麥弗遜式前懸架仿真設(shè)計(jì)與性能分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u30660麥弗遜式前懸架仿真設(shè)計(jì)與性能分析案例 1326441.1麥弗遜懸架仿真設(shè)計(jì) 1225541.1.1懸架的靜態(tài)仿真設(shè)計(jì) 1309201.1.2懸架的動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì) 2270401.2車輪前束角 3265911.2.1車輪前束角對(duì)整車性能的影響 3241931.2.2車輪前束角隨輪跳變化曲線及分析 4152101.3前輪外傾角 4254601.3.1前輪外傾角對(duì)整車性能的影響 4275131.3.2前輪外傾角隨輪跳變化曲線及仿真分析 5239851.4主銷后傾角 520831.1.1主銷后傾角對(duì)整車性能的影響 5260301.1.2主銷后傾角隨輪跳變化曲線及分析 6219791.5主銷內(nèi)傾角 6196141.5.1主銷內(nèi)傾角對(duì)整車性能的影響 6116221.5.2主銷內(nèi)傾角隨輪跳變化曲線及分析 7110141.6小結(jié) 7懸架系統(tǒng)對(duì)汽車的操作穩(wěn)定性和平順性起著至關(guān)重要的作用，需要對(duì)建模完成的懸架進(jìn)行仿真分析。通過試驗(yàn)臺(tái)對(duì)懸架系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)定參數(shù)和添加激勵(lì)，參數(shù)包括輪胎參數(shù)和整車參數(shù)，激勵(lì)主要是車輪上下跳動(dòng)。根據(jù)車輪定位參數(shù)的變化曲線，進(jìn)而對(duì)懸架性能進(jìn)行分析。通過對(duì)仿真結(jié)果的分析，把車輪的定位參數(shù)的變化控制在合理的范圍內(nèi)，提出優(yōu)化方案，使懸架的性能得到提升。1.1麥弗遜懸架仿真設(shè)計(jì)1.1.1懸架的靜態(tài)仿真設(shè)計(jì)通過在ADAMS/CarStandardInterface模式中建立懸架系統(tǒng)模型assembly文件中打開SuspensionAnalysis/StaticLoads進(jìn)行靜載荷仿真設(shè)置，設(shè)置步數(shù)為100。靜載荷仿真設(shè)置對(duì)會(huì)話框如下圖11所示。圖11靜態(tài)載荷仿真設(shè)置對(duì)話框根據(jù)仿真結(jié)果調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)載荷，使得懸架系統(tǒng)的靜載荷與懸架的簧上質(zhì)量大致一致，從而提高懸架系統(tǒng)仿真分析的合理性和準(zhǔn)確性。1.1.2懸架的動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì)平行輪跳試驗(yàn)是因車輪的上下跳動(dòng)對(duì)懸架系統(tǒng)性能影響分析的一種基本方法，這對(duì)懸架系統(tǒng)性能仿真分析來說也不可缺失的方法。車輪上下跳動(dòng)激勵(lì)仿真模擬的是汽車行駛過程中遇到的不平路面工況，在這種工況下懸架會(huì)產(chǎn)生劇烈運(yùn)動(dòng)，懸架的性能參數(shù)也會(huì)隨之改變，平行輪跳試驗(yàn)就是針對(duì)以上情況對(duì)懸架性能進(jìn)行分析。在平行輪跳試驗(yàn)中，車輪定位參數(shù)會(huì)隨車輪上下臺(tái)跳動(dòng)進(jìn)行變化，變化范圍直接影響到懸架性能和汽車操穩(wěn)性，車輪定位參數(shù)主要包括車輪前束角、前輪外傾角、主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角[8]。在ADAMS/CarStandardInterface模式下，打開的麥弗遜式懸架模型裝配文件，設(shè)定懸架參數(shù)，通過模擬分析下的平行輪跳（ParallelTravel），將車輪上下跳動(dòng)量設(shè)定為50mm，模擬循環(huán)步數(shù)設(shè)定為15，具體參數(shù)如下圖12所示。圖12懸架同向輪跳激勵(lì)仿真設(shè)置對(duì)話框平行輪跳仿真結(jié)束后，在后處理模塊ADAMS/Postprocessor中查看仿真動(dòng)畫回放和車輪定位參數(shù)變化曲線，根據(jù)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，最終得出優(yōu)化目標(biāo)。1.2車輪前束角1.2.1車輪前束角對(duì)整車性能的影響車輪旋轉(zhuǎn)平面與地面相交時(shí)的一條線，該交線與通過車輪中心的汽車縱向中心線形成夾角，即為前束角[14]。左右兩車輪旋轉(zhuǎn)平面的交線位于車軸前方時(shí)就是指正前束；反之為負(fù)前束。圖13車輪前束角示意圖當(dāng)汽車在路面不平工況下行駛時(shí)，由于路面不平度對(duì)懸架系統(tǒng)的輸入,導(dǎo)致車輪前束角發(fā)生改變。車輪前束主要作用是：消除由于外傾角所產(chǎn)的輪胎側(cè)滑；減小輪胎的磨損，提高使用壽命；減少燃油消耗率。因此，車輪前束角與汽車的操作穩(wěn)定性和燃油經(jīng)濟(jì)性息息相關(guān)，在設(shè)計(jì)懸架時(shí)應(yīng)該著重分析。1.2.2車輪前束角隨輪跳變化曲線及分析由懸架系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì),對(duì)車輪前束角隨車輪跳動(dòng)變化曲線進(jìn)行分析。圖14車輪前束角隨輪跳變化曲線從圖14中分析可得：車輪在的跳動(dòng)范圍內(nèi)，前束角變化大概呈現(xiàn)一條直線的趨勢(shì)，變化范圍為，變化量為1.7°。由于變化量過大，應(yīng)該進(jìn)一步對(duì)懸架系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，縮小車輪前束角的變化量。1.3前輪外傾角1.3.1前輪外傾角對(duì)整車性能的影響車輪外傾角是指車輪旋轉(zhuǎn)平面與縱向垂直平面之間所形成的夾角，當(dāng)旋轉(zhuǎn)平面在縱向垂直平面外側(cè)時(shí)為正外傾角；反之在內(nèi)側(cè)則為負(fù)外傾角[14]。圖15前輪外傾角示意圖汽車在發(fā)生車身側(cè)傾、路面不平度輸入或者制動(dòng)時(shí)都會(huì)引起車輪外傾角的變化，特別在汽車制動(dòng)時(shí)，正外傾角可以使輪胎接地點(diǎn)向內(nèi)收，從而減小輪胎偏移量，使輪胎轉(zhuǎn)向更容易，提高了車輛的行駛穩(wěn)定性。同時(shí)，還可以減少輪胎的摩擦，提高輪胎的使用壽命。適當(dāng)?shù)耐鈨A角有利于車輪適應(yīng)路面，外傾角過大的話會(huì)引起輪胎偏磨。因此，車輪外傾角對(duì)汽車的行駛穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向特性產(chǎn)生巨大影響。1.3.2前輪外傾角隨輪跳變化曲線及仿真分析由懸架系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì),對(duì)前輪外傾角隨車輪跳動(dòng)變化曲線進(jìn)行分析。圖16前輪外傾角隨輪跳變化曲線由圖16分析可得：車輪在的跳動(dòng)范圍內(nèi)，外傾角變化范圍為，變化量為，上跳時(shí)的變化量為0.3°，上升幅度較大，需要對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化，提高懸架性能。1.4主銷后傾角1.1.1主銷后傾角對(duì)整車性能的影響主銷后傾是指從汽車側(cè)面看，前軸主銷向后傾倒的現(xiàn)象，主銷軸線與地面垂線的夾角為主銷后傾角[14]。圖17主銷后傾角示意圖主銷后傾角對(duì)汽車的行駛性能和操穩(wěn)性具有關(guān)鍵影響，也是設(shè)計(jì)懸架系統(tǒng)時(shí)需要考慮的主要因素。主銷后傾角的主要作用是產(chǎn)生于車輪轉(zhuǎn)向相反的力矩，使車輪自動(dòng)回正，保證汽車轉(zhuǎn)向穩(wěn)定。若主銷后傾角過小，則會(huì)喪失自動(dòng)回正能力；若過大，則會(huì)造成轉(zhuǎn)向過重；若主銷后傾角不對(duì)稱，則會(huì)造成車輛跑偏。1.1.2主銷后傾角隨輪跳變化曲線及分析由懸架系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì),對(duì)主銷后傾角隨車輪跳動(dòng)變化曲線進(jìn)行分析。圖18主銷后傾角隨輪跳變化曲線由圖18分析可得：車輪在的跳動(dòng)范圍內(nèi)，主銷后傾角的初始值為3.96°，變化范圍為，變化量為0.48°，變化范圍不大，符合設(shè)計(jì)要求，使汽車具有良好的轉(zhuǎn)向特性和操作穩(wěn)定性。1.5主銷內(nèi)傾角1.5.1主銷內(nèi)傾角對(duì)整車性能的影響主銷內(nèi)傾是指從汽車正面看，主銷上部向內(nèi)傾斜的現(xiàn)象，主銷軸線與地面垂線的夾角為主銷內(nèi)傾角[14]。圖19主銷內(nèi)傾角示意圖主銷內(nèi)傾角可以減緩轉(zhuǎn)向輪對(duì)方向盤的沖擊，進(jìn)而使得轉(zhuǎn)向輕便。同時(shí)，若內(nèi)傾角過大，則會(huì)增大轉(zhuǎn)向阻力，并且也會(huì)加快輪胎的磨損；若主銷內(nèi)傾角過小，則會(huì)造成汽車行駛時(shí)的穩(wěn)定性變差。主銷內(nèi)傾和主銷后傾自動(dòng)回正的區(qū)別：高速行駛時(shí)主要是由主銷后傾發(fā)揮作用；低速行駛時(shí)主要是由主銷內(nèi)傾發(fā)揮作用。1.5.2主銷內(nèi)傾角隨輪跳變化曲線及分析由懸架系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì),對(duì)主銷內(nèi)傾角隨車輪跳動(dòng)變化曲線進(jìn)行分析。圖20主銷內(nèi)傾角隨輪跳變化曲線由圖20分析可得：主銷內(nèi)傾角的變化范圍為11.92°～13.37°，變化量為1.45°，不能滿足設(shè)計(jì)要求，不利于汽車駕駛的平順性，需要后續(xù)優(yōu)化改進(jìn)。1.6小結(jié)本章首先介紹懸架仿真設(shè)計(jì)的兩種試驗(yàn)方法，包括靜載荷仿真試驗(yàn)和平行輪跳仿真試驗(yàn)，主要是針對(duì)在平行上下50mm輪跳激勵(lì)下，通過分析車輪定位參數(shù)變化曲線，得出的結(jié)論如下表6，根據(jù)所得結(jié)論