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***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。