[发明专利]汽车前轮定位参数稳健设计方法

说明书

技术领域：

本发明是一种汽车前轮定位参数稳健设计方法。产品技术包括虚拟样机技术、汽车动力学、仿真技术、稳健设计等技术。

背景技术：

现阶段，国内外对汽车前轮定位参数(主销内倾角、主销后倾角、前轮外倾角、前轮前束)的设计方法同时存在针对单一系统设计及多系统协同设计两种方法。在这两种方法中，一般只考虑了车辆的某一个或两个工作状态，例如：车轮跳动状态或转向状态。而在实际使用中，汽车经常处于直线行驶状态、车轮跳动状态和转向状态等多种混合状态。为了减小轮胎的异常磨损和提高车辆的操纵稳定性，不同运行状态下需要不同的前轮定位参数动力学特性。因此，现阶段的前轮定位参数设计方法不能满足汽车的实际使用要求。另外，在实际使用中，汽车前轮定位参数受到装配误差、制造误差等不确定因素影响，这些不确定因素改变了定位参数的理论运动规律，影响了车辆的操纵稳定性。然而，在现代前轮定位参数设计中一般只考虑了载荷、车速以及某些制造误差的影响，产品设计稳健性能差。

发明内容：

本发明可以解决的问题是，克服背景技术的不足，结合车辆不同的运行状态，综合考虑悬架系统、转向系统、行驶系统的协同作用，研究装配误差、制造误差、个体性能偏好等不确定因素的影响，建立基于多不确定因素集成的前轮定位参数稳健设计模型。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：以多体系统动力学理论为基础，应用虚拟样机技术、汽车动力学、仿真技术、稳健设计等方法，综合考虑转向系统、行驶系统、悬架系统的协同关系，分析汽车转向、直线行驶、车轮跳动等多种运行状态下前轮定位参数的动力学特征，集成转向梯形臂的制造误差、转向节的装配误差、转向机构及悬架系统的配合间隙、设计变量取值范围及各子目标性能偏好等不确定因素，以转向过程中转角误差最小、直线行驶中侧滑最小、车轮跳动中前轮摆角最小为优化目标，建立汽车前轮定位参数(主销内倾角、主销后倾角、前轮外倾角、前轮前束)稳健设计模型。本发明的优点是：提高了我国汽车前轮定位参数的设计水平，对于降低轮胎的异常磨损及提高车辆的操纵稳定性具有重要的理论价值和实用价值。该方法可以广泛地应用于各种类型的汽车。

附图说明：

图1是本发明的技术路线示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地描述。

(1)模型创建及仿真

建立包括悬架系统、转向系统、行驶系统等系统的参数化底盘仿真模型，分析研究前轮定位参数在汽车直线行驶、转向、车轮跳动多种状态下的动力学特性，如图1中模块①。

(2)优化设计模型

综合考虑悬架系统、转向系统、行驶系统之间的协调关系，以仿真数据为基础，通过正交实验建立各优化子目标的二阶响应面模型，包括直线行驶过程中车轮侧滑与定位参数之间的二阶响应面模型、转向过程中车轮转角误差与定位参数之间的二阶响应面模型、车轮跳动过程中前轮摆角与定位参数之间的二阶响应面模型，建立基于多状态多目标优化的汽车前轮定位参数设计模型，如图1中模块②。

(3)不确定因素的集成

考虑转向节的装配误差、转向梯形臂的制造误差、转向机构与悬架系统的配合间隙对变量的影响，将设计变量定义为随机变量。并且将设计变量的取值范围及各子目标性能表示成值域在[0，1]之间的个体性能偏好函数，如图1中模块③。

(4)稳健设计模型

应用稳健设计理论，以整体偏好函数为基础，将设计中的不确定性因素集成到前轮定位参数稳健设计模型中，保证各子目标均值和方差的稳健性能。