26 麦弗逊式前悬架的KC分析VIP

Altair 中国区 2008 HyperWorks 技术大会论文集 麦弗逊式前悬架的麦弗逊式前悬架的 K&C 分析分析 李庆欢李庆欢 陈斌陈斌 汪文龙汪文龙 奇瑞汽车股份有限公司 乘用车工程研究二院 - 1 - Altair 中国区 2008 HyperWorks 技术大会论文集 麦弗逊前悬架麦弗逊前悬架 K&C 分析分析 K&C Analysis of Macphersan Suspension 李庆欢 陈斌 汪文龙 (奇瑞汽车股份有限公司 乘用车工程研究二院) 摘摘 要：要： 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 K&C 仿真，并在 MV 提供的自动报告模板里添加两辆 Benchmark 车的 K&C 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。 关键字关键字：悬架 K&C 衬套 硬点 Abstract Use the suspension module of Motion View to build a new front suspension, modify the hard points, bushing stiffness, spring stiffness, damper, bound stop、rebound stop, make K&C analysis, and then, add the Benchmark K&C data to the report. Compare the curves and find out how the original parameters influence the performance of suspension, especially, find out the relationship between bushing stiffness and R&H. Key words: suspension, K&C, bushing, hard point 1 概述概述 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 K&C 分析，优化悬架的硬点和衬 套刚度。 2 MDB 模型建立模型建立 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。 - 2 - Altair 中国区 2008 HyperWorks 技术大会论文集 图 1 稳定杆模型 图 2 前悬架模型 2.3 整车参数设定整车参数设定 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 K&C 分析结果分析结果 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 K&C 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 - 3 - Altair 中国区 2008 HyperWorks 技术大会论文集 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 - 4 - Altair 中国区 2008 HyperWorks 技术大会论文集 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 K&C 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。 5 参考文献：参考文献： 1 Motion View Users Manual 2Prof. Dipl.-Ing. Jrnsen Reimpell等 The Automotive Chassis:Engin