基于ADAMS的整车操纵稳定性优化设计

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1、基于ADAMS的整车操纵稳定性优化设计第13页共13页基于ADAMS的整车操纵稳定性优化设计第13页共13页基于ADAMS的整车操纵稳定性优化设计摘要:操纵稳定性是汽车的一种运动性能，不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度，而且也是决定高速汽车安全行驶的一个重要因素。而悬架性能与汽车的操纵稳定性又是密不可分的，研究悬架对操纵稳定性的影响，对提高整车的操纵稳定性有着非常重要的意义。本文便是采用了先进的动力学仿真软件ＡＤＡＭＳ，通过对悬架参数的设计，达到优化汽车操纵稳定性的目的。关键词：操纵稳定性悬架ＡＤＡＭＳ优化设计基于ADAMS的整车操纵稳定性优化设计第13页共13页1引言操纵稳定性

2、是汽车性能的一个重要评价指标，被人们称之为“高速车辆的生命线”。悬架设计中，很多参数都会对操纵稳定性造成影响，因此，分析悬架对整车操纵稳定性的影响，是很有必要的。1.1汽车的操纵稳定性汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且当遭遇到外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。操纵稳定性是汽车的一种运动性能，这种性能通过驾驶员在一定路面和环境下的操纵反映出来。通常认为汽车的操纵稳定性包含相互联系的两个部分：一是操纵性，二是稳定性。操纵性是指汽车能够确切地响应驾驶员转向指令的能力。稳定性是指汽车受到外界扰动

3、（路面扰动和突然阵风扰动）后恢复原来运动状态的能力。两者很难断然分开，稳定性好坏直接影响操纵性好坏，因此通常称为操纵稳定性。汽车的操纵稳定性是影响汽车主动安全性的重要性能之一。2.2本文工作引入本课题，分析操纵稳定性的研究现状，为模型的建立与分析做准备。２悬架参数对汽车操纵稳定性的影响在前悬架设计过程中，侧倾中心高度，侧倾转向，侧倾外倾系数，磨胎半径等参数对汽车的操纵稳定性影响很大，以下就对这些参数进行具体分析。2.1侧倾中心高度车厢相对地面转动时的瞬时轴线称为车厢的侧倾轴线，该轴线通过车厢在前后轴处横断面上的瞬时转动中心，称为汽车的侧倾中心，如图１，Ｏ点即为该车的侧倾中心。基

4、于ADAMS的整车操纵稳定性优化设计第13页共13页图1侧倾中心高度示意图美国通用汽车公司曾对２９辆轿车试验的结果表明：轿车前侧倾中心高度在０～１４ｃｍ之间。车厢在侧向力作用下绕侧倾轴线的转角车厢的侧倾角，车厢的侧倾角是评价汽车操纵稳定性和平顺性的重要参数。首先，侧倾角的数值影响到汽车的横摆角速度稳态响应和横摆角速度瞬态响应；其次，侧倾角本身也是评价汽车操纵稳定性的重要指标，过大的侧倾角使驾驶员感到不稳定、不安全，对平顺性而言，侧倾过大的汽车，乘客也会感到不舒适，若是侧倾角过小，悬架的侧倾角刚度大，汽车一侧的车轮遇到凸起或凹坑时，车厢内会感受到冲击，平顺性较差。车厢的侧倾角与侧

5、倾力矩成正比，而侧倾力矩又与车厢的侧倾中心高成正比，因此，侧倾中心角的大小取决于车厢的侧倾中心高。2.2侧倾转向在侧向力作用下，车厢发生侧倾，由车厢侧倾引起的前轮绕主销的转动，后轮绕垂直于地面轴线的转动，称为侧倾转向。独立悬架的侧倾转向效果，可以用车轮相对车厢跳动时的前束变化曲线来说明，如图２所示。图２为某独立悬架的前轮定位参数变化曲线。转弯行驶时，车厢侧倾，外侧车轮与车厢的距离缩短，处于压缩行程；内侧车轮与车厢间的距离加大，处于复原行程。因此，装有此种悬架的汽车，外侧车轮的前束减小，车轮向外转动；内侧车轮的前束增加，车轮向汽车纵向中心线方向转动，这样就增加了汽车的不足转向量。

6、此外，具有侧倾转向效应的汽车在直线行驶时，路面不平引起车轮相对于车厢的跳动也会使车轮产生一定的转向角，从而影响汽车直线行驶的稳定性。所以，近代轿车趋于减小侧倾转向量。基于ADAMS的整车操纵稳定性优化设计第13页共13页图2车轮相对车厢跳动时的前束变化曲线2.3侧倾外倾侧倾外倾，就是指车厢侧倾时车轮外倾角的变化。车厢侧倾时，车轮外倾角也会发生变化，车轮外倾角的变化又会引起外倾侧向力的改变。当车轮外倾倾斜的方向与地面侧向反作用力一致时，侧偏角绝对值减小，反之增大。因此，悬架的车轮外倾角变化规律将影响汽车的稳态和瞬态响应。同时，随着外倾角的增加，轮胎的侧向附着性能降低，因此，外倾角

7、的变化还影响汽车的极限侧向加速度。汽车在不平整地面上直线行驶时，由于侧倾外倾角的缘故，车轮的上下跳动使车轮外倾角不断变化，产生相应的外倾侧向力的变化，从而影响汽车直线行驶的稳定性。车厢侧倾角和车轮外倾角之间成正比关系，比例系数称为侧倾外倾系数，即车厢每侧倾一度，而引起的车轮侧倾角。经过试验测定，轿车的前侧倾外倾系数为０．６１～０．８８。2.4磨胎半径磨胎半径是悬架设计中最主要的参数之一。它是指主销或其延长线的落地点与车轮接地印记中心线间的距离，如图３所示。前悬架设计的主要目标之一是减小磨胎半