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麦弗逊式前悬架的KC分析 本文介绍了调用MotionView软件中的汽车动力学仿真模块，按照正向开发车型最初始设定的参数，修改默认模型的硬点、衬套六向刚度、弹簧刚度、减震器阻尼、缓冲块等数据，然后进行KC仿真，并在MV提供的自动报告模板里添加两辆Benchmark车的KC试验数据，通过仿真数据与试验数据的对比，分析初步设定的参数是否合理，尤其是衬套刚度参数设定对操稳和平顺性的影响，并以此为依据对相应参数进行调整。1 概述 ??? 某车型的前悬架为麦弗逊结构，处于设计阶段，为了取得和Benchmark车同样的操稳性能，同时减少后期样车调校的工作量，需对该悬架进行KC分析，优化悬架的硬点和衬套刚度。 2 MDB模型建立 ??? 从MotionView自带的整车模型库Assembly Wizard调用所需的前悬架模型，并根据已有的设计修改相应的数据。 2.1 前悬架硬点建立及零部件属性设置 ??? 通过模型界面输入关键点的三维坐标，将衬套六向刚度曲线转化为.CSV文件，导入到MotionView，并在相应的衬套中调用。设定弹簧刚度、预载力和减振器的阻尼，以及减振器的长度、行程、上下限位块起作用点的位置。 2.2 横向稳定杆模型建立 ??? 横向稳定杆是Roll工况仿真中的关键部件，通常的建模方式有柔性体中性文件和Polybeam两种。在后期可能会对悬架侧倾刚度进行调整，考虑到稳定杆建模和参数调整的方便性，这里采用Polybeam方式，仅需输入稳定杆的硬点和材料参数，如图1所示。 ??? 图1稳定杆模型?? ?图2 前悬架模型 2.3 整车参数设定 ??? 调入悬架所需的模型并修改相应的数据，就得到如图2所示的前悬架模型，然后对整车的关键参数进行设定，如图3所示。 图3 整车参数表 3 KC分析结果 ??? 完成仿真后，直接调用MotionView的报告生成文件，即可快速查看分析结果，同时为了便于比较，我们也可把试验得到的Benchmark车KC实验数据分别输入到对应的曲线里。 ? 图4 前束角对比结果 图5 轮胎外倾角对比结果 ??? 从分析曲线图4到7可以看出，该悬架在平行跳动和反向跳动工况下，前束角有不足转向的趋势，外倾角在转弯时，有正向外倾的趋势，数值变化范围足够大，有利于车辆的转弯稳定，悬架的垂直刚度也在合理的范围内，保证良好的乘坐舒适性，前束角、外倾角和垂直刚度与Benchmark的曲线非常吻合。 ? 图6 轮胎垂向力曲线 图7 反向跳动外倾角曲线 ??? 但同时从Benchmark的曲线来看，该悬架的衬套刚度存在刚度过高现象，主要表现在： ??? 1）侧向力转向角变化。从图8可以看出，Benchmark车在侧向力作用下，前束角变化范围在0.6°左右，而该悬架的前束角变化范围只有0.05°，几乎没有变化，体现不出不足转向的趋势。 ? 图8侧向力工况前束角曲线 图9侧向力工况外倾角曲线 ??? 2）侧向力外倾角变化。从图9可以看出，Benchmark车在侧向力作用下，外倾角变化范围在1°左右，而该悬架的前束角变化范围只有0.2°，变化范围太小，无法保证车辆的侧向稳定性。 ??? 3）侧向力轮心位移。从图10可以看出，Benchmark车在侧向力作用下，轮心侧向位移范围在2mm左右，而该悬架的变化范围只有0.1mm，几乎不变，体现不了侧向柔性。 ??? 4）回正转向。从图11可以看出，Benchmark车在回正力矩的作用下，前束角变化范围在1°左右，而该悬架的变化范围只有0.1°，几乎不变。 ??? 从以上分析可以看出，该前悬架下控制臂的前后两个衬套径向刚度太大，导致不足转向梯度太小，外倾角变化过小，很难保证车辆行驶的稳定性，同时，由于衬套刚度过硬的，不利于减弱从路面传递过来的路面冲击力，乘坐舒适性因此也受到很大的影响。 ? 图10侧向力工况轮心位移曲线 图11回正转向工况前束角曲线 4 总结 ??? 1）通过调用MotionView的悬架模块实现快速建立动力学仿真模型，并利用报告自动生成文件和曲线处理模块，能够很快实现KC仿真和Benchmark数据的对比分析。 ??? 2）通过对本模型的分析以及Benchmark数据的比较，认为该悬架在ride和roll工况下，有很好的表现，为了获得更好的不足转向、侧向稳定性以及提高车辆的平顺性和NVH性能，应适当降低控制臂前后两个衬套的径向刚度。 ??? 3）对于模型的硬点位置设定是否合理，可以利用HyperStudy进行DOE分析，确定对性能影响比较大的硬点，并利用其优化功能进行悬架结构和硬点位置优化。