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Simcenter3D汽车前后悬架解决方案

作者：汪永财审校：冒小萍

一、汽车悬架系统介绍

汽车悬架是很复杂的产品，工程设计也非常困难，产品设计团

队不仅要考虑车身与轮胎间的弹簧和避震器组成的整个支持系统性

能，还要设计出系统的乘坐舒适的感觉，不同的悬挂设置会使驾驶者

有不同的驾驶感受。外表看似简单的悬挂系统综合多种作用力，决定

着轿车的稳定性、舒适性和安全性。

根据控制形式不同，悬架分为被动式悬架、主动式悬架。根据汽

车导向机构不同可分为独立悬架、非独立悬架。

现代的汽车舒适性是轿车最重要的使用性能之一。舒适性与车身

的安全性一样的重要，只是在产品设过程中分不同阶段所考虑的，结

构本身的强度、刚度是每一个零件设计的重要指标。舒适性能也同样

反映在每一个零部件设计中，如结构刚度要满足要求。舒适性能与车

身的固有振动特性有关，而车身的固有振动特性又与悬架的特性相关。

所以汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。同时也是车身与车轴之

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间作连接的传力机构件，又是保证汽车行驶安全性的重要部件。因此

汽车悬架是车辆工程中很重要的技术指标。

汽车悬架结构形式和性能参数的选择合理性直接对汽车行驶平

顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。在复杂的工程设计中我们

要如何运用软件类工具来帮助我们设计师来完成车辆的行驶平顺性、

操纵稳定性和舒适性的仿真分析呢？

下面我们主要介绍一下在仿真环境下来解决汽车悬架产品设计

过程中的难题及所存在的问题。

二、汽车悬架系统在仿真环境中的运用现状分析需求

1.汽车悬架系统CAE现状分析

现代汽车系统设计过程中CAE虚拟仿真技术已经很成熟了，汽

车整车厂都有专业的设计分析团队。但从仿真分析看，不同企业所运

用的专业分析软件也是多样性的，设计、分析、加工等都是不同类

工业软件在处理。这样就会造成数据之间的不统一。所以总结下来主

要存在下面几个问题，如下：

➢如何快速建模是悬架结构CAE设计的一个重要任务。由于悬

架结构自身特点,汽车结构二维CAD设计在相当长一段时内

还将存在,并在工程中发挥重要作用。目前从二维CAD图纸

设计到三维CAE模型的生成，需要花费大量时间。

➢CAE目前使用还是有一定的难度。由于有大量CAE软件的

存在，并且各CAE软件均有很强的专业背景，要想使用好特

定的CAE软件，设计使用人员必须具备相当的相关领域的专

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业知识。CAE软件目前仍停留在少数专业人员的使用范畴内。

➢修改设计CAE计算工作量较大。由于CAE的计算过程复杂，

做一次设计修改相当于重新开始做一次CAE计算。很多情况

下网格划分、边界条件的定义等都要重新进行。对于一个小

规模问题，重新计算工作量增加不明显，如果对一个大规模

计算，则需要耗费大量机时。

➢目前悬架结构各零部件CAE计算尚不存在质量控制标准。

虽然CAE在汽车行业的应用已有很长时间，并且大量任务已

采用CAE分析计算，但CAE建模的简化程度、网格的质量、

边界条件的设定、外载荷加载方式都和具体分析计算的人员

的经验有很大关系，其计算结果的准确程度也很不一样。常

常出现不同人员对同一问题进行计算而得到不同结果的现象。

2.汽车悬架系统CAE仿真需求

➢满足悬架系统各部件产品的静强度分析(线性和非线性）、模

态分析、稳定性分析、瞬态