基于ADAMS的双横臂悬架性能多目标优化研究

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1、万方数据302009年9月中国制造、Jp信息化第38卷第17期基于ADAMS的双横臂悬架性能多目标优化研究李瑜婷，赵治国，章桐(同济大学汽车学院，上海201804)摘要：针对某微型电动车操纵稳定性不佳的问题。基于ADAMS／Car建立了某双横臂前悬架运动学模型并对其进行了仿真分析，利用ADAMS／Insight选取了适当的硬点坐标作为优化变量，以各定位参数变化范围最小为优化目标，采用统一目标法将多目标函数转化为单目标函数，并在ADAMS／view中对前轮定位参数进行了优化。仿真结果表明：该双横臂悬架的运动学性能得到了有效改善。关键词：悬架运动学；ADAMS；多目标优

2、化中图分类号：u463．33+1文献标识码：A文章编号：1672一1616(2009)17—0030一05悬架是连接车轮与车架的弹性传力装置，它与汽车的操纵稳定性、平顺性及安全性等性能均有关。悬架运动学主要研究内容是车轮定位参数与悬架变形量(或车轮跳动量)的关系【1J，随着各种形式的独立悬架的出现和应用，车轮定位参数在行驶过程中所引起的运动学变化对汽车操纵稳定性有着很大的影响。双横臂悬架作为目前应用最广泛的独立悬架之一，其主要优点是：运动规律可以设计，对前轮定位参数的变化和侧倾中心位置的变化的设定自由度较大，如果能适当地选择设计参数，可以使车辆得到很好的操纵性和平顺

3、性。本文针对某轮毂电机微型电动车行驶过程中所产生的过多转向问题，针对双横臂悬架的特性，利用ADAMS软件对其进行建模分析，并根据仿真分析的结果确定优化目标并建立多目标优化函数，对悬架运动学性能进行优化，突破以往的单目标优化或是平面优化的局限，对悬架进行了多目标空间结构的优化。1建模及仿真分析1．1双横臂悬架运动学模型的简化为了便于分析，在建立前悬架的多刚体运动学模型时，要对其作一定的合理简化。考虑到悬架运动学分析的目的是为了得到各前轮定位参数与车轮上下跳动量之间的关系，故将悬架简化为一个多连杆机构，在进行运动学分析时，只需确定几个铰接点的位置，即可进行运动学分析。现

4、对简化模型作以下假设：a．采用的双横臂独立悬架转向系统，前左、前右非悬挂质量系统的结构相同，转向横拉杆与转向机直接相连，可以认为左右悬架关于汽车纵向中轴线对称；．b．悬架的零部件中，除了弹性元件与橡胶元件外，其余部件认为是刚性的；c．研究悬架特性时，车身相对于地面不动。简化的双横臂悬架模型如图1所示，其中A1B，A2B，DlC，D2C为上、下横臂，BC为转向节主销轴线，EH为转向节臂，HJ为转向横拉杆，F为车轮中心，G为轮胎接地点。上、下横臂分别通过A1，A2，Dl，D2的转动副与车架连接，并通过B，C的球副与转向主销上下球头连接。转向节EF通过旋转副与轮毂连接，转

5、向节臂EH固结在转向节上，转向横拉杆Ⅲ通过点H的球副与转向节臂连接，转向器齿条通过点J的万向节与转向横拉杆相连。图1双横臂悬架结构简图收稿日期：2009一06一12作者简介：李瑜婷(1985一)，女，江苏建湖人，同济大学硕士研究生，主要研究方向为汽车现代设计理论与方法。万方数据·现代设计与先进制造技术·李瑜婷赵治国章桐基于ADAMS的双横臂悬架性⋯⋯311．2双横臂悬架ADAMS模型的建立本文以某轮毂电机电动汽车的悬架转向系统为研究对象，该电动汽车采用前后结构相同的双横臂独立悬架系统。建模所需的有效坐标通过原UG模型获取，整车参数由厂方设计人员提供。图2为根据所获取

6、的坐标在心～MS／Car中所建立的前悬架仿真模型。图2前悬架的剐)AMS他r仿真模型1．3双横臂悬架的运动学仿真分析在ADAMS／Car中建立前悬架模型后，对模型进行了上下跳动极限为±50mm的双轮同向跳动试验。此外，根据整车的实际情况，设置车轮定位参数的静态初始值：前束角为一0．5。；车轮外倾角为0。。评价悬架运动学特性的指标主要有：主销内倾角、车轮外倾角、车轮前束值、主销后倾角和车轮侧向滑移量【2J，本文主要研究前4个性能指标。通过将仿真所得的运动学性能指标与一般设计规律相比较分析后可以得出：a．车轮外倾角(如图3所示)、主销后倾角(如图4所示)及主销内倾角(如

7、图5所示)的变化规律及变化速率均符合设计要求；：．．：．：‘．．。，⋯‘⋯⋯⋯--“：，r·-·：／一一”—’’、、，‘⋯一：：：．t＼⋯一：；．⋯‘一。．I．＼‘：i⋯．：{，：：：．，-．＼一：：⋯；；-¨：．’：．：＼：}：．；⋯‘一：：’’’＼：+‘’’，；‘■：⋯⋯：：．一＼：。。：．⋯’．：。．j⋯，：一‘：．＼。，-：‘·：··t，}-＼⋯：i’!一?：⋯：⋯：：．■；＼一：＼图3车轮外倾角与轮跳变化关系曲线图4主销后倾角与轮跳变化关系曲线图5主销内倾角与轮跳变化关系曲线b．车轮外倾角在平衡位置时为负值，不符合设计要求，但结合某电动汽车前后悬架采用