汽车前悬架设计走向和分析

赵华　陈丽妍

摘要：汽车前悬架设计是底盘设计的重点，对于保证整个车体结构的稳定性具有重要意义，因此，对汽车的前悬架设计的分析对于汽车底盘结构的优化以及提高整车的操作性具有指导意义。本文针对当前国产汽车的前悬架设计现状和特性进行分析，探究汽车前悬架的设计走向。

关键词：汽车前悬架；设计走向；仿真设计

1.引言

在汽车性能日益复杂的情况下，在汽车前悬架性能分析和研究的过程中，前悬架的运动学以及动力仿真学分析的作用日益突出，这种新的计算分析方式为汽车前悬架的设计提供了一种新的方法和思路。对汽车前悬架的集合定位参数、减震器、扭杆等组成部分进行实验设计以及对各项参数进行分析，使得汽车车轮的角度、前悬架的垂直刚度得到进一步改善或强化，改善了前悬架的设计。

2.汽车前悬架的现状分析

汽车前悬架系统是车架和车桥之间用于连接和进行力量传输的装置，其组成元件包括弹性元件、传力和减震装置，用于减轻和消除车辆在行驶过程中路面行驶状况较差导致的震动和冲击，在整个汽车运行过程中对保证车体的稳定起着关键作用。采用多体动力学来研究汽车的运行性能对于汽车前悬架的设计和优化具有重要意义，从80年代中后期开始，国内的高等院校逐渐将多刚体系统动力学的分析方式引进到汽車的整体性能分析中，尤其是汽车的运动和动力学研究中，这项新的计算和分析技术对国内汽车，尤其是作为汽车关键部分的前悬架的设计作用显著，极大加快了我国汽车行业的创新和发展。

目前国内的多体系统动力学将经典力学理论体系同现代计算机技术进行结合，能够完成复杂的建模和数据计算。在进行前悬架的设计时，利用多体系统力学进行数学建模，输入基本参数，计算机就能够对这些数据进行处理和计算，极大地保证了运算结果的可靠性，减少了数据运算的时间。

3.汽车前悬架的仿真设计

汽车前悬架的稳定性决定了汽车在操作过程中的稳定性和安全性，因此在设计过程中进行仿真模型的建构是十分重要的设计环节。汽车前悬架的仿真设计可以通过两种主要的方式实现，首先可以采用ADAMS/Car等软件中的驾驶模型进行闭环仿真；其次，采用直接输入方向盘转角等操作数据进行控制实验，这种仿真方式叫做开环仿真，采用这种方式进行仿真模拟，操作过程更为灵活。

4.前悬架的系统特性分析

4.1汽车车轮角度

汽车前悬架的设计是否合理，最重要的表现在于汽车运行过程中车轮的状况。在汽车行驶过程中，车轮向上跳动时汽车车轮的外倾角会呈现角度的变化，这种外倾角的变化应该控制在±1度的范围以内，以保证汽车的正常直线行驶。主销内倾角在汽车车轮自动回正的过程中发挥作用，主销横向偏距与主销内倾角相关，二者能够协调驾驶员作用在方向盘上的力，使得驾驶员在方向盘上施加较小的力就能够实现方向盘的转向。

4.2汽车车轮轮间距

汽车行驶过程中车轮间距的变化会引起不同侧的轮胎发生反向偏移，影响汽车行驶的稳定性。因此在汽车前支架设计过程中需要对汽车车轮间距进行合理的设计。

4.3前悬架的垂直刚度

在汽车荷载发生上下垂直运动时，汽车前悬架的垂直刚度对于保证汽车的整个底盘的稳定性具有重要作用，前悬架在汽车垂直运动过程中给车身以弹性恢复力。

5.小结

在设计汽车前悬架的过程中仿真分析能够有效检测汽车前悬架设计的合理性，同时对汽车行驶进行仿真实验，有效地将设计过程中可能存在的缺陷检测出来，并将前悬架系统的运动特性进行获取，为后续的改进和继续研发提供依据。在此基础上进行设计和优化的汽车前悬架系统运行更加理想，汽车的运行状态也将更加稳定。