基于ADAMS/CAR的麥弗遜懸架動力學(xué)的研究

圖3 優(yōu)化前后主銷后傾角對比(紅色為未優(yōu)化，藍(lán)色優(yōu)化后)

(3)主銷內(nèi)傾角(kingpin inclination angle)

主銷內(nèi)傾角可以使汽車轉(zhuǎn)向自動回正和轉(zhuǎn)向操作輕便，在車輪跳動時(shí)，主銷內(nèi)傾角變化較大，將會使轉(zhuǎn)向沉重，加速輪胎磨損。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，大致的范圍在7～13，希望取較小數(shù)值。因此設(shè)計(jì)要求主銷內(nèi)傾角不能太大，從圖4中可以看出，麥弗遜懸架優(yōu)化后的主銷內(nèi)傾角和主銷后傾角一樣，雖然變化趨勢變化不大，但是幅值減小，提高了汽車的轉(zhuǎn)向能力，轉(zhuǎn)向操作更為輕便，減小了輪胎的磨損。

圖4 優(yōu)化前后主銷內(nèi)傾角的對比(紅色為未優(yōu)化，藍(lán)色優(yōu)化后)

(4)主銷偏距(scrub radius)

汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向輪繞主銷轉(zhuǎn)動，地面對轉(zhuǎn)向的阻力力矩與主銷偏距的大小成正比，主銷偏距越小，轉(zhuǎn)向力矩也越小，所以設(shè)計(jì)要求一般希望主銷偏距小一些，以減小轉(zhuǎn)向操縱力以及地面對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的沖擊。主銷偏距與主銷內(nèi)傾角是密切相關(guān)的，通過調(diào)整主銷內(nèi)傾角可以得到不同的主銷偏距。從圖5看出，優(yōu)化前的主銷偏距在13～23.5之間，然而優(yōu)化后主銷偏距2.9～19之間，幅值大為減少，對懸架性能和整車的操穩(wěn)性有了顯著改善。

圖5 優(yōu)化前后主銷偏距對比(紅色為未優(yōu)化，藍(lán)色優(yōu)化后)

(5)前輪前束角(toeangle)

車輪前束角的作用主要是減少汽車前進(jìn)中因前輪外傾和縱向阻礙力致使前輪前端向外滾開所造成的不良后果。對于汽車前輪，車輪上跳動的前束角值大多設(shè)計(jì)在零附近變化。設(shè)計(jì)值取在零附近是為了控制直行時(shí)由路面的凹凸引起的前束變化，確保良好的直行穩(wěn)定性。另外，此弱負(fù)前束的變化是為了使整車獲得弱的不足轉(zhuǎn)向特性。當(dāng)車輪行駛時(shí)，前束的變化過大，將會影響車輛的直線行駛穩(wěn)定性，同時(shí)增大與地面間的滾動阻力，加劇輪胎的磨損，因此前束角的設(shè)計(jì)原則是車輪跳動時(shí)，變化量越小越好。如圖6所示，麥弗遜式懸架優(yōu)化后變化幅度大幅變小，增強(qiáng)直線穩(wěn)定性，懸架性能和整車操縱穩(wěn)定性得到提高。

從上述的五個(gè)參數(shù)的對比可以得出看出，優(yōu)化后的麥弗遜懸架在各個(gè)參數(shù)上都有顯著的改善，整個(gè)系統(tǒng)性能和整車的操縱穩(wěn)定性要要提高很多，從而為麥弗遜懸架的設(shè)計(jì)和制造提供改進(jìn)的理論依據(jù)，對實(shí)際的懸架設(shè)計(jì)過程具有指導(dǎo)作用。但是受到車身布置的限制，對硬點(diǎn)坐標(biāo)值的優(yōu)化只能局限在一定的小范圍內(nèi)，所得到的最優(yōu)值也是一個(gè)相對值，而非絕對的最優(yōu)值。

圖6 優(yōu)化前后前輪前束角的對比(紅色為未優(yōu)化，藍(lán)色優(yōu)化后)

四、結(jié)論

應(yīng)用多體動力學(xué)軟件ADAMS/CAR，基于多系統(tǒng)動力學(xué)理論，在ADAMS/CAR中構(gòu)建麥弗遜懸架模型，對影響車輛操穩(wěn)性的特性參數(shù)進(jìn)行動力學(xué)仿真分析，并對硬點(diǎn)參數(shù)做了優(yōu)化，通過優(yōu)化可以得到關(guān)鍵硬點(diǎn)的坐標(biāo)最優(yōu)值。結(jié)果表明，在ADAMS/CAR中，通過懸架硬點(diǎn)坐標(biāo)參數(shù)的優(yōu)化可以提高懸架的操縱穩(wěn)定性，從而為麥弗遜懸架的設(shè)計(jì)和制造提供改進(jìn)的理論依據(jù)，對實(shí)際的懸架設(shè)計(jì)過程具有指導(dǎo)作用。