韓 媛

（無(wú)錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

1 前言

汽車(chē)懸架是車(chē)架（或車(chē)身）與車(chē)橋之間一切動(dòng)力連接裝置的總稱(chēng)。它的主要功用是：彈性的連接車(chē)架（或車(chē)身）與車(chē)橋；緩和行駛中車(chē)輛受到的由不平路面引起的沖擊力,保證乘坐舒適和貨物完好；迅速衰減由于彈性系統(tǒng)引起的振動(dòng),傳遞垂直、縱向、側(cè)向反力及其力矩；并起導(dǎo)向作用,使車(chē)輪按一定軌跡相對(duì)車(chē)身運(yùn)動(dòng)。所以,懸架性能的好壞直接影響汽車(chē)的乘坐舒適性以及操縱穩(wěn)定性等。

在汽車(chē)行駛過(guò)程中,由于路面不平或車(chē)輪所受載荷變化,會(huì)引起懸架的運(yùn)動(dòng)和變形,從而影響車(chē)輪的定位參數(shù),進(jìn)而會(huì)影響到汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性。但是在汽車(chē)設(shè)計(jì)階段,很難預(yù)測(cè)或?qū)崪y(cè)懸架性能的好壞。另外,由于汽車(chē)行駛過(guò)程中,輪胎主要受到地面給其的垂直力、縱向力、側(cè)向力。因此,本文以某轎車(chē)懸架系統(tǒng)為例,根據(jù)設(shè)計(jì)部門(mén)提供的相關(guān)參數(shù)和數(shù)模,運(yùn)用ADAMS軟件對(duì)該轎車(chē)的前懸架進(jìn)行動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。通過(guò)對(duì)輪胎施加垂直力、縱向力、側(cè)向力,研究車(chē)輪定位參數(shù)的變化情況,進(jìn)而對(duì)該懸架進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。通過(guò)研究車(chē)輪定位參數(shù)隨輪跳的變化情況,對(duì)該懸架進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。

2 分析模型的建立

該車(chē)前懸架為麥弗遜懸架。建模過(guò)程中主要采用直接導(dǎo)入數(shù)模的方法,僅簡(jiǎn)化了減振器模型。根據(jù)設(shè)計(jì)部門(mén)提供的數(shù)模,分析模型中各物體之間的約束形式、約束方向與物理樣機(jī)保持一致。根據(jù)裝配好的前懸架半載狀態(tài)的三維幾何模型,選取關(guān)鍵點(diǎn),添加合適的運(yùn)動(dòng)副、彈性元件等連接部件,輸入各彈性元件的相關(guān)參數(shù),建立相應(yīng)的ADAMS仿真分析模型,前懸架模型如圖1所示。

圖1 麥弗遜懸架ADAMS分析模型

3 前懸架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析

本仿真分析主要在兩側(cè)車(chē)輪接地點(diǎn)分別施加相同的側(cè)向力、縱向力、垂向力,通過(guò)仿真計(jì)算,得到前輪外傾角、前束角分別在側(cè)向力、縱向力、垂向力作用下的變化關(guān)系曲線(xiàn),（數(shù)模初始狀態(tài)為半載狀態(tài)）。

3.1 前懸架系統(tǒng)在側(cè)向力作用下的分析結(jié)果

前輪外傾角變化曲線(xiàn)知,半載時(shí)每個(gè)前輪接地點(diǎn)在受地面施加的0～5 000 N的側(cè)向力的作用下,前輪外傾角變化范圍為-0.343°～-0.233°。

前輪前束角變化曲線(xiàn)知,半載時(shí)每個(gè)前輪在受地面施加的0～5 000 N的側(cè)向力的作用下,前輪前束角變化范圍為-0.342°～-0.049°。

3.2 前懸架系統(tǒng)在縱向力作用下的分析結(jié)果

前輪外傾角變化曲線(xiàn)知,半載時(shí)每個(gè)前輪接地點(diǎn)在受地面施加的0～5 000 N的縱向力的作用下,前輪外傾角變化范圍為-0.343°～-0.207°。

前輪前束角變化曲線(xiàn)知,半載時(shí)每個(gè)前輪接地點(diǎn)在受地面施加的0～5 000 N的縱向力的作用下,前輪前束角變化范圍為-0.342°～-0.567°。

3.3 前懸架系統(tǒng)在垂向力作用下的分析結(jié)果

前輪外傾角變化曲線(xiàn)知,半載時(shí)每個(gè)前輪接地點(diǎn)在受地面施加的0～5 000 N的垂向力的作用下,前輪外傾角變化范圍為-0.706°～0.795°。

前輪前束角變化曲線(xiàn)知,半載時(shí)每個(gè)前輪接地點(diǎn)在受地面施加的0～5 000 N的垂向力的作用下,前輪前束角變化范圍為-0.342°～-2.542°。

分析結(jié)果表明,在現(xiàn)有參數(shù)及數(shù)模條件下,前懸架前車(chē)輪外傾角、前束角在車(chē)輪受0～5 000 N的側(cè)向力、縱向力、垂向力作用下變化量不大,可以滿(mǎn)足要求。

4 前懸架系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析

在兩側(cè)車(chē)輪輪心施加相同的運(yùn)動(dòng),使兩車(chē)輪沿同一方向跳動(dòng),通過(guò)仿真計(jì)算,得到各定位參數(shù)與車(chē)輪跳動(dòng)位置的關(guān)系曲線(xiàn)。前懸架數(shù)模初始狀態(tài)為半載狀態(tài)。空載狀態(tài)由半載狀態(tài)向下跳動(dòng)15 mm,滿(mǎn)載狀態(tài)由半載狀態(tài)向上跳動(dòng)3.5mm。

可知,半載時(shí)前束角為-0.342°,空載時(shí)前束角為-0.278°,滿(mǎn)載時(shí)前束角為-0.361°。半載狀態(tài)車(chē)輪上下跳動(dòng)±40mm范圍內(nèi)前束角變化為-0.628°～-0.216°。車(chē)輪上跳時(shí)前束角減小,車(chē)輪向外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng),車(chē)輪下跳時(shí)前束角變大,車(chē)輪向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng),前束角的變化趨勢(shì)符合汽車(chē)不足轉(zhuǎn)向性能的要求。

可知,半載時(shí)外傾角為-0.343°,空載時(shí)外傾角為-0.132°,滿(mǎn)載時(shí)外傾角為-0.386°。半載狀態(tài)車(chē)輪上下跳動(dòng)±40mm范圍內(nèi)外傾角變化為-0.678°～0.312°。

可知,半載時(shí)主銷(xiāo)后傾角為7.846°,空載時(shí)主銷(xiāo)后傾角為7.633°,滿(mǎn)載時(shí)主銷(xiāo)后傾角為7.897°,半載狀態(tài)車(chē)輪上下跳動(dòng)±40mm范圍內(nèi)主銷(xiāo)后傾角變化為8.461°～7.297°。

可知,半載時(shí)主銷(xiāo)內(nèi)傾角為14.6°,空載時(shí)主銷(xiāo)內(nèi)傾角為14.25°,滿(mǎn)載時(shí)主銷(xiāo)內(nèi)傾角為14.68°,半載狀態(tài)車(chē)輪上下跳動(dòng)±40mm范圍內(nèi)主銷(xiāo)內(nèi)傾角變化為15.37°～13.59°。

上述分析結(jié)果表明,在現(xiàn)有參數(shù)及數(shù)模條件下,半載狀態(tài)時(shí),該車(chē)前懸架車(chē)輪定位參數(shù)隨輪跳的變化量及變化趨勢(shì)比較合理。

[1]夏長(zhǎng)高,高曉辰.基于ADAMS/car的雙橫臂懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)和彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2010.

[2]吳紅艷,翟潤(rùn)國(guó)等.基于ADAMS/CAR的雙橫臂與多連桿懸架系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J].設(shè)計(jì)計(jì)算研究,2009.

[3]潘國(guó)昌,黃虎等.雙橫臂獨(dú)立懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2009.