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(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

本文介紹了調(diào)用MotionView軟件中的汽車動力學(xué)仿真模塊,按照正向開發(fā)車型最初始設(shè)定的參數(shù),修改默認(rèn)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(shù)據(jù),然后進(jìn)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(shù)據(jù),通過仿真數(shù)據(jù)與試驗數(shù)據(jù)的對比,分析初步設(shè)定的參數(shù)是否合理,尤其是襯套剛度參數(shù)設(shè)定對操穩(wěn)和平順性的影響,并以此為依據(jù)對相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

李慶歡陳斌汪文龍來源:Altair
關(guān)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(jié)構(gòu),處于設(shè)計階段,為了取得和Benchmark車同樣的操穩(wěn)性能,同時減少后期樣車調(diào)校的工作量,需對該懸架進(jìn)行K&C分析,優(yōu)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(diào)用所需的前懸架模型,并根據(jù)已有的設(shè)計修改相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
2.1 前懸架硬點建立及零部件屬性設(shè)置
通過模型界面輸入關(guān)鍵點的三維坐標(biāo),將襯套六向剛度曲線轉(zhuǎn)化為.CSV文件,導(dǎo)入到MotionView,并在相應(yīng)的襯套中調(diào)用。設(shè)定彈簧剛度、預(yù)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(wěn)定桿模型建立
橫向穩(wěn)定桿是Roll工況仿真中的關(guān)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(cè)傾剛度進(jìn)行調(diào)整,考慮到穩(wěn)定桿建模和參數(shù)調(diào)整的方便性,這里采用Polybeam方式,僅需輸入穩(wěn)定桿的硬點和材料參數(shù),如圖1所示。

麥弗遜式前懸架的K&C分析ansys仿真分析圖片1 麥弗遜式前懸架的K&C分析ansys仿真分析圖片2
圖1穩(wěn)定桿模型圖2 前懸架模型

2.3 整車參數(shù)設(shè)定
調(diào)入懸架所需的模型并修改相應(yīng)的數(shù)據(jù),就得到如圖2所示的前懸架模型,然后對整車的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行設(shè)定,如圖3所示。

麥弗遜式前懸架的K&C分析ansys仿真分析圖片3
圖3 整車參數(shù)表

3 K&C分析結(jié)果
完成仿真后,直接調(diào)用MotionView的報告生成文件,即可快速查看分析結(jié)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(shù)據(jù)分別輸入到對應(yīng)的曲線里。

麥弗遜式前懸架的K&C分析ansys仿真分析圖片4 麥弗遜式前懸架的K&C分析ansys仿真分析圖片5
圖4 前束角對比結(jié)果圖5 輪胎外傾角對比結(jié)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(zhuǎn)向的趨勢,外傾角在轉(zhuǎn)彎時,有正向外傾的趨勢,數(shù)值變化范圍足夠大,有利于車輛的轉(zhuǎn)彎穩(wěn)定,懸架的垂直剛度也在合理的范圍內(nèi),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。

麥弗遜式前懸架的K&C分析ansys結(jié)構(gòu)分析圖片6
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(xiàn)象,主要表現(xiàn)在:
1)側(cè)向力轉(zhuǎn)向角變化。從圖8可以看出,Benchmark車在側(cè)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(xiàn)不出不足轉(zhuǎn)向的趨勢。

麥弗遜式前懸架的K&C分析ansys結(jié)構(gòu)分析圖片8
圖8側(cè)向力工況前束角曲線圖9側(cè)向力工況外傾角曲線

2)側(cè)向力外傾角變化。從圖9可以看出,Benchmark車在側(cè)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(cè)向穩(wěn)定性。
3)側(cè)向力輪心位移。從圖10可以看出,Benchmark車在側(cè)向力作用下,輪心側(cè)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(xiàn)不了側(cè)向柔性。
4)回正轉(zhuǎn)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(dǎo)致不足轉(zhuǎn)向梯度太小,外傾角變化過小,很難保證車輛行駛的穩(wěn)定性,同時,由于襯套剛度過硬的,不利于減弱從路面?zhèn)鬟f過來的路面沖擊力,乘坐舒適性因此也受到很大的影響。

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圖10側(cè)向力工況輪心位移曲線圖11回正轉(zhuǎn)向工況前束角曲線

4 總結(jié)
1)通過調(diào)用MotionView的懸架模塊實現(xiàn)快速建立動力學(xué)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(xiàn)K&C仿真和Benchmark數(shù)據(jù)的對比分析。
2)通過對本模型的分析以及Benchmark數(shù)據(jù)的比較,認(rèn)為該懸架在ride和roll工況下,有很好的表現(xiàn),為了獲得更好的不足轉(zhuǎn)向、側(cè)向穩(wěn)定性以及提高車輛的平順性和NVH性能,應(yīng)適當(dāng)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(shè)定是否合理,可以利用HyperStudy進(jìn)行DOE分析,確定對性能影響比較大的硬點,并利用其優(yōu)化功能進(jìn)行懸架結(jié)構(gòu)和硬點位置優(yōu)化。

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