摘要：本文以国内某款电动小车为研究对象，在ADAMS下建立起小车的整车模型，并以小车前后悬架硬点坐标作为设计变量，研究悬架参数对整车性能的影响。针对电动小车具有良好的操纵稳定性而行使平顺性欠佳的情况，选取适当的悬架硬点参数进行调整，使小车具有良好的操纵稳定性和行驶平顺性，为实车的改进提供了参考。

　　关键词：悬架参数;整车性能;灵敏度分析

　　引言 悬架是汽车底盘中最重要的组成部分，它传递车架与车轮之间的一切力和力矩，直接影响到汽车的平顺性、操纵稳定性等整车性能。目前，工程人员对于悬架与整车系统性能的协调分析，一般是从类比和试验出发，通过反复试凑来确定于整车性能要求相匹配的悬架特性参数值。这样做费时费力，且难以把握问题的关键，往往是一个性能变好了，其他的性能却受到了较大的影响。

　　本文以国内某款电动小车为研究对象，基于ADAMS软件，分析悬架系统对整车性能影响的灵敏度，研究悬架系统和整车性能匹配的方法。

　　1 整车模型的建立

　　根据表1所示电动小车的实车参数在ADAMS下建立起整车多体动力学模型，主要包括以下几个部分：前悬架，后悬架，横向稳定杆，转向系统，动力系统，减震器，弹簧，轮胎以及车架和车身。轮胎特性参数如表2所示。

　　表1 电动小车整车参数表 参数 数值 轴距(mm) 2400 轮距(mm) 1280 整备质量(kg) 969(空)，1089(满) 簧载质量(kg) 859(空)，979(满) 非簧载质量(kg) 110 轴荷比 50/50 质心位置(mm) (1200，0，500) 前/后悬架 双横臂式独立悬架 转向系 齿轮齿条式 表2 轮胎特性参数 参数名称 参数值 自由半径(mm) 281 宽度(mm) 165 扁平率 0.6 垂向刚度(N/mm) 191.7 垂向阻尼(N.s/m) 50 滚动系数 0.01 轮胎外倾刚度(N/rad) 5600 轮胎侧倾刚度(N/rad) 43200 建立起的整车模型如图1所示。

　　图1 电动小车整车模型

　　2 整车性能仿真分析

　　在整车性能建立起来后，对小车的操纵稳定性和行驶平顺性进行仿真分析，从而对小车的整车性能进行初步评估。

　　在ADAMS下进行整车操纵稳定性仿真，按照国标进行评价计分，结果如表3~表6所示。

　　表3 稳态回转特性评价计分表 性能参数 数值 评分 综合评分 不足转向度 0.3 100 100 车厢侧倾度 0.4 100

表4 转向回正性能评价计分表 性能参数 数值 评分 综合评分 残留横摆角速度() 0.64 87.2 93.6 横摆角速度总方差(s) 0.19 100 表5 转向轻便性评价计分表 性能参数 数值 评分 综合评分 平均操鸵力(N) 11 100 90 最大操鸵力(N) 58 77.6 表6转向盘转角输入评价计分表 项目 响应时间(s) 评分 综合评分 方向盘输入 0.1 100 86 方向盘输入 0.2 80 方向盘输入 0.2 80 由上面的仿真结果可见，电动小车具有良好的操纵稳定性。

　　在ADAMS下进行行驶平顺性仿真分析，结果如表7~表8所示。

表7不同路面等级下的加权加速度均方根值 路面等级 A B C 0.17 0.39 0.55 表8不同车速下的加权加速度均方根值 车速(km/h) 20 30 40 50 0.24 0.3 0.32 0.35 根据参考文献[1]可知，当加权加速度时，人体感觉舒适。对比仿真结果可见，该小车以60km/h的时速在A级路面上行驶时，没有不舒服的感觉，而在B级路面上行驶时则有些不舒服，在C级路面上行驶时则相当不舒服。当小车以车速≤30km/h在B级路面上行驶时人体感觉舒适。但车辆以40km/h或50km/h行驶时，驾驶员会感觉到不舒适，因此车辆行驶平顺性还需进一步改善。

　　3 悬架参数对整车性能影响的灵敏度分析

　　ADAMS具有强大的参数化功能，可直接对悬架结构的硬点坐标和刚度、阻尼值进行修改便可得到新的仿真模型，基于这一点，选取悬架结构的硬点坐标，即双横臂悬架上控制臂三个点、下控制臂三个点、转向横拉杆两个点共8个点作为设计变量，每个点对应x,y,z三个坐标共24各变量，在加上刚度、阻尼值共26各变量，研究其对整车性能的影响。

　　表9前悬架参数对操稳性影响的主要因素 稳态回转 转向回正 转向轻便 转向瞬态 1 刚度 下横臂外点x 横拉杆外点x 横拉杆外点x 2 上横臂外点x 上横臂外点x 上横臂外点x 下横臂外点x 3 上横臂外点z 下横臂外点y 下横臂外点x 横拉杆内点z 4 上横臂前点z 横拉杆外点x 横拉杆内点z 上横臂外点x 5 下横臂外点z 上横臂后点z 横拉杆外点z 横拉杆外点z 表10后悬架参数对操稳性影响的主要因素 稳态回转 转向回正 转向轻便 转向瞬态 1 刚度 刚度 刚度 横拉杆内点z 2 上横臂前点z 上横臂外点z 下横臂外点y 横拉杆外点z 3 下横臂前点y 横拉杆内点z 上横臂外点y 上横臂外点z 4 上横臂后点y 横拉杆外点z 下横臂外点z 上横臂前点z 5 上横臂后点x 下横臂外点y 横拉杆内点z 下横臂外点z 表11前后悬架对平顺性影响的主要因素 前悬架 后悬架 1 上横臂外点y 上横臂外点y 2 下横臂外点y 下横臂外点y 3 下横臂外点z 下横臂外点z 4 上横臂前点y 上横臂前点y 5 上横臂后点z 上横臂后点z 在ADAMS/Isight中分组进行实验设计，使每个设计点的扰动范围在-1mm到1mm之间，即在原有基础上增加或减小1mm。这样通过筛选试验就可以将对整车性能影响最灵敏的参数找出。仿真结果如表9~表11所示。

　　把表9~表11的结果进一步进行整理，可以得到前后悬架对整车性能影响的因素表，分别如表12、13所示。

　　由表12、13可以快速的查找后悬架所需要的修改因素。当整车性能需要有很多的改进时，选取影响参数多的，比如前三个因素;如果整车只需要调整其中某个性能，则可以只从后面的影响参数少的因素中选取。 表12前悬架参数对整车性能影响因素表 因素 数量 稳态回转 转向回正 转向轻便性 转向瞬态响应 平顺性 上横臂外点.x 4 ● ● ● ● 下横臂外点x 3 ● ● ● 横拉杆外点x 3 ● ● ● 横拉杆内点z 2 ● ● 横拉杆外点.z 2 ● ● 下横臂外点z 2 ● ● 下横臂外点y 2 ● ● 上横臂后点.z 2 ● ● 弹簧刚度 2 ● ● 上横臂外点z 1 ● 上横臂前点.z 1 ● 上横臂外点y 1 ● 上横臂前点y 1 ● 表13后悬架参数对整车性能影响因素表 因素 数量 稳态回转 转向回正 转向轻便性 转向瞬态 平顺性 弹簧刚度 4 ● ● ● ● 横拉杆内点.z 3 ● ● ● 上横臂前点z 3 ● ● ● 下横臂外点z 3 ● ● ● 下横臂外点y 3 ● ● ● 上横臂外点z 2 ● ● 横拉杆外点z 2 ● ● 上横臂外点y 2 ● ● 下横臂前点y 1 ● 上横臂后点y 1 ● 上横臂后点x 1 ● 上横臂后点z 1 ●

　　4 基于整车性能的悬架参数调整优化

　　根据本文第2部分的对电动小车整车性能仿真分析的结果可知，该小车具有良好的操纵稳定性，但是平顺性需要做进一步的改善。

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