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基于ADAMS的悬架系统动力学仿真分析与优

化设计

一、概述

本文以悬架系统为研究对象，运用多体动力学理论和软件，从新

车型开发中悬架系统优化选型的角度，对悬架系统进行了运动学动力

学仿真，旨在研究悬架系统对整车操纵稳定性和平顺性的影响。文章

提出了建立悬架快速开发系统平台的构想，并以新车型开发中的悬架

系统优化选型作为实例进行阐述。简要介绍了汽车悬架系统的基本组

成和设计要求。概述了多体动力学理论，并介绍了利用ADAMS软件进

行运动学、静力学、动力学分析的理论基础。基于ADAMSCar模块，

分别建立了麦弗逊式和双横臂式两种前悬架子系统，多连杆式和拖曳

式两种后悬架子系统，以及建立整车模型所需要的转向系、轮胎、横

向稳定杆等子系统，根据仿真要求装配不同方案的整车仿真模型。通

过仿真分析，研究了悬架系统在左右车轮上下跳动时的车轮定位参数

和制动点头量、加速抬头量的变化规律，以及汽车侧倾运动时悬架刚

度、侧倾刚度、侧倾中心高度等侧倾参数的变化规律，从而对前后悬

架系统进行初步评估。

1.悬架系统的重要性及其在车辆动力学中的作用

悬架系统是车辆的重要组成部分，对车辆的整体性能有着至关重

要的作用。它负责连接车轮与车身，不仅支撑着车身的重量，还承受

着来自路面的各种冲击和振动。悬架系统的主要功能包括：提供稳定

的乘坐舒适性，保持车轮与路面的良好接触，以确保轮胎的附着力，

以及控制车辆的姿态和行驶稳定性。

在车辆动力学中，悬架系统扮演着调节和缓冲的角色。当车辆行

驶在不平坦的路面上时，悬架系统通过其内部的弹性元件和阻尼元件，

吸收并减少来自路面的冲击和振动，从而保持车身的平稳，提高乘坐

的舒适性。同时，悬架系统还能够根据车辆的行驶状态和路面的变化，

自动调节车轮与车身的相对位置，确保车轮始终与路面保持最佳的接

触状态，以提供足够的附着力。

悬架系统还对车辆的操控性和稳定性有着直接的影响。通过合理

的悬架设计，可以有效地改善车辆的操控性能，使驾驶员能够更加准

确地感受到车辆的行驶状态，从而做出更为精确的操控动作。同时，

悬架系统还能够提高车辆在高速行驶和紧急情况下的稳定性，减少侧

倾和俯仰等不利动态响应，确保车辆的安全行驶。

悬架系统在车辆动力学中发挥着至关重要的作用。它不仅关系到

车辆的乘坐舒适性和操控性能，还直接影响着车辆的安全性和稳定性。

对悬架系统进行深入的动力学仿真分析与优化设计，对于提高车辆的

整体性能具有重要的实际意义。

2.ADAMS软件在悬架系统仿真分析中的应用

ADAMS，即机械系统动力学自动分析软件，作为一种多体动力学

仿真工具，广泛应用于汽车、航空航天、机器人等复杂机械系统的运

动学和动力学仿真分析。特别是在悬架系统仿真分析领域，ADAMS凭

借其强大的建模、求解和后处理能力，成为了工程师和研究人员不可

或缺的工具。

在悬架系统仿真分析中，ADAMS软件能够建立高精度的多体动力

学模型，模拟车辆在不同路况和驾驶条件下的运动状态。通过设定不

同的路面输入，如正弦波、随机路面等，可以分析悬架系统的振动响

应、轮胎与地面之间的相互作用力以及车辆的整体稳定性和舒适性。

ADAMS还可以与控制系统仿真软件相结合，实现悬架系统主动控制和

半主动控制策略的仿真与优化。

在ADAMS中进行悬架系统仿真分析的步骤通常包括：建立悬架系

统模型、定义约束关系、施加驱动和约束、设定仿真参数、进行仿真

计算以及后处理分析。通过建立三维实体模型，可以精确描述悬架系

统的几何结构和材料属性通过定义约束关系，如铰接、轴承等，可以

模拟悬架系统中各部件之间的相对运动通过施加驱动和约束，如发动

机扭矩、制动力等，可以模拟车辆的实际运行状态通过设定仿真参数，

如仿真时间、步长等，可以控制仿真的精度和效率通过后处理分析，

可以提取仿真结果中的关键数据，如位移、速度、加速度等，对悬架

系统的性能进行评估和优化。

ADAMS软件在悬架系统仿真分析中的应用，为车辆动力学性能的

研究和优化提供了有效的手段。通过利用ADAMS的多体动力学仿真功

能，可以深入了解悬架系统的运动规律和性能特点，为车辆设计和改

进提供有力支持。

3.悬架系统动力学仿真分析与优化设计的意义

悬架系统作为汽车的关键组成部分，对车辆行驶稳定性、操控性、

舒适性和安全性等方面有着决定性的影响。对悬架系统