汽车悬架系统开发中经常出现由于零件设计不合理导致悬架系统重新设计的问题,甚至导致装配好的悬架与整车不匹配;汽车各项性能指标测试需在特定的道路环境及气候条件下进行,实验周期长,实验成本相对较高,且测试仪器精度对测试结果影响很大。而汽车悬架系统更新换代快,需要匹配车型多,如何快速低成本地设计出实用有效的汽车悬架系统已经成为目前研究的重点。为了解决悬架设计的问题,以低成本高效率的方式设计悬架,本文做了如下研究。(1)分析了应用系统工程方法进行悬架系统开发的必要性,将系统工程方法引入悬架系统开发过程,以系统的角度对悬架系统完整规划,建立基于系统工程的汽车悬架系统开发方法。通过对悬架系统的需求分析将用户对汽车系统的需求按照“系统→子系统→零件”的系统分解顺序转化为对悬架、子系统、零件的设计需求,结合系统内外部限制因素对悬架各级子系统进行逐级设计,并按照“零件验证→子系统验证→整车验证”的系统集成顺序进行逐级验证,最终完成悬架系统的开发,得到符合客户需求的悬架。(2)依据系统工程开发方法V序列模型中对悬架系统的需求分析和车型整体参数完成了导向机构、弹性元件与减震器等零件的初步设计。采用有限元法建立了考虑自接触的悬架螺旋弹簧模型,进行静力分析并与理论分析结果对比验证了模型的准确性;分析了悬架螺旋弹簧抗疲劳特性,得到频率3Hz工作40万次的工况下危险区节点的安全系数为1.87,满足使用要求。(3)应用虚拟仿真技术建立了悬架系统单轮激振仿真实验台并仿真分析得到悬架定位参数随轮跳变化关系。以各定位参数变化最小值作为优化目标,通过导向机构设计变量的灵敏度分析得到优化变量,采用响应曲面法并选择二次模型拟合优化变量与优化目标间的关系,应用全因子设计方法进行迭代优化得到优化变量值,仿真试验结果并结合标准方差工具统计表明优化效果较为理想。(4)应用虚拟样机技术制定整车平顺性能仿真分析方案。以多体动力学为基础,建立了整车的虚拟样机模型,通过三角形凸块路面场地试验与虚拟样机仿真验证了仿真的准确性。依据国家标准进行整车平顺性能仿真分析,包括正弦波激励扫描试验和随机不平路面仿真,得到相应的加权加速度均方根值,并按标准进行评价。结果表明该整车具有良好的平顺性能。(5)应用虚拟样机技术制定汽车整车操纵稳定性仿真试验方案。探究汽车虚拟样机模型的构建方法,构建整车模型并检验了模型的准确性,依据国标仿真分析汽车操纵稳定性能,包括蛇形试验、转向瞬态响应试验、回正性能试验、转向轻便性试验及稳态回转试验。仿真结果表明,该车型具有不足转向特性。基于系统工程的悬架系统开发方法以客户需求为驱动,以行业标准为依托,以虚拟样机为辅助,将系统、子系统与零件的需求逐步分解与零件、子系统与系统的逐步设计、集成与验证一一对应,步步为营,最终完成汽车悬架系统的快速开发,能够在各级设计过程中发现问题并解决问题,有利于提高汽车悬架系统的开发效率,缩短悬架开发周期。