摘 要

麦弗逊悬架是电动汽车的主要组成部分，也是车架和轮胎的重要连接装置。在电动汽车的设计过程中，麦弗逊悬架以其自身独特的适配性，被广泛运用在汽车前悬架结构中。

本次设计首先选定整车悬架设计的基本参数，然后进行相关刚度、静扰度以及侧倾角刚度等参数的计算。根据所得数据，在CATIA草图中绘制悬架几何。然后，根据悬架几何在CATIA中进行零部件的建模以及悬架系统的总装。在总装完成后，量取硬点数据并在Adams/Car中展开悬架的运动学和动力学仿真，优化相关硬点数据。最后，根据受力分析计算零部件的受力情况，利用有限元算法，在ANSYS中进行静力学仿真。

本次设计分为四步进行，也是文章中的四个章节。在CATIA总装过程中，利用装配关系排除了基本干涉并改进了相关设计。在动力学仿真过程中，通过Adams/Car得出了有关参数的变化范围。然后，根据四轮定位参数的变化结果，优化了模型的相关结构以及硬点位置，从而保证了整车操作稳定性。在静力学分析过程中，改进了下控制臂的结构，减轻了簧下质量，提升了整车的性能。

综上可知，本次设计优化了前悬架的结构以及硬点的位置，并提升了汽车的稳定性。同时，利用有限元算法对控制臂进行了轻量化处理，丰富了麦弗逊悬架的设计。

关键字：麦弗逊悬架；动力学仿真；四轮定位参数；操纵稳定性

Abstract

The MacPherson suspension is the main component of electric vehicles, and it is also an important connection device for frames and tires. In the design process of electric vehicles, McPherson suspension is widely used in the front suspension structure of the car with its unique adaptability.

This design first selects the basic parameters of the vehicle suspension design, and then calculates the related stiffness, static disturbance, and roll angle stiffness parameters. Based on the data obtained, draw the suspension geometry in the CATIA sketch. Then, component modeling and assembly of the suspension system are performed in CATIA based on suspension geometry. After the final assembly is completed, the hard point data is measured and the kinematics and dynamics simulation of the suspension are launched in the Adams/Car to optimize the relevant hard point data. Finally, according to the force analysis, the force conditions of the components are calculated, and the finite element method is used to perform static simulation in ANSYS.

The design is divided into four steps and is also the four chapters in the article. In the CATIA assembly process, the use of assembly relationships eliminates basic interference and improves related designs. In the dynamics simulation process, the range of the relevant parameters was obtained by Adams/Car. Then, according to the results of the change of the four-wheel alignment parameters, the relevant structure of the model and the position of the hard point are optimized, thereby ensuring the stability of the entire vehicle operation. In the static analysis process, the structure of the lower control arm is improved, the unsprung mass is reduced, and the performance of the entire vehicle is improved.

In summary, this design optimizes the structure of the front suspension and the position of hard points, and improves the stability of the car. At the same time, using the finite element algorithm to lighten the control arm, enriched the McPherson suspension design.

Keyword：McPherson suspension；Dynamics simulation；Four wheel positioning parameters；Steering stability

目录

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 电动汽车悬架发展概况 1

1.2.1 国外电动汽车悬架的研究现状 1

1.2.2 国内电动汽车悬架的研究现状 2

1.3 电动汽车结构与悬架选型 2

1.4 论文研究的基本内容、目标及技术方案 2

1.4.1 研究的基本内容 2

1.4.2 研究目标 3

1.4.3 技术方案及措施 3

1.5本章小结 4

第2章 电动车前悬架系统的设计流程 5

2.1麦弗逊悬架的结构分析 5

2.2悬架参数设计 5

2.2.1车轮定位参数 5

2.2.2悬架几何 5

2.2.3刚度计算 5

2.2.4阻尼计算 7

2.2.5弹簧参数 8

2.3悬架零部件设计 9

2.3.1悬架主要零部件的设计 9

2.3.2悬架系统装配设计 9

2.4本章小结 10

第3章 悬架运动学与动力学仿真分析 11

3.1 Adams/Car模块概述 11

3.1.1 Adams/Car模块功能简介 11

3.1.2 Adams/Car的建模流程 11

3.2仿真模型的创建 11

3.2.1 硬点坐标的修改 11

3.2.2 外倾、前束的建立 12

3.2.3 弹簧模型的建立 13

3.2.4 减振器模型的建立 14

3.2.5 轮胎模型的建立 16

3.2.6前悬架模型的建立 17

3.3悬架的运动学评价指标 17

3.4前悬架车轮激振分析 17

3.4.1 车轮同向跳动实验仿真 18

3.4.2 车轮反向跳动实验仿真 20

3.5前悬架静载试验仿真 22

3.5.1侧向力加载试验仿真 22

3.5.2纵向力加载试验仿真 24

3.5.3回正力矩试验仿真 25

3.6本章小结 26

第4章 悬架零部件的结构强度仿真分析 27

4.1悬架零部件受力分析与材料选择 27

4.2悬架零部件分析前处理及求解 27

4.2.1静力学分析前处理 27

4.2.2静力学求解 28

4.3悬架零部件仿真后处理分析 28

4.3.1加速工况分析 28

4.3.2制动工况分析 29

4.3.3减速入弯工况分析 29

4.3.4加速出弯工况分析 29

4.4悬架轻量化设计建议 30

4.5本章小结 30

总结与展望 31

参考文献 32

致谢 33

附录 34

第1章 绪论

1.1 引言

随着全球能源危机的进一步加深，各国都在寻找新的能源替代品，汽车的节能减排就提上日程。近些年来，欧洲多国连续颁布并发表全面禁售燃油车的时间表，电动化成为将来汽车的发展趋势。电动汽车比拟传统燃油车而言，传统燃油车的发动机等若干组件被电池、电动机以及电动车特有的传动系统所代替，整个车体的质量，质心的位置等也会发生改变。于是，基于电动汽车整车参数和结构的变化，我们需要匹配与之相适应的悬架系统。

悬架是汽车的主要成部分，影响着汽车的操控性能。随着国家对电动汽车的补贴强度开始增大，国内汽车公司开启了各自的电动化之旅。在电动化过程中，悬架作为传统底盘的核心结构，毫无疑问承载着电动汽车的发展的重担。麦弗逊悬架的重点模块一般由三大部分组成：弹簧，减振器和导向机构。电动汽车的快速发展，加快了与之相匹配的悬架的迅猛发展。