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基于ADAMS/CAA的某轿车悬架优化设计(2)
原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表时间:2007-06-29 人气:1
本文章共3456字，分2页，当前第2页，快速翻页：
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3.2 悬架刚度与侧倾角刚度
悬架刚度：图4为悬架刚度变化曲线。随着车轮的由下往上跳动，悬架刚度变化不大。
侧倾角刚度：图5为侧倾角刚度变化曲线。从图中可以看出，压缩时侧倾刚度变化不大。
基本满足设计要求。
3.3 车轮跳动产生的转向角、轮距变化量
车轮跳动产生的转向角：图6为转角变化曲线，左、右车轮变化相反。在车轮跳动过程中，方向盘固定，由于转向拉杆的作用，左右车轮会产生绕主销的转动，从而使左右车轮产生转向角。一般要求将该转角控制在一定的范围内，否则不仅影响汽车的操纵稳定性，而且会加剧轮胎的磨损。图上可以看出转向角过大。
轮距变化量：图7为左右车轮轮距变化量。跳动时，车轮绕瞬时中心摆动，左右轮之间的距离必然产生变化。轮距的变化一方面影响汽车的操纵稳定性。另一方面，由于轮胎的横向滑移，导致轮胎的磨损，降低了轮胎的使用寿命。设计时应尽量控制轮距变化量，一般轿车的轮距变化应在-5mm/50mm～5mm/50mm之间，图中轮距变化量为-8mm/50mm～8mm/50mm，偏大。
点／抬头变化量：点／抬头性能影响乘坐舒适性，是悬架设计中的一项重要指标。从图8和图9中可以看出抗点头／抗抬头效应较好，满足设计要求。 
从上述悬架特性参数的仿真结果大至可以得出以下结论：
车轮某些定位参数在车轮上下跳动过程中变化偏大，这些会加大了轮胎的磨损：（2）悬架刚度和侧倾角刚度在车轮上跳时降低不是很明显。（3）抗点头／抗抬头效应较好。
4 优化设计
利用MSC.ADAMS/Insight模块，对车轮定位参数中的某项或是多项进行优化，使定位参数达到一个理想值。对麦弗逊悬架的下摇臂前点（lcafront）、后点（lca_rear），转向拉杆内点（tierodinner）、外点（tierod outer），下摇臂球头销（Icaouter）等五个坐标点的15个坐标值（每个点有X、Y、Z三个方向坐标）进行分析，设定每个坐标值的变动范围在-l0mm～l0mm之间。对于15个坐标值Insight将进行215次迭代解算，由于计算量过大，实际上只进行了64次的部分迭代。进行完迭代解算后就可以得到相关的分析数据。表2列出了硬点变化对定位参数的影响。
从表2中可以看出影响比较大的一些参数，如
对它们进行必要的调整。具体的改动见表3：
调整这些硬点参数后，得到修改后的模型，再一次进行仿真分析，得到的曲线与原来曲线的比较图。以下是优化前与优化后车轮定位参数的比较图（实线为优化后的曲线，虚线为优化前的曲线）：
车轮外倾角优化前后对比。从图10可以看出，优化后车轮外倾角的变化范围是-0.5°～2.1°，比优化前的范围还要大一点，这是因为Insight为了兼顾其他几项定位参数的优化而放弃了外倾角部分利益的缘故。
主销后倾角优化前后对比。如图11所示，主销后倾角为正值时有抑制制动时的点头作用，但太大时会使车轮支撑处反力矩过大，易造成车轮摆振或转向盘上力的变化。优化后，主销后倾角的变化范围在1.8°～2.8°之间，大大小于优化前的变化范围，而且完全满足要求2°～3°的设计要求。
车轮前束角优化剪后对比。如图12所示，优化后，前束角的变化量比之前相比大大减小，这将对车辆直线行驶的稳定性有显著提高。
主销内倾角优化前后对比。如图13所示，主销内倾角可以使汽车转向回正、转向操作轻便，在车轮跳动时，主销内倾角变化较大，将会使转向沉重，加速轮胎磨损。优化后，主销内倾角的平均值比原先小了1.5°左右，这将减小转向时车轮与地面的滑动，减缓轮胎磨损。从以上优化结果可以看出，优化时选择的5个坐标点的改变对车轮外倾角、主销后倾角以及车轮转向角影响较大。
5 结论
如果悬架结构设计不当，将会大大影响汽车产品的使用性能（如转向沉重、摆振、轮胎偏磨、影响轮胎使用寿命等）。采用ADAMS／CAR对悬架的布置进行了建模与分析，并且运用MSC.ADAMS/Insight,通过对模型的硬点坐标、弹性参数进行多次修改迭代，对模型的某项或是多项性能指标进行优化，系统会自动找出一个最优结果通过调节相应的参数来满足设计要求。但是由于受到车身布置的限制，对硬点坐标的改变只能局限在一定的小范围内，所以得到的最优值也只是一个相对值，而非绝对的最优结果。本文解决了车轮跳动过程中轮胎磨损严重、定位参数变化过大等问题。同时也说明了转向横拉杆对前轮前束有较大影响。在开发新车或在原来已有的车型基础上进行改进设计时，在实际样件、样车制造出来之前，完全可以利用ADAMS/CAR提供的动态仿真环境，对悬架甚至整车的一些主要性能进行事先预测、评估，这样可以大大地缩短产品的开发周期。 ( |
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