輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

方慧 田杰 楊標(biāo) 單光朋 胡懼

摘要：由于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)較為成熟，故本文將在此基礎(chǔ)上探索一種適用于輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。首先對(duì)前后懸架進(jìn)行選型，然后對(duì)其進(jìn)行車輪同向激振仿真分析，并將優(yōu)化后的懸架模型作為輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參考模型，并據(jù)此設(shè)計(jì)出相應(yīng)的懸架系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：輪轂電機(jī);雙橫臂前懸架;多連桿后懸架;ADAMS/Car

0? 引言

輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車將電機(jī)、制動(dòng)、傳動(dòng)等裝置都集成到了輪轂內(nèi)，不僅省略了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車必須的離合器、變速器、傳動(dòng)軸、機(jī)械差速器等裝置，還減輕了整車質(zhì)量，提高了車內(nèi)及懸架空間的利用率。但電機(jī)裝于輪轂內(nèi)不僅增加了簧下質(zhì)量，也影響了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)和懸架系統(tǒng)的布置[1]。若直接將傳統(tǒng)燃油汽車懸架向內(nèi)側(cè)平移，則會(huì)與車身或車架發(fā)生干涉，同時(shí)懸架定位參數(shù)也會(huì)發(fā)生較大的變化。針對(duì)上述問題，需要對(duì)傳統(tǒng)燃油汽車的懸架系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，以開發(fā)適合輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的懸架結(jié)構(gòu)。

1? 輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

原車上使用的是雙橫臂式前懸和多連桿式后懸。通過在ADAMS中建模和仿真分析后發(fā)現(xiàn)：前輪的主銷內(nèi)傾角變化范圍過大，對(duì)車輛的操縱穩(wěn)定性及輪胎磨損影響較大;且前輪外傾角變化范圍過大，會(huì)加劇輪胎的磨損。后輪外傾角的變化范圍過大，會(huì)影響輪胎的使用壽命[2]。為此，首先進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化以確定前后懸架的主要參數(shù)。之后在此基礎(chǔ)上，結(jié)合輪胎的具體結(jié)構(gòu)，對(duì)前后懸架進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，讓滿足安裝要的同時(shí)，也滿足懸架所需要的車輪定位參數(shù)的要求。前后懸的參考模型和輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的車輪定位參數(shù)變化曲線分別如圖1和圖2所示。

從圖1可以看出，實(shí)際模型的車輪外傾角變化范圍比參考模型更小，設(shè)計(jì)要求。主銷后傾角變化范圍相比于參考模型增大，但變化范圍在1°以內(nèi)，可以接受。同時(shí)主銷內(nèi)傾角的變化范圍基本與參考模型相符，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。前輪前束角變化范圍更小，對(duì)輪胎的壽命及車輛的操縱性影響減小，滿足懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。輪距變化比參考模型的輪距變化要小，符合輪距隨車輪跳動(dòng)變化量小的要求。

由圖2可以看出，通過修改部分硬點(diǎn)坐標(biāo)后的多連桿懸架實(shí)際模型的后輪外傾角仿真曲線與參考模型的仿真曲線基本重合，說明改進(jìn)后的懸架模型在不局限于物理結(jié)構(gòu)局限的同時(shí)能夠滿足懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。前束角的仿真曲線與改進(jìn)前的參考模型前束角的仿真曲線相差不大，在一定程度上可以視為滿足設(shè)計(jì)要求。

2? 總結(jié)

本文為解決傳統(tǒng)懸架由于物理結(jié)構(gòu)干涉不能直接應(yīng)用于輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車上，而基于ADAMS/Car進(jìn)行仿真分析和優(yōu)化。仿真結(jié)果表明，改進(jìn)設(shè)計(jì)的前后懸架結(jié)構(gòu)在避免與車身發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉的情況下，能夠滿足車輪定位參數(shù)及懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]史天澤.輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)與性能匹配[D].吉林大學(xué)，2015.

[2]李健.電動(dòng)汽車懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)與底盤調(diào)校[D].北京工業(yè)大學(xué)，2015.

[3]張利芬，韓小偉.輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車開關(guān)磁阻電機(jī)制動(dòng)特性分析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（11）：47-49.