摘要：伴随着时代的发展，人们对事物的外观有着更加高的要求，汽车底盘的设计即尤为重视。利用三维绘图软件建模并导入ADAMS建立多体动力学模型，进行转向模拟仿真用以验证双纵臂悬架系统在电动车上的可行性；在此基础之上，对悬架系统在转向时的侧倾特性和转向半径进行分析。分析表明，通过优化悬架的结构可弥补电动汽车可能出现的过多转向特性和侧倾特性，而优化后的悬架结构参数可满足电动车的静动态特性要求。
关键词：电动汽车；底盘设计；纵臂悬架；仿真优化
1 前言
纵臂悬架系统的结构较为简单，占用车身横向空间更少，适合纯电动汽车布置，可以增加底盘中电池组件的空间，安装更大电池可以显著提高纯电动车续驶里程。纯电动汽车由于结构上较燃油发动机汽车取消了发动机、变速器、离合器等机械部件，并在底盘的很大空间布置电池组件，所以纯电动汽车底盘的重心位置势必会发生变化，导致燃油发动机汽车的悬架系统不能直接用在纯电动汽车上。本文以某轻型电动车辆的悬架系统为基础，建立前后车桥均为双纵臂式非独立悬架的系统模型，初步对整车进行路面行驶仿真以验证双纵臂悬架系统在纯电动车上的可行性。
2 双纵臂悬架系统工作原理分析
本文所用整体式车桥纵臂悬架系统，纵臂一端与车桥相连，另一端与车架相连；减震器一端与车桥相连，另一端与车架相连。1/4悬架的二自由度振动系统模型。m1为非簧载质量，m2为簧载质量，L为纵臂长度（上下两纵臂等长），K为悬架刚度，C为悬架阻尼，K1为轮胎刚度，q为路面激励。车辆在平整路面行驶时，由纵臂和减震器共同支撑车身起到悬架的作用。当遇到不平路面时，路面激励q使一侧车轮跳动通过轮胎（K1）传递到车桥，车轮跳动会压缩或伸张一侧减震器，同时该侧的上下双纵臂会绕与车架相铰接的点旋转，若两侧车轮均发生跳动，会同时压缩或伸张两个减震器，左右四个纵臂同时围绕铰接点旋转，从而保持车架的平稳。由于纵臂与车架直接相连，电动车车架上布置电池组件，因此该悬架系统纵臂受力比燃油发动机汽车的纵臂系统受力更大，有必要对悬架系统进行优化使其更适合电动汽车。
悬架系统中影响悬架系统性能的参数很多，任意改变一个参数都对悬架的性能会发生变化，全部考虑会使计算强度过大。本文着重考虑某些参数，例如左右侧纵臂间距的改变对于悬架性能的影响和对整车行驶的影响。以下便是建立仿真模型和参数优化过程。
3 电动汽车纵臂悬架模型建立
3.1 纵臂悬架模型的建立
利用SolidWorks软件建立纯电动汽车的悬架和底盘的三维模型。将模型文件导入ADAMS/View软件，在ADAMS/View中对各部分零件赋予密度属性和质量属性。根据汽车理论与汽车构造知识可知，双纵臂悬架的上下纵臂需要设计成平行四边形结构，这样的设计能够在汽车运动过程中避免悬架系统互相干涉而引起的行驶问题。本文通过改变左右双纵臂悬架的间距来完成对悬架系统性能的优化。
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3.2 轮胎与路面参数的建立
ADAMS中轮胎和路面的添加应最大限度的和实际汽车行驶状况相符，ADAMS中路面的添加和轮胎的添加是同时进行的，在轮胎添加过程中，创建用于双纵臂悬架系统行驶的路面谱。由于本文所研究的为轻型纯电动汽车所以选择在较好路面下的行驶工况作为研究目标，因此将路面附着系数设定为为0.9。
4 纵臂悬架系统的优化
4.1 转向侧倾角优化本文通过对汽车转向时车身侧倾角变化的测量得到不同组纵臂水平间距下侧倾角的变化曲线。车辆在转向时车身会产生倾斜的现象称之为车身侧倾，车辆均会出现侧倾的现象，但侧倾的角度大小则与悬架的形式以及优化程度有关，车身侧倾角过大会使车辆在转向时翻车，因此对转向过程中的侧倾角进行测量是十分有必要的。使汽车加速至30km/h时进行30o的转向行驶，在此过程中测量侧倾角大小。
4.2 转向半径优化。可以用来评价汽车转向性能的参数有三个：前后轮侧偏角绝对值之差；转向半径的比；静态储备系数。本文运用静态储备系数分析纯电动汽车的转向对于传统汽车转向有何不同。静态储备系数（S.M.）的计算公式如式（2）所示。S.M.=a'-aL（2）。
式（2）中是中性转向点至前轴距离，是汽车质心至前轴距离，是轴距。时汽车为中性转向，时汽车为不足转向，时汽车为过多转向。电动车辆由于在结构上减去了发动机、变速箱等装置，在底盘中安装大量电池组件，由此可知电动汽车的质心位置较传统汽车质心位置会发生变化。在轴距相同的条件下，电动汽车辆底盘质心位置比普通车辆底盘质心位置要靠后一些，这样的变化会使公式（2）中的的值由大变小甚至变为负值，即车辆的过多转向特性会更加明显，因此对纯电动汽车的悬架系统进行调整来平衡质心位置上的变化而引起的问题是十分必要的。
所有曲线在22s的数值均大于在18s时的数值，即转向半径均增大，说明该模型在转向时有一定的转向不足特性，符合实际的转向情况。当左右纵臂距离为0.8m时转向半径均值达到最小，但曲线的波动较大。转向半径最为平稳的是第2组实验。在汽车转向侧倾角方面，不同左右纵臂水平距离对侧倾角大小影响较大。
5 结束语
本文利用电动机汽车悬架的特点对三维模型进行了转向行驶的分析，通过改变左右纵臂水平距离的值分别进行分析，得出转向行驶时汽车的转向半径和车身侧倾角的值。通过分析可知当所设计的模型左右侧纵臂间距发生变化时转向侧倾角变化较大，而转向半径的值变化较小，从5组曲线可知，优化的悬架结构可以弥补电动汽车可能出现的转向侧倾角过大和过多转向特性。通过对各仿真曲线的分析计算，得到了模型转向半径以及转向侧倾角的均值表，通过分析数据进一步选出了最优的悬架布置方案。由此可知，对于纯电动汽车而言，传统的悬架系统不能直接运用，需要通过优化和调整才能满足纯电动汽车的行驶特性。
参考文献
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论文作者:李腾飞,吕洪勇
论文发表刊物:《基层建设》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/14
标签：悬架论文; 倾角论文; 汽车论文; 系统论文; 电动汽车论文; 路面论文; 质心论文; 《基层建设》2017年第8期论文;