吳顯逸 廖小勇 陸云峰 李方豹

奇瑞商用車（安徽）有限公司 安徽省蕪湖市 241009

1 引言

在實際研究中應當將懸架運動學，和車輪定位以及參數設定相聯系，并結合動量間的關系進行分析； 進行懸架彈性描述可以采用運動學方式，要考慮輪胎和路面作用，由于各部件的變形引起了參數的變化，稱為懸架的彈性運動學。在懸架設計過程中，可以采用橡膠和襯套，這樣就可以獲得需要特征。所以要優(yōu)化設計和流程，才能獲得相應的運動學特性，從而得出疲勞壽命和具體影響情況。

2 模型建立和驗證

建立模型是大多不考慮模型的不對稱性，在硬點坐標也大多在車輛兩側位置，還要部件關鍵點位置，要想更好地測出懸架和關鍵點還要坐標的位置關系，就要通過相關試驗來測試，從而得出襯套的剛度數據，然后再將特性文件，輸入到ADAMS模型當中，并建立結構關系。

模型的轉向節(jié)：（1）是車輪；（2）是轉向的橫拉桿；（3）是下控的制臂；（4）是雙筒式的減振器；（5）是螺旋彈簧；（6）是限位塊；（7）是橡膠襯套組成的，這些是主要的結構和部件，在實際使用過程中，具有重要的作用。通常情況下控的制臂，以及外端是通過球副來相連，內端則是通過前、后襯套相連的；轉向節(jié)與外端是球副來連接的；減振器的下支柱和轉向節(jié)是一個剛體，減振器和上面的支柱和，以及車身一般都是用襯套進行連接的，在兩者之間的圓柱部位，是副進行連接的，其中還要彈簧軸線，以及減振器軸線，但是主銷與這些部位是不共線的，整個系統(tǒng)當中，一般是有4個自由度。

各個不同的工況，模型仿真曲線和有一定的差別，為了更好地分析后續(xù)的靈敏度，應當做好優(yōu)化準備，

2.1 縱向力和仿真對比

在車輪的兩側位置，要施加±2000N縱向力，并運用模型和仿真方式進行對比，試驗結果?？梢钥闯瞿Ｐ颓笆呛秃髢A角的變化和趨勢，但在中心區(qū)還存在誤差，出現這種情況是因為襯套方向很難測量，所以方向上有一定差異，所以應當進行充分地研究，才能更好地確定襯套方向。

2.2 側向力和實際仿真對比

在對左右兩側的車輪上，應當施加±2000N側向力，并且通過模型和仿真，以及和試驗數據的對比，得到的試驗結果。

曲線顯示模型前束角和后傾角出現了一些變化但是與對標車輛是一致的，在前束角的中心斜率上還存在誤差，這由于襯套安裝方向造成的，所以在具體的工作中，應當注意這些情況的影響。

3 對靈敏度情況的分析

靈敏度是比較重要的問題，尤其要對參數情況有充分地了解，如果實際操作過程中出現了變化，就會導致動態(tài)變化，即使影響較小，也要給予一定的注意。所以要對靈敏度進行分析，尋找影響較大的安裝方向。

靈敏度計算方法會受到一些因素的影響，尤其是在相同的襯套方向情況下，將計算差值應當通過相關的參數變化，還有差值大小來確定。本文采用了±20°變化量。在進行靈敏度分析過程中，要注重相對變量問題，還要變化斜率，在變量變化量相同的情況下，會對函數產生一定的影響，也會對影響變化量從而確定對具體的安裝方向。

進行靈敏度計算時，使用的公式（以前束角為例）是：

公式3.1

在公式3.1當中，用表示襯套方向，相對變量用x來表示靈敏度；襯套方向用x表示，以及變化后的變量值；是襯套的方向變化前和變量值。

在對5個和5個以上橡膠襯套進行分析時，要注意姿態(tài)情況，這時可以得出15個變量，并且運用iSIGHT和DOE模塊分析，而各個設計的變量，也可以采用相同變化量（±20°）。其中的Zt和Zr是縱向力的作用，在車輪前束角，還有主銷后的傾角方面，要給予一定注意；并且在Ct和Cc使用上，表示的是側向力作用情況，還要車輪前束角情況，以及外傾角狀況；襯套用FrameFront歐拉角表示（α，β，γ），主要代表的是具體安裝方向，其他參數類似，具體情況參考2.1。

從對結果的分析可以得知，α，β，γ，α，β，γ變量，并且對懸架的彈性有一定的影響，所以要進行優(yōu)化，作為變量進行設計。

要想更好地構建數學模型，就要優(yōu)化懸架特性，在優(yōu)化的過程中目標不能局限，這時因為懸架的結構是復雜的，所以要進行多當面考慮，尤其是襯套安裝方向，不能是簡單的關系，要考慮各種因素，才能更好地建立模型。在安裝時要重視襯套方向的具體變化，因為可能會影響多個方面因素，也會受到單一問題的影響，所以這個問題要充分地重視。對單目標進行優(yōu)化時，也不能只考慮單個目標，但是也不能多個特性都能同時地滿足。多目標優(yōu)化時，可以用iSIGHT軟件進行處理，并且運用內部的遺傳算法來進行優(yōu)化。

3.1 變量問題

進行懸架系統(tǒng)的優(yōu)化，要注重在設計階段的優(yōu)化，同時也要考慮變量問題，以往這些問題不僅影響了結果，也會對可變參數產生很大的影響，在實際選擇中要選擇運動學特 性 大 的?？?以 選 擇α，β，γ，α，β，γ作為變量，可以描述成：

公式4.1.1

3.2 具體的約束分析

要根據具體的實際受力情況，在不改變結構的情況下，對襯套和的安裝方向進行研究（α，β，α，β，），并注重變化范圍，一般情況下是±45°，方向是（γ，γ）范圍是±90°。

3.3 函數分析

要想更好地分析相關函數和數據，可以采用目標規(guī)劃法，并且將多個目標進行一定的轉化成單個目標，然后在進行處理，目標函數是：

公式4.3.1

其中，（）是總的目標函數；w各分目標的權系數，是取1，而f（）是各計算值，f（0）是的最優(yōu)值。

3.4 建立數學模型

建立數學模型是：

公式4.4.1

4 結果分析

當優(yōu)化設計確定了以后，就要將數學模型全部地輸入到iSIGHT軟件當中，通過軟件可以快速地優(yōu)化和分析，優(yōu)化之后設計變量，會產生變化，經過了優(yōu)化之后的模型，通過仿真曲線對比，還要對標車輛試驗，以及對曲線對標的分析，可以看出優(yōu)化之后具體情況，還要具體的安裝方向，并且了解了懸架彈性和運動學特性，相關參數也發(fā)生了一定程度的改變，所以相關的實驗是有一定的價值的，對優(yōu)化設計可以有一些比較積極的影響。

根據圖1的縱向力，這個作用下的前束角也發(fā)生了變化，具體的曲線對比，如圖2在縱向力的作用下，后傾角也發(fā)生了一定變化，曲線對比如圖3，圖4。

圖1

圖2

圖3

圖4

5 優(yōu)化后的試驗對比

5.1 試驗方法，見表1

5.2 試驗樣件準備

同一配方同一批次的樣件，測量空心、實心、軸向靜剛度（試驗要求見表1），選取靜剛度誤差在15%以內的6個樣件，編號01～06（靜剛度結果見表2）。

表1

表2

5.3 試驗夾具設計及安裝

根據襯套實車安裝狀態(tài)及受力工況，結合試驗設備（直線液壓作動缸），設計襯套安裝夾具及試驗工裝，襯套采用壓裝工藝裝配到專用夾具內，夾具上標識角度及方向。安裝試驗工裝時，注意徑向加載及軸向擺轉的中心保證在襯套中心，擺轉角度通過標準擺臂進行線性轉換成位移加載。徑向加載的作動缸均需增加導向裝置，防止作動缸上下左右擺動。

表3

圖5 軸向靜剛度試驗工裝

圖6 試驗工裝

圖7 導向裝置

5.4 試驗結果，見表4、表5

表4

表5

5.5 試驗分析

通過以上2種試驗方法的驗證，在不改變襯套材料、結構、滿足各方向剛度要求的前提下，調整控制臂襯套安裝方向，能夠提高襯套疲勞壽命，減小懸架故障率，提升整車品質。

圖8 方法1樣件失效狀態(tài)圖

圖9 方法2樣件失效狀態(tài)

6 結語

通過具體試驗驗證，對其襯套安裝方向進行優(yōu)化并取得了明顯效果，為提高懸架性能提供了有力幫助。但是，由于試驗過程中不考慮懸架剛度變化影響，會使結果精度略有降低。由于襯套是非金屬的，所以橡膠材料在生產和制造中穩(wěn)定性較差，難以精確地控制。襯套的剛度可通過相關措施來處理。