多约束装配助力悬架公差分析：麦弗逊/双叉臂/多连杆/H臂一网打尽

摘要：汽车四轮定位参数与悬架密切相关。汽车悬架对于车辆的行驶性能、安全性和舒适性至关重要。DTAS 3D提供了各类型悬架的公差仿真分析方法。

关键字：DTAS 3D、前后悬架、公差仿真分析、 运动耦合

悬架是车身（或车架）与车轮（或车桥）中间的连接装置的总称，是汽车的重要组成部分。汽车悬架对于车辆的行驶性能、安全性和舒适性都至关重要，同时四轮定位参数与悬架密切相关，对车辆的正常行驶也起着关键作用。汽车在行驶过程中会遇到各种路面颠簸和不平，悬架系统通过弹簧、减震器等部件的协同工作，能够有效地缓冲和吸收这些震动，减少车身的起伏和晃动，使乘客感受到更加平稳舒适的驾乘体验。悬架系统对汽车的操纵稳定性起着关键作用。它能够保持车轮与地面的良好接触，使轮胎在各种行驶条件下都能有效地传递力和力矩。在转弯、制动和加速时，悬架系统通过合理地分配车轮载荷，控制车身的姿态变化，确保汽车按照驾驶员的意图行驶，提高行驶的安全性和操控性。

悬架公差仿真分析目标是各公差对四轮定位参数的影响。前后轮的四轮参数包括车轮外倾、前束、前轮还包括主销倾角等。

DTAS 3D两种方式进行底盘悬架公差仿真分析，一是可以通过建立面向底盘的静态虚拟装配，如多约束装配、旋转装配等，将公差分析与运动分析耦合仿真分析。第二种方式是建立各种运动副及驱动。两种方式虽然建模方式略有差异，但本质及结果是一致的。

DTAS 3D两种建模思路可以解决以下悬架形式，麦弗逊、双叉臂、三连杆、四连杆、五连杆、H臂等。麦弗逊前悬是经典的前悬形式，由于麦弗逊前悬的一些弊端，在麦弗逊的基础上逐步衍生出了双叉臂前悬等。将麦弗逊前悬的结构应用在后悬上为三连杆后悬，俗称筷子悬架，其结构布置简单，成本低廉。随着对操控的要求越来越高，在三连杆的悬架形式上逐步发展出了四连杆(拖曳式刀臂悬架)、五连杆、H臂等悬架。本文主要讨论双叉臂前悬与五连杆后悬的建模方法。

如图所示：

建模思路：

双叉臂前悬主要建立如下的运动副，包括2个驱动副，一个是轮跳的，另一个是转向驱动。

五连杆后悬悬架由于有5个连杆，所以与车架转向节共有10个球副，减震器等可以建立滑块副、球副等。轮跳驱动建立在转向节上。

五连杆后悬除了运动副建模以外，也可以采用多约束装配的建模方法，如下图所示。使用多约束装配控制转向节安装点与副车架安装点之间的距离，最终控制转向节的最终姿态。多约束装配不仅适用于五连杆后悬，也适用于其它各类型的前后悬架。多约束装配相比运动副建模求解速度快，建模简单等优点。

   

虚拟测量：

在DTAS 3D中可以建立各种虚拟测量，包括前束角、外倾角、前轮主销内倾、后倾角以及前轮左右前束角之差或之和等。

仿真结果:

运动轨迹分析，车轮在不同状态下，如转向角度、轮跳高度下的各状态轨迹分析。

各个四轮参数的波动情况：

贡献度、传递系数分析等，各个公差对四轮参数的灵敏度及贡献度，为后续的优化指明方向。

DTAS 3D满足了汽车各类悬架的公差仿真分析的需求，并提供静态与运动副多种建模方法，为汽车操控舒适性分析保驾护航。机构的各类为柔性衬套，如何将机构运动、公差仿真、柔性仿真三者耦合是当前与未来悬架公差分析的一大挑战。