陳應(yīng)毅 胡光艷

摘 ?要：汽車前輪外傾角與前束值是前輪定位參數(shù)中兩個(gè)非常重要的參數(shù)，車輪前束是為了抵消車輪外傾產(chǎn)生的偏磨等不利影響。本文利用Adams軟件對(duì)FSC賽車前束和外傾角設(shè)計(jì)初值進(jìn)行優(yōu)化，使在輪跳過(guò)程中，車輪的前束值要與外傾角合理匹配。

關(guān)鍵詞：FSC;Adams;外傾角;前束值

1引言

主銷定位參數(shù)中，前輪前束正是為了消除車輪外傾帶來(lái)的車輪向外滾開(kāi)趨勢(shì)引起的輪胎磨損等不良后果[1]。而前束值過(guò)大，汽車具有不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)且容易造成轉(zhuǎn)向沉重和靈敏度降低;前束值過(guò)小，則不能消除外傾角引起的輪胎磨損且汽車的直線行駛穩(wěn)定性會(huì)變差。為了減少磨胎以及保證賽車的操縱穩(wěn)定性，前輪前束值與外傾角的匹配設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

2.外傾角與前束角的優(yōu)化

2.1確定優(yōu)化目標(biāo)

確定前束角和外傾角初值，使得賽車在側(cè)傾運(yùn)動(dòng)時(shí)，前束和外傾變化量小。在仿真優(yōu)化中，以這兩個(gè)參數(shù)為優(yōu)化目標(biāo)。

2.2確定優(yōu)化變量

在Adams Car中建立前懸轉(zhuǎn)向模型[3]，于Adams Insight中以雙橫臂獨(dú)立懸架上下A叉臂位置，即hpl_lca_front、hpl_lca_rear、hpl_lca_outer、hpl_uca_front、hpl_uca_rear、hpl_uca_outer這六個(gè)硬點(diǎn)坐標(biāo)的X、Y、Z值為設(shè)計(jì)變量[2]，共18個(gè)優(yōu)化變量。由于各變量變動(dòng)范圍太大容易造成桿件之間的運(yùn)動(dòng)干涉，造成操縱穩(wěn)定性降低，需設(shè)置約束條件，即變化范圍為-5mm～5mm之間。

2.3 DOE迭代優(yōu)化

采用DOE Screening（2 Level）的方法對(duì)這18個(gè)變量進(jìn)行512次迭代優(yōu)化，篩選出對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)影響較大的設(shè)計(jì)變量。進(jìn)行迭代運(yùn)算后，從試驗(yàn)生成的HTML結(jié)果文件中看到設(shè)計(jì)變量對(duì)前束和外傾角的影響水平。如表2-1，2-2所示。

根據(jù)設(shè)計(jì)變量影響權(quán)重大小，著重調(diào)整對(duì)前束和外傾影響最大的變量，得出優(yōu)化前后的硬點(diǎn)坐標(biāo)值如表2-3所示。

2.4優(yōu)化前后性能對(duì)比分析

優(yōu)化前后前束角隨輪跳的變化曲線如圖2-7所示。在輪跳（-30mm，+30mm）范圍內(nèi)，優(yōu)化后的前束角變化量雖比優(yōu)化前相比增多，但優(yōu)化后變化趨勢(shì)符合車輪上跳動(dòng)時(shí)前束角成正變化、車輪下跳動(dòng)時(shí)前束角成負(fù)變化的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

優(yōu)化前后外傾角隨輪跳的變化曲線如圖2-8所示。在輪跳（-30mm，+30mm）范圍內(nèi)，優(yōu)化后的車輪外傾角變化量比優(yōu)化前小，優(yōu)化效果較好，且變化趨勢(shì)保持車輪上跳時(shí)增加、下跳時(shí)減小的設(shè)計(jì)要求。

綜上所述，外傾角與前束角在輪跳過(guò)程中遵循正相關(guān)變化，互相匹配，且優(yōu)化后變化量總體減小，符合設(shè)計(jì)要求。

3結(jié)論

本文基于懸架運(yùn)動(dòng)分析，對(duì)輪跳過(guò)程中前束和外傾變化進(jìn)行研究。利用Adams軟件對(duì)前束和外傾角設(shè)定值進(jìn)行優(yōu)化，使其在輪跳過(guò)程中相互匹配。為車輛在設(shè)計(jì)階段合理匹配車輪外傾角與前束值提供了參考方案。

參考文獻(xiàn)：

[1] 史文庫(kù)，姚為民. 汽車構(gòu)造[M]. 北京：人民交通出版社，2013

[2] 張志杰.基于ADAMS的FSC賽車操縱穩(wěn)定性仿真及優(yōu)化[D].遼寧工業(yè)大學(xué)，2015.