基于操纵稳定性的扭转梁悬架DOE优化

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1、第五届中国CAE工程分析技术年会论文集基于操纵稳定性的扭转梁悬架DOE优化张德超刘红领张林波徐有忠张乐意奇瑞汽车工程研究院摘要：扭转梁悬架在经济性前驱轿车上被广泛用作后悬架。DOE是一种常见的优化方法，适用于研究扭转梁悬架KC性能及整车操纵稳定性。DOE分析方法操纵稳定性的正向开发中具有重要的应用价值。关键词：DOE扭转梁平顺性操纵稳定性DOEOptimizationwasappliedonTwistBeamSuspensiontoImproveRideandHandlingAbstract：TwistBeamSuspensionwereusuallyusedasther

2、earsuspension.DOEisafamiliarOptimization,whichisgoodforsuspensionkinematicsandcompliance、Vehiclerideandhandling.DOEisverysignificanttocarresearchanddevelopment.Keywords：DOETwistbeamRideHandling扭转梁悬架的主体部件是通过一根横梁焊接两个纵置拖曳臂构成，其中横梁是其中最主要的组成部分。横梁多被设计成V、U形状的开口形式，主要是为了满足车辆侧倾时，悬架的垂向运动和纵向运动都能得到预期的刚

3、度值。扭转梁悬架具有结构简单、重量轻、成本低、易于布置、不适合作为驱动轴等特点，因此扭转梁悬架在经济性前驱轿车上被广泛用作后悬架。A级别轿车上较为有常见，如PeugeotC2、ToyotaYariss、GMPolo等；部分B级别轿车上也有应用，如Peugeot307、ToyotaPrevia等。DOE也称试验设计(DesignofExperiments,)，考虑设计变量变化对样机性能的影响。DOE是一种常见的优化方法，适用于研究扭转梁悬架KC性能及整车操纵稳定性。整车及悬架设计时，往往是先设计部件和子系统，借助CAE分析考察悬架KC性能，再借助CAE分析与实车试验考察整车

4、操纵稳定性。采用的是逐级控制的方法来保证整车的性能。因此在工程应用中，较实用的信息是设计变量对悬架KC性能的影响以及悬架KC性能对整车操纵稳定性的影响。48第五届中国CAE工程分析技术年会论文集1整车动力学性能正向开发：整车正向开发之前，首先需要确立竞争车型，通过各种实车试验来收集竞争车型的试验数据建立数据库。这个数据库应包括动力学性能、平顺性、NVH性能、动力性、经济性等主观评价和客观测量数据。数据库应覆盖整车、系统、子系统等各个层面。由于篇幅所限，下面只讨论悬架及整车动力学性能的开发知识。确定研发车型的性能目标称之为目标设定。较常见的办法是先设定整车性能目标，然后设定

5、系统目标，再设定子系统目标，最后设定部件目标。目标设定需要参考竞争车型数据库并结合工程师的经验给予确定。整车性能目标应包括不足转向度、车身侧倾角、横摆角速度、质心侧偏角等反映整车操纵稳定性的参数。悬架KC性能在很大程度上代表了悬架系统性能，因此KC性能参数通常被认为是反映悬架系统的目标参数。子系统的目标设定如定义硬点、拖曳臂的几何形状及厚度等。部件的目标设定包括衬套刚度、弹簧刚度、限位块刚度等。子系统和部件的目标设定可以通过CAE分析工具来计算。[引用文献1]整车动力学性能目标设定流程图如图1：整车操纵稳定性性能目标：前、后轴荷分配，不足转向度，前后悬整车试验架侧倾刚度匹

6、配，车身跳动频率等CAE多目悬架系统KC性能目标：体标动车轮上下跳动行程，四轮定位参数，前KC试验力设后悬架的垂直跳动频率等学定仿真（有子系统性能目标：限元硬点位置，部件的几何形状及结构等柔性体模型部件的性能目标：）衬套、弹簧、限位块的刚度等图1整车动力学性能目标设定流程图整车动力学性能设定目标时，采取逐级分解的办法来设计子系统及部件的性能。图1看出悬架系统KC性能的目标设定与整车操纵稳定性的目标设定可以通过试验进行验49第五届中国CAE工程分析技术年会论文集证，这对悬架及整车动力学性能的开发十分重要。2多体仿真模型使用软件ADAMS可以建立悬架及整车的刚柔耦合的多体动力

7、学仿真模型，用于悬架KC性能分析和整车操纵稳定性分析。图2扭转梁悬架模型应该包括横梁截面、拖曳臂、车轮、螺旋弹簧、衬套及焊接支架等。图3整车动力学模型包括动力总成系统、车身系统、悬架系统、制动系统、轮胎系统等。图2悬架子系统模型图3整车动力学模型由于扭转梁悬架是一个具有柔性的多自由度复杂构件，因此采用有限元柔性体模型是必要的。一些输入数据采用试验数据，如弹簧刚度，衬套刚度等。扭转梁模型的刚柔耦合模型被证明是非常有效和实用的。3扭转梁悬架系统KC性能的DOE分析：DOE分析一般有以下几个基本步骤：1）确定试验目的,明确反映系统性