大學生電動方程式汽車懸架系統的優化

顧玉平，高江徽，鄭竹安

（1.江蘇中一汽車機械設備制造有限公司，江蘇 鹽城 224400；2.鹽城工學院，江蘇 鹽城 224400）

大學生電動方程式汽車懸架系統的優化

顧玉平1，高江徽2，鄭竹安2

（1.江蘇中一汽車機械設備制造有限公司，江蘇 鹽城 224400；2.鹽城工學院，江蘇 鹽城 224400）

文章通過ADAMS的CAR和INSIGHT兩個模塊，對電動方程式賽車的前懸架進行了建立模型，以車輪外傾角參數做了系統的分析，從INSIGHT的曲線中對相應的參數變量進行了相應的調整。研究后結果表明，優化后的前懸架在平穩性和操作穩定性都得到了提升，使得賽車的前懸架滿足初期設計要求。

電動賽車；ADAMS；懸架；運動仿真

CLC NO.: U469.7 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)07-05-02

中國大學生方程式汽車大賽（英文簡稱：FSC）是一項由高等院校汽車工程或汽車相關專業在校學生組隊參加的汽車設計與制造比賽。此賽事被譽為“汽車工程師的搖籃”。賽車懸架的優化與否，直接影響賽車的性能，特別是在賽車的操縱穩定能力和行駛的平順能力。目前研究方程式賽車懸架的仿真工具，主要就是ADAMSCAR和OK，本課題基于ADAMSCAR模塊對方程式賽車有著強大的數據分析能力，對一種FSC電動賽車的懸架進行了仿真和優化，對賽車后期的開發與修正提供了方法和一定的支持。

1、前懸架模型的建立

利用adams軟件建立前懸架模型，如圖1所示，構建空間拓撲結構，繼而得到相應的硬點坐標，以賽車的縱向為X軸，橫向為Y軸，汽車垂向為Z軸。因為懸架具有對稱性，下圖2只表示了懸架的一側。

圖1 為adamscar中構造模型

圖2 為賽車懸架的空間拓撲結構

2、電動賽車前懸系統硬點參數優化

利用ADAMSinsight模塊對前懸的相關定位參數，進行分析優化，以便于進一步的分析參數，對賽車的開發起到指導作用。在insight中本課題主要對下A臂前點（lca_front)，下A臂后點（lca_rear)，下A臂外點（lca_outer)，這9個參數作為設計變量，本文旨在調整車輪外傾角，車輪前束角，主銷后內傾角，將此3個優化目標作為響應目標，在insight模塊中創建運算矩陣，并選擇了Specification/fractional Factorial模式對insight進行了64次迭代運算（圖3），得到相應的設計空間（部分圖4），運行工作矩陣后，得到優化前后車輪定位參數的變化曲線（圖5，圖6）。

圖3 迭代運算

圖4 設計空間

圖5 變化曲線

圖6 變化曲線

3、賽車前懸的仿真分析

車輪外傾角是影響賽車的操縱性的重要因素，直接影響了汽車的行駛平順性，同事對輪胎的磨損和轉向特性也有一定的影響，前輪外傾角不應該過大，不然也會產生車輪偏磨，賽車在行駛過程中上下跳動都會造成車輪外傾角的變化，下圖中優化前車輪外傾角的而變化和優化后變化幾乎一致，因為insight在優化考慮了外傾角的變化范圍在滿足要求的情況下一直很小，變化一直維持在-0.5度0.35度度，在綜合其他設計目標情況下，調整的意義不是很大等部分其他因素。

圖7 車輪外傾角優化后曲線

4、總結

本文主要對方程式賽車的前懸做了優化處理，在運用adamscar基礎上對賽車進行了建模，定點，仿真。特別是利用insight對整個前懸做了參數處理，找到了初始設計中的不足，通過建立計算矩而對車輪外傾角進行了分析，對賽車前懸架做出了小范圍的改善，保證了賽車在下一步開發設計中擁有良好的平順性和操作穩定性。

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Optimization of Suspension system about Formula Student Electric

Gu Yuping1, Gao Jianghui2, Zheng Zhu'an2
( 1.Jiangsu Zhong Yi automobile machinery equipment manufacture Co., Ltd Jiaosu Yancheng 224400; 2.Yancheng Institute of Technology, Jiaosu Yancheng 224400）

This paper through the Adams of the car and the two modules, front suspension of the formula one motor racing were established model, to wheel camber angle parameters do the system analysis, from the curve of INSIGHT, to adjust the parameters of the corresponding variable. Research results show that the optimized front suspension was improved in both stability and operation stability and make the car's front suspension early to meet the design requirements.

Electric racing; ADAMS; suspension; Motion simulation

U469.7

：A

：：1671-7988 (2017)07-05-02

顧玉平，就職于江蘇中一汽車機械設備制造有限公司。

鄭竹安（1984--），男，江蘇鹽城人，鹽城工學院汽車工程學院講師，博士，主要從事新能源汽車技術研究。

國基自然科學基金資助項目（51405419），江蘇省汽車工程重點實驗室開放基金資助項目（QC201306）。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.07.003