某車型的縱向柔度優化分析

王 海，劉 通，劉艷華

（華晨汽車工程研究院，遼寧 沈陽 110141）

引言

隨著汽車技術的不斷發展和進步，乘坐人員對舒適性的要求變得越來越高[1]，故整車設計過程中，設計部門對平順性性能的要求也變得越來越高[2]。

本文主要依據現有車型，在加速、制動以及減速等前后沖擊工況下，整車的前后沖擊較為明顯，駕駛員及乘客的乘坐舒適性較差[3]。對該車型進行平順性分析，找出影響該車的平順性影響較大的因子，并對該車型平順性的影響因子進行評估和優化，確定最終的平順性優化方案，并進行驗證分析。

1 平順性性能優化

本論文的車型的控制臂后襯套為橡膠襯套，但其徑向方向包含空心方向和實心方向。空心方向為控制臂前后點連線的切線在xy 面投影方向，本襯套一般稱之為平順性襯套[4]。

本文應用Adams/insight 軟件進行平順性的優化分析[5]。本車型出現問題的工況為縱向沖擊工況，故本文應用典型的沖擊路面作為仿真工況[6]。

影響整車縱向沖擊的因素如表1。

表1 平順性影響因子

由于本車型的結構零部件已經確定，且減振器阻尼以及彈簧剛度主要影響垂向的平順性性能，故對硬點坐標、彈簧以及減振器阻尼不再進行優化。本車型主要通過優化襯套的剛度對平順性進行分析。

優化的目標為質心縱向加速度。分析各影響因子對目標的影響大小，確定優化的方案。通過Adams/insight 優化分析可知，具體的各個因子對優化目標影響的大小如圖1。

圖1 各影響因子權重

通過靈敏度分析，對整車縱向舒適性影響較大的主要是控制臂前襯套的x 方向（整車坐標系的y 向）剛度以及控制臂后襯套的y 向（整車坐標系的y 向）的剛度。其他襯套的剛度對整車的縱向舒適性影響較小。

2 影響因子的評估及優化分析

控制臂后襯套的各向剛度主要取決于襯套本身的剛度以及襯套布置在控制臂的角度。

本文應用本車型組合壞路的六分力測試數據，對前懸架進行了動態載荷分解。控制臂的合力方向以及合力的大小如圖2。左右兩側的控制臂后襯套的合力與整車坐標系的y 軸夾角為32°附近。

圖2 控制臂后襯套合力方向統計

通過分析，對控制臂后襯套的空心方向剛度以及襯套的布置角度進行了優化。即襯套的空心方向為與y 軸夾角為32°，剛度適當減小，具體的剛度前后對比如下圖所示。

圖3 控制臂后襯套空心方向前后對比

3 驗證分析

3.1 懸架K&C 性能前后對比

控制臂后控制臂的空心方向及剛度進行優化分析后，由于襯套的變化，懸架的C 特性有一定的差異及變化，本文對其進行優化分析。具體分析結果如圖4 所示。

圖4 輪心縱向位移隨制動力的變化關系

表2 兩種方案前后對比

通過分析發現，懸架的縱向柔度分別提升了46%及28%。

3.2 整車的頻率響應前后對比

根據上述的方案，基于優化前后的襯套的剛度和布置角度，進行整車的脈沖仿真分析。得到的車身縱向加速度的傅里葉變換后的頻域曲線圖5。

圖5 傅里葉變換后的功率譜密度曲線

通過曲線可以分析，縱向加速度的諧振頻率從優化前的19.5 Hz 提升至9.8 Hz，整車的縱向舒適性能變好。

4 結論

通過Adams/insight 軟件，對整車的縱向加速制動等工況進行了優化分析，確定了優化的影響因子。同時，基于實車的路譜六分力測試數據，對前懸架進行動態載荷分解，確定了更利于縱向舒適性的襯套布置角度。從而通過優化控制臂后襯套的剛度曲線及襯套的布置角度，縱向沖擊頻率變低，提升了整車的縱向舒適性性能。