多連桿懸架與雙橫臂懸架運(yùn)動學(xué)和彈性運(yùn)動學(xué)特性分析

1、設(shè)計(jì)計(jì)算研究多連桿懸架與雙橫臂懸架運(yùn)動學(xué)和彈性運(yùn)動學(xué)特性分析楊樹凱 宋傳學(xué) 吳仕賦 姬鵬吉林大學(xué) 笫汽車集團(tuán)公司技術(shù)中心 河北工程大學(xué)【摘嬰】改進(jìn)了某輕型客貨兩用車雙橫臂式詢懸架系統(tǒng)為多連桿懸架系統(tǒng) 運(yùn)用多體動力學(xué)軟件建立了該雙槌臂與多連桿詢懸架及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)模型.采用輪跳方法、加我地而制動力和側(cè)向力方法對兩種 懸架系統(tǒng)進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)與彈性運(yùn)動學(xué)特牲仿貞對比分析.結(jié)果表明多連桿懸架對車身的側(cè)傾和縱傾、車輪定位及順 從轉(zhuǎn)向效應(yīng)等都比雙橫臂懸架具有較好的抑制作用自利于提離汽車操縱穩(wěn)定性.主題詞雙橫臂懸架 多連桿懸架 運(yùn)動學(xué) 彈性運(yùn)動學(xué)中圖分類號文獻(xiàn)標(biāo)識碼文章編號設(shè)計(jì)計(jì)算研究設(shè)計(jì)計(jì)算研究責(zé)任編輯

2、文楫 月 日。修改槁收到日期為年© 1994-212 hin Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. kknct 刖H與雙橫臂懸架相比 在對懸架進(jìn)行車輪跳動和加載外力的分析中 多連桿懸架衣現(xiàn)出較好的運(yùn)動 學(xué)和彈性運(yùn)動學(xué)特性使氏更冇利于提高汽車多方 rfri的性能尤梵是提高操縱穩(wěn)定性。因此近兒年來 多連桿懸架開始得到人們較多的關(guān)注在性能要求設(shè)計(jì)計(jì)算研究 較高的汽車 尤兀是高檔轎車 上開始越來越多地 被采用。在對某輕型貨車雙橫臂懸架的改進(jìn)項(xiàng)冃中 建 立了該車的雙橫臂前懸架系統(tǒng)仿真模型在不改變 其

3、他元件的悄況下將該雙橫臂懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)適 當(dāng)?shù)馗脑鞛槎噙B桿 不包括前推力桿為 連桿懸 架系統(tǒng) 并對各連桿的布置位暨進(jìn)行了優(yōu)化。通過 加載制動力、側(cè)向力和施加輪跳運(yùn)動 對比分析了 雙橫臂懸架和多連桿懸架的運(yùn)動學(xué)與彈性運(yùn)動學(xué) 特性 給出了二者在多方面所表現(xiàn)出來的特性曲 線。多連桿與雙橫弼獨(dú)立前懸架系統(tǒng)仿真模 型的建立利用建立了雙橫臂和多連桿兩種獨(dú)立前懸架系統(tǒng)的仿真模世以對兩種懸架的運(yùn) 動學(xué)和彈性運(yùn)動學(xué)特性進(jìn)行對比。雙橫臂懸架建模 數(shù)據(jù)來源于某輕型貨車的前懸架K導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是雙 橫臂 彈性元件是扭桿彈簧。多連桿懸架模型的導(dǎo) 向機(jī)構(gòu)是把雙橫臂懸架的上、下 臂適當(dāng)?shù)馗脑鞛?根空間連桿 每根連桿分別用球狡和旋

4、轉(zhuǎn)副與主 銷軸和車體相連接其彈性元件、阻尼元件和輪胎 及試驗(yàn)臺等與雙橫臂懸架相同 這保證了兩種懸架 的運(yùn)動學(xué)和彈性運(yùn)動學(xué)特性八冇可比性。兩種總架 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式如圖、圖所示。圖 雙橫臂懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)?？請D 多連桿懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)?？崭脑觳?yōu)化后的多連桿懸架各關(guān)鍵點(diǎn)兒何位 置坐標(biāo)向后為正向右為正向上為正如表 所列。雙橫臂懸架上、下橫臂安裝點(diǎn)兒何位置坐標(biāo) 如農(nóng)所列梵他備點(diǎn)坐標(biāo)位置與多連桿懸架相 同。雙橫臂懸架上、卜橫臂與車體連接備襯套剛度 值線性區(qū)如表所列。衣多連桿懸架的關(guān)鍵點(diǎn)位朮坐杯左側(cè)懸架關(guān)鍵點(diǎn)位置減振器下安裝點(diǎn)減振器上安裝點(diǎn)轉(zhuǎn)向節(jié)與主銷軸線交點(diǎn)下就連桿內(nèi)安裝點(diǎn)下詢連桿外安裝點(diǎn)下垢連桿內(nèi)安裝點(diǎn)下

5、后連桿外安裝點(diǎn)推力桿就安裝點(diǎn)推力桿后安裝點(diǎn)轉(zhuǎn)向橫拉桿內(nèi)安裝點(diǎn)轉(zhuǎn)向橫拉桿外安裝點(diǎn)扭桿彈簧詢安裝點(diǎn)扭桿彈贊后安裝點(diǎn)上詢連桿內(nèi)安裝點(diǎn)上詢連桿外安裝點(diǎn)上后連桿內(nèi)安裝點(diǎn)上后連桿外安裝點(diǎn)車輪中心衣雙橫皆懸架上、下戰(zhàn)臂安裝點(diǎn)位直坐標(biāo)左側(cè)關(guān)進(jìn)點(diǎn)位？2上橫宵外連接點(diǎn)上檢臂也安裝點(diǎn)上桃臂后安裝點(diǎn)下橫臂內(nèi)安裝點(diǎn)下槪臂外連接點(diǎn)衣雙橫宵懸架上、下懂宵連接襯套剛度襯套位進(jìn)徑向剛度軸向剛度下樋晉與車體連接處上橫臂詢端與車體連接處上橫皆后端與車體連接處本文主要研究懸架桿件結(jié)構(gòu)形式對懸架特性 的影響為此設(shè)多連桿懸架乞襯套剛度特性與原雙 橫門懸架相應(yīng)連接點(diǎn)處襯套的剛度特性相同即多 連桿懸架上前后連桿與車體連接襯套的剛度特性 與雙

6、橫怦懸架上橫劈前后端與車體連接襯套的剛("4-994-20-12 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:M彊w旱如設(shè)計(jì)計(jì)算研究輪跳輪跳時(shí)兩種懸架剛度變化対比XXXXX-姜連桿懸nth 一小劈懸架側(cè)仙L輪跳時(shí)«種懸架的輪距變化對比輪跳輪跳時(shí)兩種懸架的側(cè)傾角剛度變化對比度特性相同下前連桿和下后連桿與車體連接襯套 的剛度特性與雙橫臂懸架下橫臂與車體連丨I套 的剛度特性相同。另外 兩種懸架的車輪初始定位 參數(shù)均相同前束外傾角 °。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對懸架運(yùn)動學(xué)和彈性

7、運(yùn)動學(xué)特性會 產(chǎn)生干涉影響因此需建立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型。轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)為齒輪齒條式。將懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和懸架試 驗(yàn)臺裝配后的多連桿懸架系統(tǒng)仿真模型如圖 所 示雙橫臂懸架系統(tǒng)仿其模型與之類同。圖 多連桿懸架系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)和彈件運(yùn)動學(xué)仿貞模弋 雙橫忡懸架與多連桿懸架運(yùn)動學(xué)與彈性 運(yùn)動學(xué)特性的對比分析根據(jù)文獻(xiàn) 懸架的運(yùn)動特性包括運(yùn)動學(xué)和 彈性運(yùn)動學(xué)兩個方面的內(nèi)容要較為全面地分析懸 架運(yùn)動學(xué)和彈性運(yùn)動學(xué)特性 需要從力輸入 外加 栽荷和位移輸入兩個方面進(jìn)行分析。鑒于兩種懸 架都是獨(dú)立懸架本文對此兩種懸架的對比分析分 別在位移輸入中的左右車輪平行跳動、力輸入中的 加載地面制動力和加載地面?zhèn)认蛄ο逻M(jìn)行。左、右車輪平行跳

8、動時(shí)多連桿與雙橫臂懸架運(yùn) 動學(xué)特性對比原車懸架車輪上、下跳動的基本行程為 為更清楚地比較二者在大行程運(yùn)動時(shí)的特性在仿 真分析時(shí)對左、右車輪平行地輸入 好地抑制了外傾角和前束角的變化最 這對提高操 縱穩(wěn)定性和減少輪胎的序損是有利的。從圖、圖 可見多連桿懸架的懸架剛度和懸架側(cè)傾角剛度比 雙橫腎懸架得到明秋提高說明其懸架剛性得到增 強(qiáng)。圖 說明 在相同的輪跳卜多連桿懸架的左右 輪距變化比雙橫臂懸架要小得多 這對減少輪胎磨 損是很有利的。一多連桿懸架雙連桿懸架圖制動力作用下多連桿與雙橫臂懸架彈性運(yùn)動 學(xué)特性對叱加載制動力是分析懸架彈性運(yùn)動學(xué)特性的重 要方法。仿真時(shí)給每個前輪加載 線性漸 增的地Ifil

9、制動力兩種懸架主要參數(shù)隨制動力的變 化關(guān)系分別見圖嗣 01994-212hin Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.kbnet 設(shè)計(jì)計(jì)算研究的跳動行程。仿戊得到的兩種慫架主要參數(shù)隨輪跳 的變化關(guān)系見圖咽O1994-212hin Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.kbnet 設(shè)計(jì)計(jì)算研究 一多連桿懸架X橫宵懸架多連桿懸架前柬角制動力圖制動力作用卜兩種懸架車輪轉(zhuǎn)向

10、角變化的對比制動力圖 制動力作用卜兩種懸架輪心縱向位移雖變化的對比輪跳圖 輪跳時(shí)苗種然架的渝束角和外傾角變化對比車輪外傾角和前束角對汽車的氏線行駛穩(wěn)定 性、穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性和輪胎熔損都佇較大的影響。為 此 希望在輪跳時(shí)這兩個角度不宜過多地偏離初始 值。由圖 可以看出多連桿懸架比雙橫臂懸架較1994-212hin Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.kbnet 設(shè)計(jì)計(jì)算研究1994-212hin Academic Journal Electronic Publishing House

11、. All rights reserved.kbnet 設(shè)計(jì)計(jì)算研究制動力一姜連樸懸架 一女橫鴨懸架圖制動力作用卜 兩種懸架詢束角變化的對比制動力圖制動力作用下炳種懸架制動“點(diǎn)頭”呈變化的由圖 看出 隨著制動力的增加 雙橫臂懸架 的車輪轉(zhuǎn)向角變化明顯人于多連桿總架說明在汽 車制動時(shí)多連桿懸架比雙橫臂懸架能更好地抑制 順從轉(zhuǎn)向效應(yīng)。由圖 和圖 可見多連桿懸架的 兩個參數(shù)變化都小于雙橫臂懸架表明制動時(shí)多連 桿懸架能較好地保持操縱穩(wěn)定性并能防止輪胎的 過多擁損。由圖 知多連桿懸架的制動“點(diǎn)頭”量 明顯小于雙橫臂懸架衣明炙連桿懸架抗制動“點(diǎn) 頭”能力得到較大提高。側(cè)向力作用下多連

12、桿與雙橫臂懸架彈性運(yùn)動 學(xué)特性對比根據(jù)該車的實(shí)際情況仿真時(shí)給每個詢輪施加 線性漸增的地面?zhèn)认蜃鞔Φ脙煞N懸架相關(guān)性能參數(shù)隨側(cè)向力變化的對比情況見圖期卜多連桿懸架比雙橫臂懸架能更好地限制車輪中 心橫向位移量因而能更好地防止輪胎燒損。一多連桿懸架 一雙橫臂懸架1側(cè)向力圖 側(cè)向力作用下兩種懇架輪心橫向位移就變化的對比結(jié)束語與雙橫臂懸架相比務(wù)連桿懸架的導(dǎo)向桿件可 以更靈活地布置。適當(dāng)?shù)貎?yōu)化多連桿懸架連桿的位 置和軸線角度i«1不同程度地兼得橫臂式利縱臂式 懸架的優(yōu)點(diǎn)較好地改善恐架運(yùn)動學(xué)和彈性運(yùn)動學(xué) 特性.通過上述輕型貨車女連桿和雙橫臂懸架的運(yùn) 動學(xué)與彈性運(yùn)動學(xué)特性對比 可知多連桿懸架八冇 如

13、下主耍優(yōu)點(diǎn)。較好地抑制了車輪前束角和外傾角的變化。 在種分析中尤其是在制動力和側(cè)向力作用下 英前束角的變化都遠(yuǎn)小于雙橫臂懸架在側(cè)向力作 用下基本上保證了外傾角沒有過大的變化。較大程度地提高了懸架剛度和懸架側(cè)傾角 剛度從而能較好地抑制車身的側(cè)向側(cè)傾運(yùn)動鮫 好地抑制了制動力作用卜的制動“點(diǎn)頭”帛 從而能 減小制動時(shí)車身的縱向仰俯運(yùn)動。較大程度地抑制了側(cè)向力、制動力作用下 的車輪轉(zhuǎn)向角 從而能夠較好地抑制順從轉(zhuǎn)向效 應(yīng)。© H94冷 12 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.http

14、:/vwxnkyi< .設(shè)計(jì)計(jì)算研究一第連桿忿架 雙暢叭懇架較好地限制了在輪跳和外力作川時(shí)輪距的 變化這對減少輪胎磨損是很有利的。參右文獻(xiàn)郭孔輝汽車操縱動力學(xué)長祥古林科學(xué)技術(shù)出版社側(cè)向力© H94冷 12 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.http:/vwxnkyi< .設(shè)計(jì)計(jì)算研究© H94冷 12 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.http:

15、/vwxnkyi< .設(shè)計(jì)計(jì)算研究圖側(cè)向力作用卜兩種懸架轉(zhuǎn)向角變化的對比 楊樹凱汽乍獨(dú)立懸架性能評價(jià)指標(biāo)與評價(jià)方法及其仿真© H94冷 12 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.http:/vwxnkyi< .設(shè)計(jì)計(jì)算研究© H94冷 12 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.http:/vwxnkyi< .設(shè)計(jì)計(jì)算研究雙橫將懸架車輪外傾角多連桿懸架前束角|雙械曹&架前束角連桿息架勺:輪外傾角修改稿收到門期為年 月 口。實(shí)現(xiàn)學(xué)位論文長祚古林大學(xué)長春汽車研究所汽車設(shè)計(jì)于冊整車底盤卷長春米奇