龐懷強(qiáng)

摘要：輪胎作為汽車與地面唯一的接觸部分，對(duì)汽車來說是十分重要的。為了更好的降低車輛行駛過程中輪胎磨損程度，提高整車性能，因此本文通過ADAMS/CAR建立前懸架模型，并對(duì)懸架參數(shù)進(jìn)行仿真分析，并對(duì)懸架進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。本文主要基于ADAMS/CAR軟件建立某款乘用車麥弗遜前懸架模型，從而對(duì)懸架的K&C設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行仿真分析;最后根據(jù)仿真分析結(jié)果，對(duì)懸架進(jìn)行優(yōu)化，給出優(yōu)化降低輪胎磨損速率的建議。

關(guān)鍵詞：ADAMS/CAR;麥弗遜式前懸架;輪胎磨損;仿真分析

中圖分類號(hào)：U463.211? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）10-0013-02

0? 引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步，汽車成為了滿足人民便捷生活的不可或缺之物。汽車輪胎是汽車與道路之間唯一接觸的部分，主要作用是作為傳遞力的單元，它的力學(xué)性能對(duì)汽車的運(yùn)動(dòng)性能以及舒適性產(chǎn)生直接的影響，因此輪胎力學(xué)性能的研究在汽車研究過程中也是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。通過數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)輪胎磨損問題在汽車的售后服務(wù)中占有很大的比率，而汽車輪胎的磨損并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的問題，其磨損包括正常磨損和異常磨損。而汽車懸架在設(shè)計(jì)過程中設(shè)置的間隙參數(shù)過大或者懸架在使用過程中發(fā)生變形等因素都會(huì)使前輪定位參數(shù)有偏差，從而使輪胎發(fā)生非正常的磨損[1]。本文主要通過對(duì)K特性來進(jìn)行研究分析，確定懸架參數(shù)汽車輪胎磨損的影響程度。K特性是針對(duì)車輪前束、外傾、主銷后傾、內(nèi)傾等參數(shù)值隨著車輪上下跳動(dòng)是否會(huì)發(fā)生變化以及變化的幅度大小，以及會(huì)對(duì)汽車輪胎磨損所造成的影響得大小[2]。

1? 麥弗遜式前懸架ADAMS/CAR模型的建立

以某乘用車麥弗遜式前懸架為研究對(duì)象，麥弗遜前懸架主要構(gòu)件包括：螺旋彈簧、減震器、轉(zhuǎn)向節(jié)、下擺臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿、副車架等[3]。

模型的建立過程如下，首先打開ADAMS/CAR模塊，根據(jù)已知的硬點(diǎn)參數(shù)坐標(biāo)建立懸架模型，彈簧、減震器性能參數(shù)及部分整車參數(shù)，最終得到的懸架模型如圖1所示。

2? 基于麥弗遜前懸架ADAMS/CAR模型的前輪定位參數(shù)分析

2.1 主銷后傾角和主銷后傾拖距

對(duì)利用ADAMS/CAR搭建的懸架模型進(jìn)行仿真分析，得到的結(jié)果如圖2所示。

主銷后傾角一般都是控制在-1～3°以內(nèi)。從圖2，該車的主銷后傾角為3.58°，上下跳動(dòng)50mm，對(duì)應(yīng)主銷后傾角為4.23°、2.95°，計(jì)算得到變動(dòng)量為1.28°，變動(dòng)范圍基本滿足要求。

主銷后傾拖距一般在0～30mm這個(gè)范圍以內(nèi)。從圖2確定該車的主銷后傾拖距在設(shè)計(jì)位置約為21mm，上下跳動(dòng)50mm，主銷后傾角分別為25.7321、19.5039，其變動(dòng)量為6.2282，變動(dòng)范圍滿足要求。

2.2 主銷內(nèi)傾角和主銷偏移距

對(duì)利用ADAMS/CAR搭建的懸架模型進(jìn)行仿真分析，得到的結(jié)果如圖3所示。

主銷內(nèi)傾角的數(shù)值原則上最大值為8°。由圖3可知，主銷內(nèi)傾角的初始狀態(tài)值為11.22°，車輪上下跳動(dòng)50mm時(shí)對(duì)應(yīng)值12.48°、9.56°，其變動(dòng)范圍為2.92°，變化速率較大，超過理想值，符合設(shè)計(jì)條件。

由圖3可知主銷偏移距在設(shè)計(jì)狀態(tài)為5.79mm，車輪上下跳動(dòng)50mm時(shí)，對(duì)應(yīng)值分別為6.25mm、-3.25mm，由于主銷偏移距的大小與車輪轉(zhuǎn)向的回正力矩成正比，與前懸架的對(duì)力的感應(yīng)程度也成正比，綜合考慮各方面因素，所以建議優(yōu)先選用的是適中（較?。┑闹麂N偏移距[4]。

2.3 輪距變化和側(cè)滑量

對(duì)利用ADAMS/CAR搭建的懸架模型進(jìn)行仿真分析，所得結(jié)果如圖4所示。

通過查找資料可得知，在設(shè)計(jì)車輛輪距時(shí)，一般要求其變化盡可能的小，這是為了降低輪距變化對(duì)汽車整體性能的影響，上跳時(shí)，輪距變化量以5mm為最優(yōu)值[5]，而車輪在下跳過程時(shí)，輪距變化范圍可以稍微大一點(diǎn)，一般的比例最優(yōu)值為5：1（輪胎下跳行程為5mm，輪距的變化范圍不高于1mm）。由圖4可以發(fā)現(xiàn)，上跳行程為2.98°，下跳行程為9.23°，變化范圍在要求以內(nèi)，所以汽車的操控穩(wěn)定性是符合要求的。

通過對(duì)圖4的結(jié)果進(jìn)行觀察分析可以看出，側(cè)滑量最大值為13.5219mm，最大值越小越好。

3? 懸架參數(shù)的理論優(yōu)化建議

由上文的分析可以看出，為了最大程度的降低汽車輪胎的磨損，則汽車懸架在設(shè)計(jì)之初需要盡可能的滿足以下條件：

①汽車的整體性能會(huì)直接受到外傾角和前束角的影響，從而會(huì)對(duì)汽車輪胎的磨損造成影響。因此在懸架的設(shè)計(jì)的時(shí)候要盡可能的找到兩者最佳的匹配關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)提高汽車整體性能和降低汽車輪胎磨損的目的。

②汽車輪胎載荷會(huì)隨著汽車前輪的前束角和外傾角的變化而發(fā)生改變，并且兩者之間的關(guān)系呈反比，即前束角和外傾角的變化范圍比較小時(shí)汽車輪胎載荷變動(dòng)范圍比較大。通過上文可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)汽車在行駛過程中輪胎的載荷變動(dòng)比較大時(shí)，此時(shí)汽車的操控更加簡(jiǎn)單輕便。因此，前束角和外傾角應(yīng)該要控制在盡可能小的變動(dòng)范圍內(nèi)。

③主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角的取值要正確，汽車行駛的穩(wěn)定性和汽車的轉(zhuǎn)向回正性直接受到主銷內(nèi)傾角和主銷后傾角的影響，從而對(duì)汽車輪胎的磨損產(chǎn)生影響。正確的取值能有效的改善以上情況并降低輪胎磨損的速率。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫金余，蘇文力.基于輪胎磨損的集裝箱AGV懸架系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].港口裝卸，2019（01）：6-9.

[2]鄒文武.汽車轉(zhuǎn)向及懸架系統(tǒng)與整車操控性能探討[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2018，26（20）：36-37.

[3]王海，劉志敏，薛盛興.輪胎異常磨損分析[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2018（12）：26-28.

[4]李占東，唐嵐，王賢民，邵南平，李楊.基于減少輪胎磨損某SUV前輪前束角與外傾角的匹配優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].成都工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，21（02）：1-4，17.

[5]張鵬，鄭泉，劉晨.基于輪胎偏磨的懸架多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，41（02）：164-168.