搜索麥弗遜式前懸架的K&C分析
2013-06-05 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線
本文介紹了調用MotionView軟件中的汽車動力學仿真模塊,按照正向開發車型最初始設定的參數,修改默認模型的硬點、襯套六向剛度、彈簧剛度、減震器阻尼、緩沖塊等數據,然后進行K&C仿真,并在MV提供的自動報告模板里添加兩輛Benchmark車的K&C試驗數據,通過仿真數據與試驗數據的對比,分析初步設定的參數是否合理,尤其是襯套剛度參數設定對操穩和平順性的影響,并以此為依據對相應參數進行調整。
李慶歡 陳斌 汪文龍 來源:Altair
關鍵字:CAE Altair 懸架 K&C 襯套硬點
1 概述
某車型的前懸架為麥弗遜結構,處于設計階段,為了取得和Benchmark車同樣的操穩性能,同時減少后期樣車調校的工作量,需對該懸架進行K&C分析,優化懸架的硬點和襯套剛度。
2 MDB模型建立
從MotionView自帶的整車模型庫Assembly Wizard調用所需的前懸架模型,并根據已有的設計修改相應的數據。
2.1 前懸架硬點建立及零部件屬性設置
通過模型界面輸入關鍵點的三維坐標,將襯套六向剛度曲線轉化為.CSV文件,導入到MotionView,并在相應的襯套中調用。設定彈簧剛度、預載力和減振器的阻尼,以及減振器的長度、行程、上下限位塊起作用點的位置。
2.2 橫向穩定桿模型建立
橫向穩定桿是Roll工況仿真中的關鍵部件,通常的建模方式有柔性體中性文件和Polybeam兩種。在后期可能會對懸架側傾剛度進行調整,考慮到穩定桿建模和參數調整的方便性,這里采用Polybeam方式,僅需輸入穩定桿的硬點和材料參數,如圖1所示。
圖1穩定桿模型 圖2 前懸架模型
2.3 整車參數設定
調入懸架所需的模型并修改相應的數據,就得到如圖2所示的前懸架模型,然后對整車的關鍵參數進行設定,如圖3所示。
圖3 整車參數表
3 K&C分析結果
完成仿真后,直接調用MotionView的報告生成文件,即可快速查看分析結果,同時為了便于比較,我們也可把試驗得到的Benchmark車K&C實驗數據分別輸入到對應的曲線里。
圖4 前束角對比結果 圖5 輪胎外傾角對比結果
從分析曲線圖4到7可以看出,該懸架在平行跳動和反向跳動工況下,前束角有不足轉向的趨勢,外傾角在轉彎時,有正向外傾的趨勢,數值變化范圍足夠大,有利于車輛的轉彎穩定,懸架的垂直剛度也在合理的范圍內,保證良好的乘坐舒適性,前束角、外傾角和垂直剛度與Benchmark的曲線非常吻合。
圖6 輪胎垂向力曲線 圖7 反向跳動外傾角曲線
但同時從Benchmark的曲線來看,該懸架的襯套剛度存在剛度過高現象,主要表現在:
1)側向力轉向角變化。從圖8可以看出,Benchmark車在側向力作用下,前束角變化范圍在0.6°左右,而該懸架的前束角變化范圍只有0.05°,幾乎沒有變化,體現不出不足轉向的趨勢。
圖8側向力工況前束角曲線 圖9側向力工況外傾角曲線
2)側向力外傾角變化。從圖9可以看出,Benchmark車在側向力作用下,外傾角變化范圍在1°左右,而該懸架的前束角變化范圍只有0.2°,變化范圍太小,無法保證車輛的側向穩定性。
3)側向力輪心位移。從圖10可以看出,Benchmark車在側向力作用下,輪心側向位移范圍在2mm左右,而該懸架的變化范圍只有0.1mm,幾乎不變,體現不了側向柔性。
4)回正轉向。從圖11可以看出,Benchmark車在回正力矩的作用下,前束角變化范圍在1°左右,而該懸架的變化范圍只有0.1°,幾乎不變。
從以上分析可以看出,該前懸架下控制臂的前后兩個襯套徑向剛度太大,導致不足轉向梯度太小,外傾角變化過小,很難保證車輛行駛的穩定性,同時,由于襯套剛度過硬的,不利于減弱從路面傳遞過來的路面沖擊力,乘坐舒適性因此也受到很大的影響。
圖10側向力工況輪心位移曲線 圖11回正轉向工況前束角曲線
4 總結
1)通過調用MotionView的懸架模塊實現快速建立動力學仿真模型,并利用報告自動生成文件和曲線處理模塊,能夠很快實現K&C仿真和Benchmark數據的對比分析。
2)通過對本模型的分析以及Benchmark數據的比較,認為該懸架在ride和roll工況下,有很好的表現,為了獲得更好的不足轉向、側向穩定性以及提高車輛的平順性和NVH性能,應適當降低控制臂前后兩個襯套的徑向剛度。
3)對于模型的硬點位置設定是否合理,可以利用HyperStudy進行DOE分析,確定對性能影響比較大的硬點,并利用其優化功能進行懸架結構和硬點位置優化。
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