摘要：针对某紧凑型轿车前悬架系统的设计需求，建立麦弗逊式独立悬架几何模型并开展操纵稳定性研究。首先基于 CATIA 平台构建悬架三维模型；随后在 ADAMS/Car 中搭建多体动力学模型，设计双轮同向激振试验，获取车轮定位参数随轮跳的变化规律。各参数变化平缓且范围合理，具备良好操纵稳定性，满足整车性能要求。

关键词：麦弗逊悬架；ADAMS；操纵稳定性；仿真分析

1 引言

悬架作为车身与车轮之间的力传递元件，直接决定车辆的操纵稳定性、行驶平顺性与安全性[1]。麦弗逊式独立悬架因结构紧凑、成本低廉且性能优良，已成为紧凑型轿车前悬架的主流方案[2]。随着多体动力学仿真技术的成熟，基于 ADAMS 的稳定性分析可在物理样车诞生前完成悬架性能评估与参数优化，显著缩短开发周期[3-4]。本文以某轴距 2604mm 、整备质量1720kg 的轿车为对象，联合 CATIA 与 ADAMS/Car 完成麦弗逊悬架建模及操纵稳定性仿真，为后续样车调校提供理论依据。

2 悬架建模与参数设计

2.1 几何模型

在 CATIA 中建立悬架三维模型，模型包含下摆臂、转向节、螺旋弹簧、双筒液压减振器、横向稳定杆及转向横拉杆等关键部件。建模过程中对非承载结构进行简化，保留主要传力路径与运动特征，确保模型既能准确反映悬架动力学特性，又具有较高的求解效率。

2.2 关键参数

基于某车型整车参数，完成了前悬架系统关键部件的设计与参数确定。通过计算确定了悬架偏频为 1.25Hz ，静挠度为 128mm ，侧倾中心高度为46mm 。弹性元件选用 60Si2MnA 螺旋弹簧，经计算确定中径 120mm 、刚度 28.75N/mm ，并通过稳定性校验。导向机构采用延长摆臂的优化方案，有效降低了导向套摩擦力[5]。减振器选用双向作用筒式液压结构，确保行驶平顺性。横向稳定杆直径 22mm ，安装参数经优化设计，显著提升抗侧倾性能。各部件参数相互匹配，为后续仿真分析奠定基础。

3 稳定特性仿真分析

3.1 动力学模型

将 CATIA 中确定的硬点坐标导入 ADAMS/Car 环境，建立麦弗逊悬架的多体动力学模型。在麦弗逊悬架动力学模型的建立过程中，首先基于精确的硬点坐标数据在 ADAMS/Car 环境中构建了悬架系统的多体动力学模型。在建模过程中，充分利用了 ADAMS/Car 软件自带的麦弗逊悬架模板，通过调整模板中的硬点坐标使其与实际设计参数完全匹配，既保证了建模效率又确保了模型准确性。模型建立过程中特别注重各部件之间的连接关系定义，包括球铰、旋转副和衬套等连接元素的合理设置，确保模型能够真实反映实际悬架的运动特性。为解决可能存在的坐标系不匹配问题，采用了 Aqjust shift 功能对子系统位置进行精确调整，保证各部件在整车坐标系下的准确定位。在此基础上，进一步搭建了专业的虚拟试验台，该试验台能够模拟实车状态下的各种工况，为后续的悬架特性分析提供了可靠的仿真平台。完成的动力学模型完整包含了麦弗逊悬架的所有关键部件及其运动关系，形成了能够准确反映悬架实际工作状态的虚拟样机。

3.2 仿真方案

参照 ISO4138 设计平行轮跳试验：轮跳 ±30mm ，速度 20mm/s ，采样100 点。输出车轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角及前束角随轮跳变化曲线，如图 3 所示。

图 3.底盘主要四个参数

3.3 结果讨论

（1）车轮外倾角：上跳至 +30mm 时外倾角趋负（ -0.743^∘ ），有利于增强不足转向特性；下跳至 -30mm 时外倾角趋正（ 0.857^∘ ），可有效补偿车身侧倾带来的正外倾损失。

（2）主销后倾角：变化区间为 6.57^∘～7.32^∘ ，波动范围仅 0.75^∘ ，保证回正力矩平稳，显著提升制动稳定性。

（3）主销内倾角：变化范围为 7.887^∘～8.126^∘ ，波动幅度 0.239^∘ ，有利于保持直线行驶稳定性并降低方向盘冲击。

（4）前束角：变化范围为 -0.625^∘～0.785^∘ ，最大变化量不超过 1.41^∘ ，可有效抑制制动点头时的车轮摆振趋势。

4 结论

（1）完成了某轿车麦弗逊前悬架几何与动力学建模，提出一套基于CATIA-ADAMS 的协同设计流程。

（2）稳定性仿真表明，悬架在 ⋅±30mm 轮跳范围内各定位参数变化平缓，具备良好的不足转向趋势与直行稳定性。

（3）后续工作将引入柔性体、不同载荷工况及驾驶员模型，进一步验证极端工况下的操纵稳定性与耐久性能。

综合分析表明，该麦弗逊悬架的各定位参数在轮跳过程中的变化梯度均处于工程推荐范围内，满足整车操纵稳定性要求。参数变化曲线平滑连续，无突变现象，说明悬架硬点布置合理，稳定性特性优良。

参考文献：

[1]汽车麦弗逊悬架性能仿真和优化研究[J]. 李翔晟,陈江英,高治凌.计算机仿真.2014(06)

[2]麦弗逊前悬架系统硬点载荷提取技术[J]. 雷刚,张泽俊,张世友,周宇杰.重庆理工大学学报(自然科学).2016(02)

[3]曹辉煌.四轮转向汽车的操纵稳定性研究与载荷分析[D].重庆理工大学,2025

[4]刘克铭,吴雪莹,王宝来,等.基于 ADAMS/CAR 的某 SUV 汽车操纵稳定性仿真实验分析及优化[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版)

[5]班璐,刘伯前,韦壹,等. 基于ADAMS Car电动汽车底盘布置仿真分析与优化 [J].