MotionView及HyperStudy在悬架K&C特性设计中的应用

牛人

　　摘要：为了降低车辆开发成本，缩短开发周期，需要在前期开发中确定悬架的K&C特性。本文介绍了Altair公司的MotionView 和HyperStudy软件在悬架K&C特性设计中的应用，主要从如何进行悬架K&C特性的分析及优化这两方面来进行介绍。
　　关键词：MotionView HyperStudy 汽车悬架K&C特性 仿真 灵敏度
　　1 概述
　　车辆悬架运动学与弹性运动学（Kinematics & Compliance）特性是一项与悬架系统、转向系统、制动系统、轮胎力学特性等因素密切相关的系统总成外特性。它对车辆的转向特性、直线行驶性能、轮胎磨损及NVH特性等多种整车性能尤其是高速行驶特性有直接影响。因此，在车辆设计的前期如何准确和快速的计算及调整K&C特性成为了一个至关重要的问题
　　在传统的设计过程中，工程师首先利用二维作图等方法来校核悬架系统部分的K&C特性，然后通过物理样机来验证及调整悬架硬点及衬套刚度特性等来调整悬架的K&C特性，造成开发周期过长，成本上升。而随着多体动力学仿真技术的发展，利用各种多体动力学分析软件在车辆开发前期较为精确的分析悬架的K&C特性及利用DOE分析方法优化成为了一种较为成熟的做法。本文介绍的就是如何利用MotionView及HyperStudy软件进行悬架K&C特性分析及优化工作。
　　2 多体动力学模型的建立
　　利用MotionView软件中的自带模板，可以很方便的建立多种悬架模型，本文利用自带模板首先建立了最常用的麦弗逊前悬架带横向稳定杆及转向系统模型，然后建立模型后在软件中的data summary界面中，修改底盘硬点位置、弹簧和悬架衬套数据等，即可建立所需的详细模型，如图1所示。
　　

　　3 悬架K&C特性结算结果及分析
　　3.1分析工况介绍
　　在MotionView中可以直接选择kinematics and compliance analysis，也可分项选择static ride、static roll、single wheel、steering这些分析工况，本文直接在分析工况中选择kinematics and compliance analysis即可直接得出标准的K&C分析所需参数值。
　　在选定分析工况后，自动加载悬架测试台如图2 所示，即可进行相应的分析计算。
　　

　　3.2 计算结果及结果输出
　　在完成相应的分析工作后，可以直接在软件中读出各个K&C特性的分析结果，如图3所示；对于大多数情况下，工程师可以在软件中的reporter中直接得出K&C特性分析的文本结果，如图4所示。这样通过这些参数，即可由工程师判断出基本的悬架K&C特性是否在合理的范围内。
　　

　　

　　4  K&C特性灵敏度分析
　　在步骤3中，计算出悬架的K&C特性后，需要对其中不符合设计要求的特性进行更改，而对于某项特定的悬架K&C特性，影响其值的因素有很多种，每个因素影响的程度也不同，这样造成了更改的无效性，有时对于经验不够的工程人员会造成多次重复劳动。针对这种情况，可以使用HyperStudy软件计算出各个因素对某项K&C特性的灵敏度，针对灵敏度高的影响因素进行更改分析，这样做到有的放矢，从而可以提高车辆开发的效率和准确性。
　　在HyperStudy中导入现有的模型，以需要优化的特定K&C特性（如图5所示）作为目标函数，以影响该特性的硬点坐标或者零部件特性作为变量，然后通过DOE分析，可以得到如图6所示的图表，从而得知每个变量对K&C特性的影响。
　　

　　4  K&C特性灵敏度分析
　　在步骤3中，计算出悬架的K&C特性后，需要对其中不符合设计要求的特性进行更改，而对于某项特定的悬架K&C特性，影响其值的因素有很多种，每个因素影响的程度也不同，这样造成了更改的无效性，有时对于经验不够的工程人员会造成多次重复劳动。针对这种情况，可以使用HyperStudy软件计算出各个因素对某项K&C特性的灵敏度，针对灵敏度高的影响因素进行更改分析，这样做到有的放矢，从而可以提高车辆开发的效率和准确性。
　　在HyperStudy中导入现有的模型，以需要优化的特定K&C特性（如图5所示）作为目标函数，以影响该特性的硬点坐标或者零部件特性作为变量，然后通过DOE分析，可以得到如图6所示的图表，从而得知每个变量对K&C特性的影响。
　　5 结论
　　本文以某麦弗逊前悬架作为简单例子，介绍了在悬架K&C特性开发中如何联合使用MotionView及HyperStudy这两种软件，对K&C特性进行分析和优化的基本方法。利用此种方法，可以很便捷的分析出悬架的K&C特性，并且能够根据灵敏度分析得到的敏感度对相关特性进行改进设计。
　　6 参考文献
　　[1]
　　MotionView User’s Manual
　　[2]
　　喻凡、林逸. 汽车系统动力学，机械工业出版社，2008(end)