基于A(yíng)DAMS/CAR的麥弗遜懸架動(dòng)力學(xué)的研究

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

(3)主銷(xiāo)內傾角(kingpin inclination angle)

主銷(xiāo)內傾角可以使汽車(chē)轉向自動(dòng)回正和轉向操作輕便，在車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)，主銷(xiāo)內傾角變化較大，將會(huì )使轉向沉重，加速輪胎磨損。實(shí)際設計時(shí)，大致的范圍在7～13，希望取較小數值。因此設計要求主銷(xiāo)內傾角不能太大，從圖4中可以看出，麥弗遜懸架優(yōu)化后的主銷(xiāo)內傾角和主銷(xiāo)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(chē)的轉向能力，轉向操作更為輕便，減小了輪胎的磨損。

圖4 優(yōu)化前后主銷(xiāo)內傾角的對比(紅色為未優(yōu)化，藍色優(yōu)化后)

(4)主銷(xiāo)偏距(scrub radius)

汽車(chē)轉向時(shí)，轉向輪繞主銷(xiāo)轉動(dòng)，地面對轉向的阻力力矩與主銷(xiāo)偏距的大小成正比，主銷(xiāo)偏距越小，轉向力矩也越小，所以設計要求一般希望主銷(xiāo)偏距小一些，以減小轉向操縱力以及地面對轉向系統的沖擊。主銷(xiāo)偏距與主銷(xiāo)內傾角是密切相關(guān)的，通過(guò)調整主銷(xiāo)內傾角可以得到不同的主銷(xiāo)偏距。從圖5看出，優(yōu)化前的主銷(xiāo)偏距在13～23.5之間，然而優(yōu)化后主銷(xiāo)偏距2.9～19之間，幅值大為減少，對懸架性能和整車(chē)的操穩性有了顯著(zhù)改善。

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

(5)前輪前束角(toeangle)

車(chē)輪前束角的作用主要是減少汽車(chē)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(kāi)所造成的不良后果。對于汽車(chē)前輪，車(chē)輪上跳動(dòng)的前束角值大多設計在零附近變化。設計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，確保良好的直行穩定性。另外，此弱負前束的變化是為了使整車(chē)獲得弱的不足轉向特性。當車(chē)輪行駛時(shí)，前束的變化過(guò)大，將會(huì )影響車(chē)輛的直線(xiàn)行駛穩定性，同時(shí)增大與地面間的滾動(dòng)阻力，加劇輪胎的磨損，因此前束角的設計原則是車(chē)輪跳動(dòng)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，增強直線(xiàn)穩定性，懸架性能和整車(chē)操縱穩定性得到提高。

從上述的五個(gè)參數的對比可以得出看出，優(yōu)化后的麥弗遜懸架在各個(gè)參數上都有顯著(zhù)的改善，整個(gè)系統性能和整車(chē)的操縱穩定性要要提高很多，從而為麥弗遜懸架的設計和制造提供改進(jìn)的理論依據，對實(shí)際的懸架設計過(guò)程具有指導作用。但是受到車(chē)身布置的限制，對硬點(diǎn)坐標值的優(yōu)化只能局限在一定的小范圍內，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，藍色優(yōu)化后)

四、結論

應用多體動(dòng)力學(xué)軟件ADAMS/CAR，基于多系統動(dòng)力學(xué)理論，在ADAMS/CAR中構建麥弗遜懸架模型，對影響車(chē)輛操穩性的特性參數進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析，并對硬點(diǎn)參數做了優(yōu)化，通過(guò)優(yōu)化可以得到關(guān)鍵硬點(diǎn)的坐標最優(yōu)值。結果表明，在ADAMS/CAR中，通過(guò)懸架硬點(diǎn)坐標參數的優(yōu)化可以提高懸架的操縱穩定性，從而為麥弗遜懸架的設計和制造提供改進(jìn)的理論依據，對實(shí)際的懸架設計過(guò)程具有指導作用。