汽车前悬架的多体动力学仿真及优化

2023年12月25日发(作者：个人二手皮卡车转让急卖)

汽车实用技术　２０１　２年第４期　２Ｏ１２　Ｎ０．４　设计研究　ＡＵＴＯＭＯＢＩＬＥ　ＡＰＰＬＩＥＤ　ＴＥＣｔ］ＮＯＬ０ＧＹ　汽车前悬架的多体动力学仿真及优化　马建新　，林小凤　，刘志杰　（１．长安大学汽车学院，陕西西安７１００６４；２．陕西欧舒特汽车股份有限公司，陕西西安７１００４３）　摘要：通过测量某款轿车的双横臂独立前悬架的结构数据，以ＡＤＡＭＳ为仿真平台，建立汽车　前悬架的１／２多体动力学模型。为了模拟真实的行驶工况，在仿真模型车轮的底部添加地面激励。　通过仿真计算得到前轮接地点侧向滑移量随车轮跳动的变化曲线，并对其进行了优化设计。优化　结果十分明显，前轮接地点的最大侧向滑移量由最初的１３．３３２ｍｍ，下降到优化后的１．１１６５ｍｍ，　优化效果十分明显。　关键词：双横臂独立前悬架；ＡＤＡＭＳ；侧向滑移量；优化设计　汽车悬架是车架与车桥之间的一切传力、连接　化为线性弹簧和阻尼，各运动副的摩擦力忽略不计，　装置的总称，其作用是将路面作用于车轮上的垂直　轮胎简化为刚性体，车身与大地固连在一起。由于　反力、纵向反力（制动力和驱动力）和侧向反力以　双横臂前悬架左右对称于汽车纵向平面，因此只需　及这些反力所造成的力矩传递到车架上，保证汽车　创建左侧的悬架模型来进行分析。　的正常行驶［１１。　ＳＰ　双横臂式独立悬架分为两种形式：等摆臂和不　等摆臂，这种悬架被广泛用在轿车前轮上。双横臂　式独立悬架上、下摆臂的内端分别通过铰链跟车架　相连，二者的外端分别通过球头与转向节相连。双　向作用筒式减震器的上下两端分别与车架和下摆臂　的支撑盘相连。螺旋弹簧套在减震器上，上下两端　分别支撑于车架横梁上的支撑座和下摆臂上的支撑　盘内。双横臂悬架的优点是通过选择不同的横臂长　度，将汽车前轮定位参数以及车轮跳动时轮距的变　化控制在合理的范围之内，从而提高汽车行驶的平　顺性和方向稳定性。同时，双横臂悬架的上、下摆　臂可以有效的分担横向作用力，令车身在过弯时更　加平稳，并且能够提高轮胎的贴地性。　图１双横臂独立悬架ＡＤＡＭＳ模型　１．测试平台；２．车轮；３．转向节：４．主销：５．减震器；　６．上横臂　７．转向拉杆；８．拉臂；　９．下横臂　双横臂独立悬架包括Ｌ３ｊ：主销、上横臂、下横　本文以ＡＤＡＭＳ软件为平台，采用某款轿车的　臂、拉臂、转向拉杆、转向节、减震器、车轮和测　双横臂独立前悬架的结构数据，建立双横臂悬架的　试平台共９个部件组成。减震器上端与车身相连，　仿真模型，并进行仿真分析和优化设计。　下端支撑于上横臂。主销的上下两端通过球形副，　１、双横臂独立悬架模型的建立　分别与上、下横臂的左端相连。上下横臂的右端分　别通过旋转副与车身相连，可相对于车身上下摆动。　由于双横臂独立悬架的结构比较复杂，因此在　转向节和拉臂通过固定副与主销相连。转向拉杆右　建立其多体动力学仿真模型时必须忽略次要因素，　端通过球形副与车身相连，左端通过球形副与拉臂　现做以下假设［２］：所有零部件都是刚体，减震器简　相连。对测试平台添加移动副，在车轮和测试平台　第一作者简介：马建新，硕士研究生，主要从事汽车动力学仿真。　

３１　汽车实用技术　２０１２年第４期　之间添加点、面约束副。　销长３３０ｍｍ，主销内倾角５。，主销后倾角２．５。；　到目标函数的最优解。目标函数随着迭代次数的变　ＦＲ。　ＵｓＰ　某款轿车的双横臂独立前悬架的结构数据为：主　化曲线如图３所示。　上横臂长３４０ｍｍ，上横臂ＸＹ面角度１０。，上横臂　ＸＺ面角度．５。；下横臂长度５００ｍｍ，下横臂ＸＹ面　角度９。，下横臂ＸＺ面角度１０。；轮胎半径３７５ｍｍ，　胎面宽２１５ｍｍ，车轮前束０．２。。在ＡＤＡＭＳ厂、，Ⅲｗ　＼　＼　＼　＼　Ｉ一　ｅｅＬ『ｆ日　ｓ　嗍　０ｔｓ出删』　模块建立的双横臂独立前悬架模型如图１所示［４］。　２、模型的仿真分析　根据建立的双横臂独立悬架模型，在车轮和测　试平台接触点处建立两个点ｐｏｉｎｔ＿ｌ和ｐｏｉｎｔ２，分　＿别属于车轮和测试平台。从而得到前轮接地点侧向　滑移量和车轮跳动量的测量函数，如表１所示。　表１测量函数计算公式　＾Ｅ山）Ｓ　０Ｊ　名称　蛳　啪　测量函数计算公式　∞　侧向滑移量　ＤＸ（Ｗｈｅｅ１．ｐｏｉｎｔ＿ｌ，ｇｒｏｕｎｄ．ｐｏｉｎｔ＿２）　车轮跳动量　ＤＹ（Ｗｈｅｅ１．ｐｏｉｎｔ＿ｌ，ｇｒｏｕｎｄ．ｐｏｉｎｔ＿２）　为了真实的反映汽车行驶时的路面状况，以大　地和测试平台之间的移动副为驱动副，方向为通过　ｐｏｉｎｔ　１的Ｚ轴正向。驱动函数为：．Ｄｉｓｐ（ｔｉｍｅ）＝８０＊ｓｉｎ　（３６０ｄ＇ｔｉｍｅ）。即测试平台的最大位移量为±８０ｍｍ。　仿真得出前轮侧向滑移量的运动学特性曲线如图２所　示。从图中不难看出在车轮上跳过程中，前轮侧向滑　移量从０增加到６．１４２ｍｍ；在车轮下跳过程中，前轮　侧向滑移量从０增加到１３．３２２ｍｍ。上跳过程中前轮侧　向滑移量变化比较缓慢。　３、模型的优化计算　当车轮上下跳动时，具有双横臂独立前悬架的　车轮平面倾斜很小，但是车轮的侧向滑移量却很大，　因此合理的选择上下横臂的长度以及安装角度，可　以最大限度的降低车轮侧向滑移量，同时减小车轮　定位参数的变化。　将车轮侧向滑移量作为优化目标，尽量获得最　小值。优化变量为ＤＶ　４～ＤＶ　９，分别指：上横臂长　度、上横臂横ＸＹ面角度、上横臂ＸＺ面角度、下　横臂长度、下横臂ＸＹ面角度、下横臂ＸＺ面角度。　采用ＯＰＴＤＥＳ．ＳＱＰ算法经过６步迭代运算，得　＼＼　＼　＼　１０００　恤Ｏ　矗Ｏ　００．　５０　１０．０　１５．０　加　！ａ．ｓｌ＿Ｒｌｉｌ　Ｌ唧ｍＩＩＩ｝　２０１２－０３－２６２０：３１：２３　图２轮侧向滑移量的运动学特性曲线　５。Ｏ　Ｔｉｍｅ：１．０ＯＯ　—Ｉｔｅｒ　Ｏ：　９９５　０１０　一Ｉｔｅｒ　Ｉ　Ｉ２１５ｅ追１０　一Ｉｔｅｒ互１　２４０ｅ－０　一Ｉｆｅｒ／３：３。４３１　ｅ－Ｏ１　—ｌｔ　４：３．４７３ｅ一０１０、　－　丝　：兰　！　图３　目标函数随迭代次数的变化曲线　目前中高级轿车基本都采用宽断面轮胎，轮胎　可容许轮距的改变在每个车轮上达到４￣５ｍｍ而不　致使车轮沿路面滑移。目标函数及设计变量变化数　据如表２所示。由表２可以看出，悬架在优化前的　车轮侧向滑移量为１３．３３２ｍｍ，经过优化之后降到　１．１１６５ｍｍ，优化效果比较明显。可见初始的悬架结　构数据不是很理想，因此该轿车前悬架需要优化。　表２　目标函数及设计变量变化表　Ｉｔｅｒ　ＦＵＮ　ＤＶ　４　ＤＶ　５　ＤＶ　６　ＤＶ　７　ＤＶ　８　ＤＶ　９　Ｏ　１３．３３２　３４０．０ｏ　１０．０００　５．００００　５００．００　９．０００ｏ　１０．０００　Ｉ　３．４１０９　３３１．６０　１３，５２７　４．８５５６　５０８．６ｌ　６．４７２７　１０．４８５　２　２．０４３８　３ｌ６＿３３　ｌ３．５８７　４．８６１５　５１５．５４　７．３２９３　ｌ０．５４７　３　１．４８１６　３００．００　１５．Ｏ００　４．７５７３　５３４．５９　７．９３３７　ｌ０．７７０　４　１．１ｌ６５　３ｌ７．６３　１３．６８５　４．８５５７　５２６．２９　７．１０８７　１０．５８５　５　１．１１６５　３１７．６３　１３．６８５　４．８５５７　５２６．２９　７．１０８７　１０．５８５　４、结论　本文以ＡＤＡＭＳ为仿真平台，建立汽车前悬架　的１／２多体动力学模型。添加驱动和目标函数后，　通过仿真计算得到前轮侧向滑移量随车轮跳动的变　化曲线，并对其进行了优化设计。前轮侧向滑移量　由优化前的１３．３３２ｍｍ，到优化后的１．１１６５ｍｍ，优　

２０１２年第４期　马建新等：汽车前悬架的多体动力学仿真及优化　３２　化结果非常理想。该款轿车前悬架改进工作可以将　【２］孙义杰，巢凯年．ＡＤＡＭＳ／ＶＩＥＷ在汽车前悬架仿真应用　优化设计所得到的参数作为参考。本文提供的基于　及优化分析［Ｊ］．西华大学学报（自然科学版），　ＡＤＡＭＳ的轿车悬架优化方法简单、快捷、准确，　２００５，２４（６）：１３—１７　可重复性及效率很高。　［３】鲁春艳．基于ＡＤＡＭＳ的双横臂前悬架的虚拟设计及优　化［Ｊ］．机电产品开发与创新，２００９，２２（２）：１２２．１２４　参考文献　［４］李军，邢俊文等．ＤＡＡＭＳ实例教程［Ｍ］．北京：北京理工　［１】陈家瑞，马天飞．汽车构造（第５版）［Ｍ］．人民交通出版　大学出版社，２００７：８７．１１９　社，２００８：２２１．２４５　北京车展正式开展跨国车企博眼球争首发　雷诺塔利斯曼　雷诺首款Ｃ级高端旗舰轿车“Ｔａｌｉｓｍａｎ”将于北京车展（微博）进行全球首发。塔利斯曼的设计理念源于　曾在２００１年法兰克福车展上推出的雷诺豪华４座轿跑概念车“Ｔ￣ｉｓｍａｎ”。该款概念车将汽车美感与顶级　驾驶乐趣、操控性能和宁静品质完美融合。塔利斯曼传承了Ｔａｌｉｓｍａｎ概念车的精髓，具有大气动感的外观、　宽敞舒适的内部空间、傲视同侪的豪华配置、卓越的操控性能以及全面的安全保证。　路特斯ＧＴＥ…中国特别版　Ｌｏｔｕｓ　ＧＴＥ中国特别版由路特斯特别针对中国市场而设计，在不牺牲运动性能的同时提高道路适应性，　提升豪华感，更加贴近中国消费者的需求。Ｅｖｏｒａ　ＩＰＳ是路特斯首款自动挡车型，采用６挡手一自一体变速　箱，驾驶更加轻松舒适，本次车展将是中国首发。　纳智捷二代ｃＥｏ　东风裕隆纳智捷二代ＣＥＯ是纳智捷品牌在大陆推出的第二款产品，专为大陆消费者研发设计。该车　以私人飞机头等舱为出发点，精选顶级Ｎａｐｐａ皮革，打造出符合人体工程学的总裁级电动Ｏｔｔｏｍａｎ豪华座　椅。该车身长超过４．８米，以行业首创的尊荣电子隔屏，区隔出宽阔空间，让后座乘客真正享有独立专属　氛围。其内嵌式车用投影仪可连接后舱影音系统，清晰投影于中央隔屏上，将移动科技与智慧系统相结合，　创建了云端服务平台，实现ＰＣ、手机、车载电脑三位一体的融合，除提供专属移动资讯、行程规划等主　动服务外，还将ＳＮＳ人际网络运用到终端，真正实现多向互动、畅行无忧、品质生活的移动驾乘新体验。　雷克萨斯一一全新一代ＥＳ　２５０　首次亮相的全新一代Ｅｓ系列与雷克萨斯旗下其他改款车型，均应用了纺锤形格栅家族设计，全力彰　显改变新面貌，成为本次展台最突出的亮点。作为雷克萨斯旗下最畅销的明星产品，全新一代Ｅｓ的设计　融合了更多中国市场的需求，充分彰显出对中国市场和中国消费者的高度重视。全新一代Ｅｓ系列拥有人　性化的设计、前瞻科技和卓越性，必将赢得更多中国消费者的青睐。