通过变刚度横置板簧悬架模型设计,板簧刚度可实现9倍范围变化,FSAE赛车可实现16种变刚度底盘特性组合;弯道仿真表明,FSAE赛车前后悬架不同刚度组合均可降低整车质心高度,提升稳定性,其中BB刚度组合性能改善最为明显,车身高度降低81.18mm,整车横摆角速度指标提升35.39%,侧向加速度指标提升57.50%;横置板簧与车身及下控制连接处添加衬套后,可有效改善实验初期震荡现象;板簧结构优化后,质量减少24.00%,稳定性指标微幅提升,但仿真过程伴有较小的震荡现象。

通过理论分析建立后轮瞬态随动转向系统数学模型,分析得出摆臂旋转角度及摆臂与车身连接衬套刚度是影响随动转向的主要因素;为验证理论模型的正确性,用ADAMS软件建立包含后轮随动转向特性的FSAE整车模型,后轮随动悬架模型设计为扭力梁悬架,衬套刚度通过动静刚度试验机获取,柔性扭转梁通过ABAQUS输出模态中性文件获取;反向车轮激振仿真表明左右车轮中心可以获取随动转向位移,与理论数模模型对比,误差仅为1.7%;整车弯道仿真表明车辆入弯时为过渡转向,出弯时为不足转向,整车兼顾平顺与操稳性;扭力梁安装位置C值变动时,随着C值的增加,不足转向特性趋势减小,整车稳定性便能变差;衬套安装角度θ增加时不足转向特性趋势减小,整车稳定性能提升。

通过CAR模块编写白驱动轴状态参数程序及BEAM离散梁方法建立平行式推杆与V型推杆平衡悬架模型,采用VIEW模块自建四柱振动试验台测试出平衡悬架垂向与扭转总刚度分别为5515.2N/mm、2677.8N/mm;推力杆传力模型表明随着推杆角度的增加,推杆抵消侧向平衡力增加,传递到车架上的侧向力减小;连续减速带制动极限工况仿真表明V型推杆随着开口角度的增加,商用整车稳定性指标参数持续提升,同时验证了推力杆传递模型的正确性,但V型推按安装受到车架宽度物理空间限制,只能安装的车架边梁上。

整车平台下建立驾驶室多体模型,通过实验获取磁流变阻尼器变电流与变频率特性曲线,把特性曲线参数编制成文件输入到驾驶室模型中;针对6×4底盘驱动形式的商用及工程车辆,考虑路面变工况输入的不特性性,提出模糊PID-D耦合算法,以车身垂直加速度判定路面输入工况,自适应实时调节微分参数,减小及避免变参数输入导致的定点冲击;速度保持仿真表明采用模糊PID-D耦合算法后,驾驶室垂向加速度、横摆角速度及侧倾角速度指标参数均有改善,其中垂向加速度极值与均方根性能分别提升60.71%,74.14%;转向桥加装阻尼器后,驾驶室在磁流变主动阻尼器的基础上极值与均方根性能继续提升39.64%、65.07%;功率谱显示在全频域范围内性能均提升,低频段改善明显。

设计出一种副车架与横置板簧集成式变刚度推杆悬架,通过ADMAS/Car建立刚柔耦合悬架模型;悬架刚度测试低、高刚度分别为294.52N/mm,952.62N/mm;集成式变刚度悬架性能计算表明C特性下低刚度模式参数变化范围小,高刚度模式下俯仰角加速度最大值性能改善29.09%有效值性能改善31.20%侧倾角加速度最大值性能改善17.50%有效值性能改善22.47%横摆角加速度最大值性能改善-0.96%有效值性能改善-1.63%,性能略微变差针对俯仰角与侧倾角振动幅值过大问题,通过对避震系统优化设计,俯仰角加速度最大值与有效值性能进一步提升30.24%、34.02%;侧倾角加速度最大值与有效值性能进一步提升22.67%、10.87%;计算安全系数为5.23,符合安全设计要求。