基于ADAMS和ISIGHT的双横臂悬架优化

以某皮卡双横臂前悬架为研究对象，在ADAMS/Car中建立悬架动力学虚拟样机模型，并对多体动力学模型进行平行轮跳仿真分析，得出外倾角、主销后倾角及前束角车轮定位参数变化范围不合理。之后运用ADAMS/INSIGHT对不符合要求的定位参数进行灵敏度分析，确定对定位参数影响较大的硬点坐标。最后通过ISIGHT平台和第二代多目标遗传优化算法NSGA-II对外倾角、主销后倾角及前束角变化范围进行多目标优化。结果表明优化后的各定位参数均达到了理想的变化范围，改善了悬架的运动学特性，证明了该优化方法的可行性。

双横臂悬架目前主要应用于高端轿车、越野车和皮卡商用车中，与麦弗逊悬架相比，双横臂悬架自由度多，横向刚度大，能提升汽车的操纵稳定性。在汽车底盘研发过程中，悬架的运动学特性和弹性运动学特性是研发的关键项目。其中运动学特性主要受悬架各个杆件硬点的空间位置影响。因此悬架硬点设计合理与否将直接影响车轮定位参数的变化，影响汽车的操纵稳定性与安全性。

目前国内有许多学者对悬架运动学特性优化做了研究。魏娟[1]等运用ADAMS/Car 建立全地形消防车双横臂悬架模型，之后通过ADAMS/INSIGHT 对主销内倾角进行灵敏度分析，选择影响较大的硬点进行了优化。郁钦阳[2]等在ADAMS/Car 建立麦弗逊悬架模型，通过灵敏度分析并结合MOEA/D 算法进行硬点优化求解。王军年[3]等针对改进电动汽车悬架性能问题，以传统车底盘悬架定位参数为目标，根据灵敏度分析结果， 采用ISIGHT 软件和NSGA-II 算法求解悬架定位参数最优Pareto 解集， 并得到最优解， 确保了电动汽车的操纵稳定性。

本文以某皮卡前双横臂悬架为研究对象， 根据CATIA 三维数模建立ADAMS/Car 多体动力学模型， 通过±50 mm 的平行轮跳仿真分析，找出不合理的定位参数；接着在ADAMS/INSIGHT 中根据前轮定位参数对硬点坐标灵敏度分析的结果，确定优化硬点变量；最后结合INSIGHT 软件和第二代遗传算法-NSGA-II进行优化对比，验证优化方案的可行性。

2. 双横臂悬架多体动力学模型建立 2.1. 双横臂悬架模型建立 根据某皮卡前双横臂三维模型，在ADAMS/Car 中将悬架简化为上横臂、下横臂，减振器，弹簧，转向节，转向横拉杆和传动轴等部件进行建模。在CATIA 三维数模中获取双横臂悬架硬点坐标，如下表1所示。所有部件均为刚性部件，且各个部件之间采用运动副或衬套连接：其中上、下横臂和转向节之间用球形副进行连接；上、下横臂和车架之间采用衬套连接；减振器上端和车架之间采用衬套连接，下端采用衬套和下横臂连接；转向节和转向横拉杆之间采用球形副进行连接；传动轴和轮毂轴承、三相球笼采用等速副进行连接。各部件的质量、质心位置和转动惯量在CATIA 中获得。弹簧刚度曲线、减振器阻尼曲线及衬套刚度曲线根据试验数据编写。