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悬架系统是汽车的重要组成部分。悬架其实是一个复杂的振动系统,通过这个特殊的系统汽车能够缓解来自地面的冲击载荷,同时也可以衰减车身等一系列承载物的振动,从而提高整车行驶平顺性与操纵稳定性。本文利用虚拟样机技术,对悬架系统进行了研究,并进行了悬架结构优化,最后通过整车操纵稳定性仿真试验验证了优化的可行性。 首先,应用多体动力学软件ADAMS/Car建立了面向结构的麦弗逊式前悬架模型。并在麦弗逊式悬架的基础上建立了多连杆式后悬架模型,转向系统模型和轮胎模型,对各部件进行装配得到整车虚拟样机模型。 其次,从理论上分析了悬架K&C特性,并分别阐述了主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾角、车轮前束等车轮定位参数对悬架以及整车性能的影响,进而总结了各个车轮定位参数之间的关系。对悬架系统进行了运动学及弹性运动学仿真试验,结果证明了悬架中的弹性元件是影响悬架性能的重要零件,它能很好地缓解悬架跳动引起的高频振动。 然后,进一步分析了前束角、车轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角等车轮定位参数,得到前束角变化范围过大,严重影响整车的性能。针对这一问题,利用灵敏度分析方法得到了悬架各硬点坐标对悬架各特性的灵敏度,获取了影响程度比较大的几个硬点坐标。应用响应面法计算出了优化函数,在ADAMS/Insight中分析得出前束角的差值均方根值变化范围最大,因此把前束角作为优化目标,优化变量为灵敏度分析中几个影响程度大于20%的硬点坐标。通过这一套优化方法优化了悬架的硬点坐标,从而使前束角的变化范围控制在理想状态。这种有针对性的单目标优化方法在不显著影响其他性能的情况下明显地优化了前束角。因此,基于响应面法的悬架特性单目标优化是成功的。 最后,根据国家标准对优化前后的模型进行了操纵稳定性仿真试验,主要进行了转向盘转角脉冲输入仿真试验和转向回正性能仿真试验,试验结果表明了优化后的模型具有较好的操纵稳定性性能。