基于adams的FSC赛车前束值与外倾角的匹配优化

陈应毅 胡光艳

摘  要：汽车前轮外倾角与前束值是前轮定位参数中两个非常重要的参数，车轮前束是为了抵消车轮外倾产生的偏磨等不利影响。本文利用Adams软件对FSC赛车前束和外倾角设计初值进行优化，使在轮跳过程中，车轮的前束值要与外倾角合理匹配。

关键词：FSC;Adams;外倾角;前束值

1引言

主销定位参数中，前轮前束正是为了消除车轮外倾带来的车轮向外滚开趋势引起的轮胎磨损等不良后果[1]。而前束值过大，汽车具有不足转向趋势且容易造成转向沉重和灵敏度降低;前束值过小，则不能消除外倾角引起的轮胎磨损且汽车的直线行驶稳定性会变差。为了减少磨胎以及保证赛车的操纵稳定性，前轮前束值与外倾角的匹配设计至关重要。

2.外倾角与前束角的优化

2.1确定优化目标

确定前束角和外倾角初值，使得赛车在侧倾运动时，前束和外倾变化量小。在仿真优化中，以这两个参数为优化目标。

2.2确定优化变量

在Adams Car中建立前悬转向模型[3]，于Adams Insight中以双横臂独立悬架上下A叉臂位置，即hpl_lca_front、hpl_lca_rear、hpl_lca_outer、hpl_uca_front、hpl_uca_rear、hpl_uca_outer这六个硬点坐标的X、Y、Z值为设计变量[2]，共18个优化变量。由于各变量变动范围太大容易造成杆件之间的运动干涉，造成操纵稳定性降低，需设置约束条件，即变化范围为-5mm～5mm之间。

2.3 DOE迭代优化

采用DOE Screening（2 Level）的方法对这18个变量进行512次迭代优化，筛选出对设计目标影响较大的设计变量。进行迭代运算后，从试验生成的HTML结果文件中看到设计变量对前束和外倾角的影响水平。如表2-1，2-2所示。

根据设计变量影响权重大小，着重调整对前束和外倾影响最大的变量，得出优化前后的硬点坐标值如表2-3所示。

2.4优化前后性能对比分析

优化前后前束角随轮跳的变化曲线如图2-7所示。在轮跳（-30mm，+30mm）范围内，优化后的前束角变化量虽比优化前相比增多，但优化后变化趋势符合车轮上跳动时前束角成正变化、车轮下跳动时前束角成负变化的设计目标。

优化前后外倾角随轮跳的变化曲线如图2-8所示。在轮跳（-30mm，+30mm）范圍内，优化后的车轮外倾角变化量比优化前小，优化效果较好，且变化趋势保持车轮上跳时增加、下跳时减小的设计要求。

综上所述，外倾角与前束角在轮跳过程中遵循正相关变化，互相匹配，且优化后变化量总体减小，符合设计要求。

3结论

本文基于悬架运动分析，对轮跳过程中前束和外倾变化进行研究。利用Adams软件对前束和外倾角设定值进行优化，使其在轮跳过程中相互匹配。为车辆在设计阶段合理匹配车轮外倾角与前束值提供了参考方案。

参考文献：

[1] 史文库，姚为民. 汽车构造[M]. 北京：人民交通出版社，2013

[2] 张志杰.基于ADAMS的FSC赛车操纵稳定性仿真及优化[D].辽宁工业大学，2015.