雙叉臂前懸架剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

雙橫臂/雙叉臂獨(dú)立懸架剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)淺析從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，雙叉臂式懸架和麥弗遜式懸架有著緊密的血緣關(guān)系，它們的共同點(diǎn)為：下控制臂都由一根V字形或A字形的叉形控制臂構(gòu)成，液壓減震器充當(dāng)支柱支撐整個(gè)車身。不同處則在于雙叉臂式懸架多了一根連接支柱減震器的上控制臂，這樣一來(lái)有效增強(qiáng)了懸架整體的可靠性和穩(wěn)定性。

雙橫臂/雙叉臂獨(dú)立懸架剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)淺析由于傳統(tǒng)的雙叉臂懸架采用單導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，即上下控制臂與支柱減震器相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輪上下運(yùn)動(dòng)方向的控制，轉(zhuǎn)向拉桿和主銷相連完成對(duì)車輪左右方向的控制。由此看來(lái)，減震和轉(zhuǎn)向是由兩個(gè)獨(dú)立機(jī)構(gòu)控制，但兩個(gè)機(jī)構(gòu)都只具備單導(dǎo)向性。隨著懸架結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化改進(jìn)，目前雙叉臂懸架已衍生出可同時(shí)負(fù)責(zé)車輪轉(zhuǎn)向和上下跳動(dòng)的雙向控制結(jié)構(gòu)。

雙橫臂/雙叉臂獨(dú)立懸架剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)淺析Adams軟件對(duì)雙叉臂懸架建立的硬點(diǎn)參數(shù)模型通過(guò)調(diào)節(jié)硬點(diǎn)參數(shù)，以及輸入車輪外傾角及車輪前束角參數(shù)來(lái)模擬車輪跳動(dòng)及轉(zhuǎn)向下的懸架運(yùn)動(dòng)雙橫臂/雙叉臂獨(dú)立懸架剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)淺析懸架關(guān)鍵硬點(diǎn)坐標(biāo)1.上擺臂前點(diǎn)2.上擺臂后點(diǎn)3.上擺臂球銷4.臂前點(diǎn)5.下擺臂后點(diǎn)6.下擺臂球銷7.減震器彈簧上支點(diǎn)8.減震器彈簧下支點(diǎn)9.轉(zhuǎn)向器橫拉桿斷開點(diǎn)10.轉(zhuǎn)向器橫拉桿球銷11.車輪中心xyz雙橫臂/雙叉臂獨(dú)立懸架剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)淺析1.車輪跳動(dòng)時(shí)坐標(biāo)相對(duì)整車坐標(biāo)變化的點(diǎn)變化的點(diǎn)：3、6、10、11無(wú)變化的點(diǎn)：1、2、7、9、4、5假設(shè)點(diǎn)3、6、10、11原始坐標(biāo)分別為（x3,y3,z3）…(x11,y11,z11)變化后的坐標(biāo)分別為（x3’,y3’,z3’）……(x11’,y11’,z11’)點(diǎn)1、2、7、9、4、5坐標(biāo)為（x1,y1,z1）……(x5,y5,z5)

運(yùn)動(dòng)方程的建立

建立的原則是因系統(tǒng)各組成零部件是剛性體，那么同一零部件的不同硬點(diǎn)在坐標(biāo)變化前后的距離是相等的；根據(jù)這個(gè)原則，我們可以分別推導(dǎo)出2種運(yùn)動(dòng)狀況下的運(yùn)動(dòng)方程。雙橫臂/雙叉臂獨(dú)立懸架剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)淺析雙橫臂/雙叉臂獨(dú)立懸架剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)淺析車輪跳動(dòng)下的運(yùn)動(dòng)方程建立(x1-x3’)^2-(y1-y3’)^2-(z1-z3’)^2=(x1-x3)^2-(y1-y3)^2-(z1-z3)^2

(x2-x3’)^2-(y2-y3’)^2-(z2-z3’)^2=(x2-x3)^2-(y2-y3)^2-(z2-z3)^2

(x4-x6’)^2-(y4-y6’)^2-(z4-z6’)^2=(x4-x6)^2-(y4-y6)^2-(z4-z6)^2

(x5-x6’)^2-(y5-y6’)^2-(z5-z6’)^2=(x5-x6)^2-(y5-y6)^2-(z5-z6)^2

(x3’-x11’)^2-(y3’-y11’)^2-(z3’-z11’)^2=(x3-x11)^2-(y3-y11)^2-(z3-z11)^2

(x10’-x11’)^2-(y10’-y11’)^2-(z10’-z11’)^2=(x10-x11)^2-(y10-y11)^2-(z10-z11)^2

(x6’-x11’)^2-(y6’-y11’)^2-(z6’-z11’)^2=(x6-x11)^2-(y6-y11)^2-(z6-z11)^2

(x3’-x6’)^2-(y3’-y6’)^2-(z3’-z6’)^2=(x3-x6)^2-(y3-y6)^2-(z3-z6)^2

(x3’-x10’)^2-(y3’-y10’)^2-(z3’-z10’)^2=(x3-x10)^2-(y3-y10)^2-(z3-z10)^2

(x6’-x10’)^2-(y6’-y10’)^2-(z6’-z10’)^2=(x6-x10)^2-(y6-y10)^2-(z6-z10)^2

(x9-x10’)^2-(y9-y10’)^2-(z9-z10’)^2=(x9-x10)^2-(y9-y10)^2-(z9-z10)^2

y11’=y11+N

雙橫臂/雙叉臂獨(dú)立懸架剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)淺析

聯(lián)立上述12個(gè)方程構(gòu)成的方程組，得出的解即是在車輪上跳Nmm情況下的點(diǎn)3、6、10、11變化后的坐標(biāo)；解的過(guò)程可以通過(guò)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，這是1個(gè)12元2次非線性方程組，設(shè)3、6、10、11點(diǎn)的原始坐標(biāo)值作為初值，通過(guò)迭代這個(gè)初值用擬牛頓法即可求解。2.車輪轉(zhuǎn)向時(shí)坐標(biāo)變化的點(diǎn)點(diǎn)9、10、11坐標(biāo)相對(duì)整車坐標(biāo)時(shí)刻變化點(diǎn)1、2、3、6、4、5、7、8坐標(biāo)相對(duì)整車坐標(biāo)時(shí)刻變化雙橫臂/雙叉臂獨(dú)立懸架剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)淺析假設(shè)點(diǎn)9、10、11原始坐標(biāo)分別為（x9,y9,z9）…(x11,y11,z11)變化后的坐標(biāo)分別為（x9’,y9’,z9’）……(x11’,y11’,z11’)點(diǎn)1、2、3、6、4、5、7、8坐標(biāo)為（x1,y1,z1）……(x8,y8,z8)雙橫臂/雙叉臂獨(dú)立懸架剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)淺析車輪轉(zhuǎn)向下的運(yùn)動(dòng)方程建立(x3-x11’)^2-(y3-y11’)^2-(z3-z11’)^2=(x3-x11)^2-(y3-y11)^2-(z3-z11)^2

(x10’-x11’)^2-(y10’-y11’)^2-(z10’-z11’)^2=(x10-x11)^2-(y10-y11)^2-(z10-z11)^2

(x6-x11’)^2-(y6-y11’)^2-(z6-z11’)^2=(x6-x11)^2-(y6-y11)^2-(z6-z11)^2

(x3-x10’)^2-(y3-y10’)^2-(z3-z10’)^2=(x3-x10)^2-(y3-y10)^2-(z3-z10)^2

(x6-x10’)^2-(y6-y10’)^2-(z6-z10’)^2=(x6-x10)^2-(y6-y10)^2-(z6-z10)^2

(x9’-x10’)^2-(y9’-y10’)^2-(z9’-z10’)^2=(x9-x10)^2-(y9-y10)^2-(z9-z10)^2

X9’=x9z9’=z9y9’=y9+n雙橫臂/雙叉臂獨(dú)立懸架剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)淺析

聯(lián)立上述9個(gè)方程構(gòu)成的方程組，得出的解即是在轉(zhuǎn)向器橫拉桿水平移動(dòng)Nmm情況下的點(diǎn)9、10、11變化后的坐標(biāo)；解的過(guò)程可以通過(guò)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，這是1個(gè)9元2次非線性方程組，設(shè)9、10、11點(diǎn)的原始坐標(biāo)值作為初值，通過(guò)迭代這個(gè)初值用擬牛頓法即可求解。雙橫臂/雙叉臂獨(dú)立懸架剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)淺析車輪外傾角的計(jì)算Arctan((y3

–y6)/(z3–z6))*180/3.1415926轉(zhuǎn)向角/前束角的計(jì)算Arctan((x10

–x11)/(y10–y11))*180/3.1415926前輪輪距的計(jì)算(|y11|-(Sina)*R）*2主銷內(nèi)傾角的計(jì)算Arctan((y3

–y6)/(z3–z6))*180/3.1415926主銷后傾角的計(jì)算Arctan((x3

–x6)/(z3–z6))*180/3.1415926雙橫臂/雙叉臂獨(dú)立懸架剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)淺析獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求：1.車輪跳動(dòng)時(shí)，輪距變化不超過(guò)±4mm以防止輪胎早期磨損。2.車輪跳動(dòng)時(shí)，前輪定位角變化特性合理。3.轉(zhuǎn)彎時(shí)，車身在0.4g側(cè)向加速度作用下，車身側(cè)傾角不大于3—5°