后傾角和車輪側(cè)向滑移量【2J，本文主要研究前4個(gè)性能指標(biāo)。通過將仿真所得的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能指標(biāo)與一般設(shè)計(jì)規(guī)律相比較分析后可以得出：a．車輪外傾角(如圖3所示)、主銷后傾角(如圖4所示)及主銷內(nèi)傾角(如

7、圖5所示)的變化規(guī)律及變化速率均符合設(shè)計(jì)要求；：．．：．：‘．．。，?‘???--“：，r·-·：／一一”—’’、、，‘?一：：：．t＼?一：；．?‘一。．I．＼‘：i?．：{，：：：．，-．＼一：：?；；-¨：．’：．：＼：}：．；?‘一：：’’’＼：+‘’’，；‘■：??：：．一＼：。。：．?’．：。．j?，：一‘：．＼。，-：‘·：··t，}-＼?：i’!一?：?：?：：．■；＼一：＼圖3車輪外傾角與輪跳變化關(guān)系曲線圖4主銷后傾角與輪跳變化關(guān)系曲線圖5主銷內(nèi)傾角與輪跳變化關(guān)系曲線b．車輪外傾角在平衡位置時(shí)為負(fù)值，不符合設(shè)計(jì)要求，但結(jié)合某電動(dòng)汽車前后懸架采用