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。
3 麦弗逊式悬架模型的建立
通过研究某款操作稳定性能不好和驾驶舒适性差的麦弗逊悬架汽车，从而得出我们所需要的悬架模型中的部分硬点坐标，然后在虚拟样机软件ADAMS中进行研究得到详细的悬架模型，方便进行下一步更加细致的运动学仿真分析。
3.1建立数据准备
在建模过程中，硬点坐标的取值就是模型各个部件在虚拟三维空间的相对位置，每个部件的x，y，z方向的硬点坐标也决定了各个定位参数的取值，它的准确与否将直接影响本实验的结果。如图1是悬架的关键硬点坐标图。
图1 关键硬点坐标列表图
3.2 麦弗逊式悬架子系统及悬架总成创建
ADAMS软件的设计是非常人性化的，它考虑到软件使用人员的工作效率问题，把一些已经在市场上已经标准化的模板提前建立好储存在模板库中了，当然麦弗逊悬架子系统和前悬架子系统也在其中，所以只需要在子系统的基础之上进行设置合理数值然后装配前悬架总成就完成了模型的建立。
4.建立悬架运动学模型
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：不考虑车轮的变形，把车轮简化为刚体；工作过程中杆件不发生变形，假定杆件均为刚体；所有零部件均是刚体，各运动副刚性连接，忽略运动副摩擦力；研究悬架的特性，不考虑车辆的其他部分的变化；忽略内部间隙不计，连接均为铰链连接。
5.基于ADAMS的麦弗逊式悬架仿真与优化分析
5.1麦弗逊式悬架仿真
麦弗逊悬架仿真的基本过程是打开已经建立好的模型，进行运动学仿真试验，然后分析仿真结果得出试验曲线图。采用ADAMS软件库中已经建立好的标准悬架虚拟实验台对悬架的右边车轮定位参数随右侧车轮上下跳动量的变化进行分析并得出关系曲线图。
5.2 麦弗逊悬架优化分析
运用 Insight模块来对结构复杂、变量很多的悬架进行分析，筛选出那些对车辆悬架性能影响比较大的变量和它们对系统性能的影响程度。然后选出变量因子，并对所选出的变量因子设定一个变化范围，最后进行灵敏度分析。经过仿真优化后处理把仿真的结果生成交互网页的形式以便可以从中得出最佳的设计因子的取值，下面是具体过程。
首先对lca_outer,tierod_outer,tierod_inner,top_mount硬点对toe和camber的灵敏度分析；然后对上述分析出来的变量进行分析优化，再得出一组优化后的硬点坐标数据，然后重复仿真分析的过程，最后将两组数据进行前后的车轮定位参数的比对得出变化曲线对比图，如图2所示，优化后的曲线为蓝色曲线，红色为优化前曲线。
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图2 前束角、外倾角、主销内倾角、后倾角优化前后对比图
由上面四幅图可知，优化后，车轮前束角的变化量减少了0.3512°，降低了 70.0%，得到了很明显的改善，变化范围也在合理的范围内；车轮外倾角的变化量减少了0.2311°，降低了15.65%；主销后倾角变化范围基本不变，变化范围稳定在0.0082°/mm，满足设计要求；主销内倾角的变化量减少了0.2143，降低了8.83%。总的来说，经过优化后的悬架，四个参数都 处于合理的变化范围之内，同时部分参数变化量也得到了大大的降低，不仅悬架的操纵稳定性得到了一定程度的提高，轮胎的损耗也将会得到一定程度的减少，达到了此次优化的目的。
参考文献
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作者简介：王圣斌（1986.06-），男，汉族，安徽濉溪人，讲师，硕士，主要研究方向为机械工程。
基金项目：本文系安徽文达信息工程学院自然科学研究项目“基于ADAMS的麦弗逊式悬架系统运动学仿真分析与优化设计”（项目编号：XZR2018B02）