一種基于靈敏度分析的懸架硬點設計方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車領域，具體來說涉及一種基于靈敏度分析的懸架硬點優(yōu)化設計方 法。
【背景技術】
[0002] 當今，中國汽車業(yè)蓬勃發(fā)展，汽車底盤的研宄顯得越來越重要，作為底盤的關鍵結 構，懸架始終是們的研宄重點。作為路面輸入力的緩沖裝置，對于操縱穩(wěn)定性、乘坐舒適性 等底盤性能有重要的作用。在懸架系統(tǒng)中，K&C特性（運動學與彈性運動學特性）的好壞 不僅僅關系到行駛中人們的舒適性，而且決定了汽車操縱穩(wěn)定性的好壞。所以，懸架的K&C 特性就是懸架的靈魂。在懸架開發(fā)中關鍵硬點的選取非常重要，它在開發(fā)中作為指導文件， 一般不會輕易改動。但在逆向設計時，假如在開發(fā)過程中對懸架的調整始終得不到理想結 果，就會考慮通過修改懸架的硬點進行方向調整。懸架的硬點位置有很多，如何選取需要調 整的點非常重要，而目前工程師對于如何修改懸架硬點十分茫目，成效甚微。
[0003] 對于懸架尤其是其K&C特性，國外相關專家進行了很多的研宄，國內對這方面的 研宄相對較晚。郭孔輝教授所著的《汽車操縱動力學》系統(tǒng)地分析了懸架的K&C特性和懸 架K&C特性對汽車轉向特性的影響因素。江蘇大學的高翔教授研宄了橡膠襯套剛度對懸架 K&C特性及整車操穩(wěn)轉向性能的分析，華南理工大學石柏軍的《ADAMS/CAR環(huán)境下的麥弗遜 懸架建模與優(yōu)化》對懸架的硬點位置進行迭代調整，考察K&C特性。湖南大學的宋曉琳教授 在懸架的硬點坐標對K&C特性的影響方面進行了初步分析。吉林大學的管欣教授研宄了懸 架的K&C特性對汽車底盤性能的影響因素。
[0004] 在懸架設計開發(fā)過程中關鍵硬點的選取非常重要，一旦懸架的關鍵硬點選取得不 合理，將會給之后的汽車開發(fā)過程中帶來不可估計的麻煩，因此工程師在汽車開發(fā)前期就 會確定懸架硬點。假如在開發(fā)過程中對懸架的調整始終得不到理想結果，就會考慮通過修 改懸架的硬點進行方向調整。懸架的硬點位置有很多，如何選取調整的硬點在汽車設計過 程中很重要。
[0005] 現(xiàn)有技術中對懸架硬點的設計過程相當繁瑣，基本上是每選擇一次硬點，就根據(jù) 該硬點的具體參數(shù)進行單跳實驗，然后判斷當前狀況下的參數(shù)值是否滿足要求，這種設計 過程耗時周期長，調整沒有針對性。

【發(fā)明內容】

[0006] 針對上述問題，本發(fā)明提出一種基于靈敏度分析的懸架硬點優(yōu)化設計方法，針對 懸架硬點對于K&C特性貢獻進行研宄，提出基于靈敏度分析的設計方法，可有效改善目前 懸架硬點選取任務繁重，方向調整繁瑣等問題，并彌補以前對懸架的設計只能利用優(yōu)化工 具對其進行優(yōu)化的缺陷，提高了底盤零件的設計效率，縮短設計周期，降低設計成本，而且 也為汽車逆向設計中的懸架特性的調整作了一些指導性的探索。
[0007] 具體而言，本發(fā)明提供一種基于靈敏度分析的懸架硬點優(yōu)化設計方法，其特征在 于，所述方法包括如下步驟：
[0008] 步驟1)、建立懸架模型；
[0009] 步驟2)、在所建立的懸架模型上定義多個硬點；
[0010] 步驟3)、計算所定義的硬點對于所述懸架模型的特定參數(shù)的靈敏度；
[0011] 步驟4)、基于靈敏度對所述硬點的位置進行優(yōu)化。
[0012] 進一步地，所述步驟1)包括：構建簡化的麥佛孫懸架模型，所述簡化的麥佛孫懸 架模型包括：控制臂、轉向節(jié)、轉向節(jié)立柱、彈簧、減震器輪轂，各個部件利用襯套和連接關 系組成一個完整的系統(tǒng)。
[0013] 進一步地，所述步驟2)包括：選擇下擺臂前硬點、下擺臂后硬點、轉向拉桿內點、 轉向拉桿外點、下擺臂外硬點和減震器硬點作為所述麥佛孫懸架模型的硬點，每個硬點具 有其各自的初始坐標（X，y，Z)。
[0014] 進一步地，所述步驟3)包括：計算所選擇的硬點相對于所述懸架模型的前束角、 外傾角和后傾角的靈敏度，通過靈敏度對比找出對前束角、外傾角和后傾角影響較大的硬 點，即待優(yōu)化硬點。
[0015] 進一步地，所述步驟4)包括以基于硬點靈敏度所選出的待優(yōu)化硬點為設計變量， 以前束角、外傾角和后傾角為優(yōu)化目標構建懸架性能多目標優(yōu)化模型。
[0016] 進一步地，所述靈敏度計算的方式如下：
[0017] A.首先計算所選擇的硬點在初始坐標的情況下，所述懸架模型的前束角、外傾角 和后傾角的參數(shù)值；
[0018] B.調整所選擇的硬點中的任意一個硬點的坐標，保持其他硬點的坐標不變，然后 計算調整后所述懸架模型的前束角、外傾角和后傾角的參數(shù)值；
[0019] 然后，對于每個被調整的硬點，基于下式計算該硬點分別對于所述懸架模型的前 束角、外傾角和后傾角的靈敏度：
[0020]
【主權項】
1. 一種基于靈敏度分析的懸架硬點設計方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟： 步驟1)、建立懸架模型； 步驟2)、在所建立的懸架模型上定義多個硬點； 步驟3)、計算所定義的硬點對于所述懸架模型的特定參數(shù)的靈敏度； 步驟4)、基于靈敏度對所述硬點的位置進行優(yōu)化。
2. 根據(jù)權利要求1所述的基于靈敏度分析的懸架硬點設計方法，其特征在于， 所述步驟1)包括：構建簡化的麥佛孫懸架模型，所述簡化的麥佛孫懸架模型包括：控 制臂、轉向節(jié)、轉向節(jié)立柱、彈簧、減震器輪轂，各個部件利用襯套和連接關系組成一個完整 的系統(tǒng)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的基于靈敏度分析的懸架硬點設計方法，其特征在于，所述步 驟2)包括：選擇下擺臂前硬點、下擺臂后硬點、轉向拉桿內點、轉向拉桿外點、下擺臂外硬 點和減震器硬點作為所述麥佛孫懸架模型的硬點，每個硬點具有其各自的初始坐標（X，y， z) 〇
4. 根據(jù)權利要求3所述的基于靈敏度分析的懸架硬點設計方法，其特征在于，所述步 驟3)包括：計算所選擇的硬點相對于所述懸架模型的前束角、外傾角和后傾角的靈敏度， 通過靈敏度對比找出對前束角、外傾角和后傾角影響較大的硬點，即待優(yōu)化硬點。
5. 根據(jù)權利要求4所述的基于靈敏度分析的懸架硬點設計方法，其特征在于，所述步 驟4)包括以基于硬點靈敏度所選出的待優(yōu)化硬點為設計變量，以前束角、外傾角和后傾角 為優(yōu)化目標構建懸架性能多目標優(yōu)化模型。
6. 根據(jù)權利要求4所述的基于靈敏度分析的懸架硬點設計方法，其特征在于，所述靈 敏度計算的方式如下： Α.首先計算所選擇的硬點在初始坐標的情況下，所述懸架模型的前束角、外傾角和后 傾角的參數(shù)值； Β.調整所選擇的硬點中的任意一個硬點的坐標，保持其他硬點的坐標不變，然后計算 調整后所述懸架模型的前束角、外傾角和后傾角的參數(shù)值； 然后，對于每個被調整的硬點，基于下式計算該硬點分別對于所述懸架模型的前束角、 外傾角和后傾角的靈敏度：
其中：δ -一靈敏度，代表單位長度下所得數(shù)據(jù)的變化值；％-一被調整硬點在前一 坐標下的對應參數(shù)值；奶--被調整硬點坐標變化后的對應參數(shù)值。
7. 根據(jù)權利要求5所述的基于靈敏度分析的懸架硬點設計方法，其特征在于，在所述 多目標優(yōu)化模型中，基于靈敏度為不同的參數(shù)值選擇不同的加權值。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于靈敏度分析的懸架硬點設計方法，所述方法包括如下步驟：步驟1、建立懸架模型；步驟2、在所建立的懸架模型上定義多個硬點；步驟3、計算所定義的硬點對于所述懸架模型的特定參數(shù)的靈敏度；步驟4、基于靈敏度對所述硬點的位置進行優(yōu)化。考慮到不同硬點對汽車懸架的影響程度不同，本發(fā)明提出了靈敏度分析的概念，基于靈敏度分析來進行汽車懸架硬點的優(yōu)化設計能夠提高底盤零件的設計效率，縮短設計周期，降低設計成本。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號】CN104834779
【申請?zhí)枴緾N201510223456
【發(fā)明人】黃莉, 楊欽文
【申請人】柳州宏開汽車科技有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年5月5日