基于ADAMS和人工智能算法的汽车悬架系统优化设计和分析.pdf

硕士学位论文 I 摘摘 要要 本文为了改善汽车悬架系统运动学特性和提高汽车的行驶平顺性，将ADAMS 软件与人工智能优化算法相结合，对某型号越野车的悬架系统进行仿真分析和优化设计 在 ADAMS/View 中建立了前悬架 1/2 虚拟样机模型，对样机模型做了运动学分析为了改善前悬架运动学特性，在悬架运动学分析的基础上，应用遗传算法和免疫算法对前悬架定位参数进行了优化设计，获得较好的优化效果 在 ADAMS/View 中建立了整车动力学模型， 对整车行驶平顺性进行了仿真分析计算为了改善整车振动性能，降低振动能量，提高汽车的行驶平顺性，选择车身质心处垂直于地面方向的加速度均方根值为优化目标， 应用免疫算法优化前、后悬架的弹簧刚度和减振器阻尼，实现了改善汽车行驶平顺性的目的 本文的创新点主要有： 1. 利用 ADAMS 软件提供的优化算法的用户接口， 将遗传和免疫优化算法代码做成动态链接库，成功地添加到 ADAMS/View 中，实现了人工智能优化算法与ADAMS 软件的对接 2. 在悬架优化设计时， 寻找到了一条新的悬架优化设计道路——将人工智能优化算法（遗传算法和免疫算法）与 ADAMS 软件相结合对悬架系统进行优化设计。

本文在 ADAMS 软件中对汽车前悬架系统运动学特性和整车行驶平顺性进行仿真分析，获得较好的仿真效果；将 ADAMS 软件与人工智能优化算法相结合，对复杂悬架系统参数进行优化设计，实现了优化目标，对实践有较好的指导意义 关键词： ADAMS；人工智能算法；悬架系统；仿真；优化设计 基于 ADAMS 和人工智能算法的汽车悬架系统优化设计和分析 IIAbstract In order to impove the kinematic performances of vehicle suspension system and the ride comfort performances of whole vehicle, a type of SUV‘s suspension system is studied. The simulation for the suspension system performance is studied with ADAMS software in the thesis. And the optimization for the suspension system is also investigated with ADAMS software and artificial intelligence algorithms. The 1/2 of front suspension system is established with ADAMS software. And the simulation for the kinematic performances of suspension system is studied. In order to impove the kinematic performances of vehicle suspension system, the front suspension system is optimized with genetic algorithm and immune algorithm based on the analysis of front suspension system, and good results are obtained. The multi-body dynamics whole vehicle is also established. And the simulation for the ride comfort performances is studied. In order to impove the ride comfort performances, and to reduce energy of the vertical libration of the whole vehicle, the RMS of acceleration of the vertical libration of the body of the whole vehicle is optimized based on immune algorithm to adjust the stiffness coefficient and damping coefficient of the suspension system. And the optimization object is obtained. In this paper, the points of innovation are as follows: 1. Genetic algorithm and immune algorithm, which are compiled to DLLs, are added to ADAMS based on the interface which supplied by ADAMS software. 2. A new way is used to optimize the suspension system. The suspension system is optimized with both artificial intelligence algorithms (genetic algorithm and immune algorithm) and ADAMS software. In this paper, the simulation for kinematic performances and ride comfort performances of the suspension system is studied with ADAMS software, and good results are obtained. The optimization design of the complicated suspension system is studied with ADAMS software and artificial intelligence algorithms, and the optimization effect is perfect. This method is good for the practice. Key Words: ADAMS; Artificial Intelligence Algorithms; Suspension System; Simulation; Optimization Design 湖湖 南南 大大 学学 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 本学位论文属于 1、保密□，在______年解密后适用本授权书 2、不保密□ （请在以上相应方框内打“√” ） 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 √硕士学位论文 1第 1 章 绪论 1.1 汽车悬架系统简介 悬架是汽车的主要总成之一，由弹性元件、导向机构和减振器及横向稳定装置等部件组成它将车架（或车身）与车轴（或车轮）弹性地连接起来。

其主要任务是传递作用在车轮与车架（或车身）之间的一切力和力矩，并且缓和由路面传给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车平顺地行驶[1,2] 现代汽车悬架尽管有各种不同的结构型式，但是一般都由弹性元件、减振器和导向机构三部分组成，如图 1.1 所示 由于汽车行驶的路面不可能绝对平坦，路面作用于车轮上的垂直反力往往是冲击性的，特别是在坏路面上高速行驶时，这种冲击力将达到很大的数值冲击力传到车架和车身时，可能引起汽车机件的早期损坏；传给乘员和货物时，将使乘员感到极不舒适，并可能损坏货物为了缓和路面冲击，在汽车行驶系中，除了采用弹性的充气轮胎之外，还必须装有弹性元件，使车架(或车身)与车桥(或车轮)之间作弹性联系但弹性系统在受到冲击后，将产生振动，持续的振动易使乘员感到不舒适和疲劳，故悬架还应当有减振作用，使振动迅速衰减为此在许多汽车悬架中都安装了专门减振设备——减振器 车轮相对于车架和车身跳动时，车轮（特别是转向轮）的运动轨迹应符合一图 1.1 汽车悬架组成示意图 1－弹性元件；2－纵向推力杆；3－减振器；4－横向稳定杆；5－横向推力杆基于 ADAMS 和人工智能算法的汽车悬架系统优化设计和分析 2定的要求，否则对汽车的行驶性能（如操纵稳定性）会产生不利的影响。

因此，悬架中的传力构件同时还承担着使车轮按一定轨迹相对于车架和车身跳动的任务，即起着导向作用，故称导向机构 在多数轿车和客车上，为防止车身在行驶时发生过大的侧倾，而影响汽车的行驶平顺性和操纵稳定性，在悬架中还设有辅助弹性元件——横向稳定器 汽车悬架按结构形式可分为三大类：非独立悬架、独立悬架和复合式悬架如图 1.2 所示，a 为非独立悬架；b 为独立悬架；c 为复合式悬架 1.1.1 非独立悬架 非独立悬架的结构特点是车辆的车轮由一根整体式车桥相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架悬挂在车架（或车身）下面 非独立悬架结构简单、成本低、强度高、保养容易、行车中前轮定位变化小等优点 非独立悬架结构简单，工作可靠，而被广泛应用于货车的前、后悬架在轿车中，非独立悬架仅用于后桥非独立悬架的结构，特别是其导向机构的结构形图 1.2 非独立悬架与独立悬架示意图 a)非独立悬架 b)独立悬架 c)复合式悬架硕士学位论文 3式，随所采用的弹性元件不同而有差异，而且有时差别很大采用螺旋弹簧、气体弹簧时需要较复杂的导向机构而采用钢板弹簧时，由于钢板弹簧本身可兼起导向机构的作用，并有一定的减振作用，使得悬架结构大为简化。

因而在非独立悬架中大多采用钢板弹簧作为弹性元件 但是，非独立悬架的车轮装在一根整体车轴的两端，当一边车轮跳动时，影响另一侧车轮也作相应的跳动，使整个车身振动或倾斜，汽车的平稳性和舒适性较差由于安装非独立悬架的汽车存在舒适性及操纵稳定性都较差的缺点，在现代轿车中基本上已不再使用，多用在货车和大客车上 1.1.2 独立悬架 独立悬架是每一侧的车轮单独地通过弹性悬架悬挂在车架（或车身）下面采用独立悬架时，车桥都做成断开的独立悬架具有以下优点： （1）弹性元件在一定的变形范围内，两侧车轮可以单独运动，且互不影响，这样在不平路面上行驶不仅可以减少车身的振动，而且有助于消除转向轮不断偏摆的不良现象 （2）减少了汽车的非簧载质量在非独立悬架的情况下，整个车桥和车轮都属于非簧载质量部分采用独立悬架时，对驱动桥而言，由于主减速器、差速器及其外壳都固定在车架上，其质量属于簧载质量；对转向桥而言，它仅具有转向主销和转向节，而中部的整体梁不再存在因此，独立悬架的非簧载质量只包括车轮质量和悬架系统。