一种基于灵敏度分析的悬架硬点设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车领域，具体来说涉及一种基于灵敏度分析的悬架硬点优化设计方 法。
【背景技术】
[0002] 当今，中国汽车业蓬勃发展，汽车底盘的研宄显得越来越重要，作为底盘的关键结 构，悬架始终是们的研宄重点。作为路面输入力的缓冲装置，对于操纵稳定性、乘坐舒适性 等底盘性能有重要的作用。在悬架系统中，K&C特性（运动学与弹性运动学特性）的好坏 不仅仅关系到行驶中人们的舒适性，而且决定了汽车操纵稳定性的好坏。所以，悬架的K&C 特性就是悬架的灵魂。在悬架开发中关键硬点的选取非常重要，它在开发中作为指导文件， 一般不会轻易改动。但在逆向设计时，假如在开发过程中对悬架的调整始终得不到理想结 果，就会考虑通过修改悬架的硬点进行方向调整。悬架的硬点位置有很多，如何选取需要调 整的点非常重要，而目前工程师对于如何修改悬架硬点十分茫目，成效甚微。
[0003] 对于悬架尤其是其K&C特性，国外相关专家进行了很多的研宄，国内对这方面的 研宄相对较晚。郭孔辉教授所著的《汽车操纵动力学》系统地分析了悬架的K&C特性和悬 架K&C特性对汽车转向特性的影响因素。江苏大学的高翔教授研宄了橡胶衬套刚度对悬架 K&C特性及整车操稳转向性能的分析，华南理工大学石柏军的《ADAMS/CAR环境下的麦弗逊 悬架建模与优化》对悬架的硬点位置进行迭代调整，考察K&C特性。湖南大学的宋晓琳教授 在悬架的硬点坐标对K&C特性的影响方面进行了初步分析。吉林大学的管欣教授研宄了悬 架的K&C特性对汽车底盘性能的影响因素。
[0004] 在悬架设计开发过程中关键硬点的选取非常重要，一旦悬架的关键硬点选取得不 合理，将会给之后的汽车开发过程中带来不可估计的麻烦，因此工程师在汽车开发前期就 会确定悬架硬点。假如在开发过程中对悬架的调整始终得不到理想结果，就会考虑通过修 改悬架的硬点进行方向调整。悬架的硬点位置有很多，如何选取调整的硬点在汽车设计过 程中很重要。
[0005] 现有技术中对悬架硬点的设计过程相当繁琐，基本上是每选择一次硬点，就根据 该硬点的具体参数进行单跳实验，然后判断当前状况下的参数值是否满足要求，这种设计 过程耗时周期长，调整没有针对性。
【发明内容】
[0006] 针对上述问题，本发明提出一种基于灵敏度分析的悬架硬点优化设计方法，针对 悬架硬点对于K&C特性贡献进行研宄，提出基于灵敏度分析的设计方法，可有效改善目前 悬架硬点选取任务繁重，方向调整繁琐等问题，并弥补以前对悬架的设计只能利用优化工 具对其进行优化的缺陷，提高了底盘零件的设计效率，缩短设计周期，降低设计成本，而且 也为汽车逆向设计中的悬架特性的调整作了一些指导性的探索。
[0007] 具体而言，本发明提供一种基于灵敏度分析的悬架硬点优化设计方法，其特征在 于，所述方法包括如下步骤：
[0008] 步骤1)、建立悬架模型；
[0009] 步骤2)、在所建立的悬架模型上定义多个硬点；
[0010] 步骤3)、计算所定义的硬点对于所述悬架模型的特定参数的灵敏度；
[0011] 步骤4)、基于灵敏度对所述硬点的位置进行优化。
[0012] 进一步地，所述步骤1)包括：构建简化的麦佛孙悬架模型，所述简化的麦佛孙悬 架模型包括：控制臂、转向节、转向节立柱、弹簧、减震器轮毂，各个部件利用衬套和连接关 系组成一个完整的系统。
[0013] 进一步地，所述步骤2)包括：选择下摆臂前硬点、下摆臂后硬点、转向拉杆内点、 转向拉杆外点、下摆臂外硬点和减震器硬点作为所述麦佛孙悬架模型的硬点，每个硬点具 有其各自的初始坐标（X，y，Z)。
[0014] 进一步地，所述步骤3)包括：计算所选择的硬点相对于所述悬架模型的前束角、 外倾角和后倾角的灵敏度，通过灵敏度对比找出对前束角、外倾角和后倾角影响较大的硬 点，即待优化硬点。
[0015] 进一步地，所述步骤4)包括以基于硬点灵敏度所选出的待优化硬点为设计变量， 以前束角、外倾角和后倾角为优化目标构建悬架性能多目标优化模型。
[0016] 进一步地，所述灵敏度计算的方式如下：
[0017] A.首先计算所选择的硬点在初始坐标的情况下，所述悬架模型的前束角、外倾角 和后倾角的参数值；
[0018] B.调整所选择的硬点中的任意一个硬点的坐标，保持其他硬点的坐标不变，然后 计算调整后所述悬架模型的前束角、外倾角和后倾角的参数值；
[0019] 然后，对于每个被调整的硬点，基于下式计算该硬点分别对于所述悬架模型的前 束角、外倾角和后倾角的灵敏度：
[0020]
【主权项】
1. 一种基于灵敏度分析的悬架硬点设计方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤： 步骤1)、建立悬架模型； 步骤2)、在所建立的悬架模型上定义多个硬点； 步骤3)、计算所定义的硬点对于所述悬架模型的特定参数的灵敏度； 步骤4)、基于灵敏度对所述硬点的位置进行优化。
2. 根据权利要求1所述的基于灵敏度分析的悬架硬点设计方法，其特征在于， 所述步骤1)包括：构建简化的麦佛孙悬架模型，所述简化的麦佛孙悬架模型包括：控 制臂、转向节、转向节立柱、弹簧、减震器轮毂，各个部件利用衬套和连接关系组成一个完整 的系统。
3. 根据权利要求1所述的基于灵敏度分析的悬架硬点设计方法，其特征在于，所述步 骤2)包括：选择下摆臂前硬点、下摆臂后硬点、转向拉杆内点、转向拉杆外点、下摆臂外硬 点和减震器硬点作为所述麦佛孙悬架模型的硬点，每个硬点具有其各自的初始坐标（X，y， z) 〇
4. 根据权利要求3所述的基于灵敏度分析的悬架硬点设计方法，其特征在于，所述步 骤3)包括：计算所选择的硬点相对于所述悬架模型的前束角、外倾角和后倾角的灵敏度， 通过灵敏度对比找出对前束角、外倾角和后倾角影响较大的硬点，即待优化硬点。
5. 根据权利要求4所述的基于灵敏度分析的悬架硬点设计方法，其特征在于，所述步 骤4)包括以基于硬点灵敏度所选出的待优化硬点为设计变量，以前束角、外倾角和后倾角 为优化目标构建悬架性能多目标优化模型。
6. 根据权利要求4所述的基于灵敏度分析的悬架硬点设计方法，其特征在于，所述灵 敏度计算的方式如下： Α.首先计算所选择的硬点在初始坐标的情况下，所述悬架模型的前束角、外倾角和后 倾角的参数值； Β.调整所选择的硬点中的任意一个硬点的坐标，保持其他硬点的坐标不变，然后计算 调整后所述悬架模型的前束角、外倾角和后倾角的参数值； 然后，对于每个被调整的硬点，基于下式计算该硬点分别对于所述悬架模型的前束角、 外倾角和后倾角的灵敏度：
其中：δ -一灵敏度，代表单位长度下所得数据的变化值；％-一被调整硬点在前一 坐标下的对应参数值；奶--被调整硬点坐标变化后的对应参数值。
7. 根据权利要求5所述的基于灵敏度分析的悬架硬点设计方法，其特征在于，在所述 多目标优化模型中，基于灵敏度为不同的参数值选择不同的加权值。
【专利摘要】本发明提供一种基于灵敏度分析的悬架硬点设计方法，所述方法包括如下步骤：步骤1、建立悬架模型；步骤2、在所建立的悬架模型上定义多个硬点；步骤3、计算所定义的硬点对于所述悬架模型的特定参数的灵敏度；步骤4、基于灵敏度对所述硬点的位置进行优化。考虑到不同硬点对汽车悬架的影响程度不同，本发明提出了灵敏度分析的概念，基于灵敏度分析来进行汽车悬架硬点的优化设计能够提高底盘零件的设计效率，缩短设计周期，降低设计成本。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104834779
【申请号】CN201510223456
【发明人】黄莉, 杨钦文
【申请人】柳州宏开汽车科技有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月5日