机械优化设计

机械优化设计论文讲解麦弗逊式悬架优化设计

目录5优化方法6优化案例7参考文献1麦弗逊式悬架简介2车轮定位参数3国内发展状况4基本优化流程

1.麦弗逊式悬架简介螺旋弹簧减震器三角形下摆臂

限制弹簧振动方向承受大部分侧向力2.车轮定位参数主销外倾角前轮前束2.车轮定位参数

主销后倾角主销内倾角/主销偏移距外倾角3.国内发展状况1976年，郭孔辉院士发表了一篇汽车振动与载货的统计分析及悬挂系统参数选择文章，详细介绍了怎样选择悬架参数，以实现对汽车的行驶平顺性的研讨。90年代初，研究人员采用虚拟样机技术对汽车的悬架进行仿真分析和优化，它可以缩短研发周期，为其它的研究提供一个参考的依据。2010年吉林大学的李宁，发表的文章通过建立悬架模型，并且对其进行仿真，分析悬架参数对整车性能的影响。2014年李翔晟等人采用免疫算法对麦弗逊悬架的结构参数进行优化，并进行实车验证，验证了优化方法的可行性，提高了整车的操纵稳定性。4.一般优化过程基本假设（1）悬架中的杆件随着车轮的跳动不发生变形，假定杆件均为刚体；（2）不考虑车轮的变形，把车轮简化为刚体；（3）零部件之间的内部间隙不计，并且连接都简化为铰链；（4）所有零部件都认为是刚体，各运动副均为刚性连接，忽略各个运动副之间的摩擦力；（5）车身相对地面不动，仅研究悬架的特性。4.基本优化流程4.1虚拟样机建模实验悬架的结构参数4.基本优化流程4.1虚拟悬架建模4.基本优化流程4.1虚拟样机建模选定关键硬点坐标硬点是指零件间连接部位的关键几何定位点E：转向节下摆臂连接的球铰中心点B：轮轴的内侧端点M：轮轴的外侧端点A：车架和减震器相连的铰接点各硬点三个方向的坐标决定了悬架的各个定位参数的取值硬点坐标取值即为优化初始值，非常重要设定悬架仿真跳动条件4.基本优化流程4.1虚拟样机建模在仿真软件中创建麦弗逊悬架4.基本优化流程4.2悬架运动学仿真基本过程由于麦弗逊悬架是左右对称的，可以做1/2悬架分析.4.基本优化流程4.3优化分析用初始变量值仿真，得到优化前定位参数曲线选择设计变量选取硬点的三个方向作为试验因子设定试验因子变化范围进行仿真分析分析各因子对定位参数的影响程度确定影响较大的为设计变量建立目标函数变量在车轮跳动设定范围内使车轮定位参数变化的函数创建约束条件变量的变化范围（硬点在初始值为中心的上下取值范围）进行仿真实验，得出最优解用优化后的硬点坐标修改悬架模型再次仿真，得出优化曲线车轮定位参数优化前后曲线对照，变化范围对照得出优化结果5.优化方法遗传算法（GeneticAlgorithm）是模拟达尔文生物进化论的自然选择和遗传学机理的生物进化过程的计算模型，是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法。5.1遗传算法5.2免疫算法免疫算法是将人工免疫的概念及理论和遗传算法相结合。保留了遗传算法本身的优良特性。通过增加免疫算子来抑制其迭代过程中出现的退化现象。提高免疫算法的收敛速度。5.优化方法6.优化实例基本假设抽象成为1/2悬架结构模型除弹簧、减振器、橡胶衬套外的悬架各部件都是刚体;各运动副之间的摩擦忽略不计。建模设置关键硬点坐标初始值及基本结构参数创建悬架模型选取变量将减振器上点和下摆臂球销中心选为设计变量，x,y,z三个方向，共6个变量6.优化举例设置目标函数

6.优化举例式中：Ci为计算得到的车轮定位参数；Ti为车轮定位参数目标曲线上该点处的数值；i为进行多体运动学求解时的迭代序数；P为求解的总部长数；

ABS()为绝对值函数。创建约束条件6.优化举例基于免疫算法的Adams/View仿真及优化结果分析将车辆及悬架的相关参数在ADAMS中设定好。在View模块中添加免疫算法来编译并注册，编译产生动态链接库（.dll）文件。利用动态链接库技术，建立view与目标桉树的链接，然后运用view模块下的“DesignEvaluationTools”接口调用所编写的免疫算法优化麦弗逊模型。获得相应数据后，进入优化算法的基本流程。同时利用solver求解器求解目标函数及相关参数的值。程序根据优化算法内部设定的条件判断是否终止计算。6.优化举例优化结果分析

6.优化举例优化结果分析

6.优化举例优化结果分析

6.优化举例实车验证6.优化举例结论优化后的悬架结构参数使各车轮定位参数及变化范围达到了比较理想的效果。提出的优化方法和思路，对其它类型的悬架优化同样具有指导意义。

6.优化举例[1]贾长建．基于ADAMS的麦弗逊式悬架运动学仿真分析与优化设计．长安大学，2015[2]李翔晟．汽车麦弗逊悬架性能仿真和优化研究．计算机仿真，2014[3]雷明．基于ADAMS的轿车前悬架动态仿真与优化分析．轻工科技，2016[4]李凯．基于ADAMS的麦弗逊悬架的仿真分析与优化．江西科技大学学报，2016[5]蒋荣超．轿车悬架零部件性能匹配与轻量化多目标优化方法研究．吉林大学，2016[6]张继鹏．麦弗逊式独立悬架的仿真分析和优化设计．电子科技大学，2015[7]秦伟．某车型麦弗逊转向悬架分析与优化设计．农业机械学报，2014[8]杨新军．麦弗逊前悬架的刚柔耦合模型仿真及优化分析．计算机辅助工程，2013[9]J.Y.Tey．Identificationofvehiclesuspensionparametersbydesignoptimization．EngineeringOptimization，2013[10]ShpetimLajqi．DesignsandOptimizations