麥弗遜懸架系統(tǒng)的靈敏度分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)
Hee G. Lee, Chong J. Won, and Jung W. Kim

摘要——本文是關(guān)于車輛懸架系統(tǒng)靈敏性分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究。懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)程序包括預(yù)處理設(shè)計(jì)階段、分析階段和后處理階段。對(duì)于懸掛系統(tǒng)，麥弗遜支柱懸架系統(tǒng)采用運(yùn)動(dòng)造型，在這里我們假想懸架跟車架由無摩擦的節(jié)點(diǎn)連接。約束方程的位移、速度和加速度運(yùn)用位移矩陣法和瞬時(shí)螺旋軸定理，靜態(tài)設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)的靈敏性因素而得到。所用方法的有效性和實(shí)用性確保懸架布局早期設(shè)計(jì)階段有效。

關(guān)鍵詞——設(shè)計(jì)靈敏度分析，麥弗遜懸架，優(yōu)化，靜態(tài)設(shè)計(jì)因素

一 引言
懸掛系統(tǒng)在車輛動(dòng)力學(xué)的一些重要特征，主要是運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)的力量和輪胎通過底盤傳遞的時(shí)刻反應(yīng)[1]。這種懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求是確定設(shè)計(jì)變量來滿足車輪行為的動(dòng)態(tài)分析，同時(shí)用于確定車輪傳遞的力和力矩，由于到懸架系統(tǒng)的三維運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)系統(tǒng)高度非線性，這對(duì)于設(shè)計(jì)人員來說要確定設(shè)計(jì)變量是非常困難的。盡管困難重重，但還是有可能會(huì)讓設(shè)計(jì)出汽車懸架系統(tǒng)有效地同時(shí)滿足上述要求。
常規(guī)設(shè)計(jì)的懸架系統(tǒng)研究，主要集中在位移和速度。SUH運(yùn)用懸架系統(tǒng)在使用過程中碰撞和反彈位移矩陣和螺旋軸的瞬時(shí)速度矩陣對(duì)懸架系統(tǒng)進(jìn)行了位移和速度的分析。此外它把懸架系統(tǒng)簡化為一個(gè)單一的質(zhì)量動(dòng)力系統(tǒng)，運(yùn)用位移矩陣和系統(tǒng)還原法對(duì)各關(guān)節(jié)進(jìn)行受力分析。Kang et al[5e]采用位移矩陣對(duì)麥弗遜支柱懸掛系統(tǒng)進(jìn)行位移，速度和加速度的分析。李[6]對(duì)瞬時(shí)螺旋軸懸架系統(tǒng)進(jìn)行了敏感性分分化析。Tak[7]通過敏感性分析達(dá)到了動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)，和Min[8]通過運(yùn)動(dòng)靜態(tài)設(shè)計(jì)因子運(yùn)用直接分化法來進(jìn)行敏感性分析。
本文對(duì)運(yùn)動(dòng)靜態(tài)設(shè)計(jì)確定在每個(gè)關(guān)節(jié)的懸掛系統(tǒng)和反應(yīng)靈敏度分析和優(yōu)化的運(yùn)動(dòng)特性因素的敏感性進(jìn)行了分析，其中設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)懸架系統(tǒng)時(shí)可以考慮乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性和根據(jù)車輛的特征預(yù)測懸架因素的變化。這可以幫助設(shè)計(jì)人員確定了懸架系統(tǒng)的布局和拓展懸掛系統(tǒng)綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)。