基于ADAMS的汽车悬架系统仿真分析

赵勇强 张丹 孙春辉

长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心 河北 保定 071000

摘 要：运用多体动力学仿真分析软件ADAMS建立搭载A发动机的C设计车前后悬架系统仿真分析模型，进行悬架运动学分析，得到主要参数的变化情况，如车轮前束、车轮外倾角、主销后倾等，确定相应数据的变化对整车性能的影响。

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关键词 ：悬架；仿真；参数

0 引言

应分析要求应用ADAMS软件建立搭载A发动机的B车型的前、后悬架模型，对其进行悬架系统分析得到悬架各项性能指标，并与试验车C车型进行对比分析，为整车性能改进和提升提供参考[1] [2]。

本次分析参数包括整车参数、悬架系统数模、弹性元件特性、四轮定位参数、转向系统参数等，对于缺少的数据分析过程中采用软件系统中性能相当的部件参数作参考。搭载A发动机的B车型前悬架为双横臂式独立悬架，后悬架为多连杆独立悬架，转向系为齿轮齿条式；依据悬架系统数模测量硬点及零部件参数搭建搭载A发动机的B车型前、后悬架系统仿真模型

1 悬架刚度分析

1.1 悬架垂向刚度分析

通过悬架双轮同向跳动工况分析可得到悬架系统的垂向刚度，因搭载A发动机的车型前轴荷变化较大，前悬架通过调整螺旋簧刚度和自由长度保证车身姿态；而后悬架轴荷变化较小，只对螺旋簧自由长度进行了微调整，未对后悬架螺旋簧刚度进行调整。导致搭载A发动机的B车型的前悬架刚度略有增加。

除了悬架结构及参数匹配之外,汽车前、后悬架固有频率的正确匹配是减小汽车振动耦合程度有效提高汽车行驶平顺性的重要方法之一。因B车型前悬架轴荷有较大变化，通过调整前悬架螺旋簧刚度，使得前、后悬架偏频比几乎不变。

1.2 悬架侧倾角刚度分析

通过悬架反向轮跳工况分析可得到悬架系统的侧倾角刚度，具体数值如表1所示：

一般要求乘用车前后侧倾刚度比在1.4～2.6之间，以满足汽车稍有不足转向特性的要求。B车型前悬架侧倾刚度较C车型略有增大，这是由于前悬架刚度增大造成的，前悬架侧倾刚度的增加有助于减小侧倾角，但变化较小。

2 双轮同向跳动分析

车轮由半载状态上跳、下跳各70mm。其中红色实线为搭载A发动机的B车型发动机仿真结果，蓝色虚线为试验车C车型仿真结果。

2.1 前束角随轮跳变化

车轮上跳及车轮下落时的前束变化对车辆的直线行驶稳定性、车辆的稳态响应（不足转向、过多转向）特性有很大影响，是汽车悬架的重要设计参数之一。车轮上跳时，前悬架的前束角一般呈弱负变化趋势，变化量越小越好，一般要求车轮上下跳80mm范围内，前束变化量在0～1°之间，控制直行时由路面的凸凹引起的前束变化，确保良好的直行稳定性。

2.2 外倾角随轮跳变化

为保证轮胎的侧偏性能，轿车的悬架常设计为车轮上跳时外倾角朝负值方向变化，这样就可以保证转向过程中外侧轮胎与地面的充分接触，提高轮胎抓地力，且减小轮胎的磨损。

2.3 主销后倾角随轮跳变化

对汽车而言，主销后倾角越大，高速回正力矩越大，车辆稳定效应越强，但回正力矩过大会引起前轮回正过猛，加速前轮摆振并使转向操纵沉重。半载状态下，B车型前悬架主销后倾角为2.654°，两车型变化趋势基本一致。

2.4 主销后倾拖距随轮跳变化

主销后倾拖距对于车辆的高速回正性能有非常重要的作用。半载状态下，原基础车型前悬架主销后倾拖距为16.62mm，B车型前悬架主销后倾拖距为16.58mm，两车型基本一致。

2.5 主销内倾角随轮跳变化

主销内倾角对于车辆的低速回正性能有很重要的作用，主销内倾角越大，转向时车轮回正力矩越大，但过大的主销内倾角会增加轮胎侧向力，从而导致转向沉重，因此在设计主销内倾角时要进行综合考虑，主销内倾角一般范围7°～13°。半载状态下，设计车车型前悬架主销内倾角为11.637°，B车型前悬架主销内倾角为12.642°，两车型较为接近且均符合一般设计要求。

3 结论

通过进行C车型与B车型进行悬架系统仿真对比分析，并结合主观评价结果得出以下结论：

由于B车型半载前悬架簧载质量较原四驱车型重量增加约65kg,通过改变前螺旋簧自由长度和弹簧刚度保证设计姿态初始定位参数与原车型一致，通过对比分析两种车型各工况下的悬架K&C特性可知，因底盘结构硬点相对位置未发生变化，两车型悬架运动学特性较为接近；由于衬套特性没有改变，B车型悬架弹性运动学分析结果和四驱车型基本一致。

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参考文献：

[1]王宵锋.汽车底盘设计[J].清华大学出版社，2010，04，第一版.

[2]余志生，夏群生.汽车理论[J].机械工业出版社，2010.05，第五版.