多学科优化在悬架中的应用

多学科优化在悬架中的应用

在汽车底盘设计中，多学科优化是一种重要的设计方法，它可以帮助设计师在综合考虑系统整体和全生命周期的情况下，通过实现各学科的模块化并行设计来缩短设计周期、提高设计效率。在悬架系统的设计中，多学科优化更是发挥着重要作用。

1.悬架系统的特点

悬架系统是底盘最重要的技术之一，它涉及到性能、成本、布置等设计要素。各个设计要素既独立又矛盾，存在共同的影响交集。在对其进行设计时，需要综合衡量各设计要素的影响作用，以至于识别悬架系统各设计要素之间存在的影响和干扰，提高汽车的操纵稳定性、行驶平顺性和行驶安全性等综合性能。

2.多学科优化在悬架系统中的应用

多学科优化方法在悬架系统中的应用主要体现在以下几个方面：

集成化设计：随着计算机和电子控制技术的发展，越来越多的电子控制技术和计算机辅助设计手段在汽车底盘各个子系统中得到开发和应用，使汽车底盘在集成化、电子化、智能化和轻量化四个方面得到了较大的发展。底盘系统集成技术主要是在现有的悬架、驱动/制动和转向等功能相对独立的电控系统传感器、控制单元和执行机构上，通过总线传输将汽车中各种电控单元、传感器、执行机构等联接起来，实现集成化控制。

电子化设计：在底盘的四大组成系统中开发了不同的电子控制系统，这些电控系统按汽车运动方向可以分为三类:纵向的制动和驱动控制、横向的转向和横摆力矩控制以及垂向的悬架控制。目前汽车底盘的电子控制系统大部分围绕某一功能来开发，并通过轮胎与地面间的接触力产生作用。例如，制动防抱死装置（AntilockBrakingSystem,简称ABS）就是通过控制纵向力，使汽车在制动时能更好借助轮胎来充分利用路面附着系数，缩短制动距离，提高汽车安全性能。

轻量化设计：汽车轻量化技术都是一项共性的基础技术，世界各主要汽车生产企业都将汽车轻量化作为产品开发的重要环节，予以高度重视。大量研究表明，汽车轻量化设计技术对降低燃油消耗，提高燃油经济性、减少排放有较大的贡献。

多目标优化设计：在扭转梁式半独立悬架优化设计研究中，实施多学科多目标优化设计，实现扭转梁悬架综合性能的优化。以某乘用车的扭转梁式后悬架为研究对象，基于ADAMS/Car软件建立了扭转梁式半独立悬架刚柔耦合模型，并开展了双轮同向跳动和双轮反向跳动仿真分析，验证了所建模型的准确性；对影响外倾角和前束角变化的相关关键硬点坐标进行了灵敏度分析；在此基础上，运用ISIGHT和ADAMS软件，建立了前束角变化量最小和外倾角变化量最小的多目标优化函数，并对其进行多学科优化设计。

在多学科设计优化过程中，除了考虑各学科（各子系统）的专业领域独立性外，通过协同机制探索各学科（各子系统）的影响作用，找出其影响交集因素，利用先进的计算机技术进行整体寻优，找到整体最优解，实现系统整体综合最优，达到减少设计周期、提高设计效率目的。

总的来说，多学科优化方法在汽车底盘设计中的应用，可以帮助设计师更好地平衡和优化各项设计要素，从而提高汽车的综合性能。