ADAMS/car在悬架设计中的应用

麦弗逊悬架设计优化与运动学性能仿真分析


引言

麦弗逊悬架因其结构简单、紧凑以及在悬挂系统中的广泛应用而成为汽车工程师们的首选方案。尤其在轿车、轻型车的前悬架设计中，麦弗逊悬架凭借其独特的结构优势，显著地提高了车辆的操纵稳定性和平顺性。本文深入探讨了麦弗逊悬架设计优化的过程，通过仿真分析来提升其关键性能参数的精度，并详述从机械结构参数到动力学仿真、性能优化的实现路径。

设计考虑要点


设计前需充分考虑的主要技术参数包括：

导引机构设计：确保在车轮上下跳动过程中，主销定位参数不产生过大的变化，以维持车轮与导向机构间的协调运行。

转向机构组态：设置为空间杆机构，合理选择转向梯形断开点位置，避免横拉杆与悬架导向机构间运动不协调，防止行驶中出现前轮摆振现象。

传统设计：传统设计方法往往受限于经验法则、数学推导和几何作图，其设计效率和精度可能无法满足现代设计迅速迭代和成本控制的需求。




新设计方法

为加快设计研发周期、降低开发成本，本文介绍了一种基于ADAMS/CAR模块的全新设计方法。特别强调了通过强化外部悬架运动学动力学分析，以高效手段快速获取悬架性能参数，为设计的优化提供了强有力的技术支撑。

参数解析

悬架分析参数：所有关键点的坐标、减震器和扭杆弹簧参数、前轮定位参数的取得各方面信息表明，设计全面且客观，为仿真分析奠定了坚实基础。

仿真模型验证：通过在MSC.ADAMS/Car中建立某一型SUV的前悬架仿真模型，进行左右轮平行跳动工况的解算，验证了设计的性能效能。

性能参数优化

优化目标：通过改变模型的局部硬点坐标，有效调节车轮定位参数，在轮跳过程中使其响应更趋向平稳。

软件工具应用：Insight模块的集成运用，允许用户对车轮定位参数进行精准调整，并生成优化结果。

五项关键性能：

1. 车轮外倾角（Camber Angle）：优化后的变化范围缩小至0.03°~2.37°，改善了轮胎与地面的贴合度与滚动力表现。

2. 主销后倾角（Caster Angle）：调整使变化趋势与设计目标相一致，维持了良好的车轮支撑特性，改善了制动反应及操稳性能。

3. 主销内倾角（Kingpin Inclination Angle）：变化趋稳，显著减少了转向操控时的轮胎滑移，延缓了轮胎磨损周期。

4. 主销偏距（Scrub Radius）：优化区间的调整，减少了转向阻力，降低了转向力及地面冲击。

5. 车轮前束角（Toe Angle）：优化维持稳定，较好地保持了直线行驶上的平衡与低滚动阻力。