某車(chē)型的前懸架為麥弗遜結(jié)構(gòu)，處于設(shè)計(jì)階段，為了取得和Benchmark車(chē)同樣的操穩(wěn)性能，同時(shí)減少后期樣車(chē)調(diào)校的工作量，需對(duì)該懸架進(jìn)行K&C分析，優(yōu)化懸架的硬點(diǎn)和襯套剛度。
2 MDB模型建立
從MotionView自帶的整車(chē)模型庫(kù)Assembly Wizard調(diào)用所需的前懸架模型，并根據(jù)已有的設(shè)計(jì)修改相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
2.1 前懸架硬點(diǎn)建立及零部件屬性設(shè)置
通過(guò)模型界面輸入關(guān)鍵點(diǎn)的三維坐標(biāo)，將襯套六向剛度曲線轉(zhuǎn)化為.CSV文件，導(dǎo)入到MotionView，并在相應(yīng)的襯套中調(diào)用。設(shè)定彈簧剛度、預(yù)載力和減振器的阻尼，以及減振器的長(zhǎng)度、行程、上下限位塊起作用點(diǎn)的位置。
2.2 橫向穩(wěn)定桿模型建立
橫向穩(wěn)定桿是Roll工況仿真中的關(guān)鍵部件，通常的建模方式有柔性體中性文件和Polybeam兩種。在后期可能會(huì)對(duì)懸架側(cè)傾剛度進(jìn)行調(diào)整，考慮到穩(wěn)定桿建模和參數(shù)調(diào)整的方便性，這里采用Polybeam方式，僅需輸入穩(wěn)定桿的硬點(diǎn)和材料參數(shù)，如圖1所示。
圖1 穩(wěn)定桿模型
圖2 前懸架模型
2.3 整車(chē)參數(shù)設(shè)定
調(diào)入懸架所需的模型并修改相應(yīng)的數(shù)據(jù)，就得到如圖2所示的前懸架模型，然后對(duì)整車(chē)的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，如圖3所示。
圖3 整車(chē)參數(shù)表
3 K&C分析結(jié)果
完成仿真后，直接調(diào)用MotionView的報(bào)告生成文件，即可快速查看分析結(jié)果，同時(shí)為了便于比較，我們也可把試驗(yàn)得到的Benchmark車(chē)K&C實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別輸入到對(duì)應(yīng)的曲線里。
圖4 前束角對(duì)比結(jié)果 圖5 輪胎外傾角對(duì)比結(jié)果
從分析曲線圖4到7可以看出，該懸架在平行跳動(dòng)和反向跳動(dòng)工況下，前束角有不足轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)，外傾角在轉(zhuǎn)彎時(shí)，有正向外傾的趨勢(shì)，數(shù)值變化范圍足夠大，有利于車(chē)輛的轉(zhuǎn)彎穩(wěn)定，懸架的垂直剛度也在合理的范圍內(nèi)，保證良好的乘坐舒適性，前束角、外傾角和垂直剛度與Benchmark的曲線非常吻合。
圖6 輪胎垂向力曲線 圖7 反向跳動(dòng)外傾角曲線
但同時(shí)從Benchmark的曲線來(lái)看，該懸架的襯套剛度存在剛度過(guò)高現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在：
1）側(cè)向力轉(zhuǎn)向角變化。從圖8可以看出，Benchmark車(chē)在側(cè)向力作用下，前束角變化范圍在0.6°左右，而該懸架的前束角變化范圍只有0.05°，幾乎沒(méi)有變化，體現(xiàn)不出不足轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)。
圖8 側(cè)向力工況前束角曲線 圖9 側(cè)向力工況外傾角曲線
2）側(cè)向力外傾角變化。從圖9可以看出，Benchmark車(chē)在側(cè)向力作用下，外傾角變化范圍在1°左右，而該懸架的前束角變化范圍只有0.2°，變化范圍太小，無(wú)法保證車(chē)輛的側(cè)向穩(wěn)定性。
3）側(cè)向力輪心位移。從圖10可以看出，Benchmark車(chē)在側(cè)向力作用下，輪心側(cè)向位移范圍在2mm左右，而該懸架的變化范圍只有0.1mm，幾乎不變，體現(xiàn)不了側(cè)向柔性。
4）回正轉(zhuǎn)向。從圖11可以看出，Benchmark車(chē)在回正力矩的作用下，前束角變化范圍在1°左右，而該懸架的變化范圍只有0.1°，幾乎不變。
從以上分析可以看出，該前懸架下控制臂的前后兩個(gè)襯套徑向剛度太大，導(dǎo)致不足轉(zhuǎn)向梯度太小，外傾角變化過(guò)小，很難保證車(chē)輛行駛的穩(wěn)定性，同時(shí)，由于襯套剛度過(guò)硬的，不利于減弱從路面?zhèn)鬟f過(guò)來(lái)的路面沖擊力，乘坐舒適性因此也受到很大的影響。
圖10 側(cè)向力工況輪心位移曲線 圖11 回正轉(zhuǎn)向工況前束角曲線
4 總結(jié)
1）通過(guò)調(diào)用MotionView的懸架模塊實(shí)現(xiàn)快速建立動(dòng)力學(xué)仿真模型，并利用報(bào)告自動(dòng)生成文件和曲線處理模塊，能夠很快實(shí)現(xiàn)K&C仿真和Benchmark數(shù)據(jù)的對(duì)比分析。
2）通過(guò)對(duì)本模型的分析以及Benchmark數(shù)據(jù)的比較，認(rèn)為該懸架在ride和roll工況下，有很好的表現(xiàn)，為了獲得更好的不足轉(zhuǎn)向、側(cè)向穩(wěn)定性以及提高車(chē)輛的平順性和NVH性能，應(yīng)適當(dāng)降低控制臂前后兩個(gè)襯套的徑向剛度。
3）對(duì)于模型的硬點(diǎn)位置設(shè)定是否合理，可以利用HyperStudy進(jìn)行DOE分析，確定對(duì)性能影響比較大的硬點(diǎn)，并利用其優(yōu)化功能進(jìn)行懸架結(jié)構(gòu)和硬點(diǎn)位置優(yōu)化。
（轉(zhuǎn)載）
