基于ADAMS CAR的麦弗逊悬架动力学的研究

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基于ADAMS的悬架系统动力学仿真分析与优化设计

基于ADAMS的悬架系统动力学仿真分析与优化设计一、概述本文以悬架系统为研究对象，运用多体动力学理论和软件，从新车型开发中悬架系统优化选型的角度，对悬架系统进行了运动学动力学仿真，旨在研究悬架系统对整车操纵稳定性和平顺性的影响。

文章提出了建立悬架快速开发系统平台的构想，并以新车型开发中的悬架系统优化选型作为实例进行阐述。

简要介绍了汽车悬架系统的基本组成和设计要求。

概述了多体动力学理论，并介绍了利用ADAMS软件进行运动学、静力学、动力学分析的理论基础。

基于ADAMSCar模块，分别建立了麦弗逊式和双横臂式两种前悬架子系统，多连杆式和拖曳式两种后悬架子系统，以及建立整车模型所需要的转向系、轮胎、横向稳定杆等子系统，根据仿真要求装配不同方案的整车仿真模型。

通过仿真分析，研究了悬架系统在左右车轮上下跳动时的车轮定位参数和制动点头量、加速抬头量的变化规律，以及汽车侧倾运动时悬架刚度、侧倾刚度、侧倾中心高度等侧倾参数的变化规律，从而对前后悬架系统进行初步评估。

1. 悬架系统的重要性及其在车辆动力学中的作用悬架系统是车辆的重要组成部分，对车辆的整体性能有着至关重要的作用。

它负责连接车轮与车身，不仅支撑着车身的重量，还承受着来自路面的各种冲击和振动。

悬架系统的主要功能包括：提供稳定的乘坐舒适性，保持车轮与路面的良好接触，以确保轮胎的附着力，以及控制车辆的姿态和行驶稳定性。

在车辆动力学中，悬架系统扮演着调节和缓冲的角色。

当车辆行驶在不平坦的路面上时，悬架系统通过其内部的弹性元件和阻尼元件，吸收并减少来自路面的冲击和振动，从而保持车身的平稳，提高乘坐的舒适性。

同时，悬架系统还能够根据车辆的行驶状态和路面的变化，自动调节车轮与车身的相对位置，确保车轮始终与路面保持最佳的接触状态，以提供足够的附着力。

悬架系统还对车辆的操控性和稳定性有着直接的影响。

通过合理的悬架设计，可以有效地改善车辆的操控性能，使驾驶员能够更加准确地感受到车辆的行驶状态，从而做出更为精确的操控动作。

基于ADAMS的麦弗逊式悬架运动学分析

基于ADAMS的麦弗逊式悬架运动学分析作者：王圣斌来源：《科学导报·学术》2020年第29期摘要：汽车悬架看似结构简单实则内部包含着许多种力的作用，会影响着汽车的稳定和安全。

本文主要用ADAMS中的Car模块对麦弗逊悬架系统进行运动学分析，从而降低了设计人员的研发周期，有效降低了生产成本。

关键词：悬架;稳定性;运动学1 引言从汽车的操作稳定性、乘坐和驾驶舒适性和安全性来说，改善汽车的悬架是做简单有效的方法。

利用虚拟样机技术软件ADAMS中的Car模块对麦弗逊悬架系统进行运动学分析，从而降低了设计人员的研发周期，有效降低了生产成本，节约了人力资源，加快了汽车工业的发展，因此，基于ADAMS麦弗逊悬架的运动学分析是十分有现实意义的。

2 麦弗逊式悬架的研究概况到目前为止，国外对于麦弗逊悬架的研究已经到了非常成熟的阶段。

在《汽车悬架》一书中就详细的介绍了麦弗逊悬架的结构特点和一些主要参数和汽车使用性能与各个定位参数之间的关系。

3麦弗逊式悬架模型的建立3.1 ADAMS簡介ADAMS/CAR，ADAMS/CHASIS，ADAMS/DIRVELINE主要是与汽车某个零部件设计相关的专业模块。

对于ADAMS来说，ADAMS/CAR和ADAMS/POSTPROCESSOR两个模块就足够我们应对运动学分析了，而其中ADAMS/POSTPROCESSOR这个后处理模块用起来相对比较简单，所以我们的主要精力应该是在ADAMS/CAR上，当然本文的麦弗逊悬架也主要在ADAMS/CAR上建立。

3.2模型的建立本课题运用ADAMS/Car并结合相关试验检测出的数据进行建模，具体如下：1）通过试验检测等，得到参数。

2）根据设计车的前悬架的各个部件的相对位置关系。

3）初步选定重要零部件。

4）定义初始状态外倾角与前束角。

5）建立悬架等模块。

4运动学仿真分析4.1模型简化在进行模型运动学分析之前为了分析方便，我们先对模型进行简化和假设，简化结果如图1所示。

基于ADAMS的麦弗逊悬架的动力学仿真和优化

轮外倾角（ＣａｎｌｂｅｒＡｎｇｌｅ）、主销后倾；￣（ＣａｓｔｅｒＡｎｇｌｅ）、主销内倾角（ＫｉｎｇｐｉｎＩｎｃｌｉｎａｔｉｏｎＡｎｇｌｅ）￣车轮转向角（ＳｔｅｅｒＡｎｇｌｅ）五个悬架运动特性参数，同时研究了这五个运动特性参数对汽车的稳态响应特性、直线行驶的稳定性、操纵稳定性等众多性能的影响。此外，以改善悬架的性能为目标，从ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ模块中导入ＡＤＡＭＳ／Ｉｎｓｉｇｈｔ模块，
（陕西汉德车桥有限公司，陕西西安７１０２０１）摘要：本文以多刚体系统动力学为理论基础，应用多体运动学与动力学仿真软件ＡＤＡＭＳ中的Ｃａｒ专业模块建立了麦弗逊悬架多刚体型。在对该悬架模型进行了两侧车轮同向跳动的仿真分析后，研究了前束￣（ＴｏｅＡｎｇｌｅ）、车
（ＳｈａａｎｘｉＨａｎｄｅａｘｌｅＣｏ —Ｌｔｄ．．ＳｈａａｎｘｉＸｉ ’ ａｎ７１０２０１）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｂａｓｅｄｏｎＭｕｌｔｉ－－ｒｉｇｉｄＢｏｄｙＳｙｓｔｅｍｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄｅｓｔａｂｌｉｓｈａＭｕｌｔｉ－－ｒｉｇｉｄＢｏｄｙｍｏｄｅｌｏｆＭｃＰｈｅｒｓｏｎ

基于ADAMSCar的汽车悬架系统_动力学建模与仿真分析毕业设计

毕业设计（论文）题目：基于ADAMS/Car的汽车悬架系统动力学建模与仿真分析毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

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基于ADAMS的麦弗逊悬架动力学仿真及其优化设计

基于ADAMS的麦弗逊悬架动力学仿真及其优化设计
陈永耀;谢伟东
【期刊名称】《机电工程》
【年(卷),期】2009(026)009
【摘要】为了对麦弗逊悬架的定位参数进行动力学仿真研究,针对某桑塔纳轿车的麦弗逊前悬架,应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS/Car专业模块建立了麦弗逊式前悬架多体系统精确模型,进行了双侧车轮平行跳动仿真,对模型的准确与否进行了验证.在此基础上,利用ADAMS/Insight模块对该悬架进行了优化设计,找出了影响模型准确性的原因.研究结果证明,该优化的悬架布置方案较好地解决了模型的不舍理性.
【总页数】5页(P97-100,107)
【作者】陈永耀;谢伟东
【作者单位】浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室,浙江,杭
州,310032;浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室,浙江,杭州,310032【正文语种】中文
【中图分类】TB114.3
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基于ADAMS／CAR环境下的麦弗逊悬架建模与仿真

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点。以地面为ＸＹ平面，汽车中心对称面为Ｘ平面，Ｚ通过前轮轮心连线，垂直Ｘ、Ｚ两平面的面为ＹＹＸＺ平面，取垂直向上为ｚ轴正向，车身右侧为Ｙ轴正
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确定硬点就是在子系统坐标系中给出零件之间连接点的几何位置。模型关键硬点的空间位置坐标和相
关系数是建立运动学模型的关键，从零部件装配图上可以得到硬点的坐标值。
２４仿真模型的建立．
沃尔沃等公司合作开发的整车设计软件包，集成了他们在汽车设计、开发方面的专家经验，能够帮助工程师快速建造高精度的整车虚拟样机，采用的用户化界面是根据汽车工程师的习惯而专门设计的，包
括整车动力学模块（ｅｉｅｙａｃ）Ｖｈｃｎｍｉ和悬架设计ｌＤｓ
ＡＡ／ＡＤＭＳＣＲ是ＭＤ公司与奥迪、马、Ｉ宝雷诺和
些曲线来对悬架进行综合性能的评价和分析圆。为分析国产ＭＶ帅客前悬架的性能，本文借Ｐ助ＡＡＳＡＤＭ／Ｒ模块，构建该悬架的运动学模型，Ｃ
并对影响车辆操稳性的特性参数在汽车行驶中的变化进行了仿真分析。
模块（ｕｐｎｉｅｇ）ＳｓｅｓｎＤｓｎ。对于悬架系统来说，ｏｉＡＡＳＡＤＭ／Ｒ在仿真结束后，自动计算出３多种ｃ可０悬架特性，根据这些常规的悬架特性，用户又可定义

基于ADAMS_CAR的麦弗逊悬架优化设计

２００６年第９期农业装备与车辆工程图１前悬架二维示意图收稿日期：２００６－０５－３０作者简介：刘进伟（１９８０－），男，湖北天门人，武汉理工大学汽车工程学院车辆工程系在校研究生，研究方向：汽车设计方法。

基于ＡＤＡＭＳ／ＣＡＲ的麦弗逊悬架优化设计刘进伟１，吴志新２，徐达１（１．武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉４３００７０；２．中国汽车技术研究中心，天津３００１６２）摘要：汽车悬架系统为一多体系统，部件之间的运动关系十分复杂，传统的人工计算很难将悬架的各种特性表述清楚。

以国产某轿车为例，应用多体运动学与动力学仿真软件ＡＤＡＭＳ中的ＣＡＲ专业模块建立该车的前后悬架多刚体模型，对其悬架的各种性能进行了仿真分析，研究了悬架几何参数对汽车操纵稳定性的影响，在理论验证的基础上揭示了该悬架的运动规律，在进行优化分析的同时还提出了改进的意见。

关键词：多刚体体动力学；悬架；仿真；ＡＤＡＭＳ／ＣＡＲ中图分类号：Ｕ４６３．３文献标识码：Ａ文章编号：１６７３－３１４２（２００６）０９－００３４－０５ＴｈｅＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＭａｃｐｈｅｒｓｏｎＳｕｓｐｅｎｓｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＡＤＡＭＳ／ＣＡＲＬｉｕＪｉｎｗｅｉ１，ＷｕＺｈｉｘｉｎ２，ＸｕＤａ１（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆｖｅｈｉｃｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｉｎａＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１６２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎａｓｓｅｍｂｌｙｏｆｃａｒｉｓａｍｕｌｔｉ－ｂｏｄｙｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｍｏｔｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐａｍｏｎｇｔｈｅｐａｒｔｓｉｓｖｅｒｙｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ，ｓｏｉｔｂｒｉｎｇｓｍａｎｙｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｔｏｃｏｍｐｕｔｅｔｈｅｖａｒｉｏｕｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆａｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｗｉｔｈＡＤＡＭＳ／ＣＡＲａｎｄｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆａｃｅｒｔａｉｎｄｏｍｅｓｔｉｃｃａｒ，ａｎａｌｙｓｅｓａｎｄｐａｒａｍｅｔｒｉｚｅｓｓｏｍｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆｔｈｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ．Ｔｈｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｓｏｆｔｈｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｗａｓｕｎｃｏｖｅｒｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｔｈｅｏｒｙ．Ｉｎｔｈｅｍｅａｎｔｉｍｅ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｇｅｏｍｅｔｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｈａｎｄｌｉｎｇａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｍｕｌｔｉ－ｂｏｄｙｓｙｓｔｅｍ；ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ＡＤＡＭＳ／ＣＡＲ农业装备与车辆工程ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＶＥＨＩＣＬＥＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ２００６年第９期（总第１８２期）Ｎｏ．９２００６（Ｔｏｔａｌｌｙ１８２）０引言麦弗逊式悬架是铰接式滑柱与下横臂组成的悬架形式。

基于ADAMS的麦弗逊悬架的仿真分析与优化

基于ADAMS的麦弗逊悬架的仿真分析与优化基于悬架系统对汽车舒适性和操稳性的重要影响，本文利用ADAMS仿真软件对麦弗逊式独立悬架进行动力学仿真与优化。

根据麦弗逊式独立悬架的CATIA模型及硬点，首先在ADAMS/Car模块中搭建悬架的物理模型，然后进行仿真分析，再利用后处理模块ADAMS/PostProcessor模块查看仿真结果，得到有关悬架性能的曲线，包括四轮定位参数曲线，并对分析不合理的车轮前束角通过ADAMS/Insight模块进行了进一步的优化，最终明显提高了汽车的舒适性和操稳性。

标签：ADAMS；麦弗逊；悬架；仿真；优化Abstract：In view of the important influence of suspension system on the comfort and stability of vehicle，simulation analysis and optimization of MacPherson suspension system are carried out by ADAMS. Firstly，based on the CATIA model and the hard points of MacPherson independent suspension，the model of MacPherson independent suspension is built by the ADAMS/Car. Then the simulation analysis is carried out and the simulation results are gained by the ADAMS/Postprocessor. The results get the suspension performance curve，including the four-wheel positioning parameter curve. Finally，the experiments prove obviously on improving the comfort and stability of vehicle through analyzing the unreasonable wheel toe Angle by ADAMS/ Insight.Key words：ADAMS；MacPherson；suspension；simulation；optimization一、引言近些年来，汽车行业的迅速发展推动了汽车技术的不断完善，促使汽车的舒适性和操稳性能也在不断提高，不断满足人们对于汽车性能的要求。

基于ADAMS的麦弗逊前悬架优化研究

基于ADAMS的麦弗逊前悬架优化研究作者：江苏大学汤靖高翔陆丹提要：针对厂家反映的汽车前轮磨损严重的问题，以多体系统动力学理论为基础，应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS的Car 专业模块建立该皮卡车麦弗逊式前悬架多体系统模型，并采用ADAMS/Insight 模块进行性能分析，找出磨损严重的原因，同时进一步进行悬架布置优化设计，最终得出优化的悬架布置方案，较好地解决了轮胎磨损的问题。

关键词：汽车CAD；ADAMS；麦弗逊悬架；多体动力学0 引言麦弗逊独立悬架具有结构简单、非簧载质量小、发动机及转向系易于布置、适合于同多种形式的弹簧相匹配以及能实现车身高度的自动调节等优点。

但是，由于主销轴线位置在减振器与车身连接铰链中心和横摆臂与转向节连接铰链中心的连线上，因此当悬架在变形时，主销轴线也随之改变，前轮定位参数和轮距也都会相应改变，且变化量可能很大。

因此，如果悬架结构设计不当，就会大大影响汽车产品的使用性能(如转向沉重、摆振、轮胎偏磨、影响轮胎使用寿命等)[1]。

某客货两用皮卡车的前悬采用的是麦弗逊悬架，厂家反映存在该悬架轮胎磨损非常严重，为解决此问题，我们借助ADAMS/Car 专业模块，构建该悬架的电子样机模型，使用ADAMS/Insight 试验设计与分析模块进行虚拟试验，并进行了优化设计。

机械系统动力学仿真分析软件ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of MechanicalSystem）中的Car 专业模块是MSC 与Audi、BMW、Renault、和Volvo等公司合作开发的整车设计软件包，整合了他们在汽车设计、开发方面的经验，能够帮助工程师快速建造高精度的包括车身、悬架系统、传动系统、引擎、转向机构、制动系统等子系统在内的参数化虚拟汽车模型。

ADAMS/Insight 功能扩展模块是ADAMS 基于网页的试验设计与分析模块，能对仿真进行实验设计，使用户可以更精确地对设计进行量化研究，应用ADAMS/Insight，我们可以很方便地进行一系列的仿真试验，从而精确地预测所设计的复杂的机械系统在各种工作条件下的性能，并对试验结果提供专业化的统计结果[2]。

基于ADAMS的麦弗逊式悬架系统运动学仿真分析与优化设计

基于ADAMS的麦弗逊式悬架系统运动学仿真分析与优化设计摘要：本文通过机械动力学分析软件ADAMS，建立某车的麦弗逊式前悬架模型，在运动学模式下对模型进行仿真分析，为悬架进一步的研究与优化提供一定的支持。

关键词：ADAMS；麦弗逊；仿真分析1 前言汽车的操纵稳定性便是重点潜力之一，而汽车的悬架的定位参数是影响其操纵稳定性的重要参数。

随着虚拟样机技术的应用越来越普及，利用虚拟样机技术来分析和优化汽车悬架性能成为一种常规手段。

通过介绍了ADAMS软件在悬架分析中的应用和优势，根据某车型麦弗逊前悬架的参数及相关的整车主要参数，在ADAMS软件中建立麦弗逊悬架模型，并基于该模型，对麦弗逊悬架进行建模与仿真分析，进而为提高汽车操纵稳定性打下基础。

2 麦弗逊悬架的简介麦弗逊悬架把减震器和减震弹簧集成在一起，组成一个可以上下运动的滑柱的支柱式减震器和用于给车轮提供部分横道向支撑力，以及承受全部的前后方向应力的A字型托臂两个主要部分组成。

麦弗逊悬架的运动部件轻，悬挂响应速度和回弹速度快所以减震效果较好汽车驾驶舒适性也较好。

占用空间小这个结构特点带来的直接好处就是为放下更大上午发送机留下了空间。

相对于以前的传统悬架，麦弗逊悬架为所有车型的动力都提升了一个高度，从而提升了汽车的性能。

麦弗逊悬架的特点：麦弗逊悬架使减震器中心线和主销设计不共线，这样可以是悬架的受力更加合理。

另外，在悬架随着车轮跳动过程中，各点至主销的距离是变化的，这也是其一个突出特点。

由于悬架设计的合理，麦弗逊悬架在随着车轮上下跳动过程中，不断变化的车轮定位参数和主销偏移距变化范围就很小，这样车辆的稳定性得到提高。

当然了在麦弗逊悬架的众多特点中当然也有不可忽视的缺点，就是其汽车在转弯过程中悬架对汽车由于向心力的原因而产生的侧倾力的抵抗能力较差从而转弯侧倾有些明显，稳定性稍差。

不过，在相对而言轻量化的家用汽车来说，这些缺点在它的优点面前就显得微不足道了，所以，在大众市场中最受欢迎的依然是麦弗逊悬架。

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基于ADAMS/CAR的麦弗逊悬架动力学的研究
作者：钟汉文继玲宋传江来源：发布时间：2012-12-12 【收藏】【打印】复制连接【大中小】我来说两句：(0) 逛逛论坛
摘要：为了深入研究麦弗逊悬架系统动力学性能，基于多体系统动力学理论，应用多体动力学软件ADAMS/CAR构建麦弗逊悬架模型，本文利用Insight模块对硬点参数做了优化，对优化前后分别进行平行轮跳仿真分析，对比优化前后影响车辆操稳性的特性参数。

结果表明，在ADAMS/CAR中，通过悬架硬点坐标参数的优化，悬架的整体性能得到大幅度提高，从而为麦弗逊悬架的设计和制造提供改进的理论依据。

一、前言
在汽车行业，传统设计一般采用经验设计、数学推导法以及几何作图等方法，虽然满足设计要求，但是精度和效率不高。

随着现代竞争的白热化，人们逐渐意识到提高产品质量、缩短产品开发周期及降低产品开发成本，最有效的途径是应用仿真工具进行系统水平的设计。

随着计算机等工具的普遍使用，虚拟样机仿真技术得到了大的推广。

ADAMS/CAR多体系统动力学分析软件是MDI公司与Audi、BMW、Volvo等公司合作开发的整车设计软件包，集成了他们在汽车设计、开发方面的专家经验，能够帮助工程师快速建造高精度的整车虚拟样机。

它具有丰富的建模功能和强大的运动学与动力学解算能力，可以建立规模庞大、机构复杂的系统级仿真模型，可对悬架和整车的性能进行仿真分析和综合性能的评价。

应用最为广泛的是麦弗逊悬架，与其他独立悬架相比，麦弗逊悬架简化了结构，减小了质量，还节省了空间，降低了制造成本，并且几乎不占用横向空间，有利于车身前部地板的构造和发动机布置，在紧凑型轿车的前悬上是具有无可比拟的优势。

另外，麦弗逊悬架铰接点的数目较少；上下铰点之间有较大的距离，下铰点与车轮接地点之间的距离较小，这对减少铰点处的受力有利；弹簧行程较大，当车轮跳动时，其轮距、前束角以及车轮外倾角等改变不大，减轻了轮胎的磨损，这些特点使整车具有良好的行驶稳定性。

利用ADAMS/CAR构建了麦弗逊悬架仿真模型，利用ADAMS/Insight优化了影响悬架性能的关键硬点参数，分别对优化前后的悬架进行仿真分析，对比了优化前后的主销偏距、前束角、车轮外倾角等悬架性能参数。

研究结果表明优化后的悬架操控性能有了大幅度的提升。

二、仿真模型建立
在建立麦弗逊悬架模型前，必须对悬架系统进行合理的数学模型简化：整个麦弗逊悬架作为一个多刚体系统进行仿真，系统的各个刚体在各方向的惯性力均为零；某些铰链在一些方向的力的约束真值比较小，对整车动力学的影响可以忽略不计，也假设其为零；减振器简化为线性弹簧和阻尼，各运动副里的摩擦力忽略不计；本文的研究重点为悬架，轮胎简化为刚性体。

在建立多体仿真模型时，麦弗逊悬架虚拟样机的坐标原点为两侧车轮接地印迹中心点连线的中点。

以地面为XY平面，汽车中心对称面为XZ平面，通过前轮轮心连线，垂直XY、XZ两平面的面为YZ平面，取竖直向上为Z轴正向，车身右侧为Y轴正向，以车前进方向的反方向为X轴正向。

硬点是各零件之间连接处的关键几何定位点，确定硬点就是在子系统坐标系中给出零件之间连接点的几何位置。

模型关键硬点的空间位置坐标和相关系数是建立运动学模型的关键，从厂家提供的零部件装配图上可以得到硬点的坐标值。

计算或者测量整合零件的质量、质心位置以及绕质心坐标系三个坐标轴的转动惯量，将这些动力学参数填写到相应的输入中。

以硬点为基础创建几何模型，定义各零件间的运动关系，确定约束类型将各零件连接起来，从而构成模板，然后将模板生成子系统，然后和试验台装配成悬架测试系统模型，完成麦弗逊悬架在Adams/Car中的虚拟样机仿真模型，如图1所示。

三、系统动力学仿真分析
装配好悬架模型和试验台后，对麦弗逊悬架进行同向平行轮跳动试验。

设置悬架上下跳动距离为100mm，以左右车轮同步上下跳动来计算悬架跳动过程中主要性能参数的变化规律。

由于左、右轮主要性能参数在跳动过程中变化趋势相同，所以只选择左侧车轮作为研究对象。

在整车的运动过程中，由于路面存在一定的不平度，此时轮胎和车身之间的相对位置将发生变化，这也将造就车轮定位参数发生相对的变动，如果车轮定位参数的变动过大的话，将会加剧轮胎和转向机件的磨损并降低整车操纵稳定性和其他相关性能。

所以，悬架系统与车轮定位参数相关的参数变化量不能太大。

悬架的优化利用ADAMS/Insight，对悬架的部分关键硬点进行优化分析，由于悬架系统与车轮定位参数相关的参数变化量不能太大，硬点参数的优化只能在小范围内进行，经过多次修改迭代得到优化参数。

用优化后的硬点坐标修正模型，再次进行平行轮跳仿真。

图2、图3、图4、图5、图6分别为优化前后的车轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角、主销偏距以及前轮前束角的曲线图。

在图2～图6中，红色曲线为未优化的麦弗逊悬架仿真试验得出的，蓝色为优化硬点坐标后的麦弗逊悬架仿真试验得到的。

对比研究的结果表明，优化后的性能参数大大优于优化前的。

(1)车轮外倾角(camber angle)
图2 优化前后车轮外倾角对比(红色为未优化，蓝色优化后)
为防止车轮出现过大的不足转向或者过度转向趋势，一般希望车轮从满载位置起上下跳动±50mm的范围内，车轮外倾角变化在-2～0.5之间。

从图2可以看出，未优化的麦弗逊悬架车轮外倾角变化范围为-0.75～1.25，在操纵稳定性上未能达到设计标准，而优化后麦弗逊悬架车轮外倾角变化范围为0～0.47，变化幅度大为减小，而且最值也变小，使得参数符合设计的要求，还减少了不足转向或者过大转向的趋势，增强了整车的行驶稳定性。

(2)主销后倾角(caster angle)
主销后倾角为正值时有抑制制动时点头的作用，保证车轮具有合适的回正力矩，使车轮复位以提高整车直线行驶的稳定性。

主销后倾角在车轮上下运动过程中不会出现大的变化，以免在载荷变化时出现回正力矩过大或者过小的现象，使操纵稳定性变差。

但是如果太大会使车轮支撑处反力矩过大，造成车轮摆振或者转向盘力的变化，一般要求主销后倾角在4°～6°之间。

图3中所示的曲线表明，未优化的悬架主销后倾角在4.7～5.4之间，优化后的在4.2～5.2之间，虽然均符合设计要求，但是优化后主销后倾角的幅值变小，有利于抑制制动点头，同时提高了悬架系统的直线行驶稳定性。

图3 优化前后主销后倾角对比(红色为未优化，蓝色优化后)
(3)主销内倾角(kingpin inclination angle)
主销内倾角可以使汽车转向自动回正和转向操作轻便，在车轮跳动时，主销内倾角变化较大，将会使转向沉重，加速轮胎磨损。

实际设计时，大致的范围在7～13，希望取较小数值。

因此设计要求主销内倾角不能太大，从图4中可以看出，麦弗逊悬架优化后的主销内倾角和主销后倾角一样，虽然变化趋势变化不大，但是幅值减小，提高了汽车的转向能力，转向操作更为轻便，减小了轮胎的磨损。

图4 优化前后主销内倾角的对比(红色为未优化，蓝色优化后)
(4)主销偏距(scrub radius)
汽车转向时，转向轮绕主销转动，地面对转向的阻力力矩与主销偏距的大小成正比，主销偏距越小，转向力矩也越小，所以设计要求一般希望主销偏距小一些，以减小转向操纵力以及地面对转向系统的冲击。

主销偏距与主销内倾角是密切相关的，通过调整主销内倾角可以得到不同的主销偏距。

从图5看出，优化前的主销偏距在13～23.5之间，然而优化后主销偏距2.9～19之间，幅值大为减少，对悬架性能和整车的操稳性有了显著改善。

图5 优化前后主销偏距对比(红色为未优化，蓝色优化后)
(5)前轮前束角(toeangle)
车轮前束角的作用主要是减少汽车前进中因前轮外倾和纵向阻碍力致使前轮前端向外滚开所造成的不良后果。

对于汽车前轮，车轮上跳动的前束角值大多设计在零附近变化。

设计值取在零附近是为了控制直行时由路面的凹凸引起的前束变化，确保良好的直行稳定性。

另外，此弱负前束的变化是为了使整车获得弱的不足转向特性。

当车轮行驶时，前束的变化过大，将会影响车辆的直线行驶稳定性，同时增大与地面间的滚动阻力，加剧轮胎的磨损，因此前束角的设计原则是车轮跳动时，变化量越小越好。

如图6所示，麦弗逊式悬架优化后变化幅度大幅变小，增强直线稳定性，悬架性能和整车操纵稳定性得到提高。

从上述的五个参数的对比可以得出看出，优化后的麦弗逊悬架在各个参数上都有显著的改善，整个系统性能和整车的操纵稳定性要要提高很多，从而为麦弗逊悬架的设计和制造提供改进的理论依据，对实际的悬架设计过程具有指导作用。

但是受到车身布置的限制，对硬点坐标值的优化只能局限在一定的小范围内，所得到的最优值也是一个相对值，而非绝对的最优值。

图6 优化前后前轮前束角的对比(红色为未优化，蓝色优化后)
四、结论
应用多体动力学软件ADAMS/CAR，基于多系统动力学理论，在ADAMS/CAR中构建麦弗逊悬架模型，对影响车辆操稳性的特性参数进行动力学仿真分析，并对硬点参数做了优化，通过优化可以得到关键硬点的坐标最优值。

结果表明，在ADAMS/CAR中，通过悬架硬点坐标参数的优化可以提高悬架的操纵稳定性，从而为麦弗逊悬架的设计和制造提供改进的理论依据，对实际的悬架设计过程具有指导作用。