顧玉平，高江徽，鄭竹安

（1.江蘇中一汽車機(jī)械設(shè)備制造有限公司，江蘇 鹽城 224400；2.鹽城工學(xué)院，江蘇 鹽城 224400）

大學(xué)生電動方程式汽車懸架系統(tǒng)的優(yōu)化

顧玉平1，高江徽2，鄭竹安2

（1.江蘇中一汽車機(jī)械設(shè)備制造有限公司，江蘇 鹽城 224400；2.鹽城工學(xué)院，江蘇 鹽城 224400）

文章通過ADAMS的CAR和INSIGHT兩個模塊，對電動方程式賽車的前懸架進(jìn)行了建立模型，以車輪外傾角參數(shù)做了系統(tǒng)的分析，從INSIGHT的曲線中對相應(yīng)的參數(shù)變量進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。研究后結(jié)果表明，優(yōu)化后的前懸架在平穩(wěn)性和操作穩(wěn)定性都得到了提升，使得賽車的前懸架滿足初期設(shè)計要求。

電動賽車；ADAMS；懸架；運(yùn)動仿真

CLC NO.: U469.7 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)07-05-02

中國大學(xué)生方程式汽車大賽（英文簡稱：FSC）是一項由高等院校汽車工程或汽車相關(guān)專業(yè)在校學(xué)生組隊參加的汽車設(shè)計與制造比賽。此賽事被譽(yù)為“汽車工程師的搖籃”。賽車懸架的優(yōu)化與否，直接影響賽車的性能，特別是在賽車的操縱穩(wěn)定能力和行駛的平順能力。目前研究方程式賽車懸架的仿真工具，主要就是ADAMSCAR和OK，本課題基于ADAMSCAR模塊對方程式賽車有著強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力，對一種FSC電動賽車的懸架進(jìn)行了仿真和優(yōu)化，對賽車后期的開發(fā)與修正提供了方法和一定的支持。

1、前懸架模型的建立

利用adams軟件建立前懸架模型，如圖1所示，構(gòu)建空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，繼而得到相應(yīng)的硬點(diǎn)坐標(biāo)，以賽車的縱向為X軸，橫向為Y軸，汽車垂向為Z軸。因為懸架具有對稱性，下圖2只表示了懸架的一側(cè)。

圖1 為adamscar中構(gòu)造模型

圖2 為賽車懸架的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2、電動賽車前懸系統(tǒng)硬點(diǎn)參數(shù)優(yōu)化

利用ADAMSinsight模塊對前懸的相關(guān)定位參數(shù)，進(jìn)行分析優(yōu)化，以便于進(jìn)一步的分析參數(shù)，對賽車的開發(fā)起到指導(dǎo)作用。在insight中本課題主要對下A臂前點(diǎn)（lca_front)，下A臂后點(diǎn)（lca_rear)，下A臂外點(diǎn)（lca_outer)，這9個參數(shù)作為設(shè)計變量，本文旨在調(diào)整車輪外傾角，車輪前束角，主銷后內(nèi)傾角，將此3個優(yōu)化目標(biāo)作為響應(yīng)目標(biāo)，在insight模塊中創(chuàng)建運(yùn)算矩陣，并選擇了Specification/fractional Factorial模式對insight進(jìn)行了64次迭代運(yùn)算（圖3），得到相應(yīng)的設(shè)計空間（部分圖4），運(yùn)行工作矩陣后，得到優(yōu)化前后車輪定位參數(shù)的變化曲線（圖5，圖6）。

圖3 迭代運(yùn)算

圖4 設(shè)計空間

圖5 變化曲線

圖6 變化曲線

3、賽車前懸的仿真分析

車輪外傾角是影響賽車的操縱性的重要因素，直接影響了汽車的行駛平順性，同事對輪胎的磨損和轉(zhuǎn)向特性也有一定的影響，前輪外傾角不應(yīng)該過大，不然也會產(chǎn)生車輪偏磨，賽車在行駛過程中上下跳動都會造成車輪外傾角的變化，下圖中優(yōu)化前車輪外傾角的而變化和優(yōu)化后變化幾乎一致，因為insight在優(yōu)化考慮了外傾角的變化范圍在滿足要求的情況下一直很小，變化一直維持在-0.5度0.35度度，在綜合其他設(shè)計目標(biāo)情況下，調(diào)整的意義不是很大等部分其他因素。

圖7 車輪外傾角優(yōu)化后曲線

4、總結(jié)

本文主要對方程式賽車的前懸做了優(yōu)化處理，在運(yùn)用adamscar基礎(chǔ)上對賽車進(jìn)行了建模，定點(diǎn)，仿真。特別是利用insight對整個前懸做了參數(shù)處理，找到了初始設(shè)計中的不足，通過建立計算矩而對車輪外傾角進(jìn)行了分析，對賽車前懸架做出了小范圍的改善，保證了賽車在下一步開發(fā)設(shè)計中擁有良好的平順性和操作穩(wěn)定性。

[1] 陳家瑞著.汽車結(jié)構(gòu)[M].人民交通出版社1994.

[2] 戴洪光.基于ADAMS平臺的柔性體仿真理論的若干研究[D].合肥.合肥工業(yè)大學(xué).2008.

[3] 吳建瑜,羅玉濤，黃向東.fase賽車雙橫臂懸架優(yōu)化設(shè)計.機(jī)械設(shè)計與制造.2011.

[4] 耿彤. 德國汽車?yán)碚? 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 .2011.

[5] 趙強(qiáng).大學(xué)生方程式賽車懸架動力特性研究.機(jī)械設(shè)計與制造. 2011.

[6] 趙曉光.斷開式轉(zhuǎn)向梯形的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析[J].汽車技術(shù)1993.

[7] 陸波.麥?zhǔn)綉壹芟到y(tǒng)運(yùn)動分析[J].汽車技術(shù)1994.6.

[8] 張洪欣.柱擺臂式懸架的矢量分析方法[J].汽車技術(shù)1989.

[9] 黃小平.轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析[J].汽車工程1991.

[10] 吳元杰等.轎車滑柱擺臂式獨(dú)立懸架的運(yùn)動學(xué)分析和參數(shù)優(yōu)化設(shè)計[J].吉林工大學(xué)報1991.3.

Optimization of Suspension system about Formula Student Electric

Gu Yuping1, Gao Jianghui2, Zheng Zhu'an2
( 1.Jiangsu Zhong Yi automobile machinery equipment manufacture Co., Ltd Jiaosu Yancheng 224400; 2.Yancheng Institute of Technology, Jiaosu Yancheng 224400）

This paper through the Adams of the car and the two modules, front suspension of the formula one motor racing were established model, to wheel camber angle parameters do the system analysis, from the curve of INSIGHT, to adjust the parameters of the corresponding variable. Research results show that the optimized front suspension was improved in both stability and operation stability and make the car's front suspension early to meet the design requirements.

Electric racing; ADAMS; suspension; Motion simulation

U469.7

：A

：：1671-7988 (2017)07-05-02

顧玉平，就職于江蘇中一汽車機(jī)械設(shè)備制造有限公司。

鄭竹安（1984--），男，江蘇鹽城人，鹽城工學(xué)院汽車工程學(xué)院講師，博士，主要從事新能源汽車技術(shù)研究。

國基自然科學(xué)基金資助項目（51405419），江蘇省汽車工程重點(diǎn)實驗室開放基金資助項目（QC201306）。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.07.003