基于adams的FSC賽車前束值與外傾角的匹配優化

陳應毅 胡光艷

摘 ?要：汽車前輪外傾角與前束值是前輪定位參數中兩個非常重要的參數，車輪前束是為了抵消車輪外傾產生的偏磨等不利影響。本文利用Adams軟件對FSC賽車前束和外傾角設計初值進行優化，使在輪跳過程中，車輪的前束值要與外傾角合理匹配。

關鍵詞：FSC;Adams;外傾角;前束值

1引言

主銷定位參數中，前輪前束正是為了消除車輪外傾帶來的車輪向外滾開趨勢引起的輪胎磨損等不良后果[1]。而前束值過大，汽車具有不足轉向趨勢且容易造成轉向沉重和靈敏度降低;前束值過小，則不能消除外傾角引起的輪胎磨損且汽車的直線行駛穩定性會變差。為了減少磨胎以及保證賽車的操縱穩定性，前輪前束值與外傾角的匹配設計至關重要。

2.外傾角與前束角的優化

2.1確定優化目標

確定前束角和外傾角初值，使得賽車在側傾運動時，前束和外傾變化量小。在仿真優化中，以這兩個參數為優化目標。

2.2確定優化變量

在Adams Car中建立前懸轉向模型[3]，于Adams Insight中以雙橫臂獨立懸架上下A叉臂位置，即hpl_lca_front、hpl_lca_rear、hpl_lca_outer、hpl_uca_front、hpl_uca_rear、hpl_uca_outer這六個硬點坐標的X、Y、Z值為設計變量[2]，共18個優化變量。由于各變量變動范圍太大容易造成桿件之間的運動干涉，造成操縱穩定性降低，需設置約束條件，即變化范圍為-5mm～5mm之間。

2.3 DOE迭代優化

采用DOE Screening（2 Level）的方法對這18個變量進行512次迭代優化，篩選出對設計目標影響較大的設計變量。進行迭代運算后，從試驗生成的HTML結果文件中看到設計變量對前束和外傾角的影響水平。如表2-1，2-2所示。

根據設計變量影響權重大小，著重調整對前束和外傾影響最大的變量，得出優化前后的硬點坐標值如表2-3所示。

2.4優化前后性能對比分析

優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，優化后的前束角變化量雖比優化前相比增多，但優化后變化趨勢符合車輪上跳動時前束角成正變化、車輪下跳動時前束角成負變化的設計目標。

優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，優化后的車輪外傾角變化量比優化前小，優化效果較好，且變化趨勢保持車輪上跳時增加、下跳時減小的設計要求。

綜上所述，外傾角與前束角在輪跳過程中遵循正相關變化，互相匹配，且優化后變化量總體減小，符合設計要求。

3結論

本文基于懸架運動分析，對輪跳過程中前束和外傾變化進行研究。利用Adams軟件對前束和外傾角設定值進行優化，使其在輪跳過程中相互匹配。為車輛在設計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：

[1] 史文庫，姚為民. 汽車構造[M]. 北京：人民交通出版社，2013

[2] 張志杰.基于ADAMS的FSC賽車操縱穩定性仿真及優化[D].遼寧工業大學，2015.