程中使上述五个因素的最大值的绝对值最小。
由于麦弗逊式前悬架下控制臂的前点、后点、外点以及转向横拉杆内点、外点对上述五个因素的影响较大，所以我们选取以上五个硬点的15个坐标值（每个硬点具有X、Y、Z三个方向的坐标值）作为设计因素（factor）。我们设定每个硬点相对于原坐标值的变化范围是-10mm~10mm，ADAMS/Insight将进行215次迭代运算，其计算量及其庞大，所以我们只进行64次部分迭代（Fractional Factorial）。 迭代运算完成后，可以将优化结果以交互式网页的形式存储起来，如图5.20所示。通过网页浏览器（Web Browser）我们可以直观地观察迭代后的结果，并且可以将各硬点的坐标值对优化目标的影响程度以直方图的形式显示出来，如图5.21所示，通过交互式网页浏览器，我们还可以方便的调整各硬点的坐标值，经刷新后即可得到优化目标的相应变动。
由于修改各硬点的坐标值后，上述五项优化目标可能出现完全相反的变化趋势，例如，修改悬架下控制臂外点的Y坐标值后，主销偏距（scrub_radius）与初始值相比变小了，但主销内倾角
（kingpin_inclination_angle）却比初始值变大了，此时虽然主销偏距满足我们的设计要求，但主销内倾角却背离了我们的设计原则。当出现这种情况时，我们需要综合考虑各优化目标的重要性，使悬架系统的综合性能到达最优。优化后各硬点的坐标值见表5-6。
优化前后车轮定位参数的变化情况如图5.26~5.30所示（实线为优化前的曲线，虚线为优化后的曲线）。
对于汽车前轮，车轮上跳时其前束值的变化规律多设计成零至负前束，这样在汽车转弯行驶时，可使汽车的不足转向量增加，对于提高汽车的安全性具有重要意义。此外，车辆在行驶过程中，如果前束角变化过大将会影响车辆直线行驶的稳定性，而且使轮胎与地面之间的滚动阻力增大，加剧了轮胎的磨损。所以，前束角的设计原则是在车轮上下跳动过程中其变化量越小越好。由图5.26可知，优化后，车轮前束角的变化量为2.2176°，比优化前的变化量减小了0.1851°。 综合考虑转向性能和直行稳定性，应尽量减少车轮相对车身跳动时的外倾角变化。一般希望车轮在上下跳动50mm时，外倾角的变化在1°以内。由图5.27可知，车轮外倾角曲线变化比较平缓，在车轮上跳时向负方向变化，在车轮下跳时向正方向变化。车轮外倾角的变化量为0.5669°，比优化前的变化量减小了0.1807°。较小的外倾角变动量可以防止制动时因左右制动力误差造成的直线行驶稳定性变坏，
并且能够减小汽车的跑偏趋势，对减少轮胎的磨损也是有利的。 合理的主销偏距可以使汽车在地面纵向力作用下保持稳定的直线行驶状态而不发生跑偏。汽车转向时，转向轮绕主销转动，地面对转向轮的阻力矩与主销偏距的大小成正比。主销偏距越小，转向阻力矩也越小，所以一般希望主销偏距小一些，以减小转向时的操纵力以及地面对转向系统的冲击。较理想的主销偏距值为-10~30mm。主销偏距与主销内倾是密切相关的，一般来说，主销偏距减小后会导致主销内倾角的增加，所以在优化过程中应综合考虑这两方面的利益，权衡利弊，在保证这两个设计目标位于合理设计范围内的同时，尽量它们的变化量最小。
由图5.30可知，优化后，主销偏距的变化范围为
13.8148mm~27.173mm，其变化量为13.3582mm，虽然优化后的变化量比优化前的变化量增加了0.9331mm，但是优化前主销偏距的变化范围较大的偏离了理想的设计范围，而优化后主销偏距的变化范围能够很好的满足合理的设计要求，所以优化后悬架的综合性能比优化前有所提高。 综上所述，利用ADAMS/Insight模块可对麦弗逊式前独立悬架进行优化，但是由于受到车身布置的限制，对悬架系统硬点坐标的修改只能局限在一定的小范围内，所以最终得到的优化值只是一个相对值，而非绝对的优化结果。
5.5 汽车操纵稳定性仿真及结果分析
? 汽车操纵稳定性评价方法
? 操纵稳定性试验标准及ADAMS仿真机理 ? 稳态回转试验 ? 转向回正性能试验 ? 转向轻便性试验
? 转向盘转角阶跃输入试验 ? 转向盘转角脉冲输入试验 ? 蛇行试验
5.5 汽车操纵稳定性仿真及结果分析
汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。
汽车在行驶过程中，外界（包括驾驶员）对汽车的作用主要包括以下三个方面：一是驾驶员通过操纵机构对汽车进行操纵，二是路面通
过轮胎施加给汽车一定的作用力，三是空气对汽车的作用力。就汽车的操纵稳定性而言，驾驶员对汽车的输入所引起的响应是汽车的操纵性问题，而路面和空气对汽车的输入所引起的响应是汽车的稳定性问题。
操纵稳定性良好的车辆应该有如下表现：
? （1）汽车容易控制（对驾驶员的要求不应过高） ? （2）在出现扰动时，不应使驾驶员感到突然和意外 ? （3）操纵稳定性的行驶极限应能清楚的辨别
对操纵稳定性的研究和评价主要从以下三个方面进行：
? （1）通过试验(包括场地试验和模拟试验)，测量开环和闭环条件下汽车的主要运动量，研究汽车及人-车闭环系统的特性，并对此进行研究和评价；
? （2）通过试验中驾驶员的主观感觉，对汽车的特性进行研究和评价； ? （3）通过建立汽车动力学模型和人-车闭环系统模型，从理论上来研究和评价汽车的操纵稳定性。
从理论与试验的角度来讲，汽车操纵稳定性的研究方法可以分为： ? （1）理论分析和动态仿真研究，在开环或闭环条件下评价车辆的操纵稳定性；
? （2）试验研究，包括客观评价和驾驶员的主观评价。
汽车操纵稳定性的第一类评价方法是进行开环和闭环条件下的评价，即把汽车作为一个控制系统，按照对控制系统操纵性、稳态品质和瞬态响应特性的一般性要求来分析和和研究汽车运动特性的方法称为开环方法。这种方法就是把操纵稳定性作为汽车自身的性能，是一种不包括驾驶员特性的汽车性能，可以按图5.31所示的系统进行研究和评价。
事实上，汽车的性能是通过人的操纵来实现的，汽车操纵稳定性的优劣，不但取决于汽车本身的结构参数，还涉及驾驶员和道路交通环境等主观因素。在真实的行驶过程中，驾驶员根据需要操纵转向盘使汽车作一定的转向运动，再加上路面的凹凸不平对汽车产生的作用力以及空气对汽车的作用，使得汽车不再是一个孤立的系统，而是一个涵盖人、车、环境的闭环系统。因此，为更全面彻底地研究和评价汽车的操纵稳定性，就应考虑到驾驶员特性与汽车特性的配合问题，即把汽车作为驾驶员-汽车-环境闭环系统的被控环节，根据整个系统的特性分析和综合，对汽车的操纵稳定性进行研究和评价，这种方法称为闭环方法。
进行汽车操纵稳定性评价的另一类方法是客观评价和主观评价。客观
评价就是通过实车试验测试一些与操纵稳定性有关的汽车运动量，然后与相应的标准比较进行评价；主观评价则是驾驶员根据任务要求操纵汽车时，依据对操纵动作难易程度的感觉来评价汽车操纵稳定性。 主观评价的缺点是，它受到评价者个人主观因素的影响，不同评价者可能给出差别较大的评价结果。它不能给出“汽车性能”与“汽车结构”二者之间有何种联系的信息。 所以客观评价方法在汽车操纵稳定性评价中仍然占据重要地位。
二、操纵稳定性试验标准及ADAMS仿真机理
现阶段我国主要依据GB/T6323-1994和QC/T480-1999来进行汽车操纵稳定性的试验与评价。在我国，国家标准中规定了如下几种汽车操纵稳定性试验方法：蛇行试验、转向瞬态响应试验（转向盘转角阶跃输入和转向盘转角脉冲输入）、转向回正性能试验（低速回正和高速回正）、转向轻便性试验、稳态回转试验。 ? ADAMS/Car模块的仿真机理
ADAMS/Car模块为了提高仿真效率、简化仿真参数的设置过程而提供了许多专用的仿真菜单，但是很多情况下，汽车的具体运动情况是通过文件来控制的，其中，与闭环控制有关的文件主要有以下几种： （1）驱动控制文件（Driver Control File,*.dcf）。
驱动控制文件是将一个复杂的试验事件分解成逐个执行的单元块，称之为微操纵（Mini-Maneuvers）。在每个微操纵之前应该设置相应的初始条件，然后在微操纵中依次指定转向、油门、制动、变速器和离合器的控制方式及参数。
（2）驱动参数文件（Driver Control Data File,*.dcd）。驱动参数文件(*.dcd)必须与驱动控制文件（*.dcf）配合使用，该文件包含了驱动控制文件所需的数据，如果在驱动控制文件中要求汽车沿某一轨迹线运动，那么在相应的驱动参数文件需要通过坐标点来确定汽车的具体运动轨迹。
（3）驾驶员输入文件（Driver Input File,*.din）。驾驶员输入文件制定了ADAMS/Driver模块所需的各种控制参数的数值，如径向动态特性、侧向动态特性、车辆结构特性以及学习文件的参数等，用来指导整车分析。
三、稳态回转试验
稳态转向特性对汽车的操纵稳定性有着非常重要的影响。过多转向和过大的不足转向，都会使汽车难于控制。有些汽车由于设计参数选
择不当，在侧向加速度很小时具有一定的不足转向特性，但在稍大的侧向加速度下却表现出强烈的过多转向特性，使汽车出现意外的甩尾或激转现象，造成严重的事故。
汽车的稳态转向特性试验方法有两类：一类是变侧向加速度法，这种方法又分为固定转向盘转角法和固定转向半径法两种，它们都是用改变前进车速使汽车得到不同的侧向加速度；另一类是固定侧向加速度法，用这种方法进行试验时除改变车速外还要改变转向半径。我国主要采用定转向盘转角试验法。
GB/T6323.6-94中规定的固定转向盘转角连续加速的稳态回转试验方法如下：试验汽车首先以最低稳定车速沿半径为15m或20m的圆周稳定行驶，然后固定转向盘不动，让汽车缓慢而均匀地加速（纵向加速度不超过0.25m/s2），直至汽车的侧向加速度达到6.5 m/s2，（或受发动机功率限制所能达到的最大侧向加速度，或汽车出现不稳定状态）为止。记录整个过程中汽车的状态响应。 表征汽车稳态回转性能的各参量分述如下：
? （1）转弯半径比Ri/R0与侧向加速度ay之间的关系曲线。根据仿真得到的横摆角速度时间历程曲线及汽车前进车速时间历程曲线（图5.34~5.35），用下面的公式计算各点的转弯半径，得到的汽车转弯半径时间历程曲线如图5.36所示。
转弯半径比Ri/R0时间历程曲线如图5.37所示。在ADAMS的后处理模块中得到的侧向加速度ay时间历程曲线如图5.38所示，根据上述计算结果以及侧向加速度时间历程曲线即可绘制出转弯半径比与侧向加速度之间的关系曲线（Ri/R0-ay曲线），如图5.39所示
? （2）汽车前后侧偏角差值（ ）与侧向加速度ay之间的关系曲线。汽车前后轴侧偏角之差（ ）按下式计算：
根据计算结果绘制出汽车前后侧偏角差值（ ）时间历程曲线，如图5.40所示，进而得到汽车前后侧偏角差值（ ）与侧向加速度ay之间的关系曲线，如图5.41所示。 由上述分析可以看出
所以， 汽车具有不足转向特 性，这一点也可以从 汽车在整个仿真过程 中的实际运动轨迹看
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