謝樂敏

廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司 福建省廈門市 361021

在整車運動中，由于路面出現(xiàn)凹凸不平的情況，就可能讓輪胎與車身的相對位置出現(xiàn)變化，進而改變車輪定位參數(shù)，影響整車的操縱穩(wěn)定性，所以，在懸架設計中，如何做好參數(shù)的合理設計與選擇，就成為汽車設計的關鍵環(huán)節(jié)。

1 方法與材料

硬點直接將構件的空間位置關系定義，這是進行建模的關鍵，針對某車的三維模型，對前懸架硬點進行測試[1]，具體見表1。

值得注意的是：為了提升仿真效率，在建模之中，還需要簡化模型。

表1 懸架左側硬點

2 仿真與優(yōu)化

將懸架運動學的特性直接在車輪定位參數(shù)變化趨勢上呈現(xiàn)。基于多體動力學軟件，通過上下輪的同步跳動，就可以對懸架跳動過程進行模擬，其跳動量為±50cm，仿真結果見下圖2-5所示。

圖2 外傾角變化規(guī)律

圖3 后傾角變化規(guī)律

圖4 內(nèi)傾角變化規(guī)律

由圖2可知：外傾角出現(xiàn)的變化，基本都屬于負向斜率，并且在-0.7°-1.6°之間變化。外傾角主要是為了將車輛穩(wěn)態(tài)響應的影響減少。其輪胎外傾對于輪胎扶著以及偏磨影響偏大，在跳動的時候，變化量需要進行控制。為了避免出現(xiàn)過度的磨損，還需要優(yōu)化外傾角，這樣才可以提升其穩(wěn)定性[2]。

由圖3可知：在主銷之后，傾角變化量為2.45°-3.4°。其后傾角主要是為了防范荷載變化導致回正力矩變化不合理的情況。在設計手冊之中5] 一般推薦的范圍為2°-4°，在允許變化范圍內(nèi)，其穩(wěn)定性良好，并且也不用進行優(yōu)化。

圖4可知：在對懸架進行設計時，為了減少對車輛的穩(wěn)態(tài)響應的影響，在一定程度上減小輪胎磨損，提高車輛穩(wěn)定性，主銷內(nèi)傾角變化量不宜過大。車輪進行50mm的跳動時，主銷內(nèi)傾角變化范圍為7.25°-9.28°，設計推薦范圍7°-3°，變化范圍在允許之內(nèi)，不需要優(yōu)化；

為彌補外傾角帶來的不利影響，確保行駛時由于路面引起前束變化的直線行駛穩(wěn)定性，前束在輪跳試驗時應在0值附近。圖5可知，前束變化基本為負向斜率比較合理，但變化范圍為-1.06°-1.1°，變化范圍過大，需要進一步優(yōu)化。

在優(yōu)化懸架定位參數(shù)的時候，首先需要確保主銷的后傾角以及內(nèi)傾角都不會出現(xiàn)太大的變化。通過構件與結構分析，就可以選擇下擺臂的前點、后點、外點燈，從而針對性的進行靈敏度分析，最終將優(yōu)化的目標確定，其分析結果見圖6-7所示[3]。

圖6-7可知，外傾角影響偏大的硬點坐標，再按照試驗的設計基礎，基于響應值和因素的變量關系分析，就可以直接利用Matlab的計算，從而獲取多組滿足優(yōu)化設計條件下的硬點坐標值，這樣才可以實現(xiàn)對懸架的優(yōu)化與設計，也可以合理的選擇理想曲線[4]。

在進行優(yōu)化之后，針對上下50mm的輪跳進行仿真。在經(jīng)過優(yōu)化之后，通過輪跳試驗仿真的結果來看，前束及外傾角在一定程度上得到減小，但是其余部分的定位參數(shù)變化不大，所以，能夠滿足設計的要求。

3 整車操穩(wěn)性仿真

在汽車操縱穩(wěn)定性試驗中，穩(wěn)態(tài)回轉試驗最具代表性?；谀彻镜钠嚹Ｐ?，在ADAMS之中建立整車模型，并且按照穩(wěn)態(tài)回轉來試驗國標：基于6323.6-03固定專項盤轉角穩(wěn)態(tài)回轉試驗的實際規(guī)定，在仿真之中，汽車利用最低的車速開始按照初始半徑15m的圓周行駛，其轉向盤轉角為150°，其加速并且固定轉向盤轉角，經(jīng)過后處理，獲取的曲線見圖8-9所示。

通過圖8可以看出，側向加速度的增加，前后軸的側傾角差屬于正值，其側偏角差以及側向的加速度曲線斜率大于零，其汽車轉向不足。從圖9可以看出，隨著側向加速度的增加，其轉彎半徑也會進一步增大，并且比值大于1，所以車的轉向不足，并且轉向半徑大于R0。再加上不足轉向度U=0.41735（°），其評價計分值Nu=87.823。所以，本車的穩(wěn)態(tài)回轉主要是不足轉向，并且評價計分相對較高，也就表示其本身的穩(wěn)態(tài)轉向是非常理想的[5]。

圖6 關鍵坐標對外傾角影響率

圖7 關鍵坐標對前束影響率

圖8 軸側偏角之差—側向加速度

圖9 轉彎半徑比—側向加速度

4 結語

第一，基于實車三維模型，建立麥弗遜懸架模型，通過實際的影響分析，就可以找到不合理的硬點設計，進而對對象實現(xiàn)優(yōu)化。

第二，在進行懸架硬點優(yōu)化設計的時候，還需要對響應面分析方法加以引用，這樣才可以明確優(yōu)化因素和響應值之間的相互關系。通過Matlab編寫程序，就可以對硬點坐標加以優(yōu)化，最終將優(yōu)化完成，讓前輪的定位更加的合理。

第三，在進行后懸架、車身以及優(yōu)化之后，就可以建立相對應的整車模型，然后按照穩(wěn)態(tài)回轉國家試驗的標準進行試驗，利用軸側偏角——側向加速度、轉彎半徑比——側向加速度曲線，就能夠直接獲取整車的操穩(wěn)性評價計分值，也就表明其本身的操穩(wěn)性能是理想的。