基于微型客车操纵稳定性的悬架参数优化设计

摘要

操纵稳定性不仅影响汽车驾驶的操纵方便性,而且也是决定汽车高速安全行驶的一个重要因素,人们称之为“高速车辆的生命线”。随着对汽车安全性能要求的提高,汽车的操纵稳定性日益受到人们的重视;同时虚拟仿真软件种类的不断增多也为汽车多工况仿真试验提供了可能,由此利用虚拟样机技术在整车开发阶段预测车辆性能并对其进行优化也越来也受到汽车生产企业的重视。
　　 本文结合与某汽车公司的微型客车底盘开发项目,采用多体系统动力学理论和方法,运用ADAMS软件建立目标车的虚拟样机模型,分别进行了悬架性能及整车动力学性能仿真,完成了前悬架性能灵敏度分析及优化和整车动力学特性的稳健性优化设计。具体研究内容包括:
　　 1.从理论上阐述前轮定位参数、轮距对整车操纵稳定性的影响。针对参考车型存在轮胎磨损的问题,建立了麦弗逊式前独立悬架和转向系统模型,通过灵敏度分析找到影响悬架特性的关键因素,运用响应面方法建立悬架特性与悬架关键因素之间的回归模型,进行优化,在一定程度上改善轮胎磨损,并为悬架正向开发流程中合理布置硬点坐标提供了参考。
　　 2.目标车完全借用参考车型的前悬架和转向系统,因此在前悬硬点优化的基础上,根据所提供的整车各系统特性参数,利用ADAMS/Car建立目标车的整车动力学模型,并验证模型的正确性,通过整车操纵稳定性仿真试验,发现该车的不足转向度较低。
　　 3.结合表征稳态响应的参数,对稳态响应的因素进行了分析。重点分析了影响汽车侧倾时左右车轮两侧垂直载荷重新分配的因素,找出影响稳态回转特性的车辆结构参数,发现前后悬架侧倾角刚度的合理匹配能够在很大程度上改善整车的转向特性。
　　 4.根据汽车行驶中存在的实际问题,引入稳健性概念。以稳态回转工况下的综合评分为评价指标,考虑使用过程中承载量、质心位置变化对转向特性的影响,分别运用田口方法和基于响应曲面的稳健性设计方法对影响整车转向特性的悬架参数进行优化设计,通过蒙特卡罗随机试验方法对优化的可靠性进行验证,取得了良好的效果,这也是本文的创新点。