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摘要:基于剛度疊加法的原理、非線性有限元分析及優化理論，提出了懸架襯套3 個方向靜剛度的設計方法。以某乘用車懸架橡膠襯套的三向靜剛度設計為例論述了該方法的有效性。該方法對懸架襯套三向靜剛度的設計具有指導意義。

以某汽車麥弗遜前懸架為例，擬采用雙輪同向激振方式對其進行仿真計算和優化分析，研究其在汽車運行過程中汽車麥弗遜前懸架的動力學特性，以改善懸架系統性能。 汽車麥弗遜前懸架模型的建立通過逆向工程和試驗，得到了汽車前懸架幾何參數、彈簧阻尼元件特性以及關鍵連接部位彈性襯套剛度等，麥弗遜前懸架系統的主要參數( 整備質量狀態) 如表1。

1.模型的建立 建模忽略實際車輛的不對稱性，懸架左右側所有硬點、部件質量屬性和彈簧、減震器及襯套性能參數均認識完全一致。利用懸架模型導入整理后的硬點數據文件，定義部件和連接關系后建立的麥弗遜前懸架模型如下圖所示： 圖1 麥弗遜前懸架模型 模型主要由車輪、轉向節、轉向橫拉桿、下控制臂、減震器、螺旋彈簧、柔性穩定桿、橡膠襯套及轉向系組成。

麥弗遜懸架建模 根據實際懸架硬點坐標（Hard Points）定義部件的位置和尺寸，確保懸架運動學特性準確。各部件之間按照設計要求，通過建立連接副和襯套進行懸架系統裝配。 本文介紹麥弗遜前懸架的側傾與轉向仿真，對模型的建立作如下假設: 懸架中所有零部件都認為是剛體; 減振器簡化為線性彈簧和阻尼; 各運動副內的摩擦力忽略不計; 輪胎簡化為剛性體。

圖1 : 扭梁式懸架俯視圖 圖2 : 扭梁式懸架側視圖 如圖2所示，扭梁式懸架中的輪心位于襯套后方。這導致車輪隨著車輛行駛而向前反彈。具有扭梁式懸架的車輛還表現出過度轉向的情況，即汽車的后部在轉彎時向外滑移（圖3）。轉彎過程中的過度轉向效應是由輪胎收到側向力后產生的 toe-out 效應引起的，即輪胎的前部與后部相距較遠。

懸架立柱用于連接車架與車輪，其作用是把作用在車輪上的各種力（如支撐力、驅動力、制動力等）及其力矩傳遞到車架上[3]。因此，懸架立柱的結構對賽車的駕駛操穩性有十分重要的影響。基于此，目前已有研究者從懸架結構形式選取、參數計算以及結構優化角度入手，提升懸架的結構和性能[4,5,6,7,8]。拓撲結構優化的原則是在不影響制件結構和剛度的前提下，重新設計結構的外形和幾何形狀，以獲得最小成本或最小重量。

文章選用汽車行駛過程中的一些典型工況或工況組合計算懸架的載荷，如加速、制動、轉彎、路障等，靜態載荷主要包括垂向、縱向和側向載荷[2]。 為精確計算載荷，在ADAMAS/Car 模塊建立剛柔耦合的后懸架多體動力學模型，如圖4 所示。輸入后懸架的各硬點坐標、建立各子部件、導入各柔性體、定義連接關系、輸入彈簧剛度曲線和各襯套的剛度曲線等。

確保所有硬點（Hardpoint）、部件質量特性、襯套（Bushing） 屬性、彈簧（Spring） 和減振器（Damper）特性正確無誤。本文介紹麥弗遜前懸架工作載荷提取，使用的模型如圖1所示，懸架參數如圖2所示： 圖1 麥弗遜懸架模型 圖2 懸架參數2. 定義分析工況：靜態載荷分析旨在考察懸架在極限工況下的受力。

懸架隔振系統更是路噪調校的關鍵，針對前雙叉臂、后五連桿懸架系統，工程師進行了多達26個底盤襯套的優化與調校，從膠料選型配比，到襯套結構設計，在上百組襯套組合中，優選了最佳的剛度組合，既滿足模態避頻需求，又追求極致的懸架隔振能力，在耐久和操穩需求的邊界下，帶來安靜與舒適的最大化，大幅抑制路面帶來的結構噪聲傳遞，達到百萬行政轎車級別的路噪水平。

結構二：寶馬、凱迪拉克等中高端豪華乘用車以及許多運動型乘用車上面運用的麥弗遜式懸架則多為雙球節麥弗遜式獨立懸架。雙球節麥弗遜式獨立懸架，它將傳統一體式的下擺臂改為了兩根連桿，稱之為"下前控制臂"和"下后控制臂"，這種設計的特點是主銷下點設計自由度更大，橫向和縱向受力分開，有利于提高襯套、球鉸的壽命。同時，車輪轉向所需的輪拱內部空間也相對變小。

機構的各類為柔性襯套，如何將機構運動、公差仿真、柔性仿真三者耦合是當前與未來懸架公差分析的一大挑戰。

圖1 電動賽車的1/4動力學模型該模型對系統作了如下假設：（1）懸掛質量與非懸掛質量均為剛體；（2）懸架系統具有線性剛度和阻尼；（3）懸架在工作過程中不與緩沖塊碰撞；（4）輪胎具有線性剛度，且在汽車行駛過程中終與地面接觸。

縱臂剛體模態通過實 測量可確定模態頻率在30～90Hz，其 中與激勵頻率刈‘應的，z向主模態分別低于40Hz及 80Hz，所以應降低 系統頻率以提升縱臂軸套的隔振能／，J由于需要保證安全性能，依據控制經驗確定優化方案為：后縱臂襯套剛度下降20％，主要進行襯套膠料更改，不進行結 構變更。完成樣件制作后，依據原定測試況進行汽車路噪性能測試，測試結果，如圖5所示。

主動橫向穩定桿可以通過驅動電機輸出力矩并轉化為桿的扭轉剛度，進而改變懸架的側傾剛度。主動橫向穩定桿可以改善車輛的側傾穩定性、乘坐舒適性、操縱穩定性、行駛通過性等，也可以根據桿的工作方式增加個性化功能，如迎賓、原地側傾等功能。

以下從測試對象分類、典型測試項目、技術要點及新能源趨勢等維度展開說明：一、零部件分類與測試重點1.金屬結構件（高應力承載部件） 典型部件：懸架擺臂、車橋、車架縱梁、車輪、發動機曲軸等。 疲勞失效模式：應力集中處的裂紋擴展（如懸架擺臂球頭銷孔）、焊接 / 螺栓連接處的疲勞斷裂。

當電壓施加到流體上時，鐵顆粒在外部磁場中對齊，并改變流體的剛度。事實上，建造和測試座椅懸架系統的物理實驗是極其麻煩和昂貴的。如何建立座椅懸架系統的數學模型是一項挑戰。懸架系統受到兩個關鍵的路面激勵（即隨機輸入）。利用控制方程在仿真模型中建立四分之一半主動懸架系統的數學模型。如下示意圖描述了座椅的多自由度模型。

? 底盤振動優化 問題舉例：不平路面導致懸架振動傳遞到方向盤，產生“打手”現象； 解決思路：通過TPA識別懸架擺臂、穩定桿等路徑的傳遞特性，優化襯套剛度或懸架幾何，降低方向盤振動加速度。