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1、ADAMS/car 在悬架设计中的应用1朱天军 2郑红艳艳 3孙振振军 （河北工程程学院机电电学院车辆辆工程系 邯郸 00560221）摘 要：在ADAMMS/CAAR中建立立麦弗逊悬悬架的三维维模型，分分析悬架参参数在汽车车行驶中的的变化。依依据ADAAMS /insiight，对对ADAMMS/caar建立的的模型进行行悬架系统统的优化求求解，得到到悬架系统统的优化解解。关键词：麦麦弗逊悬架架； ADDAMS /inssightt；ADAAMS/ccar 悬悬架是汽车车的主要总总成之一，其其对操纵稳稳定性和平平顺性的影影响至关重重要。麦弗弗逊悬架的的诸多优点点，使得该该种悬架广广泛应用于于
2、轿车、轻轻型车等的的前悬架。设设计时导向向机构在车车轮的上下下跳动过程程中，应不不使主销的的定位参数数变化过大大，车轮与与导向机构构应运动协协调。转向向机构组成成的系统是是空间杆机机构，当转转向梯形断断开点位置置选择不当当时，会造造成横拉杆杆与悬架导导向机构运运动不协调调，汽车行行驶时会出出现前轮摆摆振现象，破破坏操纵稳稳定性,加加剧轮胎磨磨损。传统统设计一般般采用经验验设计、数数学推导法法以及几何何作图等方方法，虽然然可以满足足设计要求求，但精度度和效率不不高。传统统的方法已已经很难满满足日益加加速的设计计需求，为为缩短开发发周期、降降低开发成成本，有必必要采用新新的设计方方法。ADDAMS
3、/CAR模模块内有悬悬架运动学学动力学分分析的专门门模板，可可以方便地地建立各种种结构形式式的悬架，迅迅速得出悬悬架的多达达三十多种种参数的性性能曲线。模模型全部采采用数字化化设计，可可方便地对对设计参数数进行修改改和调整以以发现其对对各种性能能参数的影影响，优化化设计目标标，最终为为企业提供供产品开发发的解决方方案。1 悬架分分析参数 悬悬架系统中中各关键点点的坐标由由设计图纸纸查得，减减震器、扭扭杆弹簧参参数由试验验得出，前前轮定位参参数由厂家家提供。 (坐标系系的规定：汽车纵向向为 X 轴，后为为正；汽车车横向为 Y 轴，右右为正；汽汽车垂向为为 Z 轴轴，上为正正)2 仿真模模型的建立
4、立和验证2.1通过过对某型 SUV 车进行硬硬点坐标测测量以及悬悬架弹性件件测试，将将所得到前前悬架的硬硬点参数及及弹性件参参数输入MMSC.AADAMSS/Carr 中，建建立该车前前悬架的仿仿真模型。如如图1图1 麦麦弗逊式独独立悬架2.2建成成悬架模型型后，将悬悬架模型与与测试平台台装配，然然后对悬架架模型进行行上下跳动动量为-11251100mmm的左右轮轮平行跳动动工况仿真真。 图2平行跳跳动工况设设置图点击appply后，悬悬架进行平平行跳动工工况，仿真真步长为1100步。2.3调用用 MSCC.ADAAMS/SSolveer 进行行解算后，系系统能输出出几十种有有关悬架性性能的参
5、数数。 前轮定位参参数以下是该麦麦弗逊前悬悬架车轮定定位参数仿仿真结果： 2.3.11车轮外倾倾角（Caamberr Anggle）图3车轮外外倾角变化化由上图可以以看出，前前悬架模型型的车轮外外倾角变化化范围在 -3.22deg0.755deg 之间。2.3.22 主销销后倾角（CCasteer Anngle） 图4主销后后倾角变化化由上图可以以看出，前前悬架模型型的主销后后倾角变化化范围在 5.3ddeg55.9deeg 之间间。 2.3.33 主销内内倾角（KKingppin IIncliinatiion AAnglee）图5主销内内倾角变化化由上图可看看出，主销销内倾角变变化范围在在
6、8deeg133deg 之间。2.3.44 主销销偏距（SScrubb Raddius） 图6主销偏偏距变化由上图可看看出，主销销偏距变化化范围在-6.2mmm 00.6mmm 左右。2.3.55 车轮轮前束角（TToe AAnglee） 图7车轮前前束角变化化由上图可看看出，车轮轮前束角变变化范围在在-1.99deg 7.88deg 左右。2.4 悬悬架性能参参数的优化化 在整车运动动过程中，由由于路面存存在一定的的不平度，此此时轮胎和和车身之间间的相对位位置将发生生变化，这这也将造成成车轮定位位参数发生生相应的变变动。如果果车轮定位位参数的变变动过大的的话，将会会加剧轮胎胎和转向机机件的磨
7、损损并降低整整车操纵稳稳定性和其其他相关性性能，所以以原则上，车车轮定位参参数的变化化量不能太太大。利用 MSSC.ADDAMS/Insiight 模块，用用户可以对对车轮定位位参数中的的某项或是是多项进行行优化，使使定位参数数达到一个个理想值。本本论文是通通过对悬架架的部分硬硬点坐标进进行改变来来达到优化化定位参数数的目的。 在 Inssightt 模块中中，我们对对麦弗逊悬悬架的下摇摇臂前点（llca _fronnt）、后后点（lcca_ rrear），转转向拉杆内内点（tiierodd _innner）、外外点（tiierodd _ouuter），下下摇臂球头头销（lcca_ ooute
8、rr）等五个个坐标点的的 15 个坐标值值（每个点点有 X、YY、Z 三三个方向坐坐标）进行行分析，设设定每个坐坐标值的变变动范围在在-5mmm5mmm 之间。对对于 155个坐标值值的分析，IInsigght 将将进行 2215 次次迭代解算算，计算量量极其庞大大，所以我我们只进行行 64 次的部分分迭代。进行完迭代代解算后，我我们可以利利用 Innsighht 自带带功能，将将优化的结结果作为动动态数据存存在交互式式网页中。见见图8： 图8 从从该网页上上可以看出出，Facctor 项为 115 个硬硬点坐标值值，而 RRespoonse 项为五项项定位参数数。Facctor项项的最大值值
9、和最小值值与 Noominaal 值都都相差 55 个单位位，这是因因为先前我我们设定坐坐标值的变变动范围在在5mm 的缘故。 当在最大值值和最小值值范围内修修改 Faactorr（即硬点点参数）值值时，Reesponnse 项项（定位参参数）的值值都会产生生变化。由由于修改硬硬点参数后后，五项定定位参数的的变化趋势势可能会出出现相反的的情况，例例如：修改改lca_ froont 点点的 x 坐标值后后，cammber 值与原值值相比变小小，而 ccasteer 值却却比原值大大，此时虽虽然 caamberr 值满足足了我们的的要求，但但 casster 值却背离离了我们的的设计原则则。当出现
10、现这种情况况时，为了了兼顾平衡衡，我们取取一个折中中值。下表为优化化前后悬架架的部分硬硬点坐标 硬点坐标状态X坐标Y坐标Z坐标Lca_ffrontt优化前-290.9-437.16-88.337优化后-290.98-432.16-83.337Lca_rrear优化前114.99-385.79-50.112优化后109.99-390.79-55.112Lca_oouterr优化前-3.166-724.04-91.005优化后1.84-719.04-96.005Tierood_innner优化前330-220317.22优化后325-215322.22Tierood_ouuter优化前192-55
11、0.7399.88优化后197-555.7394.88以下是优化化前与优化化后车轮定定位参数的的比较图（实实线为优化化后的曲线线，虚线为为优化前的的曲线：2.4.11 车轮外外倾角（.Cambber_AAnglee） 图9车轮外外倾角优化化前后对比比为防止车轮轮出现过大大的不足转转向或过度度转向趋势势，一般希希望车轮从从满载位置置起上下跳跳动 400mm的范范围内，车车轮外倾角角变化在 1 度左左右。从图图上可以看看出，优化化后车轮外外倾角变化化范围是00.03ddeg22 .377deg,比优化前前的范围小小了一点，这这是因为 Insiight 为了兼兼顾其他四四项定位参参数的优化化而放弃了
12、了外倾角部部分利益的的缘故，但但是在上下下跳动 440mm 的范围内内，优化后后外倾角变变化基本在在 1 度度左右，满满足设计要要求。 2.4.22 主销销后倾角（CCasteer_Anngle） 图10主销销后倾角优优化前后对对比主销后倾角角为正值时时有抑制制制动时的点点头作用，但但太大时会会使车轮支支撑处反力力矩过大，易易造成车轮轮摆振或转转向盘上力力的变化。因因此一般悬悬架每压缩缩 10mmm，后倾倾角变化范范围为 110 deeg 440 deeg。优化化后，主销销后倾角的的变化范围围在 2.6degg5.55deg 之间，大大大小于优优化前的变变化范围，而而且此时悬悬架每压缩缩10m
13、mm,后倾角角变化范围围在 3.68 ddeg左右右，很好地地符合了我我们的设计计要求。 2.4.33 主销销内倾角（KKingppin_ Incllinattion_ Anggle） 图11主销销内倾角优优化前后对对比主销内倾角角可以使汽汽车转向回回正、转向向操作轻便便，在车轮轮跳动时，主主销内倾角角变化较大大，将会使使转向沉重重，加速轮轮胎磨损。优优化后，主主销内倾角角的变化范范围与优化化前相比变变化不大，但但是主销内内倾角的初初始值比原原先小了 0.3ddeg 左左右，这将将减小转向向时车轮与与地面的滑滑动，减缓缓轮胎磨损损。2.4.44 主销偏偏距（Sccrub_Radiius） 图1
14、2主销销偏距优化化前后对比比汽车转向时时，转向轮轮围绕主销销转动，地地面对转向向的阻力力力矩与主销销偏距的大大小成正比比。主销偏偏距越小，转转向阻力矩矩也越小，所所以一般希希望主销偏偏距小一些些，以减少少转向操纵纵力以及地地面对转向向系统的冲冲击。主销销偏距与主主销内倾是是密切相关关的，通过过调整主销销内倾角可可以得到不不同的主销销偏距。较较理想的主主销偏距值值为-100 300mm，优优化后，主主销偏距的的变化范围围为-100.02 1.55 mm，比比优化前更更接近设计计值。 2.4.55 车轮前前束角（TToe_AAnglee）图13车轮轮前束角优优化前后对对比对于汽车前前轮，车轮轮上跳
15、时的的前束值多多设计成零零至负前束束变化。当当车辆行驶驶时，前束束的变化过过大，将会会影响车辆辆的直线行行驶稳定性性，同时增增大轮胎与与地面间的的滚动阻力力，加剧轮轮胎的磨损损，所以前前束角的设设计原则是是在车轮跳跳动时，变变化量越小小越好。从从图上看出出，优化后后，前束角角的变化量量比之前大大致相同，对对车辆直线线行驶的稳稳定性没有有提高。小结：运用 MSSC.ADDAMS/Insiight，通通过对模型型的硬点坐坐标、弹性性参数进行行多次修改改迭代，可可以对模型型的某项或或是多项性性能指标进进行优化，系系统会自动动找出一个个最优结果果。本文介介绍了通过过对麦弗逊逊式前悬架架的部分硬硬点坐标
16、进进行优化，使使车轮定位位参数在轮轮跳时的变变动量达到到最优化,从而改善善了悬架的的运动学性性能。但是是由于受到到车身布置置的限制，对对硬点坐标标的改变只只能局限在在一定的小小范围内，所所以得到的的最优值也也只是一个个相对值，而而非绝对的的最优结果果。 参考文献：1 陈陈家瑞著.汽车结构构M.人民交通通出版社119942 林林逸等.滑滑柱摆臂式式悬架空间间运动分析析J.汽车技术术19988.33 初初亮等.滑滑柱摆臂式式悬架转向向机构梯形形断开点位位置的优化化及分析J汽车车工程 11996.64 赵赵晓光.断断开式转向向梯形的转转向传动机机构运动分分析J.汽车技技术199935 陆陆波.麦式式悬架系统统运动分析析J.汽车技术术19944.66 张张洪欣.柱柱摆臂式悬悬架的矢量量分析方法法J.汽车技术术198997 黄黄小平.转转向机构运运动学分析析J.汽车工程程199118 吴吴元杰等.轿车滑柱柱摆臂式独独立悬架的的运动学分分析和参数数优化设计计J.吉林工大大学报19991.33作者简介：朱天军，男男，19777年，研研究生，助助教，现在在河北工程程学院机电电学院车辆辆工程系从从事车辆工工程方面的的教学与研研究工作。82