何名基

摘 要：隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，對(duì)汽車的操控穩(wěn)定性和整車舒適性要求是越來越高。目前越來越多商用車使用了獨(dú)立懸架系統(tǒng)，提高整車的操控穩(wěn)定性和舒適性?；诖?。本文結(jié)合工作內(nèi)容，重點(diǎn)針對(duì)汽車雙橫臂獨(dú)立懸架系統(tǒng)展開了分析和研究，并且提出了相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以供參考。

關(guān)鍵詞：汽車 懸架系統(tǒng) 優(yōu)化設(shè)計(jì)

Dynamic Modeling and Optimal Design of Automobile Double Wishbone Independent Suspension

He Mingji

Abstract：With the development of the automobile industry， the requirements for the handling stability of the automobile and the comfort of the vehicle are getting higher and higher. At present， more and more commercial vehicles use independent suspension systems to improve the handling stability and comfort of the vehicle. Based on the work content， this article focuses on the analysis and research on the double wishbone independent suspension system of the automobile， and puts forward the corresponding optimization design points for reference.

Key words：automobile， suspension system， optimized design

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及人們對(duì)整車的深入認(rèn)識(shí)，人們對(duì)整車的操控穩(wěn)定性和舒適性也越來越高。在選購汽車過程中，都會(huì)將整車的操控穩(wěn)定性和舒適性作為一個(gè)購車的對(duì)比重點(diǎn)。

懸架系統(tǒng)作為汽車底盤結(jié)構(gòu)當(dāng)中重點(diǎn)構(gòu)成環(huán)節(jié)，懸架系統(tǒng)的性能直接影響到了整車的操控穩(wěn)定性和舒適性。懸架系統(tǒng)位于車輛和車輪的中間，包含了擺臂轉(zhuǎn)向系統(tǒng)副車架、轉(zhuǎn)向器以及輪胎等相關(guān)構(gòu)件，主要功能是通過懸架彈簧，有效減少路面不平所帶來的車輛底盤沖擊，通過穩(wěn)定桿的作用以及在轉(zhuǎn)向過程中的側(cè)傾角，保證整車的轉(zhuǎn)彎穩(wěn)定性。因此對(duì)于整車來講，要想有效提高操控穩(wěn)定性和舒適性，首要任務(wù)時(shí)對(duì)懸架系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

本文以目前在商用車上日益流行的雙橫臂獨(dú)立懸架系統(tǒng)為模型，進(jìn)行優(yōu)化分析，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。在雙橫臂獨(dú)立懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，合理的設(shè)計(jì)上下擺臂的長度和角度的，可有效提高車輪的定位精度、有效降低側(cè)傾中心高度和中心高度，使得整車在彎路當(dāng)中的表現(xiàn)更加穩(wěn)定，有效提高整車行駛安全性。

1 雙橫臂獨(dú)立懸架系統(tǒng)建模

運(yùn)用ADAMS/Car軟件來對(duì)懸架系統(tǒng)、汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以及車輪系統(tǒng)進(jìn)行模擬分析，并且建立了整個(gè)動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)其中影響比較小的系統(tǒng)因素進(jìn)行了有效的簡化處理。

首先，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)建立出雙橫臂獨(dú)立懸架，其中還包含了一些彈性元件以及穩(wěn)定桿系統(tǒng)。

其次，依照各個(gè)構(gòu)件的設(shè)計(jì)位置不同，對(duì)長度和鉸接的對(duì)應(yīng)關(guān)系加以確認(rèn)。

模型如圖1所示：

在雙臂獨(dú)立懸架動(dòng)力學(xué)的建模工作中，大量的結(jié)構(gòu)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)的準(zhǔn)確度直接關(guān)系到后續(xù)仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此在雙橫臂懸架仿真模型的建設(shè)過程中，需要注意硬點(diǎn)參數(shù)以及相關(guān)系統(tǒng)彈性元件的屬性參數(shù)的準(zhǔn)確性。

2 雙臂獨(dú)立懸架系統(tǒng)分析

車輪的跳動(dòng)情況可以有效反映出車輛懸架系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。從車輪的跳動(dòng)數(shù)據(jù)模型中可以獲取懸架系統(tǒng)的剛性程度、車輪的外傾角以及側(cè)向位移等隨著車輪跳動(dòng)所產(chǎn)生的變化特點(diǎn)，如圖2所示：

通過模擬數(shù)據(jù)分析之后，依照車輛前后懸架的偏差比例，確定前懸架的線性段剛性程度為33N/mm，具體的取值范圍在±10mm之間。從圖2當(dāng)中的數(shù)據(jù)分析可以看出，前側(cè)中心的高度在設(shè)計(jì)負(fù)載的狀態(tài)下為79mm，保持在合理的設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，側(cè)傾的中心高度直接影響到了汽車懸架系統(tǒng)的穩(wěn)定性，側(cè)傾中心越高，車輪之間的間距變化也就越大，則對(duì)輪胎的磨損越嚴(yán)重。同時(shí)側(cè)傾中心越高，在彎道過程中越容易翻車。因此，在進(jìn)行懸架設(shè)計(jì)工作中，必須要對(duì)這些問題加以充分考慮。

輪心的縱向位移變化主要表現(xiàn)在車輪在跳動(dòng)過程當(dāng)中，輪胎之間的距離所產(chǎn)生的變化。通過上圖分析可以得出，車輪在上跳過程中車輪的中心和車輛的行駛方向會(huì)產(chǎn)生一定的偏差，直接影響到了車輛的行駛舒適程度以及穩(wěn)定性。

3 雙橫臂獨(dú)立懸架設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)

通過使用Adams實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，在同一個(gè)研究系統(tǒng)框架下，對(duì)各種影響因子和影響關(guān)系來加以確認(rèn)，完成對(duì)整個(gè)獨(dú)立懸架系統(tǒng)的優(yōu)化和設(shè)計(jì)。

在本次實(shí)驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作中采取了單因子設(shè)計(jì)的方法，所謂單因子設(shè)計(jì)方法主要指的是在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)工作中對(duì)一個(gè)單獨(dú)的因子的變化水平來進(jìn)行判斷，其他的變化因子初始狀態(tài)保持不變，對(duì)其中一個(gè)單因子的影響程度來進(jìn)行研究和分析。單因子優(yōu)化設(shè)計(jì)方法具有計(jì)算量較小，計(jì)算速度較快，可以在一些無交叉性或者是弱交互性的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)當(dāng)中來進(jìn)行分析，如圖3所示：

通過對(duì)懸架模型的反向輪跳、縱向力工以及側(cè)向力工狀況的仿真實(shí)驗(yàn)分析之后得出，造成懸架縱向沖擊舒適性較差的具體原因，為后續(xù)的優(yōu)化工作提供出了必要的工作借鑒。

4 結(jié)束語

通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，由于懸架系統(tǒng)內(nèi)部的上下擺臂在標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)荷載上有向下傾斜的狀況，因此車輪的間距會(huì)隨著車輪的跳動(dòng)先增加后減小，然后隨著車輛的負(fù)載狀態(tài)表現(xiàn)為先上升后下降，可以有效避免輪胎產(chǎn)生過度磨損問題，提高了車輛的使用安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉凱華，王慶，李強(qiáng).裝有互聯(lián)雙橫臂獨(dú)立懸架的方程式賽車仿真分析[J].浙江科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，31（03）：239-246+252.

[2]丁正龍，李標(biāo)，馬然.基于ADAMS的液壓升降車雙橫臂獨(dú)立懸架設(shè)計(jì)與分析[J].大連交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，40（01）：62-66.

[3]秦東晨，王耀凱，程雷，王迎佳.中型純電動(dòng)客車空氣彈簧懸架Modelica模型的研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2018（11）：6-9+13.

[4]王中長.基于遺傳算法的重型越野車懸架系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].濱州學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，34（04）：55-61.

[5]周紅妮，馮櫻，范衛(wèi)兵，薛敏.4WS越野車后懸架多目標(biāo)集成優(yōu)化方法研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2017（09）：128-133.